아주대, 양자역학·인공지능 활용 신소재 설계기술 개발

조성범 아주대 교수, 한양대 등과 공동연구 성과
할로겐화물 기반 어플리케이션 설계에 활용 기대

[이데일리 신하영 기자] 국내 연구진이 양자역학 시뮬레이션과 인공지능을 활용해 금속 할로겐화물 신소재를 탐색·설계하는 기술을 개발했다. 향후 태양전지·디스플레이 소재 등 금속 할로겐화물 기반 어플리케이션 설계에서 널리 활용될 것으로 기대되는 기술이다.

사진=아주대 제공

아주대는 한양대·한국세라믹기술원과의 공동 연구에서 이러안 연구 성과를 얻었다고 30일 밝혔다. 이번 연구에는 조성범(사진) 아주대 첨단신소재공학과 교수와 한양대 임원빈 신소재공학부 교수, 한국세라믹기술원 고현석 박사가 참여했으며 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지(ACS Energy Letters) 8월호에 게재됐다.

실험적인 합성을 통해 미지의 화학 공간을 탐색하는 것은 고체 물질 분야의 연구에서 필수적이다. 그러나 미지의 화학 공간을 탐색하는 것은 상당히 시간과 노력을 요구하는 작업으로, 특히 소재군이 복잡한 구조적 특징을 가지면 그 어려움이 더 크다.

우수한 광전자 특성을 지니고 있어 태양전지나 디스플레이의 소재로 주목받고 있는 금속 할로겐화물 역시 그러한 소재군 중 하나다. 이 소재는 페로브스카이트와 그 유도체로 만들어질 수 있으며, 이러한 소재는 빛과 잘 상호작용할 수 있는 밴드 특성 때문에 태양전지와 LED(Light emitting diode) 등의 광전자소자 분야에서 주목받고 있다.

아주대 공동 연구팀은 양자역학 시뮬레이션과 인공지능을 활용하여 합성될 수 있는 금속 할로겐화물들을 예측함으로써 페로브스카이트 유도체들에 대한 비밀을 밝혀냈다. 또 이를 통해 새로운 소재를 설계하고 실험적으로 검증함으로써 미지의 화학 공간을 탐색하는 기술을 개발했다. 양자역학 시뮬레이션과 인공지능을 기반으로 한 금속 할로겐화물 신소재 설계 기술을 개발한 것이다.

이번 연구는 한국연구재단·과학기술정보통신부·삼성미래육성재단의 지원을 받아 수행했다. 조성범 아주대 교수는 “이번 연구를 통해 이전에 알려지지 않았던 금속 할로겐화물 페로브스카이트 유도체들의 화학 공간 정보를 제시, 소재 선정에 있어 새로운 척도를 제공할 수 있게 됐다”며 “앞으로 고신뢰성 LED를 포함한 디스플레이 등 금속 할로겐화물 기반 어플리케이션 설계에 새로운 가능성을 제시할 것으로 전망한다”라고 말했다.

신하영 (shy1101@edaily.co.kr)