multiscale-cmse
| 치료법 | 크기가 작은 비파열성 뇌 동맥류: 크기가 작을 경우 보존적 치료를 통해 유지 크기가 큰 동맥류: 수술적 방법에 의한 치료 |
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| 발전방향 | |
| 뇌동맥류 클립의 발전방향 |
최근 뇌동맥류 클립 역시 수술 과정 및 향후 관리의 용이성을 위해 크기를 점점 줄이는 추세 소형화에 따른 클립 부분의 변형률이 커짐에 따라 고강도의 소재가 요구 |
| 뇌동맥류 클립용 소재의 발전방향 | 뇌동맥류 클립에 많이 사용되는 소재: 상대적으로 강도가 높은 Pure Ti 혹은 Ti-6Al-4V 합금 채택 – 변형이 많이 걸리는 뇌동맥류 클립 역시 소형화달성 Ti-6Al-4V: 첨가된 Al과 V는 각각 알츠하이머 병과 신장 질환 유발 Pure Ti: 상대적으로 낮은 강도를 가지고 있어 소형화 한계 발생 |
| 최근 강소성 가공 공정의 적용을 통한 미세결정립을 가진 Pure Ti에 대한 연구가 많이 진행, 해당 소재를 이용한 임플란트 및 뇌동맥류 클립에 대한 개발 중 | |
| 문제점 | 기존에 평가 방법으로 사용되던 뇌동맥류 클립의 변형 실험에는 다음과 같은 한계가 존재 |
| 뇌동맥류 클립의 제작 시간이 오래 걸리므로 제작 후 평가 기간이 오래 걸림 서로 다른 소재를 이용한 뇌동맥류 클립의 제작 시 소요되는 비용이 큼 ※실험에 소요되는 시간 및 비용을 최소화한 최적화 설계를 위해 유한요소해석법 적용 필요 |
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| 해결방법 | 뇌동맥류 클립에 적용 예정인 소재에 대한 데이터베이스를 먼저 확보 후, 데이터베이스 기반 유한요소해석을 통해 뇌동맥류 클립의 변형 정도를 측정 |
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| 발전방향 | LIB 양극은 Li 이온의 빠른 확산, 높은 작동전압, 높은 용량, 충방전 지속성을 필요로 함.→ 이를 위해 전산 모사 기법 도입 |
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| 최종목표 | 원자단위 전산모사(First-principles calculation & Large-scale atomistic simulation)을 이용하여 LIB 양극 재료 설계를 위한 database 구축 |
| 연구현황 |
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| 발전방향 | Pt, Pd 나노 입자의 형상, 원소 분포는 촉매 성능의 매우 중요 → 전산 모사 기법을 통해 예측하고 함. |
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| 최종목표 | 원자단위 전산모사(First-principles calculation & Large-scale atomistic simulation)을 이용하여 나노 입자의 성장 및 부식 거동 예측 |
| 연구현황 |
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| 발전방향 | 고분자의 거동을 이해하기 위해선 단량체들 간의 상호작용 뿐 아니라, 긴 고분자 사슬 간의 상호작용까지도 고려되어야 함. → 이를 위해 전산 기법을 이용하면 실험적으로 밝히기 어려운 고분자의 거동을 이해할 수 있을 것으로 사료됨. |
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고분자에 대한 원자단위 전산모사 기법최근 고분자의 거동에 관한 보다 정확한 Formula의 개발로 물리적 거동 뿐 아니라 결합이 끊어지고 생성되는 화학적 성질까지 재현할 수 있게 되었다(ReaxFF).이를 통해 다양한 조건에서 단백질 거동 분석을 통한 약물 전달, 금속 촉매 위에서 단량체로부터 고분자 생성반응 등 다양한 분야에서 시뮬레이션을 이용한 연구가 진행되고 있다. 한 예로, OLED에 쓰이는 고분자 박막 기판 재료에 관한 연구를 소개하도록 하겠다. 전기가 통하는 P3HT는 유연하면서 가벼운 OLED의 필수 고분자이다. 하지만 물성이 좋지 않다는 단점이 있어 이를 보완하기 위해 물성이 좋은 절연 고분자와 함께 쓰인다. 현재, 소량(3wt%)의 P3HT만으로도 서로 그물처럼 연결되어 전도성 박막 제작이 가능하다. 이 때의 전도성 고분자의 거동에 대해 Atomistic Simulation을 통한 연구를 진행하고 있다. 이와 같이 전산 모사를 통해 여러 분야의 다양한 고분자에 대한 이해 및 연구가 가능하다. |
