CCNM 연구실 뉴스

• (06/2026)  이어윤 박사 과정 학생이 박사 학위 논문 심사를 성공적으로 통과했습니다. 축하합니다!!

• (06/2026)  함형철 교수는 KIST 수소/연료전지연구센터에서 AI기반 촉매 설계에 주제로 세미나 발표를 했습니다.

• (06/2026) 한국과학기술연구원 손현태 박사님과 공동으로 진행한 연구(유은성 연구원이 DFT 계산을 수행함)인 "고압 암모니아 분해를 위한 세리아 상에서의 활성 질소 매개 선택적 루테늄 이동"이 Nature Communications에 게재되었습니다.

• (05/2026) 강진석 석사과정 학생은 2026년 5월 24일부터 29일까지 프랑스 스트라스부르에서 개최된 E-MRS 학회에서 포스터 발표를 했습니다.

• (04/2026) CCNM 연구팀(이어윤 연구원, DFT 계산 담당)과 한국과학기술연구원(김진영 박사님)의 공동 연구 결과가 Chemical Engineering Journal 에 게재되었습니다. 논문 제목은 "티오리데이트 매개 열 환원법을 이용한 효율적인 산소 발생을 위한 쌍정 이리듐 나노로드의 확장 가능한 합성"입니다.

• (04/2026) 이치훈, 이현주, 안준하 대학원생은 2026년 4월 22일부터 24일까지 대한민국 제주에서 개최된 한국화학공회 춘계 학술대회에서 구두 발표와 포스터 발표를 진행했습니다.

• (04/2026) 함형철 교수는 제주에서 개최된 한국화학회의 2026년 춘계 학술대회에서 그래프 어텐션 네트워크와 촉매 설계에 대한 튜토리얼 강연을 진행했습니다.

• (04/2026) CCNM 연구팀은 한국연구재단(NRF)의 지원을 받아 셀룰로오스 바이오매스의 직접 전환을 위한 계산화학 및 머신러닝 기반 촉매 설계 연구 프로젝트를 수주했습니다.

• (04/2026) 안성빈 학부생 연구원으로 저희 연구실에 합류했습니다. 환영합니다.

• (03/2026) 민형섭과 이아영 학생이 학부생 연구원으로 저희 연구실에 합류했습니다. 환영합니다.

• (2026년 3월) 주상현은 미국 조지아주 애틀랜타에서 개최된 ACS Spring 2026에서 포스터 발표를 했습니다(3월 22-26일). 

• (2026년 3월) 서경원과 안준하가 석사 과정 학생으로 저희 CCNM 연구 그룹에 합류했습니다. 

• (2026년 2월) 이치훈과 이현주 대학원생은 도쿄 과학기술원(구 도쿄 공업대학)과 인하대학교의 공동 심포지엄에서 발표했습니다.

• (2026년 2월) 우리 연구실의 유은성, 박형규, 유주현 대학원생이 석사 학위를 취득했습니다. 축하합니다!! 

• (2026년 2월) 한국과학기술연구원 오시형 박사님과의 공동 연구(박형규 학생은 DFT 계산을 수행했습니다)인 "충전식 마그네슘 배터리의 실용화를 위한 내습성 마그네슘 금속 전극"이 Nature Communications에 게재되었습니다.

• (2026년 2월) 이화여자대학교 김동하 교수님과의 공동 연구(카난 박사께서 DFT 계산을 수행했습니다)가 Advanced Energy Materials에 게재되었습니다. 논문 제목은 "Au@MOF 양극을 사용한 리튬-산소 배터리에서 플라즈몬에 의해 제어되는 반응 경로의 현장 메커니즘 연구"입니다. 

• (2026년 1월) 함형철 교수는 대만국립대학교(NTU) 화학공학과를 방문하셔서 향후 연구 협력 가능성에 대해 논의하였습니다.

• (2026년 1월) 민병현, 차문수, 최수인이 겨울방학 동안 학부생 인턴으로 저희 연구실에 합류했습니다. 환영합니다!! 

• (2026년 1월) 김호준이 학부생 연구원으로 저희 연구실에 합류했습니다. 환영합니다!! 

