'반도체 신소재 가상개발' 오차율 30% 줄였다

[아시아경제 황준호 기자] 소재의 물성에 대한 예측 가능성을 높여, 신소재를 개발할 수 있게 하는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 반도체 등 신소재 개발에 속도가 붙을 것으로 예상된다.

KAIST는 김형준 화학과 김형준 교수 연구팀이 소재 물성의 예측 오차율을 기존 기술보다 30% 이상 줄일 수 있는, 소재 시뮬레이션 설계 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 연구팀은 소재의 물성에 영향을 주는 반데르발스 힘을 효과적으로 기술할 수 있는 새로운 이론을 개발했다.

연구팀은 이 기술을 통해 리튬 이온 배터리 물질의 전압이나 2차원 소재의 박리 에너지를 예측하는 과정에서, 기존 40%에 달했던 소재 물성 예측 오차율을 10% 내로 줄였다.

최근 기능성 소재 개발은 소재 시뮬레이션 기술을 통해 설계하고 있다. 이는 실제 합성 전에 가상 실험으로 다양한 소재의 물성을 예측하거나 설계하는 기술이다. 하지만 반데르발스 힘을 정확하게 설명하지 못한다는 문제가 있다. 반데르발스 힘은 전하의 일시적 쏠림으로 인해 분자가 순간적으로 극성을 띠면서 나타나는 당기는 힘을 말하는데, 이를 정확하게 기술하지 못해 소재 물성 예측 정확도 떨어졌다.

김형준 교수는 "반데르발스 힘은 분자 소재부터 금속 및 반도체 소재에 이르기까지 거의 모든 재료 내에서 소재 물성을 결정하는 데 중요한 역할을 한다"라며 "새로 개발한 소재 시뮬레이션 기술을 배터리 소재, 에너지 전환 촉매 소재, 2차원 나노 소재 등 다양한 기능성 소재 설계 연구에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr