Multiscale · Multiphysics · Machine Learning / AI · Validation

원자에서 소자까지,
다중스케일 해석으로 에너지·기능성 소재를 이해하고 설계합니다

이차전지를 비롯해 열전달, 전기촉매, 압전·전기광학 소재까지 — 서로 다른 길이·시간 스케일의 물리를 다중스케일 해석과 머신러닝/AI 기법으로 연결해 소재와 시스템의 거동을 예측하고 설계하는 연구실입니다.

연구분야 보기 대학원생 모집
연구 개요 · Research Overview
연구 개요: 머신러닝, 다중물리, 다중스케일을 통합한 소재 연구 접근

왜 멀티피직스 · 멀티스케일 + AI 인가

  • 에너지·기능성 소재의 성능은 전기화학·기계·열·화학·계면 현상이 복합적으로 작용해 결정되므로, 단일 해석 방법만으로는 충분하지 않습니다.
  • DFT(~nm), MD(~100 nm), FEM·Phase-field(실제 스케일), 그리고 실험은 각각 다룰 수 있는 공간 스케일과 물리 현상에 한계가 있습니다.
  • 따라서 종합적 이해를 위해 멀티피직스·멀티스케일 접근이 필요하며, 이를 머신러닝/AI로 연계해 예측과 설계를 가속합니다. (예: diffusion-induced stress, crack propagation, dendrite growth, interfacial electro-chemo-mechanical properties)
Length scale ▸  ·  클릭하면 전환 ↗ 10⁻¹⁰ m — Å  →  10⁻³ m — mm
Å · 전자·원자
원자·전자 구조, 반응 에너지론, 기본 물성, 제일원리 계산
nm · 분자·계면
이온 수송·계면 반응·열적 물성·SEI 형성 거동
μm · 미세구조
상 변화·미세구조 진화·균열 및 역학적 변형·덴드라이트 성장
mm · 소자·셀
열–전기화학–역학 연성, 소자 스케일 해석
머신러닝/AI가 전 스케일을 가로질러 소재를 스크리닝하고 대리모델로 연결합니다
전기화학 실험 — 배터리 시스템의 소재 합성·셀 조립·검증을 전 스케일에서 수행합니다
methodology detail
01

연구실 소개

About the Lab

하나의 스케일, 하나의 방법만으로는 소재의 성능도 수명도 온전히 설명되지 않습니다. 우리 연구실은 다중스케일·다중물리 계산에 전기화학 실험을 더해 원자 단위의 반응에서 소자 단위의 거동까지를 하나의 흐름으로 잇습니다.

이차전지(리튬·소듐·수계 아연·전고체)를 중심으로, 전극·전해질 소재를 제일원리 계산·분자동역학·상장 모델링·유한요소 해석으로 설계하고, 직접 수행하는 전기화학 실험으로 반응·계면 거동을 검증합니다.

배터리에 머무르지 않고 에너지 소재 열전달, 에너지 변환 전기촉매, 압전·전기광학 기능성 소재까지 다룹니다. 최근에는 머신러닝/AI를 도입해 계면·입계·표면의 물성을 예측하고 스케일 간 연결을 자동화하고 있습니다. 이 모든 과정에서 다학제·학과 간·연구실 간 협력 연구를 적극적으로 수행하고 있습니다. (공동연구에 관심이 있으시면 연락 부탁드립니다. email: taesoon.hwang@gnu.ac.kr)

02

연구분야

Research Topics
/ 01
Research topic illustration 1

이차전지 소재

리튬·소듐·수계 아연·전고체 전지의 전극·전해질·풀셀 시스템을 다중스케일 계산으로 설계하고, 전기화학 실험으로 반응·계면 거동을 검증합니다.

/ 02
Research topic illustration 2

ML/AI 기반 다중물리·다중스케일 전산 해석

Materials, Mechanism and System analysis — DFT·분자동역학·상장·유한요소를 문제에 맞게 결합하고, 머신러닝/AI로 계면·입계·표면의 전자·화학·열·역학 물성을 연결해 소재를 탐색·설계합니다.

/ 03
Research topic illustration 3

에너지 소재 열전달

결정·비정질 상의 포논 역학과 계면 열저항, 열 유발 응력을 다중스케일 시뮬레이션으로 예측합니다.

/ 04
Research topic illustration 4

전기촉매 & 기능성 소재
(HER, piezo, electro-optic, optical, etc.)

수소 발생(HER)·이산화탄소 환원(CO₂RR) 촉매의 반응 경로·안정성과, AlScN 등 기능성 소재(압전·전기광학·광학 등)의 물성을 계산으로 규명합니다.

