Yano E plus 2019년 8월호(NO.137)
토픽
초고정밀도 가공기술 동향
~나노미터 오더의 가공을 지지하는 것은 계측·평가·공구·재료 등 요소기술과 가공수법을 맞춘 기술의 축적!
초고정밀도 가공기술이란
나노테크놀로지라는 개념이 처음으로 제창된 것은 약 반세기 전인 1970 년대이다. 당시, 나노테크놀로지를 이용한 가공의 정의는 「가공 정도가 1nm인 제품을 만드는 종합생산기술」이었는데, 이 정의는 지금도 기본적으로 변함없다.
다만, 실제로는 나노테크놀로지 가공은 용도·형상 부분에서 지극히 한정된 가공법이기 때문에 대상물과 과정으로 스스로 달라질 수밖에 없다. 예를 들어, 반도체 제조 프로세스에서 나노테크놀로지 가공은 제조 과정 자체의 핵심적 기술이 된다.
이번 기사에서 다루는 초고정밀도 가공기술이란 이러한 나노테크놀로지 가공기술 전반을 대상으로 한 나노미터 오더의 초고정밀 가공이다.
내용목차
《차세대 전지 시리즈》
●차세대 전지 시리즈(8) Li-S전지의 동향 ~시장편 2(플레이어편)~ (3~28 페이지)
~LIB용 고용량 유황계 양극재와 벤처계 소·중형 리튬
유황전지는 조기에 사업화가 시작되어, 대용량품은 2030년에 등장~
1. 머리말
1-1. 수년 이내에 우선 벤처계 제품이 등장
【표 1. 일본 기업에 의한 Li-S전지, 유황계 양극재의 개발 사례】
【그림 1. OXIS Energy사의 Li-S전지의 사례(래미네이트 셀)】
1-2. 2020년대 후반에 초기시장이 시작된다
【도·표 1. Li-S전지의 초기 세계 시장의 전망(LIB용 유황계 양극 단독은 제외)(금액：2018-2030년 예측)】
2. 관련 기업·연구기관의 대응
2-1. 유황계 양극 사업과 Li-S전지의 코스트 문제
(1) 주식회사 ADEKA
【그림 2. SPAN 양극 셀(왼쪽)과 SPAN 음극 셀(오른쪽)의 충방전 사이클 특성】
(2) 주식회사 르네시스/도쿄탄소공업 주식회사
【그림 3. 「타이어전지 ®」 연구개발의 경위】
(3) 국립연구개발법인 과학기술진흥기구 저탄소사회전략센터
【표 2. Li-S전지의 4 모델의 전극 성능과 유황·전해액의 사용량】
【표 3. Li-S전지와 LIB의 전지 성능과 제조 코스트의 현상과 전망】
【도·표 2. 현재 Li-S전지와 현행 LIB의 원재료비에 차지하는 전해액과 분리막의 비율(금액기준,%)】
2-2. 주목 연구기관의 개발 동향
(1) 국립연구개발법인 산업기술종합연구소 에너지·환경 영역
【표 4. 산업기술종합연구소에 의한 금속다황화물 양극재의 사례】
(2) 공립대학법인 오사카부립대학대학원 공학연구과(무기화학연구그룹)
【그림 4. Li2S 베이스 고용체 양극을 이용한 전고체 전지의 충방전 곡선(오른쪽)과 사이클 특성】
(3) 학교법인 도쿄도시대학 공학부에너지화학과(고분자·바이오화학연구실)
【그림 5. 폴리황화탄소의 화학구조와 가압 성형 샘플】
【표 5. 폴리황화탄소의 주요 특징과 유황계 양극재로서의 이점】
(4) 국립대학법인 요코하마국립대학원공학연구원(와타나베·독고·우에노연구실)
【그림 6. 용매화 이온 액체의 Li2S8 용해도(오른쪽)와 동 액체 전해질의 Li-S전지의 충방전 특성】
【그림 7. 용매화 이온 액체의 Li이온 호핑전도】
《차세대 시장 트렌드》
차세대 첨단 디바이스 동향(4) 양자점 디바이스 (29~57 페이지)
~제작 기술의 진전으로 디스플레이, 레이저는 물론
태양전지, 또한 단일광자원으로서의 응용개발에 기대가 높아진다!~
1. 양자점이란
【그림 1. 벌크, 양자우물, 반도체 QD의 전자상태 비교】
【그림 2. GaAs상에 형성한 InAs QD의 TEM 사진】
2. QD디바이스 기능 발현으로 연결되는 QD의 특이적 성질
3. QD디바이스의 종류
3-1. 광디바이스
3-2. 정보 디바이스
4. QD디바이스의 응용 사례
4-1. 디스플레이
