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- 성균관대, 세계 상위 1% 연구자(HCR) 10명 선정
- 성균관대, 세계 상위 1% 연구자(HCR) 10명 선정 - 2년 연속 사립대학 1위, 연구중심대학으로의 질적 도약 ▲ 박남규 성균나노과학기술원장(왼쪽)과 신현석 이차원양자헤테로구조체연구단장(오른쪽) 우리 대학은 클라리베이트(Clarivate)사가 발표한 2024년 세계 상위 1% 연구자(Highly Cited Researcher, HCR) 선정 결과에서 소속 교원 10명이 HCR로 선정되며, 2년 연속 사립대학 1위를 차지했다. HCR은 분야별로 논문이 상위 1%에 해당하는 피인용 횟수를 기록한 HCP(Highly Cited Paper) 보유 연구자를 의미하며, 연구 성과의 질과 영향력을 인정받은 세계적 기준이다. 2024년 발표에서는 전 세계 59개 국가 및 1,200여 기관에서 6,886명이 HCR로 선정되었고, 국내에서는 12개 분야에서 총 75명이 이름을 올렸다. 성균관대는 △서울대(12명) △성균관대(10명) △UNIST(8명) △한양대(6명) △연세대(5명) △고려대(5명) 순으로 선정되며, 국내 대학 중 2위, 사립대학 중 1위를 기록했다. 올해 선정된 성균관대 연구자는 △박남규 교수(재료과학, 8년 연속) △이영희 교수(크로스필드, 7년 연속) △안명주 교수(임상의학, 6년 연속) △박근칠 교수(임상의학, 5년 연속) △이진욱 교수(크로스필드, 4년 연속) △무함마드칸 교수(컴퓨터과학, 4년 연속) △임호영 교수(크로스필드, 3년 연속) △김대식 교수(크로스필드, ’20~’21 선정) △신현석 교수(크로스필드, 신규) △김정호 교수(크로스필드, 신규)이다. 특히, 박남규 교수는 세계 최초 안정적인 페로브스카이트 태양전지를 개발하며 상용화에 기여한 업적을 통해 국내 최초 종신 석좌교수로 임명되었으며, 이영희 교수는 7년 연속 크로스필드 분야 HCR로 선정되어 연구 역량을 입증했다. 신규 HCR로 선정된 신현석 교수는 올해 출범한 이차원양자헤테로구조체연구단의 단장으로 활약 중이며, 본교 졸업생인 김정호 교수의 선정은 성균관대 연구 생태계의 지속적 성장 가능성을 보여준다. 유지범 총장은 “성균관대의 연구 성과는 혁신적이고 도전적인 학문 활동의 결과로, 인류와 미래 사회 문제 해결에 기여하고자 하는 우리의 의지를 반영한다”며 “앞으로도 세계적 연구 영향력을 강화하며 글로벌 연구중심대학으로서 위상을 높여갈 것”이라고 밝혔다.
