초록 ▼

□ 연구개발 목표
본 연구 개발의 최종 목표는 “표면 반응이 극대화된 새로운 2차원 신소재를 계산과학과 머신러닝을 통해 제안 및 합성하여, 고효율의 수전해 촉매 소재를 개발하는 것”임. 상용화를 위해 1) 대면적 단결정의 고효율 (알칼리 내 Tafel slope < 60 mV/dec) 2차원 촉매 소재 개발, 2) 단결정 소재 기반 이론계산-실험 간의 정확도와 신뢰성 확보 (과전압 기준 오차 0.1 V 이내), 3) 계산과학에 기반을 둔 소재물성 예측 머신러닝 모델 정립을 목표로 함.

□ 연구개발 내용
아래와

□ 연구개발 목표
본 연구 개발의 최종 목표는 “표면 반응이 극대화된 새로운 2차원 신소재를 계산과학과 머신러닝을 통해 제안 및 합성하여, 고효율의 수전해 촉매 소재를 개발하는 것”임. 상용화를 위해 1) 대면적 단결정의 고효율 (알칼리 내 Tafel slope < 60 mV/dec) 2차원 촉매 소재 개발, 2) 단결정 소재 기반 이론계산-실험 간의 정확도와 신뢰성 확보 (과전압 기준 오차 0.1 V 이내), 3) 계산과학에 기반을 둔 소재물성 예측 머신러닝 모델 정립을 목표로 함.

□ 연구개발 내용
아래와 같이 각 연구 그룹 간 유기적이고 능동적인 공동연구를 수행하여 고효율 2차원 전기촉매를 개발할 것임.
1) 2차원 소재의 단결정 합성 및 촉매 기능 극대화 연구
- 2차원 소재 단결정 합성 및 성장 메커니즘 규명 연구
- 촉매 기능 극대화를 위한 2차원 소재 도핑 연구
- 2차원 소재 물리/화학적 특성 분석
2) Hydrogen evolution reaction (HER) 촉매 반응 메커니즘 규명 연구
- Electrochemical microcell을 활용한 전기화학적 HER 특성 평가
- TEM, STM, SPS, UPS 분석을 통한 2차원 소재 국부구조 및 전자구조 분석
- 제일원리계산 기반 HER 반응 메커니즘 규명 연구
3) 머신러닝 기반 고효율 2차원 촉매 개발
- 머신러닝 모델 정립을 위한 제일원리 ΔGH 계산
- 수치/이미지 데이터 기반 머신러닝 물성 예측 모형 개발
- 능동학습을 통한 대표 데이터 물성 예측 모형 고도화
- 도핑 소재의 물성 예측을 위한 전이학습 모형 개발

□ 활용계획 및 기대효과
본 연구가 성공적으로 수행될 경우, 아래와 같은 다양한 학문적, 경제적, 산업적 효과를 기대할 수 있음.
학문적으로는, 기존의 시행착오적 연구 방법을 개선할 수 있는 머신러닝을 활용한 소재 발굴법을 개발하여 새로운 소재의 발견과 물리·화학적 특성에 대한 연구가 더욱 활성화 될 것으로 기대됨.
경제/산업적으로는 풍력, 태양광 에너지의 문제점으로 알려져 있는 간헐적 생산의 문제점을 해결하여 친환경 그린 에너지원 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대됨. 이를 통해 탄소 기반 에너지원의 사용을 지양하여 자원 고갈, 환경 오염 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대됨. 또한 새로운 촉매 소재 개발을 통해, 수소 에너지 보급화의 세계적 흐름을 선도하는 원천 기술을 확보할 수 있을 것으로 예상됨.
추가적으로, 본 연구에 참여한 학생·연구원들의 지식 습득을 통해 소재 개발, 계산 과학, 머신러닝 등 다양한 분야의 전문 연구 인력 양성의 효과가 기대됨.

(출처 : 국문 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 국문 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• Ⅰ 연구개발 과제의 개요 ... 5
• 1. 과제개요 ... 5
• 2. 연구목표 ... 10
• Ⅱ 연구개발 내용 및 성과 ... 13
• 1. 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 13
• 2. 연구개발과제의 목표 달성 정도 및 수행 결과 ... 20
• 3. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 51
• 4. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 53
• Ⅲ 기 타 ... 54
• 1. 인력 현황 ... 54
• 2. 시설장비 구축 현황 ... 55
• Ⅳ 참고문헌 ... 56
• 끝페이지 ... 88