4-2. LED
4-3. 반도체 레이저
4-4. 태양전지
4-5. 생체 이메징
5. QD디바이스의 시장규모 예측
【도·표 1. QD디바이스의 일본국내 및 WW시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
【도·표 2. QD디바이스의 응용분야별 WW시장규모 예측(금액：2020-2040년 예측)】
6. QD디바이스에 관련하는 기업·연구기관의 대응 동향
6-1. 주식회사 InnovaStella
【그림 3. QD나노 히터의 백그라운드 기술로서의 광LSI】
【그림 4. InnovaStella가 제작한 QD】
6-2. 주식회사 QD LASER
【그림 5. GaAs 기판상에 InAs QD를 형성하는 모식도】
【그림 6. GaAs 기판상에 형성한 고밀도 InAs QD의 SEM상】
6-3. 국립대학법인 교토대학
6-4. 국립대학법인 전기통신대학
【그림 7. GaAs 기판상에 형성한 초고밀도 InAs QD의 발광 스펙트럼폭과 QD밀도】
【그림 8. SiOx 필름상 및 SiOx막내에 MBD법으로 형성한 InAs QD의 모식도】
【그림 9. SiOx 필름상에 MBD법으로 형성한 InAs QD의 원자간력 현미경상】
6-5. 국립대학법인 나고야대학
【그림 10. 「Fluclair™Green/Yellow/Red」의 인산 완충액 중의 형광 사진】
【그림 11. 「Fluclair™ Yellow」를 도입한 지방조직유래 간세포 이미지】
6-6. 히타치화성 주식회사
【그림 12. 히타치화성이 개발한 QD필름의 외관】
【그림 13. 히타치화성이 개발한 QD필름의 구성】
【그림 14. 액정 디스플레이의 구조와 QD필름의 사용 예】
【그림 15. 발광시간(여기 형광수명)의 비교 이미지】
6-7. 국립대학법인 히로시마대학
【그림 16. Si QD하이브리드 LED의 사진과 모식도】
6-8. 국립연구개발법인 이화학연구소
(1) 반도체 qubit에 의한 하이브리드 양자 계산
【그림 17. 삼중 QD구조에 의한 전자 스핀 qubit의 하이브리드 디바이스】
(2) 반도체 퀀텀비트의 양자비파괴 측정
【그림 18. 전자 스핀 qubit의 양자비파괴 측정】
【그림 19. 반복 측정에 의한 qubit 측정 우류의 저감】
7. QD디바이스의 장래 전망
●CASE의 시장동향(4)：Electric (58~67 페이지)
~EV의 개발이 자동차 시장을 변혁하려고 하고 있다
그리고 중요한 것은 중국 시장∼
1. Electric의 2개의 분야
1-1. Pure EV
(1) 보급이 가속하지 않는 이유
①Pure EV는 1번 충전으로 주행할 수 있는 거리가 짧다
②충전 설비의 보급이 불충분
③Pure EV는 차량 가격이 비싸며 보조금을 의지
1-2. HV·PHV
(1) PHV와 HV의 차이
(2) 도요타가 HV 등 무상제공
2. Electric의 세계시장 동향
2-1. 중국의 약진
【표 1. 세계 EV(PHV를 포함) 판매상황(2018 CY)】
【표 2. 세계 LiB 출하상황(2018 CY)】
2-2. 일본의 자동차 메이커 실적과 향후 전개
3. Electric의 시장규모
3-1. 시장동향과 시장규모
【그림 1. 일본국내 Electric 시장의 분야별 추이 예측(2017-2035연도 예측)】
【도·표 1. 일본국내 Electric 시장의 추이 예측(수량：2017-2022년 예측)】
《주목 시장 포커스》
●초고정밀도 가공기술 동향 (68~88 페이지)
~나노미터 오더의 가공을 지지하는 것은 계측·평가·공구·재료 등
요소기술과 가공수법을 맞춘 기술의 축적!~
1. 초고정밀도 가공기술이란
2. 초고정밀도 가공기술을 부감
【그림 1. 초고정밀도 가공기술의 연구 스킴 및 키워드】
3. 초고정밀도 가공기술의 사례
3-1. 기계 가공
3-2. 양자빔 가공
3-3. 포트리소그래피