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- 작성일 2024-11-22
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- 2차원 고압 나노 반응기를 활용한 고체화학 반응의 새로운 길
- 2차원 고압 나노 반응기를 활용한 고체화학 반응의 새로운 길 - 2차원 소재 두 층 사이의 높은 반데르발스 압력 이용, 새로운 고체화학 반응 최초 발견 에너지학과 신현석 교수(IBS 이차원양자헤테로구조체연구단장) 연구팀이 2차원 소재 사이에 형성된 고압을 이용해 새로운 고체화학 반응을 발견했다. 이 연구는 복잡한 고압 장치 없이도 2차원 적층 구조만으로 고압 화학 반응을 유도할 수 있음을 보여준다. 연구팀은 그래핀이나 육방정계질화붕소(h-BN) 같은 2차원 소재의 두 층 사이에 형성된 반데르발스 힘이 최대 7GPa에 달하는 높은 압력을 만들어낸다는 사실을 밝혀냈다. 이 압력을 이용해 촉매 없이도 유기 화합물의 탈수소 고리화 반응(cyclodehydrogenation reaction)을 성공적으로 유도했다. 일반적으로 이 반응은 용액 상태에서 촉매와 산화제가 필요하지만, 이번 연구에서는 고체 상태에서도 반응이 가능함을 처음으로 증명한 것이다. 실험에서는 헥사페닐벤젠(HPB)을 그래핀 또는 h-BN 적층 구조 사이에 넣어, 탈수소 고리화 반응을 유도했다. 그 결과, HPB가 헥사벤조코로넨(HBC)으로 변환되는 것을 확인했으며, 이는 고체 상태에서의 유기 화학 반응의 새로운 가능성을 제시한 사례다. 또한, 도파민 분자를 반응물로 사용해 실험한 결과, 도파민 분자가 그래핀 사이에서 압력에 의해 평평해지면서 결정성 올리고머 중합체가 형성되는 새로운 반응을 확인했다. 일반적으로 용액에서 도파민을 중합할 경우 비정질 고분자가 형성되지만, 이번 연구에서는 층상 구조의 고분자가 만들어졌다. ▲ [연구그림] 2차원 고압 나노 반응기의 반응 모식도. 그래핀/반응물/그래핀, h-BN/반응물/h-BN 적층 구조 사이에 삽입된 HPB 분자의 고압 반응을 통한 HBC 분자로의 합성 및 구조 결과 (점선 라인 위) 및 삽입된 도파민 분자의 다 결정성 올리고도파민 분자로의 정렬 구조 결과 (점선 라인 아래). 신현석 교수는 “2차원 소재의 적층 구조가 고압 나노 반응기 역할을 함으로써, 새로운 고체화학 반응 경로를 열 수 있다”며, “특히 기존 고압 화학 반응에서 복잡한 장치 없이도 간단한 방법으로 고압을 구현할 수 있는 가능성을 제시했다”고 설명했다. 하지만 그는 “아직 대량 생산에 적용하기에는 한계가 있어 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 이번 연구는 울산과학기술원(UNIST) 이종훈(IBS 다차원탄소재료연구단 그룹리더), 민승규, 박영석 교수 연구팀 및 영국 캠브리지 대학교 매니쉬 초왈라 교수와 공동으로 진행되었으며, 세계적 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재되었다. ※ 논문명: Pressure enabled organic reactions via confinement between layers of 2D materials ※ 저널: Science Advances(IF: 11.7) ※ 논문링크: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp9804
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- 작성일 2024-11-12
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- 글로벌바이오메디컬공학과 김형구 교수 공동연구팀, 인공지능으로 생명체의 본능적 행동 규명