• (2026년 1월) 한국과학기술연구원(KIST, 하정명 박사님)과의 공동 연구(셰드락 박사의 DFT 계산)가 Applied Catalysis O: Open에 게재되었습니다. 논문 제목은 "루테늄-티타늄-산화물 에어로겔 촉매를 이용한 리그닌 유래 구아이아콜의 수소탈산소화 반응"입니다.

• (2026년 1월) 한국과학기술연구원(조은애 교수님)과의 공동 연구(김엘림 연구원 DFT 계산 수행)가 Chemical Engineering Journal에 게재되었습니다. 논문 제목은 "PEM 수전해에서 Ir 촉매의 성능 및 내구성 향상을 위한 곡률 맞춤형 50nm 미만 TiO2 지지체"입니다.

• (2026년 1월) 인도와 공동으로 진행한 연구(Kannan 박사가 DFT 계산을 수행함) "이중 기능 전기 촉매 작용을 위한 무질서 이중 페로브스카이트에서 3d-4d 전이 금속 이온의 화학양론적 변화의 영향"이 Chemistry of Materials에 게재 승인되었습니다.

• (2026년 1월) 한국과학기술연구원(박현서 박사님)과의 공동 연구(이현주 연구원 DFT 계산 수행)가 ACS Catalysis에 게재되었습니다. 논문 제목은 "저온 전기촉매 암모니아 생산: 황화바나듐 촉매의 질소 환원 활성 연구"입니다.

• (2025년 12월) 칸난 박사님께서 SRM 과학기술대학교(SRMIST) 조교수로 임명되었습니다. 축하합니다!! 

• (2025년 12월) 한정현 대학원생이 원익 IPS 연구원직을 수락하였습니다. 축하합니다!!

• (2025년 11월) 2025년 추계 한국공업화학회 추계 학술대회에서 박형규 대학원생 우수 포스터 발표상을 수상했습니다. 축하합니다!!

• (2025년 10월) Shedrack Akpe, Junghyeon Han, Elim Kim의 논문 "에틸렌글리콜 분해를 통한 수소 생산을 위한 이중 금속 Pt3M(M = 전이 금속) 촉매의 합리적 설계: 머신러닝, 밀도범함수 이론 및 실험적 접근법의 결합"(한국과학기술연구원 손현태, 최선희 박사님과의 실험 공동 연구)이 ACS Catalysis에 게재 승인되었습니다. 축하합니다!!

• (2025년 9월) 우리 연구팀은 한국연구재단(NRF) 중견 연구 과제 (이중 기능성 촉매의 기계학습 설계)를 수주했습니다.

함형철 교수

인하대학교 화학공학과 교수 | 계산촉매 및 나노재료과학 연구실 

함형철 교수는 양자역학 기반의 계산 과학과 인공지능(AI) 기법을 융합하여 미래 친환경 에너지·환경 소재를 설계하는 계산화학 및 촉매, 나노 재료 설계 분야를 연구하고 있다. 현재 인하대학교 화학공학과 교수로 재직 중이며, 8명의 석·박사 연구진으로 구성된 ‘계산촉매 및 나노재료과학 연구실’을 이끌고 있다.

주요 경력 및 학문적 배경

함형철 교수는 고려대학교 화학공학과에서 학사 학위(1999년)를, KAIST(한국과학기술원)에서 석사 학위(2002년)를 취득했다. 이후 미국 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스(The University of Texas at Austin)  공과대학 화학공학과에서 양자역학(QM) 기반 계산 촉매 및 에너지 응용을 위한 이론화학 연구로 박사 학위 (2011년)를 받았다.

인하대학교 부임 전, 정부출연연구기관인 한국과학기술연구원(KIST) 연료전지연구센터에서 16년간(2003~2019년) 근무하며 연구원, 선임연구원, 책임연구원을 역임했다. 이 시기 KIST 계산촉매·나노재료과학 연구실의 연구책임자(PI)로서 양자역학 및 기계학습 기반의 촉매, 잴 설계 원천 기술 개발을 주도했으며, 과학기술연합대학원대학교(UST) KIST 캠퍼스 교수(2013~2019년)로 재직하며 첨단 에너지 분야의 전문 인력을 양성했다.