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| 발전방향 | 2012년 하이브리드 페로브스카이트 중 하나인 MAPI라는 물질이 실리콘 태양전지에 버금가는 효율을 보이면서 하이브리드 페로브스카이트 물질연구에 큰 관심이 집중되었고, 더 높은 효율을 가지면서도 안정성이 높은 물질을 찾기위한 연구가 진행 중이다. 또한 기존에 MAPI에 포함된 독성 Pb 원소를 제거하기 위한 연구도 진행 중이며 MAPI와 같은 광활성체로 부터 전자와 홀을 효율적으로 분리할 수 있는 전극물질도 연구되고 있다. |
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| 연구현황 |
CNMD연구실에서는 하이브리드 페로브스카이트 물질의 문제 중 환경문제를 해결하기 위해 Pb-free 페로브스카이트 광활성체를 찾는 연구를 진행 중이다.
연구방법으로 다양한 조성에 대한 제일원리계산을 통해 안정성과 bandgap을 기준으로 screening을 하여 후보군을 선별하고, 후보군의 성능을 최적화를 위한 제일원리계산이 수행되고 있다. 연구에 활용된 기법은 제일원리수준의 DFT, GW, phonopy등이 있다 |
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| 발전방향 | 고체 산화물 연료전지는 화석연료의 전력 변환에 있어 기존의 발전 방식 또는 타 연료전지 발전 방식에 비하여 작동 온도가 600~1000℃인 고온 연료 전지에 속하여 촉매가 필요 없는 장점을 가지고 있어 분산 전원 또는 중앙 집중 형 대형 발전 시스템에 적합한 것으로 알려져 있다. 고체 산화물 연료전지를 대중화 하기 위하여, 고체 산화물 연료전지의 소형화 와 작동 환경의 완화, 효율의 상승에 대하여 다양한 분야에서 연구가 진행중이다. |
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| 연구현황 | 고체 산화물 연료전지의 소재의 조성 변화에 따라 변화하는 물성 예측하는 연구가 진행되고 있다. 소재의 조성에 따른 전기전도도, 전기 화학 반응성, 상 안정성, 기계적 특성, 전해질과의 계면에서의 특성, 이온전도성을 전산재료과학을 통하여 예측 함으로서 산화물 전극소재에서 나타나는 전기 화학적 산화반응의 메커니즘을 규명할 수 있다. 또한 이러한 전극 소재의 전극 반응메커니즘에 대한 중요 인자를 선별해 내어 고체 산화물 연료전지에 최적화된 물질을 예측하는 연구가 진행중이다. |
| 발전방향 | 기존의 gold nano-sheet을 대면적화 하고, 금을 제외한 다른 금속에 대하여 용액상 공정기술을 개발하는 것이 연구의 목표이다. |
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| 연구현황 | 기존에 알려진 gold nano-sheet의 합성 메카니즘을 밝혀 다양한 금속의 적용할 방안을 찾고자한다. 특히, 일반적인 환원반응이 아닌 열에 의한 환원반응이기 때문에 tetra-octylammonium(ToA)의 거동을 분석하여 gold의 환원 메카니즘과 성장 메카니즘을 연구하고 있다. 연구에 활용된 기법은 분자동역학 수준의 ReaxFF와 제일원리 수준의 VASP, Gaussian등이 있다. 현재 [ToA][AuCl4] in toluene system에서 Au를 기술할 ReaxFF 퍼텐셜을 보완 중이다 |
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