- 글로벌바이오메디컬공학과 김형구 교수 공동연구팀, 인공지능으로 생명체의 본능적 행동 규명 - 인공지능 기반 모델로 시상하부 신경의 ‘배고픔’과 ‘식욕’ 원리 밝혀내 ▲ (왼쪽부터) 이영희 박사(서울대학교), 윤종원 석사과정(성균관대학교), 김형구 교수(성균관대학교), 최형진 교수(서울대학교), 김규식 박사과정(서울대학교), (가운데)김유빈 박사과정(서울대학교) 글로벌바이오메디컬공학과 김형구 교수 연구팀(공동 제1저자 윤종원 석사과정)과 서울대학교 최형진 교수 연구팀(공동 제1저자 김규식 박사과정, 이영희 박사, 김유빈 박사과정)은 공동연구를 통해 인공지능을 활용하여 인간의 본능적 심리 상태를 이해할 수 있는 새로운 방법을 제시했다. 신경과학이 발전함에 따라 동물의 다양한 행동을 관찰하는 기술이 진전되었으나 이러한 신경 신호가 어떻게 본능적 심리 상태를 형성하는지에 대한 이해는 여전히 미흡하다. 기존 연구는 시상하부의 특정 신경이 본능적 행동과 연관된다고 밝혔으나 구체적인 역할과 메커니즘은 명확히 규명하기 어려웠다. 이번 연구는 인공지능을 이용해 뇌 시상하부 신경의 기능을 정량적으로 분석함으로써 본능적 심리 상태와 행동의 관계를 명확히 규명한 첫 사례로 평가받고 있다. 연구팀은 새로운 항상성 이론과 인공지능 기반 신경 모델을 결합하여 시상하부의 Agouti-related peptide(AgRP) 신경이 ‘배고픔’을, 렙틴 수용체(LH LepR) 신경이 ‘식욕’을 표상함을 밝혔다. 특히, 시상하부 신경의 활동 패턴을 실험적으로 관찰하고 이를 정교하게 분석함으로써 배고픔과 식욕이 특정 신경 집단의 활동 패턴으로 나타나는 과정을 실험적으로 증명했다. 김형구 교수는 도파민의 역할을 구분하기 위해 개발한 컴퓨터 모델링을 사용해 신경 활성화를 구분하는 방법론을 개발했으며, 이를 바탕으로 서울대 최형진 교수 연구팀의 새로운 항상성 이론을 수식적으로 표현하는 데 성공했다. ▲ 정통적인 항상성 이론과 최신 뇌과학 발견들을 융합한 최신 이론 김형구 교수는 “이번 연구는 인공지능과 신경과학의 융합을 통해 복잡한 신경 회로의 활동을 정량적으로 분석한 첫 사례로, 생명체의 본능적 행동을 수치적으로 이해하는 데 중요한 전환점이 될 것”이라며 “특히 시상하부 신경의 활동이 어떻게 배고픔과 식욕 같은 본능적 욕구를 조절하는지를 구체적으로 밝힌 점에서 큰 의의가 있다”고 전했다. 서울대 최형진 교수는 “섭섭식 행동 연구 중 시상하부에서 관찰된 신경 반응은 기존 이론으로 설명하기 어려웠다. AgRP 신경은 활성화 시 섭식을 유도하지만, 음식 제공 시 오히려 활성이 감소했고, 반대로 LH LepR 신경은 활성화 시 섭식을 유도하면서도 음식 제공 시 활성이 증가했다”며 “이러한 역설적인 결과를 이해하기 위해 인공지능 모델을 도입했고, 이를 통해 새로운 항상성 이론을 수립할 수 있었다”고 밝혔다. ▲ 인공지능을 활용한 모델링 과정 이번 연구는 섭식 행동을 비롯한 생명체의 생존 필수 행동을 뇌가 어떻게 조절하는지를 이해하는 데 중요한 단서를 제공해 향후 섭식 장애, 비만, 식욕 조절 장애 치료에 새로운 전략을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 인공지능 기술을 신경과학에 접목함으로써 인간의 본능적 행동을 수치화하여 이해할 가능성을 열었으며, 이 접근법은 다른 본능적 행동 및 심리 상태를 규명하는 데에도 유용하게 활용될 전망이다. ▲ 대표 실험 결과. 컴퓨터 모델링을 통해 해당 신경 활성이 어느 심리 요소에 더 가까운지 보여준다. (회색 선: 신경 신호, 빨강 선: 최적의 배고픔 모델, 초록선: 최적의 식욕 모델, 파랑, 주황선: 최적의 대조군 모델) 성균관대 김형구 교수와 서울대 최형진 교수의 공동연구 결과는 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 11월 6일 게재됐다. ※ 논문명: A Normative Framework Dissociates Need and Motivation in Hypothalamic Neurons ※ 저널: Science Advances ※ 논문링크: https://doi.org/10.1126/sciadv.ado1820
