[기획특집: In Silico 공업화학 모델링 기술] 전산모델링 기반 기능성 유리 소재 연구동향

1. 서 론

1)

유리 소재는 뛰어난 열/기계적 물성 및 화학적 물성으로 인해 전통적으로 다양한 영역에서 활용 되어 왔다[1]. 특히, 최근 정보 전자, 에너지, 환경 산업의 급격한 성장과 함께 기능성 유리 소재 수요 또한 빠른 속도로 증가하고 있으며, 다양한 활용 목적에 맞는 기능적 특성을 구현하기 위한 유리 소재 개발 연구도 활발히 이루어지고 있다[2-8].

유리는 그 특유의 비정질 구조로 인해 short-range 와 long-range에서 다른 구조 특성을 보인다[9]. 또 한 주기율표상의 거의 모든 원소가 유리 소재의 성 분으로 활용될 수 있기 때문에, 상업적으로 활용 되고 있는 유리 소재는 그 목적에 따라 서로 다른

저자(E-mail: [email protected])

화학 조성을 가졌으며, 유리 소재 내부 원자들의 bonding 및 packing 특성은 주변 조성에 따라 다 양하게 변한다[10]. 이러한 유리 소재 특유의 복합 특성으로 인해, 유리 소재의 원자단위 구조 특성 이 유리 물성에 미치는 영향을 파악하는 문제는 여전히 풀기 쉽지 않은 과제로 남아있다.

유리 소재를 구성하는 화학 조성은 다양한 물성 에 영향을 미친다. 소재의 상품성에 직접적인 영향 을 미치는 화학 저항성, 강도 및 경도, 열팽창 계수 등의 물성뿐만 아니라, 가공 특성에 영향을 미치 는 녹는점 및 유리전이온도 등의 물성 또한 화학 조성에 따라 변하기 때문에[9,11], 신규 유리 소재 개발을 위한 조성 설계 시 여러 가지 복합적 요소 를 함께 고려하여야 한다. 전통적으로 신 유리 개 발은 직관에 의존한 간단한 아이디어에 기반을 두 고 수행되어 왔다. 소재를 구성하는 원자간 높은

Recent Research Trend in Functional Glasses Through Computational and Theoretical Modeling

Yong Nam Ahn

Department of Chemical and Biological Engineering, Gachon University, 1342 Seongnamdaero, Sujeong-gu, Gyeonggi 13120, Republic of Korea

Abstract: 유리 소재는 뛰어난 기계적, 화학적, 광학 특성으로 인해 다양한 영역에서 광범위하게 활용되어 왔으며, 최 근에는 특정 물성이 강화된 기능성 유리 수요가 다양한 산업 영역에서 급속히 증가하고 있다. 유리 소재 분야에서의 연구 개발은 유리 특유의 비정질 구조 및 다원소 조성 특성에 의한 복합성 때문에 전통적으로 경험에 기반한 실험 기법에 의존하여 왔다. 그러나 적용 분야에 따른 맞춤형 물성 강화에 대한 필요성이 증대됨에 따라, 핵심 물성 발현 원리 등을 원자 단위에서 이해하고 이를 바탕으로 기능성 유리 소재를 설계하는 접근법이 주목받고 있다. 원자단위 시뮬레이션 및 이론 기반 모델링은 유리 소재의 다양한 물성과 조성 변화에 따른 원자 구조의 상관관계를 매우 효율 적으로 분석할 수 있는 기법이다. 본 기고문 에서는 밀도범함수이론, 분자동역학 및 위상속박이론을 활용한 기능성 유리 소재 개발 및 연구 동향에 대해서 소개하고자 한다.

Keywords: functional glasses, modeling, density functional theory, molecular dynamics, topological constraint theory

발에 많은 시간과 비용 소모를 발생시키게 된다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방안으로, 전산 및 이론 기법에 기반한 모델링을 통하여 기능성 유리 소재 연구를 수행하는 방법론이 주목받고 있다. 다 양한 전산 모델링 기법 중 원자 단위에서의 구조 적 특성을 효과적으로 분석할 수 있는 원자 단위 시뮬레이션 기법(atomistic simulations)이 기능성 유리 연구에 특히 활발히 활용되고 있다. 예를 들 면, 양자역학 기반의 밀도범함수이론(density func- tional theory, DFT)은 전자 구조를 비교적 정확하 게 분석할 수 있으므로 국소 결합 특성 및 광학 물 성 예측에 적용되고 있으며[12-16], 통계역학 기반 의 분자동역학(molecular simulation, MD) 시뮬레 이션은 조성에 따른 기계적 물성 및 열 물성 변화 예측 등에 활발히 활용되고 있다[17-26]. 또한 대 규모 계산 장비가 필요한 전산 모델링 기법의 한 계를 극복하기 위하여 이론 모델링 기법의 하나인 위상속박이론(topological constrained theory) 또 한 신규 유리 조성 설계 영역에서 성공적으로 적용 되고 있다[27-30].

