AI⁴M Lab
AI⁴M Lab at DGIST

Advanced Intelligence for Materials

AI⁴M Lab에 오신 것을 환영합니다. 우리는 이론, 실험, 데이터를 폐루프 연구 인프라에서 통합하는 AI 기반 워크플로우를 개발하여 차세대 배터리 및 에너지 소재의 발견과 최적화를 가속화합니다.

ComputationExperimentData

연구 분야

데이터와 인공지능이 주도하는 에너지 소재 연구

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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.
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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.
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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.

What We Build

실험실의 발견을 산업 양산까지 — 우리가 만드는 것들

AI Models

MLIP·생성 모델·대리모델로 소재 물성과 반응을 예측합니다.

Datasets

계산·실험·특성 데이터를 폐루프로 축적한 통합 데이터셋.

Experimental Workflows

자율 실험과 AI 최적화를 잇는 Self-Driving Lab 워크플로우.

Material Candidates

차세대 배터리·에너지 소재 후보군과 양산 가능 공정.

Team

Principal Investigator

박인철

박인철

Principal Investigator

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

Ph.D. Students

김효진

김효진

PhD Course

연구분야: 제일원리계산, 이차전지소재

DFTBattery Materials
김수현

김수현

PhD Course

연구분야: 이차전지소재, 소재 합성

Battery MaterialsMaterials Synthesis

Publications

Selected Highlights
2026Materials Horizons, 2026,13, 727-735. [Front Cover]

Generative Inverse Design for Microstructure Control in Li– and Mn–Rich Layered-Oxide Precursors

Geunho Choi†, Changhwan Lee†, Jieun Kim, Insoo Ye, Keeyoung Jung*, and Inchul Park*

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2025ACS Energy Letters, Vol 10, 5414–5421.

Machine Learning-Accelerated Development of High-Nickel NCM Cathodes via Multi-Variable Co-optimization

Seon Hwa Lee†, Insoo Ye†, Changhwan Lee, Jieun Kim, Sang-Cheol Nam*, and Inchul Park*

논문 보기
2025Energy and Environmental Science, Vol 18(9), 4222.

Data-driven insights into reaction mechanism of Li-rich cathodes

Jieun Kim†, Injun Choi†, Ju Seong Kim, Hyokkee Hwang, Byoungyong Yu, Sang-Cheol Nam, and Inchul Park*

논문 보기
전체 논문

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* "Elucidating and controlling phase integration factors in Co-free Li-rich layered cathodes 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

  1. 신규 멤버

    김수현 학생, 박사과정 합류

    🎉 새 식구

    김수현 학생이 2026년 가을학기 박사과정으로 AI⁴M Lab에 합류합니다. 한국재료연구원(KIMS, PI: 박영욱 박사)과 공동지도로 연구합니다.

  2. 신규 멤버

    박영진 박사, AI⁴M Lab 합류

    🎉 새 식구

    박영진(Young-Jin Park) 박사가 InnoCORE 펠로우(박사후연구원)로 AI⁴M Lab에 합류합니다. (’26.08) 박 박사는 UNIST 화학과에서 박사학위를 받은 뒤 한국재료연구원(KIMS)과 구미전자정보기술원(GERI)에서 선임연구원으로 이차전지 양극재·셀 제조 R&D를 수행해 온 소재–디바이스–공정 전반의 전문가입니다. 실험·공정 역량과 AI를 잇는 가교 역할을 맡게 될 박 박사를 진심으로 환영합니다!

  3. 초청강연

    HTCMC-12/GFMAT-3 초청 발표

    🎤 초청 강연

    박인철 교수가 HTCMC-12/GFMAT-3에서 초청 강연을 진행하였습니다. HTCMC-12는 미국 세라믹 학회(ACerS)가 주관하는 제12회 국제 고온 세라믹 매트릭스 복합재료 학회이며, GFMAT-3와 공동 개최되었습니다.

    행사는 2026년 5월 31일부터 6월 5일까지 미국 캘리포니아주 샌디에이고 Sheraton San Diego Hotel & Marina에서 열렸습니다.

    GFMAT-3 Symposium 6에서 첨단 배터리 소재 개발을 위한 human-in-the-loop active learning과 generative design 기반 AI 전략을 소개했습니다.

  4. 초청강연

    충북대학교 배터리혁신대학 특강

    🎤 초청 강연

    박인철 교수가 2026년 5월 22일 충북대학교 배터리혁신대학 'CBNU Battery Industry Issues 2026' 특강(온라인)을 진행했습니다. 🎤 발표 제목: AI 기반 이차전지 연구·개발 가속화 전략 (Accelerating Battery R&D with AI)

  5. 대외활동

    한국화학공학회 '이차전지 산학연 전주기 AI 데이터 연구회' 연구 소그룹 선정

    🔬 학술 활동

    박인철 교수(DGIST)가 그룹장을 맡은 '이차전지 산학연 전주기 AI 데이터 연구회'가 2026년도 한국화학공학회(KIChE) 연구 소그룹 프로그램 지원 대상으로 선정되었습니다. 본 연구회는 학계·출연연·산업계가 함께 이차전지 분야의 AI·데이터 활용 방안을 모색하고, 산학연 협력 네트워크를 구축하는 것을 목표로 합니다.

Contact

위치

대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과

42988 대구광역시 달성군 현풍읍 테크노중앙대로 333

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