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- 작성일 2024-11-11
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- 에너지과학과 명창우 교수 공동연구팀, 친환경 피셔-트롭쉬 전기화학촉매 개발
- 에너지과학과 명창우 교수 공동연구팀, 친환경 피셔-트롭쉬 전기화학촉매 개발 - 상온·상압에서 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 친환경 기술 제시 - 국제학술지 Advanced Energy Materials 표지 논문으로 선정 ▲ (왼쪽부터) 충남대 양주현 연구원, 성균관대 심기범 연구원, 충남대 박소정 연구원, 충남대 이충균 교수, 성균관대 명창우 교수, 충남대 손영구 교수 에너지과학과 명창우 교수 연구팀과 충남대 화학과 손영구 교수 연구팀은 이산화탄소를 탄화수소로 전환하는 전기화학촉매를 개발했다. 연구팀은 상온·상압 조건에서 온실가스 이산화탄소를 유용한 탄화수소*로 전환할 수 있음을 실험과 이론으로 증명했다. ※ 탄화수소: 탄소(C)와 수소(H)만으로 이루어진 유기화합물 이번 연구에서 개발된 촉매는 기존 고온·고압 열촉매와 달리 전기를 이용해 낮은 온도와 압력에서도 이산화탄소를 탄화수소로 전환할 수 있어 환경부담을 크게 줄일 수 있다. 촉매*는 금 나노입자와 페로브스카이트 구조를 갖는 스트론튬 타이타네이트(SrTiO3)을 기반으로 하며 연구팀은 금 나노입자와 페로브스카이트 간 상호작용이 촉매 활성을 유도했음을 밝혀냈다. ※ 촉매: 반응과정에서 소모되지 않으면서 반응속도를 변화시키는 물질 피셔-트롭쉬 반응은 전통적으로 고온·고압에서 합성가스를 탄화수소로 전환하는 복잡한 화학반응이다. 연구팀은 이번 연구가 전기화학적 방식으로 피셔-트롭쉬 반응을 구현해낼 수 있음을 보여준 사례라고 설명했다. 손영구 충남대 교수는 “이번 성과는 이산화탄소와/일산화탄소 환원 반응을 통한 액체연료제조에 있어 전기화학적 가능성을 제시한 중요한 발견”이라고 말했다. 명창우 성균관대 교수는 “이번 연구는 기계학습을 활용한 촉매 연구 가능성까지 보여주었으며 이는 향후 촉매 개발에 중요한 발판이 될 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단(NRF) 중견연구과제, 우수신진연구과제와 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 지원으로 수행됐으며 연구결과는 지난 9월 26일 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 표지논문으로 게재됐다. ▲ 이산화탄소의 전기화학적 피셔-트롭쉬 탄화수소 전환 가능성을 밝힌 손영구 교수와 명창우 교수 공동연구팀의 이번 성과가 Advanced Energy Materials 표지논문으로 선정되었다. ※ 논문명: Exploring Direct Electrochemical Fischer–Tropsch Chemistry of C1–C7 Hydrocarbons via Perimeter Engineering of Au–SrTiO3 Catalyst ※ 저널: Advanced Energy Materials(IF: 24.4) ※ 논문링크: https://doi.org/10.1002/aenm.202402062
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- 작성일 2024-11-05
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- IBS 이차원양자헤테로구조체연구단 개소식 개최
