관리번호		2021-패키지-자동차-01			사업구분	■ 통합형 □ 병렬형 □ 일반형
산업기술분류1		대분류	전기·전자		중분류	전기전자부품	소분류	센서 부품
산업기술분류2		대분류	전기·전자		중분류	반도체 소자 및시스템	소분류	Sensor용 소자
융합분류		□ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 ■ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부		□ 표준연계 □ 해외연계 ■ 특허연계 □ 안전과제
		□ 경쟁형R&D □ 복수형R&D ■ 대형통합형
과제명	총괄	수소 전기 자동차용 온도/압력 복합 센서 처리 반도체 및 센서통합 모듈 상용화 기술 개발
	1세부	수소자동차 연료전지 Stack을 위한 300kPa 이하급 결로 환경용 센서 ECU 및 모듈 상용화 기술 개발
	2세부	수소전기자동차용 16bar 레귤레이터를 위한 30bar급 내구력을 갖는 압력센서 통합형 반도체 및 모듈 상용화 기술 개발
1. 개요 및 필요성
ㅇ (개요) 수소 전기 자동차용 복합 센서 처리 반도체 개발과 센서 통합 모듈 개발 - 수소 전기 자동차는 승용/트럭/버스의 특수 연료 제어 시스템에 핵심인 압력과 온도 복합 센서 신호처리와 ECU에 정보 제공하는 통합 플랫폼 필요성 대두 - 연료 공급부에서 수소 반응하는 미압부까지 통합 모듈의 각 요소인 압력센서는 빠른 응답, 고정밀 및 고신뢰성 개발로 핵심 복합센서 처리 반도체 개발과 통합 모듈 검증 필요 ㅇ (필요성) 국내 완성차 업체는 차량 고급화, 차별화를 위한 설계 협력, 적용기술 다양화를 위한 공동개발 등 부품 공급업체에 대하여 기술적 요구의 대응력 향상을 부품 공급업체에 요구·기대하고 있음 - 수소 연료의 최대 효율을 위해 공급 라인 압력과 반응부 압력의 제어 기술이 정교해지고 각 측정의 정밀성과 빠른 응답특성의 반도체소자와 신호처리 기술 필요 - 기존의 세라믹 소자에서 메탈 다이아프레임 제작, 스트레인게이지 제작, 다이아프레임 이종 접합 기술, 고성능 ASIC 개발 및 패키징 기술 개발을 통하여 전기자동차에 전량 수입되는 부품의 국산화 개발이 절대적으로 필요함 - 또한 국내 수소 전기 자동차에서 고정밀 및 빠른 응답특성을 위한 복합신호 처리의 반도체 및 센서 통합 모듈 개발, 생산 중인 업체는 없는 상황 - 반면 완성차에서는 전량 센사타(미국)에서 수입 적용되고 있어 공급망 다변화를 위한 내재화 기술개발 필요 ㅇ (기대효과) 수소 전기 자동차에서 연료시스템에 사용되는 온도 압력 복합 센서는 구현 기술의 고난이도, 신뢰성 등의 이유로 전량 외산 부품이 사용되고 있어 시스템 제조원가가 높아지고 핵심 부품의 해외 기술 의존도가 높은 것이 현실 - 다만 제품 개발 목표 설정이 명확하고 개발 사양 공유 및 공동 평가 등, 수요업체의 국산화 개발 지원이 가능하므로, 초기 시장 진입에 성공한다면 시장적용이 가능할 것으로 기대 * 2019년도 수소 전기 자동차용 온도 압력 센서 시장규모 : 150억 원 (현대차 : 10만대(센서 20만대), GM : 30만대(센서 60만대), 테슬라 : 10만대(센서 20만대))
2. 연구목표
ㅇ 최종목표 : 수소 전기 자동차용 복합 센서 처리 반도체 및 모듈 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계) - 온도/압력 복합 센서 처리 Logic 및 정밀 출력이 통합된 AEC-Q100/Fail safety 대응 ASIC 개발 : 전자 부품 IC의 전장용 품질 검증과 FMEA 개발 : 다중 신호처리 연산으로 센서 동작 출력과 동시에 상황인지 판단 기술 : 자가보정/자가진단 기능 지원 알고리즘 및 SW 개발 - 온도/압력에 대한 복합 시스템 가능한 감지 소자 개발 : 특수 연료 환경 및 저압/미압의 고감도 고정밀 수압부 센서 기술 개발 : 연료계 라인의 빠른 온도와 압력 반응 기술 개발 : leakage 방지 및 고 신뢰성의 이종 접합기술 개발 - 수소 전기 자동차용 통합 모듈 플랫폼 적용 및 검증 기술 개발 : 압력 측정 범위 및 정확도 개선 기술 : 온도 측정 응답특성과 정확도 개선 기술 : 고정밀 라인 중압과 미압 출력 SoC 설계/검증 기술 : 압력 반복 내구 수명 개선 기술 - 실차 기반의 성능평가 기술 개발 ㅇ 역할 및 기능 - 세부과제 종합관리 및 사업 추진방향 조정 - 연구개발을 통해 획득된 유무형의 성과물 관리, 사업화 전략 수립 지원 - 사업성과(실적) 관리 및 보고 총괄 등
3. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간: 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간: 12개월 내외) ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 99.8억원 내외 (1차년도: 20억원 내외, 2~4차년도: 26.6억원 내외) - 총괄주관 사업비 : 총 정부출연금 0.8억원 내외 (1~4차년도: 0.2억원 내외) ㅇ 주관기관 : 제한없음 ㅇ 기술료 징수여부 : 비징수

