KAIST 핵연료재료 연구실은 원자력공학과 재료공학 기반의 실험, 시뮬레이션, AI 융합 연구를 통해 차세대 원자력 및 극한환경 시스템용 첨단 신소재를 개발합니다.  

연구실 소개(Introduction)

 

우리 연구실은 미래 극한 시스템(차세대 원자력·핵융합·국방·우주항공)에 필요한 첨단 신소재(advanced materials)를 개발하기 위해, 원자력공학(Nuclear Engineering)과 재료공학(Materials Science & Engineering)을 기반으로 창의적이고 도전적인 연구를 수행합니다.

 

또한 실험(Experiment)–모델링(Modeling)–시뮬레이션(Simulation)–인공지능(AI/ML)을 통합하는 융합 연구를 통해, 차세대 기술을 선도할 연구 인재를 적극적으로 환영합니다.
혁신적 신소재 개발은 차세대 원자력 시스템 구현을 위한 핵심 기반기술입니다.

 

연구 분야 1: 차세대 원자력·핵융합용 신소재

 

우리 연구실은 안전하고 효율적인 차세대 원자력 시스템을 구현하기 위해 다음 소재 및 기술을 연구합니다.

 

핵심 연구 대상

- 차세대 원자력 시스템용 핵연료(nuclear fuel) 및 피복관 합금(cladding alloys)

- 초소형 원전(MMR/SMR), 고속로(SFR) 및 연구로(research reactor)용 핵연료

- 핵융합 플라즈마 대면재(plasma-facing materials, PFM)

 

핵심 연구 방법

- 컴퓨터 기반 멀티스케일 시뮬레이션

- 신물질 합성(material synthesis)

- 전자현미경 분석(SEM/TEM 등)

- 3D 프린팅 적층제조(additive manufacturing)

- 가속기/연구용 원자로 조사시험(irradiation test)

 

최근에는 미세구조 기반 컴퓨터 시뮬레이션(microstructure-based simulation)을 활용하여
사고저항성 핵연료(ATF) 성능해석 및 SMR용 핵연료 개발 연구도 본격적으로 추진하고 있습니다.

 

연구 분야 2: 친환경 핵연료주기 혁신 소재

 

환경 친화적이고 지속가능한 핵연료주기(nuclear fuel cycle) 구현을 위해, 다음과 같은 혁신 소재 개발을 수행합니다.

 

핵연료주기 혁신용 소재 개발

- 중성자 흡수체 함유 복합 핵연료(composite fuels with neutron absorbers)

- 방사성 요오드 흡착용 그래핀 복합재(graphene composites for iodine capture)

- 고엔트로피 MXene 흡착제(high-entropy MXene adsorbents)

- 사용후핵연료 저장용 금속복합재(metal matrix composites for SNF storage)

- 방사성폐기물 고화체용 세라믹 저온소결(low-temperature sintering ceramics)

- 흡착필터용 세라믹 3D 프린팅(ceramic 3D printing for adsorption filters)

 

또한 최근에는 기계학습(ML) 기반 데이터 중심 재료 탐색을 통해
AI 기반 신소재 설계(AI-driven materials design) 연구도 함께 수행하고 있습니다.

 

연구 분야 3: 국방·우주항공·바이오 신소재(진로 확장 트랙)

 

학생들의 진로 폭을 넓히기 위해 신소재공학과 겸임 및 융합연구를 통해 아래 분야도 연구합니다.

 

국방·우주항공용 고강도 복합재

- 초고온 세라믹 복합재(UHTCMC)

- 고인성 금속 복합재

- 고엔트로피 합금(High-entropy alloys)

- 그래핀/마그네슘 복합재

- 로켓 엔진용 초고융점 소재

 

바이오 소재

- 임플란트 합금(implant alloys)

 

최근에는 우주발사체 로켓엔진용 합금 개발 연구도 착수했습니다.
자신만의 신소재를 개발해 미래 응용기술로 확장하고 싶은 공학도들의 관심을 환영합니다.

 

글로벌 연구 및 인재 양성(International Network)

 

우리 연구실은 제1회 KAIST 글로벌 연구실로 지정되었으며, 학생들이 세계적으로 인정받는 전문가로 성장할 수 있도록 다음을 적극 지원합니다.

- 국제 협력 네트워크 기반 첨단 실험 수행

- 해외 파견 연구 기회(예: 독일 KIT, 미국 UC Berkeley 등) 적극 활용

- 국제학회 참가 및 발표 적극 권장

- 졸업생 해외 포닥 실적: MIT(미국), KTH(스웨덴), Manchester(영국), Cornell(미국) 등

 

문의 및 지원 안내 (Contact)
 

연구실에 대한 자세한 정보는 영문 홈페이지, 2023 Annual Report, 2024 Annual Report, 2025 Annual Report 를 참고해 주세요.

추가 문의는 이메일로 언제든 연락 바랍니다.
함께 글로벌 연구자로 성장하며 새로운 연구를 개척할 진취적인 분들을 환영합니다.

한국과학기술원  원자력및양자공학과   류호진   교수