- IBS 이차원양자헤테로구조체연구단 개소식 개최 - 성균관대, 한국을 넘어 세계적 첨단 기초과학 연구 허브로 발돋움 우리 대학은 11월 4일(월) 자연과학캠퍼스에서 기초과학연구원(IBS) 외부연구단인 ‘이차원양자헤테로구조체연구단’ 개소식을 열고 세계적 첨단 기초과학 연구기관으로의 도약을 공식화했다. 이날 행사에는 유지범 총장, 노도영 기초과학연구원장과 여러 국내외 석학들이 참석해 자리를 빛냈다. 또한, 2010년 노벨물리학상 수상자인 Konstantin Novoselov 교수와 케임브리지대학 2차원 재료과학 분야의 석학인 Manish Chhowalla 교수 등 해외 저명 학자들도 참석했다. 유지범 총장은 축사에서 “성균관대학교는 2012년 IBS 외부연구단을 유치한 이후, 이번 연구단 출범이라는 성과를 이루며 우리 대학의 기초과학 연구 역량과 꾸준한 투자의 결실을 보여주었다”고 강조했다. 우리 대학은 지난 2012년부터 운영된 ‘나노구조물리연구단’의 성과를 바탕으로 올해 3월 ‘이차원양자헤테로구조체연구단’을 새롭게 출범시켰다. 연구단은 2차원 양자 소재를 기반으로 한 양자 정보 기술 혁신을 목표로, 공간과 장비 재배치를 마치고 본격적인 연구 활동을 준비해 왔다. 연구단은 이번 개소식을 기념해 ‘2차원 양자 소재 및 양자 기술’ 관련 국제 워크숍을 열어 국내외 석학들과 연구 성과를 공유하고 협력 방안을 논의할 예정이다. 연구단은 앞으로 2차원 양자 소재를 활용한 다양한 응용 가능성에 대한 연구를 통해 양자 정보 기술의 발전에 기여할 계획이며, 지속 가능한 연구 환경 조성을 위해 우수한 연구자 양성과 배출에도 힘쓸 방침이다. 유지범 총장은 “과학기술은 이제 경제와 사회에 큰 영향을 미치는 중요한 이슈로 자리 잡았다”며 “AI와 양자기술이 우리 삶을 혁신적으로 변화시키고 있다”고 언급했다. 또한 “이차원양자헤테로구조체연구단이 양자 정보 기술의 발전에 있어 세계적인 연구 허브로 자리매김하길 바란다”며 대학 차원의 전폭적인 지원을 약속했다. 우리 대학은 ‘담대한 도전으로 미래 가치를 창출하는 대학’이라는 비전 아래 이번 연구단 출범을 기초과학 연구의 중심지로 도약할 기회로 삼을 계획이다. 연구단의 성공적인 활동이 성균관대, 더 나아가 한국 과학의 명성을 높여줄 것으로 기대된다.
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- 작성일 2024-11-05
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- 생명과학과 이대한 교수-미래에너지공학과 김준혁 교수, 포스코사이언스펠로십 선정
- 생명과학과 이대한 교수-미래에너지공학과 김준혁 교수, 포스코사이언스펠로십 선정 - 13대 1 경쟁률 뚫고, 성균관대 교수 2인 선정 쾌거 생명과학과 이대한 교수와 미래에너지공학과 김준혁 교수가 포스코청암재단에서 주관하는 제16기(2025년) 포스코사이언스펠로에 선정되었다. 포스코사이언스펠로십은 국내의 젊은 과학자들이 연구에 전념하며 세계적인 과학자로 성장할 수 있도록 지원하는 재단의 핵심 연구지원 프로그램으로, 대한민국의 미래를 이끌어 갈 과학기술 인재를 양성하는 것을 목표로 한다. ▲ 생명과학과 이대한 교수(왼쪽)와 미래에너지공학과 김준혁 교수(오른쪽) 포스코사이언스펠로십은 당해 가장 우수한 연구자들이 선발되는 자리로 ‘과학계의 신인상’으로 평가받고 있다. 이번 선정 과정에서는 407명의 신진 교수가 지원해 13:1이 넘는 높은 경쟁률을 보였으며, 우리 대학에서는 이대한 교수가 생명과학 분야에서, 김준혁 교수가 에너지 소재 분야에서 최종 선정되었다. 이대한 교수는 “동물의 기원과 다세포성의 진화”를 주제로 연구를 수행할 예정이며, 김준혁 교수는 “Norby Gap 돌파 수소 전도 소재 개발 및 고효율 그린수소 생산”을 목표로 연구를 진행하게 된다. 두 교수는 앞으로 2년간 각각 총 1억 원의 연구비를 지원받으며 해당 분야에서 새로운 성과를 창출할 계획이다.
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- 작성일 2024-11-04
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- 에너지과학과 임재훈 교수 연구팀, 초실감 디스플레이 구현 핵심 소재 개발
- 에너지과학과 임재훈 교수 연구팀, 초실감 디스플레이 구현 핵심 소재 개발
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- 작성일 2024-11-04
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- 성균관대-포항공대-하버드메디컬스쿨, 초고속 감염병 진단 기술 개발
- 성균관대-포항공대-하버드메디컬스쿨, 초고속 감염병 진단 기술 개발 - 메타표면 칩 기반 초고속 PCR 기술 개발 - Advanced Materials 표지 논문(Back Cover) 선정 ▲ (왼쪽부터) 성균관대 김인기 교수, 성균관대/하버드메디컬스쿨 루크 리 교수, 포항공과대학교 노준석 교수, 김진곤 교수 생명물리학과 김인기, 루크 리 교수(하버드메디컬스쿨) 연구팀은 POSTECH(포항공과대학교) 노준석, 김진곤 교수 연구팀과 함께 메타표면 칩을 기반으로 한 초고속 유전자 증폭기술(PCR)을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구는 감염병 진단을 더 빠르고 효율적으로 할 수 있는 새로운 가능성을 제시한다. PCR은 세균이나 바이러스의 DNA를 증폭해 감염병을 진단하는 기술로 기존 방식은 진단까지 몇 시간이 소요되고 고가의 장비가 필요해 현장 진단에 적합하지 않았다. 이를 개선하기 위해 연구팀은 빛을 열로 변환하는 메타표면 기술을 도입했다. 메타표면은 98% 이상의 빛을 흡수해 즉시 열을 발생시키며, 이로 인해 PCR 반응물을 빠르게 가열하고 냉각할 수 있다. 이렇게 개발된 메타표면 칩을 이용하면 30번의 가열과 냉각 주기를 3분 30초 내에 완료할 수 있으며, 바이러스 RNA 증폭도 6분 30초 내에 처리할 수 있다. ▲ [연구그림1] 메타표면 완전흡수체 기반 초고속 광 열 순환기 이 기술의 핵심은 질화타이타늄 기반 메타표면 완전흡수체를 사용했다는 점이다. 기존의 금 기반 광열효과에 비해 질화타이타늄은 더 넓은 파장 영역에서 빛을 흡수하고, 더 빠른 전자-전자 상호작용과 열 변환 속도를 보인다. 이로 인해 더욱 빠르고 효율적인 열 주기가 가능해졌으며 감염병 진단 시간을 획기적으로 단축할 수 있었다. 특히 이 기술은 콜로이달 리소그래피로 대면적 웨이퍼에 제작 가능해 향후 대량 생산에도 유리하다. ▲ [연구그림2] 10분 이내 감염병을 진단하는 메타표면 칩 기반 PCR 실제 실험을 통해 코로나19 오미크론 변이 바이러스 RNA를 이 기술로 효과적으로 증폭할 수 있음을 확인했다. 메타표면 칩은 대량 생산이 가능하며, 다양한 감염병을 현장에서 신속하게 진단할 수 있는 기술로 발전할 가능성이 크다. 이번 연구 성과는 재료공학 분야의 저명 국제학술지인 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 게재되었으며 해당 호의 뒷 표지논문(Back Cover)으로 선정되어 그 우수성을 인정받았다. ▲ 김인기 교수 연구팀의 연구성과가 Advanced Materials 후면 표지논문(Back Cover)으로 선정되었다. 이번 연구는 한국연구재단 STEAM 글로벌융합연구, 미래유망융합기술 파이오니어, 선도연구센터, 중견연구, 리더연구 및 세종과학펠로십 등의 연구지원사업을 통해 수행되었다. ※ 논문명: Ultrafast metaphotonic PCR chip with near-perfect absorber ※ 학술지: Advanced Materials(IF: 27.4) ※ 논문 링크: https://doi.org/10.1002/adma.202311931
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- 작성일 2024-10-14
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- 지능형정밀헬스케어융합전공 김수민 박사과정생, ‘문숙 새별여성과학자상’ 수상
- 지능형정밀헬스케어융합전공 김수민 박사과정생, ‘문숙 새별여성과학자상’ 수상 ▲ (왼쪽부터) 이우균 문숙과학지원재단 이사장, 김수민 박사과정생, 백자현 여성생명과학기술포럼(WBF) 회장 대학원 지능형정밀헬스케어융합전공 김수민 박사과정생이 지난 9월 12일(목) 서울 강남구 과학기술컨벤션센터에서 열린 제23회 여성생명과학기술포럼 심포지엄에서 문숙 새별여성과학자상을 수상하였다. 이번 문숙 새별여성과학자상에는 우리 대학 김수민 원우를 포함해 5명이 수상하였다. 새별여성과학자상은 국내 생명과학 분야의 우수한 여성 인재 발굴을 통한 여성 과학계 기여를 목표로 2005년 제정되었으며 현재까지 고려은단, BMS, 바이오니아, 바이오솔루션의 후원을 받아 시상하였고 2024년도부터는 (재)문숙과학지원재단의 후원을 받아 문숙 새별여성과학자상으로 명명되었다. 김수민 원우는 조직 접착성을 가지는 치료용 생체재료를 주제로 연구들을 수행중이며, 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials), 네이처 일렉트로닉 (Nature Electronics) 등 권위있는 학술지에 관련 논문을 게재하였다.
