화학 등 소재분야 핵심 디지털 데이터 171만건 확보

화학 등 소재분야 핵심 디지털 데이터 171만건 확보

담당부서 화학산업팀등록일 2021-06-24

 

산업 디지털전환(DX) 확산 시리즈-16

화학 등 소재분야 핵심 디지털 데이터 171만건 확보

 

◇ 기존 소재정보은행 160만건 + 신규 8大 프로젝트 11만건 추가(금년 상반기)

 

□ 산업통상자원부는 6.24(목) 강경성 산업정책실장 주재로 소재 분야 산·학·연 전문가와 함께 ｢소재 데이터 협의회｣를 출범하여 8大 선도 프로젝트별 추진 현황을 점검하고, 향후 계획을 마련함

 

ㅇ 산업부는 데이터를 활용한 디지털 방식의 소재개발을 위해 올해 3월 ｢디지털 소재혁신 강화 실행계획｣을 발표한 바 있음

 

ㅇ 소재개발 디지털 전환을 위해 화학, 금속, 세라믹, 섬유 등 4대 분야에서 수소생산, 탄소중립, 미래모빌리티 관련 8大 선도프로젝트*를 선정하고, 이를 차질 없이 추진 중임(상세내용 별첨)

 

* ① 미래모빌리티용 경량복합재, ② 올레핀 생산용 촉매, ③ 그린수소 생산용 촉매,

④ 가스터빈 부품용 합금소재, ⑤ 차세대 연료전지 전극소재, ⑥ 미래차용 전자소재,

⑦ 고내광성 친환경 내장재, ⑧ 생분해성 섬유소재

 

ㅇ 화학연, 재료연, 세기원, 다이텍 등 4대 연구기관 중심으로 컨소시엄을 구성하고 8大 프로젝트 관련 11만 건의 신규 데이터 확보

 

ㅇ 4대 연구기관은 기존 소재정보은행 사업을 통해 이미 160만 건의 소재 데이터를 보유 중

□ 금번 회의에서는 8大 프로젝트별로 데이터 표준화, 데이터 확보, AI 표준모델 개발 추진 현황을 점검함

 

ㅇ (표준화) 원료-조성-공정-물성의 소재개발 단계별로 KS규격, 문헌자료 등에 기반하여 표준화 항목을 도출하였고, 이를 기반으로 데이터 입력 표준템플릿을 구축 완료할 계획임

 

ㅇ (데이터 축적) 기존의 소재정보은행 데이터를 표준템플릿 양식에 맞춰 재규격화하고 있으며, 기 구축된 설비를 활용하여 신규로 실험 데이터를 10만건 수집

 

ㅇ (AI 표준모델) 수집한 데이터를 활용하여 소재의 물성 등을 예측할 수 있는 AI 시범모델을 개발하였고, 데이터의 축적 과정에 따라 AI 모델의 성능을 지속적으로 개선해나갈 예정임

 

< 선도 프로젝트별 AI 표준모델 개발 실적 >

분야 AI 표준모델 내용

화학 - (미래모빌리티용 경량복합재) 기존 소재정보은행의 1,000개 데이터셋을 통해 조성-공정 데이터로 물성(응력-변형률 거동)을 예측하는 AI 시험모델을 개발

금속 - (가스터빈 부품용 합금소재) 약 5,000개의 미세조직 이미지 데이터를 분석하여 소재의 특성(상분율, 조직크기 등)을 예측하는 AI 모델을 개발

세라믹 - (차세대 연료전지 전극소재) 공정 데이터로 물성(최대 출력 밀도)을 예측하는 AI 모델을 개발하고, 100개의 데이터셋을 통해 성능을 검증

- (미래차용 전자소재) 140개 데이터셋을 통해 원료-조성-공정조건에 따라 소재의 물성(유전율, 밀도, 결정성)을 예측하는 AI 모델을 개발

섬유 - (고내광성 친환경 내장재) 원료-조성-공정의 300개 데이터셋을 통해 최적의 조성 및 염색공정을 예측하는 AI 시험모델을 개발

 

□ 강경성 산업정책실장은 “소부장 미래경쟁력 선도와 글로벌 소재 경쟁력 우위 확보를 위해 소재 분야 디지털 전환을 가속화”할 것이며,

 

ㅇ “소재 분야의 디지털 전환 성공 사례를 타 분야로 확산·발전시켜 나가기 위해 내년에는 4건의 신규 프로젝트를 추가할 계획”이라고 밝힘

 

참고 1 제1회 소재 데이터 협의회 회의 개요

 

□ 일 시 : 6.25(목) 14:00~15:30

 

□ 장 소 : 대한상공회의소 8층 대회의실 (서울)

 

□ 참 석 : 산업부 산업정책실장, 산업기술진흥원, 전략기획단, 공공연구기관, 산업계, 교수 등 14명

 

□ 발 표

 

 디지털 소재혁신 강화 실행계획 추진 실적 및 향후 계획

 

 소재 데이터 표준화 추진 현황

 

□ 세부 일정

 

시간 내용 비고

14:00∼14:03 (‘03) 기념 촬영 참석자 전체

14:03∼14:08 (‘05) 인사 말씀 실장님

14:08∼14:13 (‘05) 추진 실적 및 향후 계획 산업부

14:13∼14:20 (‘07) 소재 데이터 표준화 진행 현황 화학연구원

14:20∼15:20 (‘60) 참석자 토의 참석자 전체

15:20~15:30 (‘10) 마무리

 

□ 참석자 명단

 

