전북대학교 화학과 전산 및 창의 재료화학 연구실(Computational & Creative Materials Chemistry Lab)(2026년 6월호)

Computing Tomorrow’s Materials 

2024년 전북대학교에서 첫 발판을 마련한 저희 연구실은 컴퓨터를 활용한 화학 전산 모사 연구를 진행하고 있습니다. 저희는 연구실의 이름인 C2MC(Computational & Creative Materials Chemistry)와 같이, 단순히 계산하는 것을 넘어 인공지능의 데이터 처리 능력과 인간의 창의적 사고를 융합하여 기존의 틀을 깨는 새로운 소재를 발굴하는 것을 추구하고 있습니다. 방대한 데이터 속에서 패턴을 읽어내는 인공지능의 능력과 도출한 결과에 의미를 부여하고 새로운 물질을 설계하는 연구자의 독창성이 만날 때, 연구가 가상을 넘어 실현된다고 생각합니다. 첫 번째로, 소재 설계의 근본적인 원리(De-sign Principles)를 이해하기 위해, 양자화학에 기반한 제1원리 계산, 그중에서도 밀도범함수이론(DFT, Density Func-tional Theory)을 활용하여 복잡한 전자 구조를 콘-샴(Kohn Sham) 방정식으로 풀이합니다. 이를 통해 소재의 물성을 결정짓는 특징을 발견하고, 경험적 규칙을 통해 우수한 재료 설계를 도출할 수 있습니다. 두 번째로, 방대한 소재 공간을 탐색하는 전산기반 고속 대량 스크리닝(HTCS, High-through-put Computational Screening)을 수행하고, 인공지능 기술 을 접목하여 수많은 후보군 중에서 가장 안정적인 최적화 구조를 고속 선별합니다. 세 번째로, 전산 지원 합성(Computa-tionaided Synthesis)입니다. 앞선 두 단계에서 쌓은 계산 데이터를 실험으로 이어주는 다리 역할을 수행합니다. 이를 바탕으로 실험 전 최적의 합성 조건을 제안함으로써, 실험과 이론의 간극을 줄이고 실험 성공률을 높이는 것을 목표로 합니다. 

2026년 3월 현재 1명의 박사후 연구원, 1명의 석사과정 학 생, 5명의 학부 연구생으로 구성되어 있 으며, 각 학생들은 자 신만의 특정 분야를 맡 아 연구하며 경험을 쌓고 있습니다. 배 터리 소재, 전기화학 촉매 등 다양한 주제를 각자의 연구 과제 로 삼아, 전산화학이 라는 학문을 통 해 자신의 연 구를 이해하 며 수행하 고 있습니다. 특히, 교수님께서는 구성 원들과 논의 가 활발하 게 이뤄지며, 이론적 타당 성까지 함께 검토해 주셔 서, 구성원 각자가 독립적인 연구자로 성장할 수 있는 환경을 조성해 주십니다. 

Growing Together 

이러한 주도적인 연구 활동이 가능한 것은 무엇보다 학생들 의 공부 환경과 복지를 우선으로 생각해 주시는 김동연 교수님의 지도 철학 덕분입니다. 교수님께서는 연구 결과만큼이나 학생들이 성장 과정에서의 역량을 키우는 것을 중요시하십니다. 그렇기에, 학생 각자의 연구에서 마주하는 이론적/기술적 난관 앞에서 명쾌한 조언을 아끼지 않으시며, 스스로 그 해답에 도달할 수 있는 방향으로 이끌어 주셔서 저희에게 든든한 멘토가 되어 주십니다. 특히, 방학 기간을 이용하여 학생끼리 자발적으로 스터디 그룹을 운영하고 있습니다. 서로의 연구 분야는 다르지만, 기초부터 함께 다져가며 아이디어를 나누며 서로가 

멘토-멘티가 되어 주는 시간으로 이용하고 있습니다. 더불어 교수님 주도로 분자동역학, 촉매 등 다양한 주제의 교육 프로 그램도 함께 진행하여 연구 시야를 넓혀가고 있습니다. 마지막 으로 ‘끊임없이 배우고 새로운 시각을 받아들이는 것이 연구자 로서 중요한 자세이다.’라는 교수님의 가치관으로, 방학 기간 중 학회 참여와 같은 새로운 기회를 아낌없이 지원해 주시고 있습니다. 

A Space to Connect 

저희 연구실의 소통은 구성원들의 편의를 우선으로 고려한 공간으로부터 시작됩니다. 개인 공간의 모션 데스크, 하이엔드의자, 최신 컴퓨터부터 공용 공간의 칠판과 넓은 테이블에 이르기까지, 서로의 아이디어를 나누는 동시에 잠시 숨을 고르는 휴식처가 되어주어 연구실 소통의 심장과도 같은 공간입니다. 연구 분야가 달라도 서로의 방법에서 영감을 얻고, 함께 고민해 보는 것이 저희 연구실의 일상입니다. 이러한 환경 속에서 구성원 간의 끈끈한 유대감이 자연스레 이어지고, 생일과 같은 날에는 회식을 통해 단순한 연구실을 넘어 따뜻한 공동체로서 함께 살아가고 있습니다. 

Designing Tomorrow Together 

C2MC 연구실이 꿈꾸는 미래는 명확합니다. 가상 공간에서 신소재의 가능성을 설계하고, 원자 단위의 메커니즘을 규명하여, 계산 데이터가 실험의 난제를 푸는 실마리가 되는 것입니다. 신생 연구실로 아직 졸업생은 없지만, 그만큼 교수님과 구성원 모두가 연구실의 첫 발자국을 함께 내딛는 개척자라는 마음으로 함께 나아가고 있습니다. 저희가 만들어가는 계산 결과 하나하나가 언젠가 실제 소재 개발의 흐름을 바꾸는 데 이바지할 수 있다는 생각으로, 오늘도 연구에 임하고 있습니다. 아직 시작 단계일지라도, 서로의 아이디어를 나누는 문화와 든든한 지원 덕분에 누구나 독립적인 연구자로 존중받고 성장할 수 있다고 생각합니다. 이 여정이 앞으로 올 후배들 에게도 큰 성장의 밑거름이 되길 바라며, C2MC는 더 나은 내일을 설계하고 성장해 나갈 것을 다짐하며 이 글을 맺습니다. 

우리실험실은요! ” 는 딱딱한 광고 같은 연구실 소개가 아닌 연구실의 구성원(대학원생 및 학부생)이 자유롭게 연구실의 구성원, 연구 내용, 또는 연 구실의 특별한 점 등 원하는 것은 무엇이든 자유롭게 알리기 위한 코너입니다. 특별히 학생들의 자발적인 참여를 독려하기 위하여 원고를 작성해 주신 분들께는 소정의 원고료도 드립니다. 무료로 실험실도 홍보하고 원고료도 챙길 수 있는 기회를 학생들이 잘 활용해 주었으면 합니다. 문의사항이나 작성한 원고는 코너 담당 편집위원이신 김형준 교수님(kimhyungjun@hanyang.ac.kr)께 보내주시면 감사하겠습니다.