이러한 전산 및 이론 모델링 기법에 기반을 둔 기능성 유리 연구의 최근 동향을 효과적으로 살펴 보고 앞으로의 연구 방향에 대하여 알아보고자, 다 음과 같이 본 고를 구성하였다. Section 2에서는 유 리 소재 자체에 초점을 맞춘 벌크(bulk) 특성 연구 를 소개하였으며, Section 3에서는 이종 물질과 결 합을 염두에 둔 표면 및 계면 특성 연구를 소개하 였다. Section 4에서는 최근 연구 동향에 대한 리 뷰를 바탕으로 향후 전망에 대해 논하였다.

교환(ion exchange)을 이용하여 표면에 높은 압축 응력(compressive stress)을 걸어주고, 이를 통하여 표면 강도를 높여주는 화학 강화 공정(chemical strengthening process)을 통하여 제조된다[31-35].

이렇게 생산된 강화유리는 일반 유리 소재에 적용 되는 이론으로는 설명될 수 없는 여러 변칙적인 (anomalous) 특성을 보이는데, 선형 네트워크 확장 계수(linear network dilation coefficient, LNDC)가 변칙 거동을 보이는 대표적인 물성 중 하나이다.

LNDC는 Richmond et al.에 의해 처음 제안되었 으며[36], 열 팽창 계수(thermal expansion coeffici- ent)와 유사한 개념이다. 열 팽창 계수가 단위 온도 변화에 따른 선형 변형도(linear strain)를 나타내 는 반면, LNDC는 유리 내 알칼리 이온의 농도 변 화에 따른 선형 변형도를 반영하는 물성이다. 화 학 강화 공정을 통해 생산된 강화유리는 같은 조 성을 갖는 용해 유리 대비 2배에서 4배정도 낮은 LNDC를 보이는 것으로 알려져 있으며, 이러한 현 상은 소재 내부의 응력 완화(stress relaxation) 현 상으로 설명될 수 없다. 기술적 관점에서 볼 때, 낮은 LNDC는 이온 교환을 통하여 형성되는 표면 압축 응력이 기대보다 낮아지는 것을 의미하기 때 문에, 높은 표면 강도의 강화 유리 개발을 위해서 는 낮은 LNDC를 유발하는 요소에 대한 파악이 선 행되어야 한다.

Tandia et al.은 분자 동역학 기법을 활용하여 이 온 교환을 통하여 도입된 K 이온 주변의 국소 구 조 변화를 관찰하였다[37]. 화학 강화 유리 내부 K 이온의 음이온 배위수와, 동일한 조성을 갖는 용해 유리 내부 K 이온의 음이온 배위수를 비교 분석하 여(Figure 1), 강화 공정을 통하여 도입된 K 이온

주변의 국소 원자구조변화(structure relaxation)가 두 단계로 나누어져 이루어진다는 사실을 도출하 였다. 해당 연구에서, 강화 유리의 LNDC는 두 번 째 단계의 구조변화를 반영하지 못하기 때문에 강 화유리가 용해유리 대비 낮은 LNDC 값을 보일 수 밖에 없음을 보였으며, 본 결과는 강화유리의 표 면 강도를 향상시키는 방안을 찾기 위한 후속 연구 에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

2.2. 유리 성형 액체 점도

유리 성형 액체(glass-forming liquids)의 점도(vi- scosity)는 산업 유리 제조 전 공정에 영향을 미치 는 중요한 물성이다. 소재의 점성은 주로 소재의 조성 및 온도에 따라 매우 급격히 변한다[9]. 대부 분의 산업용 유리는 10개 이상의 서로 다른 원소 들로 조성이 구성되며 용해 및 성형 공정 중의 온 도변화 또한 심하기 때문에, 이에 따른 점성의 변 화 폭도 매우 크다. 따라서 유리 조성 및 온도에 따른 정확한 점성 수치의 예측은 유리 제조 공정

을 정교하게 제어하기 위한 필수 요소이다.