03

구성원

People
Principal Investigator
Taesoon Hwang · 황태순
황태순 Taesoon Hwang
조교수, 경상국립대학교 기계공학부
학력 · Education
  • 성균관대학교 기계공학 학사 (2013.02)
  • 서울대학교 기계항공공학부 박사 (2021.02)
    Thesis Title: Multiscale Full-Cell Analysis of All-Solid-State Battery Considering Interface Effects.
    (계면 효과를 고려한 전고체 전지의 완전지 멀티스케일 해석)
    Advisor: Prof. Maenghyo Cho (조맹효)
경력 · Experience
  • Postdoctoral Research Associate, Materials Science and Engineering, The University of Texas at Dallas (2024.08)
  • Research Scientist, Materials Science and Engineering, The University of Texas at Dallas (2026.04)
  • Master Senior, Graphene Research Institute & Quantum Information Science and Technology Center, Sejong University (2026.08)
  • School of Mechanical Engineering, Gyeongsang National University 조교수 (2026.09 ~ )

함께할 대학원생을 모집합니다

계산재료·배터리·전산역학, 그리고 전기화학 실험에 관심 있는 석·박사 과정 및 학부 인턴을 상시 모집합니다. 계산이든 실험이든, 배우려는 의지가 있다면 환영합니다.