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- 작성일 2024-10-14
- 조회수 4397
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- 에너지과학과 명창우 교수 연구팀, 대규모 원자 모델링 AI 개발
- 에너지과학과 명창우 교수 연구팀, 대규모 원자 모델링 AI 개발 - 대규모 원자 모델링 통해 얼음 상태도 등 다양한 재료 응용 가능성 선보여 ▲ (왼쪽부터) 에너지학과 명창우 교수, 유수행 연구교수, 김동건 석사과정생, Radhakrishnan Sundheep 연구원 에너지과학과 명창우 교수 연구팀(제1저자: 유수행 연구교수)이 대규모 원자 모델링을 위한 새로운 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 연구팀은 이 기술을 통해 얼음의 상태도, 질화 붕소 액체상, 리튬 고체 전해질 등 다양한 재료의 물리적 성질을 정확하게 예측하는 데 성공했다. 기존에는 슈뢰딩거 방정식*을 이용해 재료의 물리적/화학적 성질을 예측해왔으나, 많은 계산량으로 인한 한계가 있었다. 그러나 이번에 개발된 베이지안* 위원회 머신(Bayesian Committee Machine, BCM) 포텐셜*을 통해 더 빠르고 효율적인 시뮬레이션이 가능해졌다. 이는 에너지, 반도체, 바이오 등 여러 산업에 중요한 영향을 미칠 것으로 기대된다. * 슈뢰딩거 방정식: 전자 및 원자의 거동을 기술하는 양자역학 방정식 * 베이지안: 기존의 확률예측을 새로운 정보를 기반으로 지속적으로 업데이트하는 머신러닝 학습의 한 가지 방식 * 포텐셜: 원자 및 분자가 어떻게 상호작용하는지 예측하는 모델 BCM 모델은 압력을 학습하는 커널 기반 머신러닝 기술을 사용하여, 분자동역학 시뮬레이션을 실시간으로 학습하며 수행할 수 있다. 이를 통해 얼음의 상태도와 같은 복잡한 물리적 현상도 정확하게 예측할 수 있게 되었으며, 리튬 고체 전해질과 질화 붕소 액체상의 특성도 재현할 수 있다. 연구에 참여한 유수행 연구교수는 “이번에 개발된 머신러닝 포텐셜은 앞으로 118종의 원소를 제1원리 수준에서 시뮬레이션할 수 있는 범용 기술의 기초가 될 것”이라고 밝혔다. 명창우 성균관대 교수는 “제1원리 계산은 많은 시간과 컴퓨팅 자원이 소요되지만, 범용 머신러닝 포텐셜을 사용하면 계산 시간을 대폭 줄일 수 있어 배터리, 태양전지, LED와 같은 에너지 소재를 더 빠르고 효율적으로 개발할 수 있을 것"이라고 설명했다. 이번 연구는 한국연구재단의 우수신진연구사업, 한국과학기술정보연구원(KISTI), 국가슈퍼컴퓨팅센터의 지원으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제 학술지 Physical Chemistry Chemical Physics(PCCP)에 7월 31일 게재되었다. 같은날 명창우 교수는 동 학술지에서 차세대 신진연구자로 선정되었다. ※ 논문명: Active sparse Bayesian committee machine potential for isothermal-isobaric molecular dynamics simulations ※ 논문링크: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/cp/d4cp01801j ※ 저자명: Soohaeng Yoo Willow, Dong Geon Kim, R. Sundheep, Amir Hajibabaei, Kwang S. Kim and Chang Woo Myung
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- 작성일 2024-10-04
- 조회수 4350
Inspiring Future, Grand Challenge