계산과학 기술에 의한 세라믹 유전체의 새로운 가능성 탐색

전문가 제언

○ 재료과학에서 각종 크기구조와 특성의 관련성을 안다는 것은 매우 중요하다. 재료설계란 논리와 지식을 기반으로 최적구조와 화학조성을 결정하는 작업이다. 세라믹스에서는 Pauling 이래 구성원자의 이온반경과 전기음성도 등의 파라미터를 사용하여 결정구조를 정리하는 것이 일반 수단이었다. 그러나 실험결과 등의 경험값을 입력에 사용하지 않고 양자역학의 원리만을 기초로 하여 슈뢰딩거방정식의 수치 해를 구하는 것을 제일원리계산(First Principles Calculation)이라고 한다.

○ 계산 과학적 방법을 사용한 재료연구는 컴퓨터 성능의 향상과 계산 기술의 진보에 따라 현실적 재료에 대한 적용이 급속히 늘어나고 있다. 계산 과학적 방법에는 제일원리계산, 분자동력학법, Phase Field법, CALPHAD(Calculation of Phase Diagram)법 등이 있으며 재료설계, 창출기술과 연계되는 이런 연구 분야를 Materials Informatics라고 한다.

○ 제일원리 계산의 응용 예로 phonon계산과 세라믹 다형의 상 안정성, 격자진동의 불안정 모드에 기초한 안정구조 탐색, 리튬 2차 전지 재료에 대한 확산현상 등이 있다. 또한 산화물 반도체에서 점결함의 전자구조와 기능, 세라믹 유전체의 새로운 가능성의 탐색, BaTiO3의 환원처리에 따른 각종 결함 등에 대한 연구가 일본에서 활발히 진행되고 있다.

○ 국내에서는 2002년부터 대한금속재료학회지에 고질소스테인리스강의 합금설계와 같은 CALPHAD법을 이용한 열역학적 상태도 계산법의 연구가 진행되었고 2010년에는 한국화학연구원에서 제일원리계산과 광촉매설계라는 연구가 이루어졌다. 현재는 성균관대학 이재찬교수 등이 이 분야에서 의욕적으로 세라믹스 관련 연구를 하고 있다.

○ 비정질인 유리계의 구조에 대해서는 불확실한 경우가 많다. 유리의 결정성장, spinodal 분해와 같은 메커니즘, 더 나아가 유리의 구조물성에 대한 연구에 계산 과학적 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

저자

Shinichi Higai

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

46(6)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

495~499

분석자

김*호

분석물

• 계산과학 기술에 의한 세라믹 유전체의 새로운 가능성 탐색.pdf [336,020 byte]

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