관리번호

2021-패키지-자동차-01-01

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기·전자

중분류

전기전자부품

소분류

센서 부품

산업기술분류2

대분류

전기·전자

중분류

반도체 소자

및시스템

소분류

Sensor용

소자

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D          □ 복수형R&D            ■ 대형통합형

총괄과제명

수소 전기 자동차용 온도/압력 복합 센서 처리 반도체 및 센서통합 모듈 상용화 기술 개발

세부과제명

(1세부) 수소자동차 연료전지 Stack을 위한 300kPa 이하급 결로 환경용 센서 ECU 및 모듈 사용화 기술 개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 미압에 대한 정확한 검지가 가능한 검지부 개발 및 온도 변화를 빠르게 검지하고 정확한 출력을 반영하는 모듈 개발

- 신호처리 로직 및 기능안전을 만족하는 ISO26262 대응 ASIC 개발

- 차량 실장용 모듈 및 플랫폼 기술 및 실차 기반의 성능평가 기술 개발

ㅇ (필요성) 수소전기자동차의 핵심 부품인 Stack에 적용 중인 압력 센서는 동작에 대한 정밀 분석이 결여된 채 국산화에만 초점을 두고 개발됨

- 이에 실제 높은 불량률과 치명적인 결함을 가지고 있어 운전자의 안전을 위협하는 문제가 빈번하며 반드시 대체 가능한 기술 개발 필요

ㅇ (기대효과) 외산 부품 대비 상대적으로 낮은 비용으로 국산화된 부품이 적용 중

- 빈번한 불량과 결함으로 내수용 부품에 국한될 수 있는 한계를 본 개발을 통하여 명확한 목표 설정과 개발 사양 공유, 공동 평가를 통하여 극복할 수 있으며 향후 글로벌 시장에 적용 가능할 것으로 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 수소전기자동차 연료전지 Stack용 온도 및 압력 검지 기능의 고정밀 디지털 출력 압력센서 모듈 개발 (TRL : [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 온도/압력 센서 감지 및 통신 통합 ASIC 구조 개발

- 고해상도 Sigma-Delta ADC 및 DAC 개발

- 고해상도, 선형성 보상 회로 설계 및 개발

- 자가보정/자가진단 기능 지원 SW 개발

- 온도보상, 선형성 보상 신호처리 회로 기술개발

- 수요기업 평가 및 실증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	압력/온도 출력 정확도 (@ASIC 동작온도)	%FSO	≤0.5	-	0.5 (일본, 르네사스)
2	측정 압력	kPa(A)	30 ~ 280	-	30 ~ 280 (스위스, Keller-druck)
3	Self Diagnostic Mode (고장 예비 진단, 모듈 상태 통합 진단 외 21ea)	ea	23	-	23 (벨기에, Melexis)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간: 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간: 12개월 내외)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 49.5억원 내외 (1차년도: 9.9억원 내외, 2~4차년도: 13.2억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수