구 분 소 속 직 함 성 명

기관 한국산업기술진흥원 단장 정 재 학

산업통상자원R&D전략기획단 MD 임 영 목

연구원 한국화학연구원 센터장 최 우 진

한국재료연구원 책임 이 호 원

한국세라믹기술원 센터장 정 찬 엽

다이텍연구원 단장 손 현 식

산업계 세프라 대표이사 홍 창 민

세아특수강 연구위원 송 영 석

아모텍 이사 박 규 환

코레쉬텍 대표 안 홍 태

학계 명지대학교 교수 신 동 일

세종대학교 교수 손 기 선

서울대학교 교수 한 승 우

정부 산업통상자원부 실장 강 경 성

참고 2 8대 선도 프로젝트

화학

① 미래모빌리티용 경량복합재 미래모빌리티 내외장용 경량복합수지

 

ㅇ (배경) 항공기, 드론, 전기차 등 미래모빌리티의 무게 경량화*로 주행·비행거리 향상 필요

 

* 배터리 장착 시, 무게 증가로 주행거리 감소 등 효율이 낮아지는 문제 발생

 

ㅇ (목표) 기존 소재 대비 10% 이상 경량화, 기계적 물성 20% 이상 향상한 고강성 복합수지 개발

 

② 올레핀 생산용 촉매 나프타 대체원료 활용 올레핀 생산용 촉매

 

ㅇ (배경) 나프타 열분해 공정으로 올레핀 생산 시 다량의 에너지 소모* 및 CO2 발생하여 원료를 대체하여 탄소를 저감할 필요

 

* 나프타 열분해 공정은 전체 석유화학산업 에너지 소비의 40% 차지

 

ㅇ (목표) 나프타 대체원료*를 활용하여 올레핀을 생산할 수 있는 다양한 촉매 소재(제올라이트, Metal carbide 등) 개발

 

* 이산화탄소, 메탄, 저활용 석유유분 등

 

금속

③ 그린수소 생산용 촉매 고효율 그린수소 생산용 금속촉매

 

ㅇ (배경) 현재 수소생산용 촉매는 코발트 산화물 촉매를 사용하고 있으나, 높은 전류 투입시 열화되어 효율이 낮아지는 문제 발생

 

ㅇ (목표) 고전압·대전류에 강하고 높은 효율(80% 이상)로 수소 생산이 가능한 코발트-니켈, 코발트-철* 등 합금 산화물 촉매 소재 개발

 

* 코발트 산화물(Co3O4) 촉매 → 2원계 합금 산화물(NiCo2O4, FeCo2O4) 촉매

 

④ 가스터빈 부품용 합금소재 내열성 고엔트로피 합금소재

 

ㅇ (배경) LNG발전용 가스터빈 부품은 니켈계 초내열합금*을 사용 중이나, 가격이 비싸서 저렴한 대체합금을 개발하여 대체할 필요

 

* 니켈 비율 70% 이상의 고가 합금

 

ㅇ (목표) 가스터빈의 블레이드 등 고온에 적용할 수 있는 저가 원소 조합의 내열성 고엔트로피 합금소재* 개발

 

* 철, 알루미늄, 구리 등 4~5개의 저가 원소가 비슷한 비율(15~25%)로 구성

세라믹

⑤ 차세대 연료전지 전극소재 고체산화물 연료전지용 전극소재

 

ㅇ (배경) 양방향 고체산화물 연료전지(SOFC)*에 사용되던 금속·세라믹 혼합전극은 탄소침착으로 수명·성능이 저하되는 문제 발생

 

* (순방향) 연료(수소, 메탄)로 전력 생산, (역방향) 전기로 물을 분해하여 수소 생산

 

ㅇ (목표) 기존 금속·세라믹 혼합전극을 대체하기 위해 고전류밀도와 고안전성을 갖는 페로브스카이트계 All-Ceramic* 전극 소재 개발

 

* 금속·세라믹 혼합전극 → 티탄산란타노이드(LnTiO3) 계열 세라믹 전극

 

⑥ 미래차용 전자소재 미래차용 고신뢰성 커패시터 소재

 

ㅇ (배경) 미래차에 사용되는 전자장치(모터, 배터리, 센서 등)가 증가함에 따라 차량용 커패시터* 수요가 급증

 

* 커패시터는 전기전자회로에서 에너지를 축적하는 역할을 하며, 유전소재로 제작

 

ㅇ (목표) 전자파 간섭 억제, 안정적 전력 공급 등 미래차 안전성 확보를 위해 고신뢰성·고성능 유전소재* 개발

 

* 티탄산바륨(BaTiO3) + 규소, 이트륨 등 원소 추가 및 입도 미세화

 

섬유

⑦ 고내광성 친환경 내장재 고내광성 친환경 섬유소재

 

ㅇ (배경) 자동차 내장재 등 친환경 섬유소재 수요가 확대되고 있으나, 기존 재활용PET 기반 섬유소재는 물성과 성능이 미흡

 

ㅇ (목표) 기존 친환경 섬유소재 대비 염색조성을 최적화하여 20% 이상 내광성이 향상된 재활용PET 기반 섬유소재* 개발

 

* 재활용PET + 염료, 아세트산 → 재활용PET + UV-흡수제, 침투제, 분산제 등 활용

 

⑧ 생분해성 섬유소재 생활·산업용 생분해성 고강도 섬유소재

 

ㅇ (배경) 생분해성 폴리젖산(PLA) 플라스틱은 일회용품 등으로 사용 중이나, 섬유로 사용하기에는 강도, 내열성이 낮아 용도가 제한적

 

ㅇ (목표) 포장재, 건축용 자재 등 생활·산업용으로 활용을 확대하기 위해 기존 대비 강도를 2배 이상 높인 생분해성 섬유소재* 개발

 

* PLA → PLA + PBAT, 가소제, 안정제, 결정증진제 등 첨가