고엔트로피합금 연구단은 과학기술정보통신부가 주관하는 ‘미래소재디스커버리사업’ 공모에 선정됨에 따라 설립되었다(연구단 단장 : 김형섭 교수). 본 연구단은 계산재료과학, 재료정보학, 조합실험법 등 소재개발의 혁신적 방법론을 적용하여 극한환경용 다기능 고엔트로피합금 개발을 목표로 한다.
고엔트로피 합금은 종래의 합금과는 달리 다수의 주요 원소로 이루어진 합금으로, 다양한 합금 원소의 조합을 통해 500만개 이상의 합금 조합이 가능하다. 본 연구단은 무한에 가까운 합금조성 조합에서 우수한 물성을 나타내는 고엔트로피합금을 개발하기 위하여 ‘설계-실험-평가’에 이르는 Multi-Physics Full-Scale 통합형 모델링 기법을 제안한다. 이를 통해 최종적으로 고엔트로피 합금의 산업적 응용 기반을 마련하고자 한다.

환경과 에너지에 대한 문제에 관심이 지속적으로 증가하면서 이를 해결하기 위한 솔루션 중에 하나인 에너지 저장 장치에 관심이 증대되고 있다. 특히, 전기 자동차 및 신재생 에너지 사용의 확대가 이러한 문제점들을 해결하기 위한 필수적인 수단으로 인식되면서 이것을 가능하게 할 수 있는 고용량, 고출력, 안전한 이차 전지에 대한 관심이 폭발적으로 증가하고 있다. 이차 전지의 성능은 사용되는 소재들에 의해서 좌우되기 때문에 새롭게 요구되는 성능을 구현하기 위해서는 핵심인 소재들에 대한 체계적이고 지속적인 연구가 필요하다. 이러한 목적을 가지고 연구를 수행하기 위해서 세라믹, 반도체, 고분자 소재에 집중하고 있는 다양한 연구실을 참여하여 2017년 이차전지 재료기술연구소 (Materials Research Center for Batteries)가 설립되어졌다.

주 연구 분야는 기존에 알려진 리튬 이차전지 소재 물질 뿐만 아니라 차세대 유연 전기전자 장치에 사용될 수 있는 에너지 저장 유연 소재와 세라믹 기반의 전고체 전지를 위한 소재들과 이것을 구동하기 위한 소자를 만들 수 있는 소재들에 집중되어 있다. 특히, 본 연구소에서는 새로운 소재의 연구를 통해서 차세대 소재 기술의 선점하고 기술화하는 것을 목표로 하고 있으며 이러한 소재를 활용한 차세대 전기전자 장치를 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 다양한 소재 및 소자를 연구하는 실험실이 본 연구소에 참여하고 있다.

IT 분야의 급격한 성장이 지속됨에 따라 신제품 혹은 신기술 개발을 위한 기초소재 연구의 필요성이 증대되고 있다. 신소재 개발의 특성상 충분한 연구비와 연구기간을 확보한 가운데 지속적인 연구가 수행되어야 하며, 여러 분야의 기술이 동시에 요구되는 경우 효율적인 연구 수행을 위해 다양한 연구실을 결집시킨 연구단을 조직해야 한다. 이에 2002년 신소재공학과 내 세라믹, 반도체, 고분자, 분석 재료 분야의 연구 인력을 결집하여 정보신소재연구소 (Center for Information Materials)을 설립하였다.

주 연구분야는 기존에 알려진 정보 신소재에서 벗어난 최첨단 신소재를 전자 및 광학 소자에 적용하여, 고속/초절전/초민감성/다기능성 소자를 개발하고 기술화하는 것을 목적으로 한다. 현재 반도체 소재 합성-세라믹(유리) 소재 합성-반도체 분석-고분자 소재 합성 – 광학 소자 분석 관련 연구인력이 본 연구소에 참여하고 있으며, 본 사업을 통해서 수월성 있는 학술논문 게재, 학술회의/세미나 개최 및 기술 개발/이전 및 사업화를 추진하고 있다.

기업과 대학의 ‘일체’를 통해 더 큰 가치를 창출함을 목표로 2017년 4월 출범한 연구 센터이다. 포스텍의 금속, 나노분야 및 기계가공 이론 분야 연구진과 효성의 파견 연구원들이 중심이 되어 고강도 정밀 와이어(스틸코드) 분야에서 세계 시장 리드를 위한 연구를 진행하고 있다. 스틸코드는 효성이 2011년 세계적인 타이어 제조업체인 굿이어와 단일공급계약으로는 업계 최대 규모의 장기공급계약을 체결할 만큼 세계적으로 우수성을 인정받는 분야다.

본 연구단은 과학기술정보통신부가 주관하는 ‘2019년도 미래소재디스커버리사업’ 공모에 최종 선정됨과 동시에 설립되었다. 연구단은 연구책임자 김용태 교수를 필두로 포항공과대학교, 한국과학기술원, 광주과학기술원, 울산과학기술원, 포항가속기연구소, 한화케미칼이 컨소시엄을 구성하고 있으며, 교수급 공동연구원 총 11명이 포진해 있다. 연구단은 디-밴드 엔지니어링(d-band engineering) 기반의 기존 촉매 연구방법론에서 벗어나 피-디 하이브리드제이션(p-d hybridization)을 통해 중간체의 흡착세기를 선택적으로 조절할 수 있는 단일금속원자 촉매를 디자인하는 혁신적인 기법을 제안한다. 이를 통해 최종적으로 에너지 변환 및 저장용 전극 개발의 한계로 여겨져 온 스케일링 릴레이션(scaling relation)에서 완전히 벗어날 수 있는 단일금속원자 에너지 소재 기술에 세계 최초로 도전한다.

인공지능 소재 해석 연구소는 소재 이미징 분석 및 해석 시스템 구축 및 최적화를 통해 포항공과대학교 신소재공학과가 소재 분야의 첨단분석연구의 선도를 목표로 한다. 이를 기반으로 다양한 소재 연구 분야와의 협력 체계를 구축하고 다학제간에서의 소재 분야 연구 수준을 함께 향상시키는 시너지 효과를 창출한다.

급속도로 성장하는 사물인터넷 시장에는 초저전력 반도체 소자 기술의 개발이 필요하지만, 현재 실리콘 MOSFET 기술로 이러한 요구조건을 만족하는 소자를 개발하는 것은 불가능하다. 대안으로 간단한 2-단자 구조와 단원자 단위의 정교한 이온 제어를 통해 동작하는 신개념 반도체 소자를 개발하고 있다. 이를 통해 나노스케일의 메모리, 스위치 및 배터리소자 원천기술을 개발하고 이의 동작원리를 규명한다. 우리 연구소는 원자단위의 이온제어 기술을 활용하여 차세대 시냅스 소자와 이를 통해 인공 지능 하드웨어 개발을 목표로 한다. 특히 interfacial/filamentary RRAM, CBRAM 등의 시냅스 소자의 특성 최적화, 그리고 cross-point array 기반 뉴럴네트워크 하드웨어 시뮬레이션 및 구현에 대한 연구를 진행하고 있다.