지원 문의
04

논문 · 실적

Publications

‡ 공동 1저자 · * 교신저자 · 최신순 · 전체 학술활동은 ORCID · Google Scholar 참고

2026(30)
"Water-in-Swelling-Clay" Electrolytes Stabilizing Prussian Blue Analogue Cathodes for Long-Cycle-Life, High-Voltage Aqueous Zinc-Ion Batteries
R. Jian‡, T. Hwang‡, A. Mashhadian, K. Cho, G. Xiong
Chem. Eng. J.
2026(29)
The Effect of Defects on Formation of Inversion Domain Boundaries in AlScN and Their Structural/Electronic Property Improvement
T. Hwang, A. C. Kummel, K. Cho
J. Mater. Chem. C
2026(28)
Direct Writing of Oxygen-Doped Mo₂C Enabled by Low-Temperature Laser Deposition for High-Performance Acidic Hydrogen Evolution Reaction
A. Mashhadian‡, T. Hwang‡, S. Wu, C. Toher, K. Cho, W. Li, G. Xiong
Advanced Materials
2025(27)
Non-equilibrium Plasma Activated Ultradurable Molybdenum Oxycarbide Electrocatalysts for Acidic Hydrogen Evolution up to 10 A cm⁻²
S. Wu‡, T. Hwang‡, A. Mashhadian‡, et al., K. Cho, G. Xiong
Nature Communications
2025(26)
Understanding the mechanistic role of reversible Li–Ag alloy interphases in ultralong-cycle lithium-metal batteries
Z. Yang, T. Hwang, Y. Mu, J. Luo, et al., K. Cho, Y. Zhou
Chem. Eng. J.
2025(25)
Reassessing the Commercialization of Aqueous Zinc-Ion Batteries Based on Laboratory Achievements
R. Jian, A. Mashhadian, C. Wang, T. Hwang, Y. Hao, K. Cho, G. Xiong
ACS Appl. Energy Mater.
2025(24)
Thermal Phonon Mechanism of Amorphous AlN and Thermal Transport of Thin Amorphous Layers at the Interface
T. Hwang, K. Cho
J. Mater. Chem. C
2025(23)
Rapid synthesis of phase-engineered tungsten carbide electrocatalysts via flash joule heating for high-current-density hydrogen evolution
A. Mashhadian, S. Wu, T. Hwang, et al., K. Cho, G. Xiong
Int. J. Hydrogen Energy
2025(22)
Transforming Detrimental Crystalline Zinc Hydroxide Sulfate to Homogeneous Fluorinated Amorphous Solid–Electrolyte Interphase on Zinc Anode
S. Tian‡, T. Hwang‡, et al., K. Cho, G. Xiong
ACS Nano
2025(21)
Reaction Mechanisms and Improvement of α-MnO₂ Cathode in Aqueous Zn-Ion Battery
T. Hwang, M. Bergschneider, F. Kong, K. Cho
Chem. Mater.
2025(20)
Lossless Phonon Transition Through GaN-Diamond and Si-Diamond Interfaces
M. Malakoutian, K. Woo, et al., T. Hwang, et al., K. Cho, S. Chowdhury
Adv. Electron. Mater.
2024(19)
Mechanical Degradation by Anion Redox in LiNiO₂ Countered via Pillaring
M. Bergschneider, F. Kong, P. Conlin, T. Hwang, S.-G. Doo, K. Cho
Adv. Energy Mater.
2024(18)
Progress and perspectives on the reaction mechanisms in mild-acidic aqueous zinc–manganese oxide batteries
M. Bergschneider, F. Kong, T. Hwang, Y. Jo, D. Alvarez, K. Cho
Phys. Chem. Chem. Phys.
2024(17)
Thermal Transport at the AlN–SiC Interface and Grain Boundary of AlN
T. Hwang, P.-C. Lee, A. C. Kummel, K. Cho
ACS Appl. Mater. Interfaces
2024(16)
Oxygen Substitution to Enhance Chemo-Mechanical Stability at the Cathode–Sulfide Electrolyte Interface in All-Solid-State Batteries
T. Hwang, J.-H. Bae, S.-R. Lee, et al., K. Cho
ACS Nano
2024(15)
Infrared Emissivity–Resistivity Correlation of Ru Thin Films for EUV Pellicle Applications
J. Hwang, D. Kim, Y. Lee, T. Hwang, J. Ahn, K. Cho
NANO
2024(14)
First-Principles Understanding on the Formation of Inversion Domain Boundaries of Wurtzite AlN, AlScN, and GaN
T. Hwang, W. Aigner, T. Metzger, A. C. Kummel, K. Cho
ACS Appl. Electron. Mater.
2023(13)
Contact loss and its improvement at the interface between the cathode and solid electrolyte in all solid-state batteries based on multi-scale and multi-physics analysis
T. Hwang, I. Chung, S. Im, J. Lee, M. Cho, K. Cho
J. Mater. Chem. A
2023(12)
A Low-Cost Quasi-Solid-State "Water-in-Swelling-Clay" Electrolyte Enabling Ultrastable Aqueous Zinc-Ion Batteries
S. Tian, T. Hwang, et al., K. Cho, G. Xiong
Adv. Energy Mater.
2023(11)
Suppressing Dendrite Growth and Side Reactions via Mechanically Robust Laponite-Based Electrolyte Membranes for Ultrastable Aqueous Zinc-Ion Batteries
S. Tian, T. Hwang, et al., K. Cho, G. Xiong
ACS Nano
2023(10)
Electrochemical Stability and Li ion Diffusion Kinetics of Grain Boundaries in Li₁₀GeP₂S₁₂ Solid Electrolyte
T. Hwang, P. Conlin, M. Cho, K. Cho
J. Phys. Chem. C
2022(9)
The crucial role of oxygen substitution in argyrodite solid electrolytes from the bulk to the surface under atmospheric conditions
T. Hwang‡, Y.-J. Lee‡, et al., S.-M. Lee, K. Cho
J. Mater. Chem. A
2022(8)
Origin of enhanced reversible Na ion storage in hard carbon anodes through p-type molecular doping
G.-H. Lee‡, T. Hwang‡, et al., M. Cho, Y.-M. Kang
J. Mater. Chem. A
2021(7)
Interlayer Design of Pillared Graphite by Na-Halide Cluster Intercalation for Anode Materials of Sodium-Ion Batteries
T. Hwang, M. Cho, K. Cho
ACS Omega
2021(6)
Intrinsic enhancement of the rate capability and suppression of the phase transition via p-type doping in Fe–Mn based P2-type cathodes used for sodium ion batteries
T. Hwang‡, J.-M. Lim‡, et al., M. Cho, K. Cho
Phys. Chem. Chem. Phys.
2019(5)
Critical Role of Titanium in O3-Type Layered Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries
T. Hwang‡, J.-H. Lee‡, et al., W. Cho, M.-S. Park
ACS Appl. Mater. Interfaces
2017(4)
Hexacyanometallates for Sodium-Ion Batteries: Insights into Higher Redox Potentials Using d Electronic Spin Configurations
D. Kim, T. Hwang, J.-M. Lim, M.-S. Park, M. Cho, K. Cho
Phys. Chem. Chem. Phys.
2017(3)
Intrinsic Origins of Crack Generation in Ni-rich LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂ layered oxide cathode material
J.-M. Lim, T. Hwang, M.-S. Park, K. Cho, M. Cho
Sci. Rep.
2016(2)
Design of a p-type electrode for enhancing electronic conduction in high-Mn, Li-rich oxides
J.-M. Lim, T. Hwang, M.-S. Park, K. Cho, M. Cho
Chem. Mater.
2015(1)
Sequential Folding using Light-activated Polystyrene Sheet
Y. Lee, H. Lee, T. Hwang, J.-G. Lee, M. Cho
Sci. Rep.
In preparation / under review
2026
A Self-Pumping Ion Reservoir with Dual-Functional Ion Sieving for Dendrite-Free Aqueous Zinc Batteries
T. Hwang‡, H. Tao‡, Y. Yang, Q. Jin
Under revision
2026
Systematic analysis for the enhanced electro-optic response in scandium-doped aluminum nitride AlScN
T. Hwang‡, X. Lang‡, K. Cho
Under revision
05

뉴스 · 공지

News
2026.09
LAB
멀티스케일 AI 에너지 연구실이 문을 열었습니다.
황태순 조교수가 경상국립대학교 기계공학부에 부임했습니다.
2026.09
RECRUIT
2027학년도 석·박사 과정 및 학부 인턴을 모집합니다.
계산·실험 모두 환영합니다. 아래 연락처로 문의해 주세요.