온도변화에 따른 유리 점성은 Mauro-Yue-Elli- son-Gupta-Allan (MYEGA) 방정식을 통하여 비 교적 정확하게 예측될 수 있다[38]. MYEGA 방정 식은 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg) 및 액체 파괴 색인(liquid fragility index, LFI) 을 핵심 파라미터로 포함하고 있는데, 이 두 파라 미터는 유리 소재를 구성하는 화학 조성에 따라 변한다. 따라서 Tg 및 LFI를 조성에 대한 함수로 정확히 표현할 수 있다면, 기존의 MYEGA 방정 식을 온도뿐만 아니라 조성 변화에 따른 유리점도 예측 또한 할 수 있도록 확장하는 것이 가능하다.

가장 접근하기 쉬운 방법은 몇 가지 조성에 대하 여 Tg 및 LFI 수치를 실험 측정한 후 해당 조성 범위에서 내삽(interpolation)하여, 조성 변화에 대 한 연속적인 함수로 도출하는 방법이 있다. 이러한 방법은 내삽 범위 내에서는 매우 정확한 예측을 보 여주지만, 그 범위를 벗어나는 조성에 대해서는 적 용될 수 없다는 한계가 있다.

Figure 1. (a) Linear network dilation coefficient (LNDC) of the as-melted versus ion-exchanged glasses. (b) Average coor- dination of oxygen around Na and K in the as-melted and ion-exchanged glass. (c), (d) Distribution of oxygen coordination number around sodium and potassium in the [Na2O] = 10 mol% and [Na2O] = 18 mol%[37].

이러한 한계를 극복하기 위해 Mauro et al.은 이 론 기반의 위상속박이론(topological constraint the- ory)을 온도 및 조성 정보를 동시에 반영할 수 있 도록 확장시키는 방법론을 제안하였다[39]. 해당 연구에서는, 제안된 모델을 760개의 서로 다른 유 리 조성에 적용하여 총 7141개의 점수 수치를 예 측한 후 isokom 온도를 도출하였다. 이렇게 예측된 isokom 온도를 실험 측정치와 비교한 결과 6.55 K 에러 범위 내에서 매우 정확한 예측이 가능함을 입 증하였다(Figure 2). 본 연구에서 제안된 모델은 원 자레벨에서의 구조 이론에 기반을 두었다는 점에 서 의미가 크며, 향후 유리 소재의 다양한 열 물성 예측에 적극 활용이 가능할 것으로 기대된다.

2.3. 침입형 산소(interstitial O2) 거동 특성 유리 소재 내부에 존재하는 침입형 산소(inter- stitial O2)는 주로 고온 제조 공정 환경에 의한 확 산 현상 및 SiO2 네트워크 구조에서의 전이 등에 의해서 형성되며[40-43], 유리 소재의 광학 물성에 많은 영향을 미친다[44]. 유리 소재 내부에 형성된 O2는 몇 가지 특이한 거동을 보이는데, 그 중 한 가지가 준안정 상태(metastable state)인 singlet O2

(¹O2)의 수명(lifetime)이 타 소재나 액체 용매 내부 에서보다 매우 긴 특성을 보인다는 점이다[45,46].

이러한 ¹O2의 긴 수명 특성은 유리 소재를 광역학 요법(photodynamic therapy)에 활용 가능하게 하는 핵심 성질이므로, 유리 소재 내에서 해당 특성을

보이는 원인을 정확히 분석하는 것은 더욱 효과적 인 소재 활용을 위해서 중요하다고 할 수 있다.

유리 소재 내부 ¹O2의 긴 수명은, 비정질 네트 워크 구조 내부 공극에 O2 분자가 강하게 협착되 면서, 움직임에 대한 자유도가 제한되어 에너지 발산을 억제하기 때문인 것으로 생각된다[47]. 이 러한 현상의 구체적인 입증을 위하여, Skuja et al.

은 비정질 실리카 내부 공극에 존재하는 O2 분자 의 회전(rotation) 운동에 따른 포텐셜 에너지 표면 (potential energy surface, PES)을 밀도범함수이론 (DFT)을 활용하여 분석하였다[48]. 해당 연구에서 비정질 유리 내부 공극에 협착된 O2 분자는 자유 로운 회전 운동이 불가능함을 확인하였으며(Figure 3), 이로 인한 충돌 감쇄(collisional quenching) 현 상의 저하로 인해 ¹O2 수명이 일반적인 다공성 실 리카 소재 대비 길어짐을 확인하였다. 이러한 결과 는 ¹O2 수명 제어를 위한 후속 연구의 초석을 제공 할 수 있을 것으로 기대된다.