관리번호

2021-패키지-자동차-01-02

사업구분

소재부품패키지형

산업기술분류1

대분류

전기·전자

중분류

전기전자부품

소분류

센서 부품

산업기술분류2

대분류

전기·전자

중분류

반도체 소자

및시스템

소분류

Sensor용

소자

해당여부

□ 표준연계     □ 해외연계     ■ 특허연계     □ 안전과제

□ 경쟁형R&D          □ 복수형R&D            ■ 대형통합형

총괄과제명

수소 전기 자동차용 온도/압력 복합 센서 처리 반도체 및 센서통합 모듈 상용화 기술 개발

세부과제명

(2세부) 수소전기자동차용 16bar 레귤레이터를 위한 30bar급 내구력을 갖는 압력센서 통합형 반도체 및 모듈 상용화 기술개발

1. 개요 및 필요성

ㅇ (개요) 수소 자동차용 레귤레이터 및 압력센서 통합형 모듈 및 고압력, 고범위용 레귤레이터, 정밀급 압력센서 개발

ㅇ (필요성) 수소자동차의 경우 고압 수소탱크로부터 공급받는 수소를 연료로 사용하기 위해서 압력을 낮춰주는 부품이 필요

- 수소 연료를 사용하기 위해서는 일정한 압력 공급이 중요하며, 초과 및 미만이 될 경우 운행 불가

- 수소 자동차에서 수소의 일정한 공급을 위해 레귤레이터가 적용 필요

- 저압, 중압 범위에서의 레귤레이터는 산업용으로 상용되고 있지만 수소 전용, 고압 범위의 레귤레이터의 경우는 개발이 시급함

- 압력센서는 레귤레이터의 출구단에서 감압된 압력을 모니터링 하고 이상 유무를 판단하는 역할을 하며, 이상 발생시 운전자에게 알림

ㅇ (기대효과) 본 과제를 통해 레귤레이터와 압력센서를 통합형으로 개발하므로 가격 경쟁력 확보가 가능할 것으로 기대

2. 연구목표

ㅇ 최종목표 : 수소자동차 통합형 레귤레이터를 위한 압력센서 집적형 ECU 및 상용 모듈 개발 (TRL :  [시작] 4단계 ~ [종료] 7단계)

- 전 구간 정밀급 압력 감지 센서 개발

- 초소형, 고내구성 센서 패키징 기술개발

- 부품별 고압 Sealing 기술 확보

- 레귤레이터와 압력센서 일체형 모듈을 위한 수소전기차용 30bar급 압력 센서 기술개발

- 레귤레이터 및 압력센서 통합형 시스템을 위한 ECU 제어 기술개발

- Calibration 기능 및 전송 인터페이스 통합형 ECU 기술 개발

- 수요기업 평가 및 실증

ㅇ 개발목표

성능지표		단위	달성목표	국내 최고수준	세계최고수준 (보유국, 기업/기관명)
1	압력범위	bar	16, 30	-	16, 30 (미국, 센사타)
2	압력센서 크기	mm	12 x 40	-	12 x 40 (미국, 센사타)
3	레귤레이터 크기	mm	170 x 180	-	170 x 180 (미국, 에머슨)

3. 지원기간/예산/추진체계

ㅇ 개발기간 : 45개월 내외 (1차년도 개발기간: 9개월 내외, 2~4차년도 개발기간: 12개월 내외)

ㅇ 정부출연금 : 총 정부출연금 49.5억원 내외 (1차년도: 9.9억원 내외, 2~4차년도: 13.2억원 내외)

ㅇ 주관기관 : 중소·중견기업

ㅇ 기술료 징수여부 : 징수