4. 정밀 가공 장치의 시장규모 추이와 예측
【도·표 1. 정밀 가공 장치의 일본국내 및 WW시장규모 추이와 예측(금액：2018-2022년 예측)】
【도·표 2. 정밀 가공 장치의 종류별 일본국내 시장 규모 추이와 예측(금액：2018-2022년 예측)】
5. 초고정밀도 가공기술에 관련하는 기업·연구기관의 대응 동향
5-1. 주식회사 ELIONIX
5-2. 주식회사 Enplas
5-3. 학교법인 게이오기주쿠대학
(1) 초정밀 나노 절삭
【그림 2. 초정밀 나노 절삭의 모식도】
(2) 초정밀 나노 성형
【그림 3. 초정밀 나노 성형의 모식도】
(3) 레이저 프로세싱
【그림 4. 경취재료에 표면 텍스처 처리한 사례】
(4) 마이크로 방전 가공
【그림 5. 소결 다이아몬드에의 마이크로 방전 가공의 사례】
5-4. 국립대학법인 사이타마대학
【그림 6. 레이저 슬라이싱 장치를 모식적으로 나타낸 그림】
【그림 7. 레이저 슬라이싱 한 원통 렌즈 (왼쪽)가공 전, (오른쪽)가공 후】
5-5. 국립대학법인 도쿄공업대학
(1) 금속과 수지를 복합한 고강성·고감쇠 PASSIVE DAMPER
(2) 정력 제어를 가능하게 한 볼 버니싱 공구의 개발
5-6. 국립대학법인 도쿄대학
(1) 정밀 가공·정밀 전사 기술을 조합하여 회전체형 고정밀도 X선밀러의 제조기술을 확립
【그림 8. 표면전사기술인 전주로 제작된 초고정밀도 밀러】
【그림 9. 회전타원밀러에 의한 연X선 집광시스템의 모식도】
(2) 복잡한 형상을 가진 고정밀도 밀러로 X선 링상태 집광 빔을 실현
【그림 10. X선이 링상태로 집광되는 모습을 나타낸 모식도】
(3) 고정밀 곡면 밀러로 연X선 나노미터 집광에 성공
【그림 11. 나노 정도 표면 창성 시스템의 구축】
5-7. 국립대학법인 야마가타대학
【그림 12. 나노 미세 전사 형성의 사례】
【그림 13. 미소 원반 성형의 사례】
【그림 14. 나노컴포지트(nanocomposites) 재료의 마이크로 미세 전사 성형의 사례】
【그림 15. 플라스틱 제품의 의료분야에 대한 응용사례(미세 니들 어레이를 플라스틱 표면에 가공)】
【그림 16. 나노 스케일의 고분자 로드와 섬유가공 사례】
5-8. United Precision Technologies 주식회사(UPT)
(1) 3D에칭 기술
(2) 하프 에칭 및 다단 에칭
(3) 대형 에칭
(4) 난삭재료 에칭
6. 초고정밀도 가공기술의 장래 전망
●전동 이륜차 시장 (89~101 페이지)
~환경규제의 엄격화로 전동화가 진전!
자전거는 E-bike, 오토바이는 100~125 cc상당에 대한 대응이 열쇠~
1. 전동 이륜차란
【그림 1. 전동자전거와 전동스쿠터의 경계】
2. 전동 이륜차를 둘러싼 환경변화
3. 전동자전거의 특징
3-1. 전동자전거의 종류와 동향
【그림 2. 개정 전과 후의 중국의 풀 전동 어시스트 자전거의 기준】
3-2. 전동자전거의 구동 방식
(1) 2축식
(2) 1축식
(3) IWM
【그림 3. 전동 어시스트 자전거의 구동방식】
(4) 전동자전거의 시장규모 추이와 예측
【도·표 1. 전동자전거의 월드와이드 시장규모 추이와 예측(수량：2017-2020/2025년 예측)】
4. 전동스쿠터의 특징
4-1. 전동스쿠터의 종류와 동향
4-2. 전동자전거의 구동방식
(1) IWM
(2) 휠 사이드
(3) 온보드
【그림 4. 전동스쿠터의 구동 방식】
(4) 전동스쿠터의 시장규모 추이와 예측
【그림 5. 내연식 오토바이의 배기량별 생산 대수(2017년)】
【도·표 2. 전동스쿠터의 월드와이드 시장규모 추이와 예측(수량：2017-2020/2025년 예측)】】
《후서》
독자 앙케이트 「흥미를 가진 리포트」톱 3 예상 (102 페이지)
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