2.4. 열 폴링(thermal poling) 거동 특성 열 폴링이란 500 ℃ 이하의 온도에서 유리 샘플 에 DC 전압을 걸어주어, 전기장에 의한 샘플 내부 이온들의 재배치를 유도하는 가공법이다[49]. 이러 한 열 폴링 과정에서 양이온(주로 알칼리 금속 및 알칼리 토금속)들은 양극 방향으로 이동하게 되므 로 샘플 내부에 조성 비대칭성이 발생될 뿐만 아니 라, 음극에 가까운 샘플 영역에는 network breaker

Figure 2. (a) Validation of the topological viscosity model. Experimental data points include 7141 viscosity measurements on 760 different silicate compositions. The RMS error in isokom temperature is 6.55 K. (b) Ternary diagram of the glass transition temperature for the SiO2-Al2O3-CaO system predicted from the suggested model[39].

역할을 하는 양이온 농도가 상대적으로 부족해지 게 되므로 원자들의 네트워크 구조에도 변화가 일 어나게 된다(Figure 4)[50,51]. 열 폴링에 의한 이 러한 구조 및 조성 비대칭성은 회절 인덱스(refrac- tive index) 및 2차 비선형 광반응(second-order nonlinear optical response) 등의 광학 물성에 큰 영향을 미치기 때문에[52-55], 유리 소재의 광학적 응용을 위해서는 열 폴링에 대한 깊이 있는 이해 가 필수적이다. 그러나 최근 관련분야 연구에서의 많은 진전에도 불구하고, 열 폴링 과정에서의 유 리 네트워크 구조 변화 및 그 메커니즘에 대한 통 일된 이론은 여전히 부재한 상황이다.

열 폴링에 의한 네트워크 구조 변화를 원자단위

에서 분석하기 위하여, Tandia et al.은 80가지의 유리 조성에 대하여 열 폴링 전 후의 구조적 물성 변화를 분자동역학 기법을 활용하여 비교 분석하 였다[56]. 해당 연구에서 열 폴링에 의한 Boron 및 Aluminum 주변의 배위수 변화를 관찰하였으며, 비 가교 산소(non-bridging oxygen)의 농도 또한 감소 함을 확인하였다. 이러한 결과는 실험으로부터 확 인된 열 폴링에 의한 물성 변화를 잘 설명해 준다 는 측면에서 의의가 있으며, 향 후 열 폴링에 의한 열역학적, 동역학적 물성 변화 연구의 기반을 제 공해 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Figure 3. Contour plots describing the rotation barriers for an O2 molecule in voids with radii of 2.8, 3.1, and 3.3 Angstrom.

The energy values are in meV[48].

Figure 4. Schematic representation of thermal poling. Alkali and alkaline earth ions move towards the cathode under the effect of an external electric field leaving a depletion layer under the anode[56].

3. 유리 표면 및 계면 특성 연구 동향

3.1. 표면 접촉에 의한 크랙 형성(crack nu- cleation) 메커니즘

표면 접촉에 의한 크랙 발생 현상은 cutting, grinding, drilling 등 소재 가공의 거의 모든 과정 에서 매우 광범위하게 나타나며[57], 유리 소재와 같은 깨지기 쉬운 성질의 세라믹 소재 수명에 영 향을 미치는 핵심 요소이다[58,59]. 따라서 이종 물질의 접촉에 의한 유리 표면 데미지는 오래전부 터 연구되어 왔으며, 최근의 강화 유리 수요의 증 가로 인해 표면 접촉에 의한 유리 표면 데미지 관 련 연구의 필요성이 더욱 급격히 증가하였다.

표면 접촉 데미지 연구 수행에는 두 가지 난관 이 있다. 첫째, 표면 접촉에 의한 크랙 발생은 일 반적으로 수 마이크로초 내에 소재 내부에서 발생 한다는 점이다. 따라서 발생하는 응력장을 정량 분 석하기 위한 in-situ 실험 수행이 매우 어렵다. 또 다른 난관은 탄성변형(elastic deformation) 영역에 서의 응력장 이론은 이미 잘 정립되어 있는 반면 [60], 비탄성변형(plastic flow, densification) 설명 을 위한 통일된 이론은 부재하다는 점이다. 이러한 이유로 인해 표면 접촉에 의한 크랙 발생 메커니 즘에 대한 이해는 아직 매우 부족하다[61].

