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기초선행연구

미래 산업을 주도할 기술 리더십

인 타임(in Time). 첨단 기술이 빠르게 발전하는 현대에는 어떤 연구든 기술을 제때 개발해서 필요한 순간 사용할 수 있도록 하는 게 무엇보다 중요합니다. 특히 기초선행연구는 승자 독식의 원칙 때문에 남보다 앞서 개발하지 못하면 팔로워(Follower)에 머무를 수밖에 없게 됩니다.
현대자동차그룹은 지속적인 성장을 이루기 위해 혁신의 출발점이라 할 수 있는 기초선행연구의 중요성을 인지하고, 세계를 선도하는 혁신과 미래 친환경 시장을 선점하기 위한 기술 리더십을 키우고 있습니다.

FUTURE지속가능한 성장을 위한 미래 기술 확보

기초선행연구소 IFAT

현대자동차그룹은 2019년 미래 경쟁력 강화를 위해 제품 개발에 선행되는 친환경 에너지와 첨단기초소재 등 지속성장이 가능한 원천기술을 연구하는 ‘기초선행연구소(IFAT : Institute of Fundamental & Advanced Technology)’를 새롭게 설립, 미래 기술 경쟁력 확보에 나섰습니다. IFAT는 현대자동차그룹의 본업을 발전시키고, 지속성장을 위한 새로운 분야를 개척하며, 이를 뒷받침할 수 있는 기초연구를 수행합니다.

IFAT는 현대자동차그룹 연구개발본부 소속 조직으로, 제품개발에 선행하여 기술 이해 심화와 요소기술부터 개념증명(PoC: Proof of Concept)까지의 기초선행연구를 담당합니다.

TECHNOLOGYIFAT 연구분야 핵심 선행 기술 알아보기

IFAT은 차세대 에너지의 저장 및 변환 기술을 연구하는 ‘미래에너지 분야’, 친환경 촉매기술과 전기화학소재 및 컴퓨터를 활용하여 신물질을 설계하는 ‘촉매&전산과학 분야’, CO2 저감 및 바이오 소재와 수소에너지를 연구하는 ‘친환경 기술 분야’, 차량 전동화∙지능화 대응을 위한 첨단 신소재 및 3D 프린팅 등 혁신공정을 연구하는 ‘융복합 소재∙공정 분야’, 차량용 반도체 기술과 고성능 디바이스용 마이크로∙나노 센서를 연구하는 ‘전자소자 분야’ 등 총 5개 분야에 연구를 집중하고 있습니다.

IFAT 5개 연구분야

KEY POINT1. 미래에너지

미래에너지 연구는 친환경차의 핵심이 될 배터리 기술과 고효율 태양전지에 집중되어 있습니다. 이를 바탕으로 차세대 에너지 저장 및 변환의 기반 기술을 확보할 예정입니다.

에너지 저장

리튬이온 배터리 한계 극복을 위한 차세대 배터리 시스템을 연구하고 있습니다. 고용량 리튬 금속 소재를 적용한 리튬 금속 배터리의 에너지 밀도를 1,000Wh/L 이상 달성하는 것이 목표입니다. 이외에도 리튬 공기 배터리 연구를 통해 궁극적으로 에너지 밀도를 극대화하고 가격을 저감시키는 연구를 진행 중입니다.

리튬 금속 배터리 성능 개선
리튬 공기 전지 모식도

에너지 변환

투명 태양전지를 향후 자동차 글라스뿐 아니라 건물 창호용으로도 적용이 가능하도록 연구∙개발하고 있습니다. 또한 현재 대비 50% 이상 출력을 높이는 고출력 태양전지도 연구 중입니다.

2. 촉매&전산과학

촉매 연구는 전기화학촉매, 배기촉매, CO2 저감 등 친환경 및 에너지 촉매 개발을 뜻합니다. 실험과 분석기법을 고도화해 차세대 촉매 및 소재를 연구합니다.

전기화학 촉매

현재 연료전지 MEA에 사용 중인 백금촉매의 획기적 사용량 저감을 위한 고성능/고내구 합금촉매 형성 원리 및 적용 기초기술에 대한 연구를 수행 중입니다. 향후 현 연료전지 이외의 다양한 신규 전기화학 시스템에 대한 기초기술 연구도 수행할 계획입니다.

배기가스 정화촉매

북미 SULEV & 유럽 EU7/RDE 등 한층 강화되는 배기규제에 대응하기 위해서는 신규 촉매기술의 개발이 필수적입니다. 이러한 규제에 선행하여 유해물질 배출이 거의 0에 가까운 Near Zero Emission 내연기관을 실현하기 위한 다양한 혁신 촉매 기술을 연구하고 있습니다.

