음이온 교환막(AEM) 수전해용 AEM 소재 개발은 재생 에너지를 활용한 수소 생산 기술을 개선하는 데 중요한 역할을 한다. 이러한 소재를 설계하고 최적화하는 데 분자동역학 전산모사가 유용하게 사용되지만, 전산모사 결과의 정확도 는 사용된 force-field에 크게 의존한다. 본 연구의 목적은 AEM 소재의 구조와 이온 전도 특성을 예측할 때 force-field 선택 이 미치는 영향을 체계적으로 조사하는 것이다. 이를 위해 poly(spirobisindane-co-aryl terphenyl piperidinium) (PSTP) 구조를 모델 시스템으로 선택하고 COMPASS III, pcff, Universal, Dreiding 등 네 가지 주요 force-field를 비교 분석하였다. 각 force-field의 특성과 한계를 평가하기 위해 298~353 K의 온도 범위에서 수화 채널 형태, 물 분자와 수산화 이온의 분포, 수산 화 이온 전도성을 계산하였다. 이를 통해 AEM 소재의 분자동역학 전산모사에 가장 적합한 force-field를 제시하고, 고성능 AEM 소재 개발을 위한 계산 지침을 제공하고자 한다.

The development of anion exchange membrane (AEM) materials for anion exchange membrane water electrolysis are important in improving hydrogen production technology using renewable energy. Molecular dynamics simulations have been utilized as a useful tool for designing and optimizing these materials. However, the accuracy of simulation results highly depends on the force-field used. The purpose of this study is to systematically investigate the impact of force-field selection on predicting the structure and ion conduction characteristics of AEM materials. To this end, poly(spirobisindane- co-aryl terphenyl piperidinium) (PSTP) structure was selected as a model system, and four major force-fields - COMPASS III, pcff, Universal, and Dreiding - were compared and analyzed. To evaluate the characteristics and limitations of each force-field, hydration channel morphology, distribution of water molecules and hydroxide ions, and hydroxide ion conductivity were calculated over a temperature range of 298~353 K. Through this, we aimed to present the most suitable force-field for molecular dynamics simulations of AEM materials and provide computational guidelines for the future development of high-performance AEM materials.

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 전산모사
    2.1. Force-field
    2.2. AEM 모델 구조
    2.3. 전산모사
3. 결과 및 고찰
    3.1. 3D 모델 구조 및 수화채널 모폴로지
    3.3. 수산화 이온 확산도
4. 결 론
Acknowledgements
Reference

• 권나영(경상국립대학교 에너지공학과, 경상국립대학교 미래융복합기술연구소) | Na Yeong Kwon (Department of Energy Engineering, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea, Future Convergence Technology Research Institute, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea)
• 강현우(경상국립대학교 에너지공학과, 경상국립대학교 미래융복합기술연구소) | Hyun Woo Kang (Department of Energy Engineering, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea, Future Convergence Technology Research Institute, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea)
• 박치훈(경상국립대학교 에너지공학과, 경상국립대학교 미래융복합기술연구소, 경상국립대학교 에너지시스템공학과) | Chi Hoon Park (Department of Energy Engineering, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea, Future Convergence Technology Research Institute, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea, Department of Energy System Engineering, Gyeongsang National University, Gyeongnam 52725, Republic of Korea) Corresponding author