표면 접촉 데미지 연구의 이러한 난관들을 극복 하기 위하여 Jian et al.은 분자동역학 기법을 활용

하여 압입(indentation) 상황에서의 크랙 발생 과 정을 연구하였다[62]. 체계적인 분석을 위하여 초 기 flaw나 defect이 전혀 존재하지 않는 샘플 표면 을 가정하였으며, 압입자(indenter)의 크기와 각도 를 변화시키면서 크랙이 시작되는 핵(nucleation) 이 형성되기 위한 응력 기준점을 정량적으로 정립 하였다(Figure 5). 또한 이러한 응력 기준점 이상 에서는 비탄성변형 및 여러 방향의 응력이 크랙 핵 형성에 복합적으로 영향을 미침을 발견하였다.

이를 바탕으로 향후 연구 범위를 보다 확장 시킨 다면, 표면 접촉에 의한 크랙 발생 메커니즘을 원 자단위에서 정립할 수 있을 것으로 기대된다.

3.2. 스크래치에 의한 조성 원소 별 거동 분석 유리는 깨지기 쉬운 소재로 알려져 있지만, 유리 소재의 기본 구조를 이루고 있는 Si-O bond의 강 력한 결합력으로 인해, 유리의 이론적인 파괴 강 도(fracture toughness)는 실제로 측정되는 수치 대 비 10배에서 100배까지 높은 것으로 알려져 있다.

유리의 실제 파괴 강도가 이론 수치 대비 매우 낮 게 측정되는 주된 이유는 유리 표면에 존재하는 미세한 flaw 때문이다[63]. Flaw-free 유리에 가해 지는 응력은 소재 전체에 고루 분포되는 반면, 표 면에 flaw가 존재할 경우 가해지는 응력이 flaw 부 분에 집중되어 Si-O bond 결합력보다 높아지게 되 고, 결과적으로 크랙이 발생하게 된다[3].

Figure 5. (a) The deformation morphology and stress field using indenter with varying indenter tip radius. The close-up views around the indenter and the nucleated crack are shown on the right. (b) The fracture load as a function of tip radius[62].

유리 소재의 flaw는 대부분 스크래치 등의 표면 접촉에 의한 영구적인 표면 손상에 의해 발생하게 된다. 이러한 표면 손상을 최소화하기 위한 방안 으로 화학 강화 및 열 강화 공정을 통한 표면 압축 응력 도입법이 널리 활용되고 있다. 그러나 이러한 강화 공정은 필연적으로 제품 가격 상승을 동반할 수밖에 없으며, 강화 이후에 이어지는 공정에서 압축 응력이 영구적으로 풀려버릴 가능성 또한 존 재한다. 따라서 강화 공정 없이도 높은 표면 강도 를 갖는 유리 조성 설계가 요구되고 있으며, 이를 위해서는 표면 데미지 형성 과정에서 유리 소재를 구성하고 있는 각 조성 원소들의 거동 특성을 이 해하는 것이 필수적이다.

Ahn et al.은 최근 연구에서 스크래치에 의한 표 면 데미지 형성 과정을 선형 변형과 비선형 변형

단계로 구별하여, 각 단계별 원소들의 거동 특성 을 분자동역학 기법을 통하여 분석하였다(Figure 6) [64]. 변형이 일어난 전 후에 원소 주변의 배위수 변화를 비교 분석하여, 같은 network breaker 원소 그룹에 속하는 알칼리 금속과 알칼리 토금속이 비 탄성 변형과 탄성 변형에 각각 구분되는 영향을 미침을 확인하였다. 이는 표면 접속 데미지 발생 과정에서 원소 별 구분되는 거동을 직접 관찰한 첫 번째 사례로, 신규 유리 조성 설계 시 가이드라 인으로 활용이 가능하리라 생각된다.

3.3. 방오층 코팅 위한 유리 표면 반응 분석 유리는 그 자체로 우수한 내열 및 내 화학성 특 성을 지닌 소재 이지만, 표면에 기능성 소재를 코 팅함으로써 더욱 다양한 용도로 활용이 가능해진

Figure 6. (a) A system snapshot and (b) a typical time evolution of normal (FN) and tangential forces (FT) acting on the scratcher during the scratch simulations. (c) Surface profiles of the glass substrate cross-section perpendicular to x-direction as a function of time. (d) Measurement of elastic recovery after scratching[64].

