세종대학교 물리학과
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2009/03/30
[콜로퀴움] Simulation Based Nano-Materials Design

- 연사: 한국화학연구원 화학소재단 & 나노바이오융합연구센터 공기정박사님
- 일시: 2009 년 03월 30일 (월요일) 오후 5시
- 장소: 영실관 613 호

- 초록:
20세기 전반기의 물리학의 혁명과 뒤이은 전자공학의 비약적인 발전에 힘입어 자연계에서 일어나는 여러 물리현상들을 컴퓨터를 통해서 시늉내고자하는 전산과학 분야도 지속적으로 발전하여 이제는 과학 기술 거의 전 분야에 걸쳐서, 때로는 실험을 대체하는 수치실험(Numerical experiment)으로서, 때로는 이론적 모델링과 실험 결과를 이어주는 가교 역할로서 전산모사가 쓰이지 않는 분야를 찾기가 어려울 정도이다.  
최근 들어 전산모사 분야는 나노기술의 발전으로 인해 새로운 도전을 받게 되었다. 이전까지의 전산모사가 기본적인 물리이론을 적용한 이론적 모델링에 대한 보강자료로서만 받아들여졌다면 이제는 원자 하나, 전자 하나의 거동을 “직접” 볼 수 있고 또 조작할 수 있는 나노과학의 첨단 실험이 발전함에 따라 전산모사의 결과와 자연에서 일어나는 현상을 “직접” 관찰한 실험 결과와의 일대일 대응이 가능해진 것이다. 이러한 기초과학 분야에서의 새로운 도전뿐만 아니라 소재개발과 같은 응용과학 분야에서도 전산모사는 새로운 국면을 열어젖힐 것으로 기대를 모으고 있다. 계의 크기가 점점 줄어들어 나노 스케일이 되면 양자역학적인 효과가 나타나면서 그 계의 물성이 점진적으로 혹은 갑작스레 변화하게 된다. 이러한 새로운 특성, 즉 나노물성을 적절히 이용하여 신기능 나노소재를 개발할 수 있는 가능성이 열린 것이다. 전산모사를 이용하여 bottom-up 방법으로 신기능의 나노소재를 개발한다면,  소재 개발 시간과 비용을 혁신적으로  단축시킬 수 있고 시행착오를 줄일 수 있어, 기존의 경험적 소재 개발 방법에 비해 경제적 효율성을 매우 높여 줄 수 있을 것이다. 나노세계에서 일어나는 현상은 양자역학의 지배를 받고 양자역학은 쉬뢰딩거 방정식으로 표현되며 이 방정식은 비선형이라서 기존의 고전역학에 기반을 둔 직관을 통해서는 제대로 설명이나 예측을 해낼 수가 없으며 반드시 전산모사의 도움을 받아야만 나노세계의 물성을 제대로 이해할 수가 있다는 사실을 염두에 둔다면 앞으로 전산모사 분야에 대한 수요가 더욱 커지리라는 것을 예견할 수 있겠다.
본 세미나에서는 전산 모사를 통한 물성 예측과 그에 기반한 나노 소재의 개발이라는 패러다임에 초점을 맞추어서 나노전산모사의 몇 가지 예를 보이고자 한다. 특히 “한국화학연구원”이라는 화학소재 개발이나 화학공정개발에 주로 집중하는 정부출연연구소 내에서 수행했던 과제 중심으로 전산모사가 기여할 수 있었던 예를 보이고자 한다.





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