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공업화학 전망, 제23권 제3호, 2020
기계학습을 통해 세계 최고 수준의 자기 냉동 재료를 발견
물질⋅재료연구기구(NIMS)가 기계학습을 이용하여 수소 액화에 사용하는 세계 최고 성능의 자기(磁気) 냉동 재료를 발견했다. 연구진은 기계학습을 이용하여 이붕화홀뮴(HoB
2)이 수소 액화 온도 부근에서 세계 최고 성능의 자기 냉동 재료로서 기능하는 것을 발견했다. 연구진은 고성능 자기 냉동 재료를 탐색하기 위 해 엔트로피 변화를 알고 있는 약 1,600개의 물질 데이터를 논문에서 추출, 조성과 엔트로피 변화의 관계 를 기계 학습시켰다. 이를 바탕으로 약 800개의 강자성체의 엔트로피 변화를 예상한 결과, 비교적 높은 값 을 나타내는 후보 물질이 34개 발견되었다. 그 중에서 2원소로 구성된 재료를 대상으로 가장 높은 값이 예 상되는 물질을 실제로 합성하여 평가한 결과, HoB
2가 수소 액화 온도인 –253 ℃ (20 K) 부근에서 세계 최 고 큰 엔트로피 변화 ΔS = 0.35 (J/cm
3K)을 나타내는 것을 확인했다. 본 성과는 수소 사회 실현에 큰 장애가 되고 있는 액화 수소의 제조비용 절감에 기여할 것으로 기대된다. 본 연구 성과는 2020년 5월 12 일 NPG Asia Materials 온라인 판에 게재되었다(※발표논문참조).
※발표논문: Pedro Baptista de Castro, Kensei Terashima, Takafumi D Yamamoto, Zhufeng Hou, Suguru Iwasaki, Ryo Matsumoto, Shintaro Adachi, Yoshito Saito, Peng Song, Hiroyuki Takeya, and Yoshihiko Takano, “Machine Learning Guided Discovery of Gigantic Magnetocaloric Effect in HoB2 Near Hydrogen Liquefaction Temperature ”, NPG Asia Materials, 12 May 2020, DOI: 10.1038/s41427-020-0214-y
Figure. 자기 냉동의 원리.