연구 분야 및 성과

함형철 교수의 연구는 계산화학 및 인공지능을 활용하여 신재생에너지인 바이오에너지, 수소, 연료전지 시스템의 효율을 극대화할 수 있는 혁신적인 촉매 및 재료 설계에 방점을 두고 있다. 주요 연구 주제로는  연료전지 고성능 촉매 및 이오노모 개발, 메탄, 자일로스 및 글로코스 등 바이오매스 전환을 통한 수소 H2 및 유용 물질 생산, 질소 환원을 통한 전기화학적 암모니아(NH3) 합성, 수전해 및 바이오디젤 생산 등이 있다. 최근에는 양자역학을 활용한 p-반도체 소재 설계로 연구 주제를 확장하고 있다.  

특히 미시적 원자 수준에서 물질을 규명하는 밀도범함수이론(DFT)과 분자동역학(MD), 그리고 거시적 데이터 예측을 수행하는 머신러닝(ML) 알고리즘을 결합한 최첨단 시뮬레이션 방법론을 구축했다. 이를 바탕으로 150편 이상의 우수한 국제 학술지(Peer-reviewed) 논문을 발표하고 20건 이상의 특허를 등록하는 학술적 성과를 거두었다. 국제 학술지에 게재된 대표 연구 성과들은 다음과 같이 요약된다.

• 고효율 연료전지(PEMFC/PAFC) 및 수전해(PEMWE)용 촉매의 계산과학 설계: 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 상용화를 앞당길 이리듐 기반 나노합금 촉매(Applied Catalysis B: Environmental, 2018, IF 21.1) 및 탄소 내포 백금 합금 클러스터 촉매 (Advanced Energy Materials, 2024, IF 25.5)를 설계했다. 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 산소환원반응(ORR) 효율을 극대화하기 위해 MOF 유래 탄소 지지체 상에 규칙적인 PtZn 나노입자를 앵커링(Anchoring)한 연구를 촉매·화학공학 분야 Chemical Engineering Journal(2025, IF 16.744)에 발표하였다. 저담지 이리듐 셀레늄 산수산화물 쉘을 이용한 고효율 수전해 전극 촉매 기술을 ACS Energy Letters(2024,IF 18.2)에 보고했다. 또한, 서브나노클러스터 구조를 특징으로 하는 고성능 바이메탈 PtM (M=Co, Rh, Ta, Re) 기반 탄소-금속 하이브리드 산소환원반응 촉매 설계 연구를 Applied Surface Science Advances(2025, IF 10.0)에 보고하며 저온 연료전지 전극 촉매의 새로운 패러다임을 제시했다.

• 머신러닝 및 AI 기반 촉매 역설계와 바이오매스 전환: 에틸렌글리콜 분해를 통한 수소 생산용 바이메탈(Pt3M) 촉매를 머신러닝, DFT, 실험의 융합 알고리즘으로 설계하여 ACS Catalysis(2025, IF 13.1)에 게재했다. 또한 유기산을 도입하여 바이오디젤 생산 효율을 극대화한 g-C3N4 촉매 연구(J. Phys. Chem. C, 2024), 층상 페로브스카이트 상에서의 에탄 탈수소화 반응 메커니즘 연구(Chemical Engineering Journal, 2024,IF 16.744)) 및 PCCP(2021) 저널의 'Editors' HOT Article'로 선정된 자일로스 전환 촉매 연구 등을 발표했다.

• 단일/이종 쌍원자 촉매(SAC/DAC) 및 전기화학적 환경 촉매의 이론적 설계: 맥신(MXene) 지지체를 활용해 전기화학적 질소 환원 암모니아(NH3) 합성을 도모하는 단일/쌍원자 촉매 설계를 주도하여 Chemical Engineering Journal(2023,IF 16.744) 및 J. Mater. Chem. A(2022)에 게재했다. 아울러 이산화탄소(CO2) 환원을 통한 개미산 및 메탄올 생산 촉매 연구(Applied Surface Science, 2020; Journal of Catalysis, 2019) 등을 규명했다.

