AI⁴M Lab

Advanced Intelligence for Materials

AI⁴M Lab at DGIST

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연구 분야

AI-Integrated Energy Materials Discovery

데이터와 인공지능이 주도하는 에너지 소재 연구의 혁신

AI-Integrated Energy Materials Discovery

우리 연구실은 기존의 직관과 경험에 의존하던 소재 개발 방식에서 벗어나, 데이터 과학(Data Science)인공지능(AI)을 재료 공학에 접목하여 연구의 패러다임을 전환하고자 합니다.

우리는 '이론(Computation) - 실험(Experiment) - 데이터(Data)'가 하나의 유기적인 시스템 안에서 통합된 연구 인프라(Integrated Infrastructure)를 구축하고 있습니다. 우리는 이론적 계산부터 자율 실험, 그리고 공정 최적화까지 이어지는 전주기적 데이터 플랫폼을 통해 연구의 효율성을 극대화합니다. 이를 통해 차세대 배터리 및 에너지 소재를 더 빠르고, 더 정확하게 발견하고 최적화하는 것이 우리의 목표입니다.

1. Physics-Informed AI Design (계산과학 및 소재 설계)

Accelerating Discovery with DFT & MLIP

Physics-Informed AI

우리는 소재 발견의 첫 단계에서 물리적 이론의 정확성과 AI의 속도를 결합하여 탐색 공간을 혁신적으로 확장합니다.

  • DFT & MLIP: 양자역학 기반의 제일원리계산(DFT)과 이를 가속화하는 머신러닝 원자간 포텐셜(MLIP)을 결합하여, 거대 스케일의 원자 시뮬레이션을 수행하고 복잡한 반응 메커니즘을 규명합니다.
  • Virtual Screening: 방대한 화학 공간을 초고속으로 탐색하는 가상 스크리닝(Virtual Screening)을 통해, 실험 전 단계에서 유망한 후보 물질과 최적의 물성을 정밀하게 예측합니다.

2. Autonomous Research Systems (자율 연구 실험실)

Realizing Closed-Loop Discovery Beyond Human Intuition

Autonomous Research

반복적이고 소모적인 실험 과정을 자동화하고, AI가 스스로 다음 실험을 설계하는 자율 주행 실험실(Self-Driving Lab)을 구현합니다.

  • Closed-Loop Discovery: 소재의 설계, 합성, 분석, 평가로 이어지는 연구의 전 과정을 자동화 루프로 연결합니다.
  • AI-Guided Optimization: AI 기반 최적화 알고리즘이 실험 데이터를 실시간으로 학습하여, 실험 횟수를 최소화합니다.
  • Beyond Human Intuition: 데이터 기반의 탐색을 통해 연구자의 경험이나 직관(Human Intuition)을 뛰어넘는 새로운 화학적 조성과 혁신적인 소재를 발견합니다.

3. Lab-to-Fab Scaling (공정 최적화 및 플랫폼)

Bridging the Gap via Process Modeling & Multiscale Analysis

Lab-to-Fab

실험실의 기초 연구 성과가 실제 산업 현장의 양산 공정으로 이어질 수 있도록 데이터 기반의 스케일업 기술을 연구합니다.

  • Multiscale Analysis: 미시적 특성부터 거시적 성능까지 아우르는 멀티스케일 분석(Multiscale Analysis)을 수행하여 소재와 시스템 간의 상관관계를 규명합니다.
  • Process Modeling: 데이터와 공정 변수 간의 관계를 학습하는 공정 모델링(Process Modeling) 및 디지털 트윈을 통해, 제조 공정에서의 성능을 예측하고 시행착오를 줄입니다.

Team

박인철

박인철

Principal Investigator

"우리는 인공지능을 활용하여 에너지 소재 연구의 패러다임을 혁신하는 것을 목표로 합니다."

김효진

김효진

PhD Course

"연구분야: 제일원리계산, 이차전지소재"

Publications

2025

Seon Hwa Lee†, Insoo Ye†, Changhwan Lee, Jieun Kim, Sang-Cheol Nam*, and Inchul Park* "Machine Learning-Accelerated Development of High-Nickel NCM Cathodes via Multi-Variable Co-optimization" ACS Energy Letters, Vol 10, 5414–5421.
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Jieun Kim†, Injun Choi†, Ju Seong Kim, Hyokkee Hwang, Byoungyong Yu, Sang-Cheol Nam, and Inchul Park* "Data-driven insights into reaction mechanism of Li-rich cathodes" Energy and Environmental Science, Vol 18(9), 4222.
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Youngsu Lee, Jaesub Kwon, Jong-Heon Lim, Eunseong Choi, Kyoung Eun Lee, Shin Park, Docheon Ahn, Changshin Jo, Yong-Tae Kim, Yoon-Uk Heo, Inchul Park*, and Kyu-Young Park* "Rational off-stoichiometric composition design toward a highly phase-integrated Co-free Li-rich layered cathode for lithium-ion batteries" Materials Horizons, Vol 12(11), 3731. [Back Cover]
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Sang-Wook Park†, Hojoon Kim†, Sangwook Han, Kyoung Sun Kim, You-Yeob Song, Hyun-Gi Lee, Wonyoung Jang, Dae-Hyung Lee, Seongjae Bae, Dongwoo Kim, Jung Woo Park, Inchul Park, Sang-Cheol Nam, Hyungsub Kim, Jinhyuk Lee, Kisuk Kang*, Dong-Hwa Seo* "High-Throughput Synthesis of Mn-Based Disordered Rock-Salt Li-Ion Cathodes with Improved Rate Capability via Rapid Joule-Heating" Advanced Energy Materials, e03496.
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Min Gee Cho, Colin Ophus, Jung-Hoon Lee, Inchul Park, Dong Young Chung, Jeong Hyun Kim, Dokyoon Kim, Yung-Eun Sung, Kisuk Kang, Mary C Scott, A Paul Alivisatos, Taeghwan Hyeon*, and Myoung Hwan Oh* "Design Principles in Engineering of Multigrain Nanocatalysts via Multiscale Electronic Structure Characterization" Chemistry of Materials, Vol 37(19), 7741–7752.
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Seok Hyun Song, Kyoung Sun Kim, Seokjae Hong, Jong Hyeok Seo, Ji-Hwan Kwon, Minjeong Gong, Jung-Je Woo, Inchul Park, Kyu-Young Park, Dong-Hwa Seo, Chunjoong Kim, Hyeokjun Park, Seung-Ho Yu, Hyungsub Kim* "Realizing Li Concentration and Particle Size Gradients in Ni-Rich Cathode for Superior Electrochemical Performance in Oxygen-Deficient Atmospheres" Advanced Functional Materials, Vol 35(34), 242823.
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News

Mar8

신규 박사과정 학생 합류

김효진 학생이 2026년 봄학기부터 AI⁴M 연구실 박사과정에 합류합니다. 김효진 학생은 DGIST 학부 및 에너지공학과 석사를 마친 후, Nexeriatek에서 이차전지 연구원으로 근무한 경험을 갖추고 있습니다. 본 연구실에서는 제일원리계산 기반 이차전지 소재 연구를 수행할 예정입니다. 새로운 멤버를 진심으로 환영합니다!

Jan30

연구실 오픈

DGIST 에너지공학과에서 AI⁴M 연구실이 공식적으로 출범합니다. AI 기반 에너지 소재 연구의 새로운 여정을 시작하게 되어 매우 기쁩니다!

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위치

대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과

42988 대구광역시 달성군 현풍읍 테크노중앙대로 333

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