버추얼 소재 설계

컴퓨터를 활용하여 신물질 개발 속도를 획기적으로 단축할 수 있습니다. 원자∙분자 단위의 물질 간 특성을 컴퓨터로 해석하여 배터리, 전기화학촉매, 모터 등 전동화에 필수적인 신소재를 연구합니다. 시스템 구축에 필요한 신규 알고리즘, 양자컴퓨팅, 인공지능 등의 기반 기술 연구도 동시에 수행하고 있습니다.

3. 친환경 기술

환경 기술 연구는 CO2 저감, 그린 연료 및 바이오 기반의 탄소섬유 원천 기술 등 친환경 기술을 개발합니다.

Carbon Capture & Utilization

생산공정에서 발생하거나 대기 중에 존재하는 CO2를 포집 하고, 이를 탄소섬유 및 폴리우레탄 등의 소재로 변환하거나 CO2 자체를 탄산가스, 드라이아이스 등으로 직접 활용하는 기술입니다.

CSCR (Combined Steam and CO2 Reforming with Methane) /e-fuel

수소 생산 과정에 CO2를 이용하는 방법으로, 기존 수증기 메탄 개질 (SMR, steam methane reforming) 수소 생산 방법에 비해 CO2 발생량을 줄일 수 있습니다. 또한 관련 기술을 활용하여 e-Gasoline과 e-Diesel 등의 탄소 중립 연료를 제조하는 기술을 연구합니다.

수소생산/저장

수소사회 구축을 위해서는 친환경적이고 저렴하며 안정적인 수소 생산∙저장이 필수입니다. 고온 수증기 전기분해(SOEC)기술을 통해 수소 생산 비용을 줄이고, 차세대 고체 및 액체 수소 저장체 기술 개발로 수소 저장량과 안정성을 높여 수소 유통 비용의 저감은 물론 순환 경제 사회 구현을 도모합니다.

LCA (Life Cycle Assessment: 전과정 평가)

CO2 발생량을 관리하려면 제품의 제조, 생산, 운행, 폐기, 및 재활용 등 전 과정에서 각 공정별 발생하는 CO2를 계량하고 이를 분석할 수 있어야 합니다. LCA는 CO2 배출과 재사용의 분석을 통해 각종 탄소 중립 기술의 평가 및 온실가스 저감 전략에 대한 방향성 제시를 가능하게 합니다.

4. 융복합 소재/공정

융복합소재 연구는 미래 모빌리티 대응을 위한 첨단 소재와 혁신 공정 기술을 개발합니다.

첨단 소재

UAM 등 차세대 구동시스템을 위한 극저온 액체수소 기반의 초전도 소재 및 시스템을 개발합니다.

초전도 소재 기반 모터 시스템

미래 모빌리티의 핵심 기술인 인공지능, 센싱, 차량보안 등에 적용되는 스핀트로닉스 소재 원천 기술을 연구합니다.

자동차 에너지 효율 향상을 위해 스마트 열제어 기초 소재와 탄소계 에너지 기초 소재 연구를 수행하고 있습니다.

혁신 공정

정밀한 부품 제조를 위해서는 원자∙분자 단위의 표면 제어기술이 필수적입니다. 플라즈마 화학 기상 증착기술PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착기술ALD(Atomic Layer Deposition) 공정 연구를 통해 보다 성능이 높은 배터리, 연료전지, 센서 등을 개발할 수 있습니다.

3D 프린팅의 중요한 이슈는 속도와 크기입니다. 초고속/대면적 복합재료 3D프린팅 기술 연구를 통해 기존 3D프린터의 한계를 넘어서기 위해 노력하고 있습니다. 또한 3D프린팅에 인공지능을 접목하여 설계 최적화, 공정, 소재 개발의 고효율화를 추구하고 있습니다.

5. 전자 소자

전자 소자 연구는 차세대 고성능∙고효율 반도체 및 센서 기술을 개발합니다.

차세대 전력 반도체

많은 양의 전기를 사용하는 전기차는 배터리에서 나오는 전기를 효율적으로 사용할 수 있도록 제어하는 파워모듈이 있습니다. 이 파워모듈의 핵심이 되는 부품이 전력 반도체 입니다. 기존에 사용하던 실리콘 소재를 대체하여 실리콘카바이드(SiC), 산화갈륨(Ga2O3) 등의 소재를 사용하는 전력 반도체 연구를 통해 전기차의 효율을 향상시킵니다.

E-GMP에 적용된 SiC Power Semiconductor

M(N)EMS 기반 센서

MEMS 기술로 개발한 지향성 마이크로폰은 차량용 인포테인먼트 시스템 및 능동형 노이즈 저감 시스템에 사용됩니다. 수소전기차의 수소 누설 감지용으로 사용되는 수소센서 역시 기존 대비 소형화 및 원가 절감이 가능합니다.

향후 심화 연구를 통해 자율주행용 차세대 센서로 사용 가능한 나노 디바이스 및 공정 기술, 파장가변형 레이저기술, 서브테라헤르츠 이미징 기술(초고해상도 레이다) 등을 개발할 계획입니다.