• 개미산(Formic Acid) 분해 및 수소 생산용 촉매의 DFT 디자인: 전이금속 및 합금 촉매 표면에서 개미산이 일산화탄소(CO) 피독 없이 깨끗한 수소(H2)로 전환되는 미시적 경로를 양자역학 계산 기술로 추적하여, ACS Catalysis(2017, 2016, IF 13.1) 및 J. Phys. Chem. C(2014) 등에 출판하며 가스 배터리 및 수소 에너지 캐리어 분야의 이론적 토대를 정립했다.

함형철 교수의 연구 역량은 정부 부처, 국책 연구기관, 그리고 기업으로부터 유치한 R&D 연구비 수탁 성과로 증명된다. 함형철 교수가 연구책임자(PI)로 수행해 온 최근 연구 과제 명단은 다음과 같다.

1. 한국연구재단(NRF) 지원 사업

   • 재생에너지 전력화 기반 AI 지원 통합 바이오매스 분획-전환 공정 기술 개발 [나노소재,환경,에너지기술개발사업]

   • 촉매용 확산 기반 역설계(Inverse Design) 모델 개발 및 충전식 수소 가스 배터리용 고효율 이기능성 하이브리드 나노구조 촉매 설계 [중견연구자지원사업]

   • 초고효율(>68%) PEMFC(고분자 전해질 연료전지) 적용을 위한 고성능·고내구성 전극 개발 [이산화탄소저감및처리기술개발사업]

   • 계산화학을 이용한 고활성·고안정성 초저담지 PEMFC 캐소드용 백금(Pt) 기반 촉매 설계 [나노·소재기술개발사업]

   • C5 유기화합물로부터의 수소 생산을 위한 촉매의 이론적 설계 [수소에너지혁신기술개발사업]

   • 계산과학을 이용한 수전해용 프로톤(양성자) 기반 중온 산소 발생 촉매 및 전류 집전체 설계 [미래수소에너지기술개발사업]

   • 머신러닝을 활용한 전기화학적 암모니아(NH3) 합성용 고효율 다중금속 서브나노미터 클러스터 촉매 설계 [중견연구자지원사업]

2. 산업통상자원부 및 정부출연연구기관 국책 사업

   • 적층형 CMOS 집적회로 구현을 위한 고성능 p형 신소재 및 소자 시스템 개발 [한국산업기술기획평가원, KEIT 민관공동투자반도체고급인력양성]

   • 용융 촉매를 이용한 이산화탄소 배출 없는(CO2-free) 청정 수소 생산 혁신 기술 [한국산업기술진흥원, KIAT 산업기술 알키미스트 프로젝트]

   • 1kW급 용융탄산염형 고온 수전해 전지(MCEC) 프로토타입 개발 [한국에너지기술평가원, KETEP 에너지기술개발사업]

   • 수소 데이터베이스 구축 및 준비 [한국환경산업기술원, KEITI 탄소중립 기술 감축량 평가]

   • 계산과학 기반 바이오디젤 제조용 산-염기 복합 촉매 설계 지원 연구 [한국에너지기술연구원, KIER]

   • DFT 계산을 통한 알칼리 수전해용 촉매 설계 [한국과학기술연구원, KIST]

3. 기업 수탁 사업

   • 센서 소재의 계산 과학적 설계 [삼성종합기술원, SAIT]

   • NOx 및 CF4 제거용 촉매의 계산 과학적 설계 [삼성종합기술원, SAIT]

   • PAFC(인산형 연료전지)용 첨단 전극 촉매 개발 [두산퓨얼셀]

대외 활동 및 학계 기여

함형철 교수는 AI 및 계산과학 기반 촉매 분야의 대표적인 초청 강연 및 학술 활동 성과는 다음과 같다.

• 국제 학술대회 초청 강연: 인도 SRMIST에서 개최된 국제 학술대회 'AFMD-2024'에서 기조 연사(Plenary Speaker)로 초청되어 단일/쌍원자 촉매의 계산 과학적 설계를 발표했다. 또한 미국화학공학회 연례 미팅(AIChE Annual Meeting, 2021, 2020)과 제5회·제7회 에르틀 국제 심포지엄(Ertl International Symposium, 2022, 2018)에 초청되어 리간드 및 지지체 엔지니어링을 통한 암모니아/수소 생산 촉매 성과를 전 세계 연구자들과 공유했다.

