초록 ▼

□ 연구개발 목표
○ 에너지 원천소재로서 MOF계 소재를 개발하고 차세대이차전지, 수소에너지, 축전식탈염기술 등의 응용분야 적용, 각 응용분야 소재로서의 전기화학특성 반응기구를 DFT(Density Functional Theory), MD(Molecular Dynamics)기반의 양자계산이론을 통하여 규명하고자 함
○ 본 연구에서 개발된 원천 소재는 양자계산이론을 바탕으로 머신러닝 데이터베이스화를 할 것이며, 에너지소재로서 단/다원계 금속원자를 포함한 MOF계 신규 소재 모델 예측 및 합성 기술 확보를 세계 최초로 고안하

□ 연구개발 목표
○ 에너지 원천소재로서 MOF계 소재를 개발하고 차세대이차전지, 수소에너지, 축전식탈염기술 등의 응용분야 적용, 각 응용분야 소재로서의 전기화학특성 반응기구를 DFT(Density Functional Theory), MD(Molecular Dynamics)기반의 양자계산이론을 통하여 규명하고자 함
○ 본 연구에서 개발된 원천 소재는 양자계산이론을 바탕으로 머신러닝 데이터베이스화를 할 것이며, 에너지소재로서 단/다원계 금속원자를 포함한 MOF계 신규 소재 모델 예측 및 합성 기술 확보를 세계 최초로 고안하고자 함
○ 이를 통하여, 신규 MOF 원천소재 모델 개발이 가능하며 각 에너지 응용분야의 반응기구를 규명하여 에너지소재의 원천기술 확보가 가능함

□ 연구개발 내용
① 1차 년도
: MOF계 소재개발, 기초 전기화학적 반응 특성 분석 및 반응기구 규명
- 단원자 금속계 MOF 소재 합성 조건 확립과 합성된 소재를 이용한 에너지 소재 적용 DFT(Density Functional Theory), MD(Molecular Dynamics)기반 양자계산이론을 통한 소재 반응기구 분석, 규명
- 프러시안블루/제올라이트이미다졸 계 MOF 소재를 이용한 리튬유황전지, 칼슘이온전지, 전기화학 촉매 응용 분야 적용 전기화학 특성 분석
② 2차 년도
: MOF 소재개발, 양자계산을 통한 전기화학적 활성화 반응기구 규명
- Quantum Mechanics 시뮬레이션을 통한 MOF계 소재 모델 디자인 및 합성, 전기화학 특성 평가 검증
- 다원자 금속계와 리간드 조절, 소재의 미세패턴화, 기하학적/미세기공 구조 조절에 의한MOF 소재 합성 및 전극/전해질 계면에서의 전지 반응기구 규명
- Quantum mechanics 시뮬레이션을 통한 MOF 계 소재의 DFT, MD 데이터베이스를 기초로 머신러닝 학습모델 개발
③ 3차 년도
: Machine-learning을 통한 MOF 에너지 원천소재 개발 조건 최적화
- MOF계 소재의 양자계산이론을 통한 소재 검증결과를 토대로 머신러닝 학습 데이터베이스 조건 최적화 및 신규 소재 모델 디자인/합성
- 단/다원자 금속계 MOF 원천소재를 통한 신규 원천소재 전기화학특성 예측
- 이차전지, 축전식탈염전지, 전기화학촉매등 각 소재 응용분야 별 전기화학 특성 반응기구 규명 및 양자계산 결과 검증

□ 활용계획 및 기대효과
○ 고용량, 고안정성이 요구되는 이차전지의 전극/전해질 소재로 활용하여 전기자동차 및 대용량 에너지저장장치 분야의 산업 성장이 기대됨
○ 본 연구를 통하여 이차전지, 탄소포집/전환, 축전식탈염전지 등의 분야에 획기적으로 신규 원천소재의 전기화학 특성 예측/분석이 가능하기에 다양한 에너지 산업의 발전에 기여 할 수 있음
○ 본 연구를 통한 고도의 소재 분석기술을 파급함으로써 부품소재 산업, 완성업체의 기술력을 향상시켜 에너지산업 생태계가 강화될 것으로 기대됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ. 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 8
• Ⅱ. 연구개발 내용 및 성과 ... 12
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 12
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 17
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 49
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 50
• Ⅲ. 기 타 ... 52
• 1. 인력 현황 ... 52
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 52
• Ⅳ. 참고문헌 ... 53
• 끝페이지 ... 54