MOLSIM

생명화학공학과 김지한

MOLSIM 연구실은 계산화학, 분자 시뮬레이션, 인공지능(AI), 빅데이터, 양자컴퓨팅 등 첨단 계산 및 데이터 과학 기술을 융합하여 에너지 및 환경 문제 해결을 위한 혁신적 소재 개발에 앞장서고 있습니다. 본 연구실은 금속-유기 골격체(MOF), 제올라이트, 고분자, 2차원 소재 등 다양한 다공성 및 나노소재의 구조적 특성, 물성, 합성 조건을 정밀하게 예측하고 설계하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, 대규모 분자 시뮬레이션(DFT, 몬테카를로, 분자동역학 등)과 고성능 컴퓨팅을 활용하여 수십만~수조 개의 가상 소재를 신속하게 스크리닝하고, 실험적으로 합성 가능한 최적의 후보를 도출하는 자동화된 워크플로우를 구축하였습니다. 이를 통해 탄소 포집, 수소 및 메탄 저장, 가스 분리, 촉매, 센서, 물 수확 등 다양한 응용 분야에서 세계 최고 수준의 소재를 예측하고 있습니다. 머신러닝, 딥러닝, 대형 언어모델(LLM) 등 최신 AI 기술을 소재 연구에 적극적으로 도입하여, 논문 및 그래프 데이터 마이닝, 실험 및 시뮬레이션 데이터 통합 분석, 합성 조건 추천, 역설계 플랫폼 구축 등 데이터 기반 소재 혁신을 선도하고 있습니다. AI 기반 역설계, 강화학습, 생성적 모델, 트랜스포머 등 첨단 알고리즘을 활용하여 사용자가 원하는 물성을 입력하면 최적의 소재 구조를 자동으로 생성·추천하는 시스템을 구현하고 있습니다. 또한, 양자컴퓨팅과 양자머신러닝을 소재 연구에 접목하여, 기존 고전적 계산의 한계를 극복하는 차세대 나노소재 설계 방법론을 개발하고 있습니다. 양자컴퓨팅 기반 해밀토니안 모델링, 양자강화학습, 양자 자연어처리 등 다양한 양자 알고리즘을 소재 설계에 적용하여, 복잡한 조합적 문제와 거대 화학공간 탐색을 효율적으로 해결하고 있습니다. 이러한 연구는 실험 연구진과의 긴밀한 협업을 통해 이론-실험 융합 연구를 실현하고 있으며, 실제 소재 합성 및 평가로 이어지는 전주기적 연구 생태계를 구축하고 있습니다. MOLSIM 연구실은 에너지, 환경, 전자, 센서 등 다양한 산업 분야에서 혁신적 소재 개발을 통해 사회적·산업적 가치를 창출하고, 미래 소재과학의 패러다임을 선도하고 있습니다.