다. 예를 들어, 사파이어 대비 떨어지는 표면 경도 를 높이기 위하여 고 경도 세라믹 물질을 코팅하 기도 하며[65], 디스플레이 커버 유리로서의 시인 성을 높이기 위하여 다층 구조의 무반사 물질을 증 착시키기도 한다[66]. 최근에는 모바일 기기 및 태 양전지 커버 유리의 방오(anti-smudge) 특성을 높 이기 위하여 과불소 에테르 화합물(perfluoropoly- ether, PFPE)을 유리 표면에 코팅하여 활용하고 있 는데[67-69], 기존 방오 코팅층의 낮은 내구성으로 인해 고 내구성 신규 방오 물질 개발에 대한 수요 가 높아지고 있다.

방오 물질로 활용되고 있는 과불소 에테르 분자 는 PFPE 사슬과 실란계 기능기로 구성되어 있다.

이 실란계 기능기가 수산화된 유리 표면에 접근하 게 되면 가수 분해 및 축합 반응을 통하여 유리 표 면과 과불소 에테르 분자 간 가교가 형성되면서 화 학 흡착되고, 흡착된 분자의 PFPE 사슬은 유리 표 면에 방오 기능성을 부여하게 된다. 따라서 과불소 에테르 코팅층의 증착 및 기능 특성을 종합적으로 이해하기 위해서는 계면 반응성 분석 및 코팅층 내 분자 배열 구조 분석이 병행 되어야 한다.

코닝 테크놀로지 센터의 모델링 팀은 최근 연구 에서 멀티스케일(multiscale) 전산모델링 기법을 활 용하여 유리 표면 방오 코팅층의 증착 및 분자 배 열 거동을 파악하였다[70,71]. 연구팀은 먼저 밀도 범함수이론을 활용하여 유리-코팅층 계면의 전자 구조를 관찰하였으며, 이를 통하여 실란 그룹 내

기능기 수에 상관없이 유리 표면과 분자 간 하나의 화학 결합이 형성됨을 확인하였다. 또한 흡착된 분 자는 유리 표면에 평행한 방향으로 배열이 이루어 짐을 관찰하였으며, 이를 통하여 유리 표면 기능 기 밀도를 높여주는 기존의 방법으로는 방오 코팅 층의 내구성을 높일 수 없음을 입증하였다(Figure 7). 본 연구는 코팅 소재의 내구성을 높이기 위한 기존 접근법의 한계를 확인하고 새로운 방향을 제 시 하였다는 점에서 의미가 크며, 신규 방오 물질 분자 설계에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

4. 결론 및 전망

유리는 역사적으로 고대 이집트 시대부터 개발 되어 사용되어 온 전통 소재이며, 우수한 내열/내 화학 특성 및 심미성으로 인해 산업의 발전과 함 께 다양한 분야에서 그 수요가 지속 확대되어 왔 다. 특히 에너지 효율 향상 및 저탄소 녹색성장 기 반의 친환경 정책 방향으로 인해, 첨단 분야에서의 기능성 유리 소재 개발 필요성이 높아지고 있다.

LCD 및 OLED용 디스플레이 기판유리, 모바일 기 기용 고강도 커버 유리, 네트워크 케이블용 유리 섬유 등은 첨단 IT 기술 발전에 반드시 요구되는 전략소재로서 최근 그 가치가 더욱 높아지고 있다.

이러한 유리소재의 연구 개발은 특유의 비정질 구조 및 다원소 조성에 의한 복잡성으로 인해 경 험에 의존한 실험 기법에 크게 의존해 왔으나, 최

Figure 7. (a) Energy profile for sequential adsorption reactions. (b) Orientation distribution of absorbed PFPE molecules[70].

선 과정을 획기적으로 단축시켜주고 있으며, 유리 소재의 열적/기계적 물성과 원자 구조와의 상관관 계를 해석한 위상속박이론은 다원소 조성 설계에 대한 과학적 기반을 제공해 주고 있다. 폭발적인 IT 기술 발전과 함께 이루어지고 있는 전산 모델링 기법의 급격한 효율화로 인해, 향후 유리소재 연구 개발 분야에서의 전산 모델링 기법 활용 범위가 더욱 넓어질 것으로 기대된다.

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안 용 남

2007 서울대학교 화학생물공학부 학사 2012 University of Florida 화학공학

과 박사

2012~2013 삼성코닝정밀소재 책임연구원 2013~2020 Corning Technology Center Se-

nior Researcher

2020~현재 가천대학교 화공생명공학과 조 교수