• 국내 주요 학회 기조 강연(Keynote Talks): 한국화학공학회(KIChE) 춘계 학술대회 계산화학 심포지엄(2022)에서 수소 및 연료전지 촉매의 표면 반응성에 관한 키노트 강연을 진행했으며, 한국전기화학회(KECS) 춘계총회 CO2 및 NH3 심포지엄(2021)에서도 전기화학적 암모니아 합성을 위한 소형 클러스터 촉매 설계 기술로 키노트 강연을 가졌다. 이외에도 한국제오라이트학회(KZA) 정기학술대회(2023), 한국전기화학회(2022), BrainLink X-Lab Day(2023) 등에서 초청 강연을 펼쳤다. 고려대학교, 서울대학교, 연세대학교를 비롯한 국내 대학들과 다수의 초청 세미나를 진행하며 최신 계산 과학 트렌드 및 인공지능 기반 촉매 설계 기술을 강연했다

• 산업체, 및 연구소 기술 세미나: SK이노베이션(2025), KIST (2026)에서 '머신러닝과 DFT를 이용한 열·전기화학 촉매의 순방향 및 역설계'를 주제로 세미나를 진행한 것을 비롯해, 한국에너지기술연구원(KIER, 2021), 한국화학연구원(KRICT), 두산퓨얼셀(2022) 등에서 기술 세미나 연사로 나서며 학계의 최신 AI/계산화학 트렌드를 산업계와 국가 R&D 현장에 전파했다.

• 학술 교육 기여: 특히 교육적 측면에서도 높은 기여도를 보여주어, 한국화학공학회(KIChE)에서 신설한 '제1회 계산화학 여름학교'의 총괄 기획위원 및 초청 연사로 활약하며 화학공학 연구자들을 위한 계산화학 전문 교육 프로그램의 기틀을 마련했다.

현재 국제 학술지  Frontiers in Catalysis의 associate editor, Membranes(MDPI, 스위스)의 editorial board member, 신재생에너지학회지 associate editor로 활동하며 학술 발전에 기여하고 있다. 이에 더해 한국연구재단 나노재료 분야, 바이오에너지 분야 기획위원, KISTEP 탄소중립 국제공동연구 기획위원, 한국수력원자력(KHNP) 그린수소 생산 자문위원 등을 역임하며 대한민국의 국가 에너지 및 수소 기술 기획에 참였다.

언론 보도 (Media Highlights)

함형철 교수의 연구 성과는 주요 언론 매체에 보도되었다.

• 2025년 11월: 머신러닝 및 양자역학 기반의 최첨단 촉매 역설계(Inverse Design) 방법론 연구 성과가 인하대학교 뉴스(INHA University News) 및 신문 기사 소개되었다.

• 2022년 7월: 계산촉매 및 나노재료과학 연구실 (CCNM)의  계산 과학 기반 연구 역량과 촉매 설계 성과가 과학기술 전문지인 사이언스 21(Science 21) 및 화학공학 분야 정보 포털인 화학공학소재연구정보센터(CHERIC) 우수 연구실로 소개되었다.

• 2022년 2월: 친환경 에너지 강화를 위한 '전기화학적 암모니아 합성 촉매의 컴퓨터 예측 및 계산 설계' 성과가 한국연구재단(NRF) 성과 보도를 비롯해 헤럴드경제, 뉴스1(news1) 등 주요 언론에 소개되었다.

• 2019년 7월: KIST 하정명 박사 연구팀과의 융합 연구로 도출한 '메탄의 산화적 커플링(OCM) 촉매 설계를 위한 실험 및 DFT 결합 연구'가 연합뉴스, 헬로디디(HelloDD), 디지털타임스, 매일경제, 동아사이언스, 아이뉴스24(I-news24) 등 과학기술 및 경제 전문 언론 매체에 보도되었다.

• 2018년 6월: 고효율 연료전지 구현을 위한 우수한 활성과 내구성을 갖춘 '이리듐(Ir) 기반 나노합금 촉매 설계' 연구 성과가 연합뉴스, 헬로디디, 디지털타임스, 매일경제, 가스신문 등 다양한 미디어에 보도되었다.