소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

표면기술연구본부

표면기술연구본부

실장 강주희

연구실 소개

재료설계분석연구실은 미래 기술을 선도할 재료 개발을 위해 새로운 시뮬레이션 및 평가기술에 대한 연구 및 기반구축을 지속적으로 수행하고 있으며, 소재·부품 연구개발의 근간이 되는 전자 및 원자구조, 미세조직, 물성 등을 정밀하게 예측, 분석, 평가하기 위한 설계 방법 및 분석기법의 연구개발 및 지원기반 고도화를 수행한다.

055-280-3398

주요 실적

기존 자기공명 기술의 불모지였던 박막 물질 구조분석을 위한 자기공명 힘 현미경을 이용한 박막 핵자기공명 신호측정으로 논문 게재 및 학회 발표
원자단위 결정구조 분석을 통한 물성 발현기구 분석의 일환으로 STEM을 이용한 기능성 세라믹의 원자 레벨 격자구조 분석 관련연구로 논문 게재 및 학회 발표
미래창조과학부 글로벌프론티어 사업 수행
SPM을 이용한 광전소자재료 특성분석에 대한 연구를 수행하여 논문 게재 및 학회 발표

주요 연구분야

멀티스케일 시뮬레이션 기법을 활용한 구조재료의 설계
원자단위 배열구조 분석을 통한 물성발현기구 규명
나노영역에서의 물질고유특성 측정 및 분석기술 개발
자기공명 힘 현미경 기술을 이용한 박막 구조분석 기술

연구개발 추진실적

자기공명 힘 현미경의 개발과 박막 물질 구조분석 기술

[과제 소개]

  • 자기공명 힘 현미경은 기존 유도코일을 이용한 자기공명 측정기술의 감도를 획기적으로 발전시킨 새로운 연구 분야, 기존 자기공명기술로는 낮은 감도문제로 스핀밀도가 낮은 박막의 물리적 특성을 측정할 수 없는 약점을 보완키 위해, 고감도 자기공명 힘 현미경 기술을 이용해 박막물질의 구조분석을 위한 원천기술 개발을 목표로 한다.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • MRFM 측정 신뢰성 향상을 위한 장치 개선과 외팔보 어레이의 적용
  • 외팔보 어레이에 다른 두께를 갖는 유기반도체 시료제작과 2-dimensional 효과 측정 (KAIST 공동)
연구개발 첫번째 추진실적 이미지

기능성 소재의 원자구조 및 격자결함 해석기술 개발

[과제 소개]

  • 기능성 소재의 경우 원자레벨에서의 격자 배열 및 결함은 소재의 고유특성을 결정짓는 가장 기본적인 요소임. 본 과제에서는 복합 조성의 압전, 자성, 이온전도 기능성 소재 등의 원자구조를 수차 보정된 STEM 기술을 이용하여 분석하고 제일원리계산 및 회절패턴 분석과 연동하여 소재의 특성을 향상시키기 위한 재료설계 기술개발을 목표로 한다.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 불순물 도핑에 의한 다강체 소재(BiFeO3)의 물성 제어 및 원자구조 해석을 통한 물성향상 기구 규명
  • TEM-STM 기법을 활용한 강유전/자기 domain 변화 실시간 관찰 기술
  • Nature Communications (IF: 10.742) 을 포함한 6편의 논문 출간
연구개발 두번째 추진실적 이미지

전산 모사를 이용한 물성발현 기구 분석 및 신소재 개발

[과제 소개]

  • 원소특성에 기초하여 전자구조, 미세조직 및 물성을 예측하는 멀티스케일 소재 모델링 기술과 개발 소재의 성능발현 메커니즘 규명과 특성 최적화를 위한 다차원 분석/특성평가 기술. 또한, 첨단분석기술을 연계하여 요구특성을 만족하는 소재 후보군 도출과 효율적인 실험검증을 통해 소재개발기간의 획기적 단축과 비용절감 효과를 달성하는 기술

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 양자역학 기반의 제일원리계산을 통해 더블 페롭스카이트 산화물의 원자구조 및 자성구조 규명
  • MOS 전자소자에서 불순물의 역할, 대표적 2D 소재인 MoS2의 gas sensing 특성 보고
  • ACS Materials & Interfaces (IF : 5.900) 등 SCI 논문 3편 발표, Scientific Reports (IF : 5.078) 1편 accept.
연구개발 세번째 추진실적 이미지

향후 연구계획

  • 원자단위 고분해능 분석기반 고도화
    • 나노단위 결함분석기술개발
    • 물성발현기구 규명을 위한 원자배열구조 분석기반 고도화
    • 나노영역 물리적 (기계적/전기적) 특성평가기반 고도화
  • 미소영역 동적거동 실시간 분석기반 고도화
    • 고기능성 구조소재 In-situ 변형기구 분석기반 고도화
    • 나노영역 In-situ 상변화 분석기반 고도화
    • TEM 영상결합 SPM 분석기반 고도화
  • 멀티스케일 전산재료공학기술을 활용한 재료의 설계기반 고도화