초록 ▼

□ 연구개요
- 수소에너지 공급을 위한 친환경 수소 운반체인 암모니아를 분해하여 수소를 생산하기 위해 반응을 원활히 해줄 수 있는 촉매재료가 반드시 필요함.
- 새로운 촉매재료를 탐색하기 위한 기존의 trial-and-error 방식은 이론 및 실험연구에서 많은 시간적 경제적 비용이 발생함.
- 현재 단일/이종합금에 대한 촉매 설계와 관련된 연구는 많이 보고되었지만 여전히 복잡한 시스템(예: 다성분계 합금)에 대한 연구는 매우 제한적임.
- 이를 극복하기 위해 수집된 단일/이종합금 촉매재료 데이터를 입력하여 딥

□ 연구개요
- 수소에너지 공급을 위한 친환경 수소 운반체인 암모니아를 분해하여 수소를 생산하기 위해 반응을 원활히 해줄 수 있는 촉매재료가 반드시 필요함.
- 새로운 촉매재료를 탐색하기 위한 기존의 trial-and-error 방식은 이론 및 실험연구에서 많은 시간적 경제적 비용이 발생함.
- 현재 단일/이종합금에 대한 촉매 설계와 관련된 연구는 많이 보고되었지만 여전히 복잡한 시스템(예: 다성분계 합금)에 대한 연구는 매우 제한적임.
- 이를 극복하기 위해 수집된 단일/이종합금 촉매재료 데이터를 입력하여 딥러닝 모델을 학습한 후 다성분계 합금에 대한 암모니아 분해 촉매활성도 값을 빠르고 정확하게 예측함.
- 값싸고 고성능인 신규 촉매재료를 탐색 및 제시하고 제일원리계산을 통한 촉매활성도 검증까지를 최종 연구 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 이전에 발표된 수소 생산용 암모니아 분해 관련 참고문헌을 분석하여 촉매활성 결정인자(Descriptor)의 조건을 질소의 흡착에너지값의 범위로 결정함.
2) 촉매재료 탐색영역을 조합 가능한 단일 금속과 이종 합금 전체를 설정하고 스크립트 프로그램을 이용하여 열역학적으로 안정한 표면구조를 자동으로 대량 생성함.
3) 모든 표면구조에 대한 질소의 흡착에너지값을 제일원리계산 프로그램(예: VASP, Quantum espresso)과 스크립트 프로그램을 이용하여 자동으로 대량 계산함.
4) 표면구조를 그래프(Graph)형태로 입력하여 흡착에너지값 하나를 출력하는 대표적인 딥러닝 모델인 컨볼루션인공신경망(CNN) 모델을 설계 후 고성능 컴퓨팅시스템 기반의 학습 및 테스트를 진행함.
5) 다성분 혹은 특이한 표면구조를 생성한 후 질소 흡착에너지를 개발된 딥러닝에 입력하여 흡착에너지를 예측하고 고성능 촉매활성과 경제성 조건에 부합된 신규 촉매 스크리닝 및 제일원리계산 검증함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 본 연구는 수소 생산용 암모니아 분해 촉매설계를 위한 새로운 연구방법론 개발을 목표로 하고 있어 국내 소재분야 연구 수준의 질적 향상을 이끌 수 있음.
- 본 연구는 암모니아 분해에 필요한 촉매재료 탐색으로 한정하지만 미래지향적으론 과산화수소 합성, 연료전지 내의 산소환원반응 등 에너지분야에서 반응을 촉진시키는 다양한 차세대 촉매 개발 현장에 널리 사용 가능함.
- 본 연구는 에너지와 인공지능 두 분야의 융합을 이끌어야 하는 매우 도전적인 연구과제로 생각되며 본 연구에 참여할 연구책임자 뿐만 아니라 참여연구원의 연구능력을 배양하고, 국가적 그린뉴딜정책관련 연구 경쟁력 확보에도 크게 기여할 것이라 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 최종 목표 ... 4
• 2) 연구 목적 ... 4
• 3) 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도(2021년) ... 6
• 2) 2차년도(2022년) ... 7
• 3) 3차년도(2023년) ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 1) 학문적 기여 ... 12
• 2) 촉매 분야에서의 활용방안 ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 16