전남대 김재국·황장연 교수팀
인공지능 기반 소재탐색 플랫폼 개발 성공
실험적 시행착오·시간제약 극복 가능
안정성 높은 고성능 양극 소재 개발도
세계적 학술지 11월호 표지논문 실려
전남대학교 연구팀이 인공지능을 활용해 새로운 소재를 탐색하는 플랫폼을 독자적으로 개발했다. 또 이를 이용해 고성능의 새로운 양극 소재를 세계 최초로 개발하는 쾌거를 거뒀다.
전남대 김재국, 황장연 교수 연구팀(전남대 선도연구센터 ERC)은 기존의 소재 개발의 단점을 극복하면서 고성능소재를 찾을 수 있는 빅 데이터 기반의 플랫폼을 개발하고, 인공지능을 활용해 주기율표상 소재로서의 가능성이 높은 원소들을 걸러낸 뒤, 그중 목표성능 달성이 가능한 소재를 선택해 실험적 검증을 거치는 ‘인공지능 기반의 소재 탐색 플랫폼’을 개발했다.
연구팀은 또 이를 활용해 차세대 이차전지 중 하나인 포타슘 이온전지 양극 소재가 지닌 수분에 취약한 단점을 극복할 수 있는 고성능의 새로운 양극 소재를 세계 최초로 개발하는데도 성공했다.
이 양극 소재는 실험결과 계면 및 결정구조의 안정성이 증명됐으며, 상대 습도 60% 이상인 제조 환경에서 초기 성능의 90% 이상을 유지하는 결과를 얻었다.
이같은 연구 결과는 재료·화학 분야의 세계적 권위지인 영국 왕립학회지 「Energy & Environment Science」(영향력지수 38.532, JCR 상위 0.37%) 11월호 표지논문으로 실렸다.
그동안 소재 탐색 연구는 대부분 경험적 지식, 사고에 의해 계획된 실험을 바탕으로 소재설계-합성 및 실험-성능 검증 단계를 거치면서 많은 시행착오에 부딪치는데다, 차세대 이차전지 소재에 대한 연구개발이 극히 초보적인 단계여서 적용 가능한 소재가 다양하지 못하고, 어렵게 찾은 소재마저 전지 성능이 한계를 드러내 실용화가 난항을 겪어 왔으나, 전남대 팀의 연구성과로 이를 극복할 수 있게 됐다.
김재국 교수팀은 지난 2018년부터 2025년까지 7년 동안 177억원의 연구비를 지원받는 ‘인공지능 활용 이오닉스 기반 소재개발 플랫폼 연구센터’가 ERC에 선정되면서 소재 분야의 ‘국가대표급 연구그룹’이란 평가를 받아 왔다.
이번 연구도 과학기술정보 통신부와 한국연구재단의 선도연구센터지원사업(ERC), 국가연구실(N-LAB)사업의 지원으로 진행됐다.
김재국 교수는 “이번에 개발한 플랫폼은 시행착오와 시간적 제약이라는 소재 개발의 한계를 극복했다는 점에서 매우 가치 있는 연구 성과”라며, “특히 차세대 이차전지 신소재 후보군 가운데 인간이 시도해 보지 못한 미지의 소재를 찾을 수 있게 해 줄 수 있고, 또 다른 분야의 신소재 개발에도 폭넓게 활용될 수 있을 것”으로 기대했다.
※논문명: A new material discovery platform of stable layered oxide cathodes for K-ion batteries
