• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(B)
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• pp.231-235
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• 2010

요즘 들어 컴퓨터 처리 능력의 향상에 따라 사이버인프라스트럭처(Cyberinfrastructure)를 이용하는 계산과학이 주목을 받고 있다. 그 중에서도 대용량 데이터의 복잡한 계산과 시뮬레이션을 동반하는 계산화학 연구 분야에서의 컴퓨터 활용은 매우 중요하다. 계산화학을 간단하게 설명하자면 컴퓨터를 이용한 계산을 통하여 이론 화학의 문제를 다루는 화학의 한 분야라고 말할 수 있다. 계산화학 분야의 연구를 위하여 고성능 컴퓨터와 데이터를 처리, 분석하는 계산화학 도구는 이론연구자 및 실험연구자 모두에게 있어 필수적인 요소이다. 더불어 계산화학 연구자간의 협업과 원격지에 있는 사이버인프라스트럭처 자원의 활용을 위해 e-Science 환경에서의 연구 및 교육 환경이 개발되어야 한다. 이에, 본 논문에서는 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 보유 및 운영하고 있는 사이버인프라스트럭처(고성능 컴퓨터, 초고속 네트워크)를 기반으로 컴퓨터에 익숙하지 않은 계산화학 관련 연구자 및 전공자들이 인터넷 상에서 계산화학 분야 교육을 받을 수 있는 e-Science 기반 계산화학 교육을 위한 환경을 설계하고자 한다. 이를 위해 1) 세계적으로 유명한 GridChem, CICC, NBCR 웹사이트를 이용하여 발표된 논문을 분석하였으며, 2) 분석된 결과를 가지고 주로 사용되는 계산화학 도구의 통계를 산출하여, 3) 이를 바탕으로 KISTI 사이버인프라스트럭처를 활용한 e-Science 기반 계산화학 교육 환경(e-Chem)을 설계하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제5회(2016년)
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• pp.108-112
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• 2016

화학, 물리. 재료, 공학 등 여러 분야에서 계산의 중요성이 증가함에 따라 대학 학부수업에서 계산을 가르치는 학교들이 늘어나고 있다. 수업에서 진행되는 tutorial 의 경우, Gaussian, Spartan, Hyperchem 과 같은 상업용 프로그램을 이용하여 간단한 이론들을 시뮬레이션 하는 방식으로 진행된다. 이번 연구에서는 EDISON 프로그램을 활용하여 계산화학을 처음 접하는 학생들을 위한 tutorial 을 개발하였다. EDISON S/W 를 기반으로한 이 tutorial 이 교과서에서 배우던 개념들을 이해하는데 도움이 되며, 실제 수업시간에 사용될 수 있음을 보여주고자 한다.

• 한국실천공학교육학회논문지
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• 제3권2호
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• pp.18-26
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• 2011

계산화학이란 컴퓨터를 이용한 계산을 통하여 이론 화학의 문제를 다루는 화학의 한 분야로 화학실험실을 컴퓨터로 옮겨 놓은 것이라고 말할 수 있다. 컴퓨터 처리 능력이 향상됨에 따라 거대 분자 구조의 복잡한 계산과 시뮬레이션을 수행하여야 하는 계산화학분야에서의 고성능 컴퓨터 활용은 매우 중요하다. 분자 구조 계산과 시뮬레이션 등의 작업을 위하여 고성능 컴퓨터를 이용하려면 Unix 명령어와 콘솔을 활용하여야 하는데 화학과목을 배우는 이공계 학생들 대부분은 컴퓨터 비전공자로서 Unix에 관하여 모르는 경우가 대부분이다. 그래서 Unix 명령어를 모르더라도 계산화학 실습이 가능한 웹 기반 계산화학 실습 교육 지원 시스템이 필요하다. 본 논문에서 개발한 웹 기반 계산화학 실습 교육 지원 시스템(e-Chem)은 다른 웹 포털 플랫폼보다 표준 지향적이고 콘텐츠 관리 및 협업 기능이 뛰어난 자바 오픈소스인 Liferay 포털 플랫폼을 활용하여 개발하였다. 본 시스템을 활용하면 컴퓨터 비전공자들도 쉽게 계산화학 실습 수업에 참여할 수 있고, Unix 명령어 등을 배우는 시간을 절약할 수 있으며, 친숙한 웹 인터페이스로 학습 효과도 높아질 것으로 기대된다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.211-224
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• 2014

금속을 포함한 분자에 대한 양자계산은 정확하고 일관된 결과를 얻기가 힘들 뿐만 아니라 상당한 컴퓨터 자원을 소비하며 많은 시간이 소요된다. 본 연구에서는 복잡한 양자계산의 근사를 위한 방법으로 본래 정성적인 구조 예측에 사용되는 닮은 궤도함수분석(Isolobal Analysis)을 정량적인 측면에서 접근해보고, 이를 통해 닮은 궤도(Isolobal) 구조를 가지고 있는 단위들(radical 등)에 대해서 계산을 근사할 수 있는 방법에 대해 논의한다. $CH_3$, $CH_2$와 닮은 궤도 구조를 가진 전형 원소를 중심으로 하는 분자들에 대해 가장 기초적인 근사계산인 Hartree-Fock 양자계산을 수행하였다. $(CUH_5){_2}^{2-}$를 표적으로 결합 구조를 예측하기 위한 경향성을 계산한 결합 성질로부터 파악한다. 분석 결과 동일한 주기에 대해서는 원자반지름(Atomic radii)에 대해 조화 형태의 결합에너지가 얻어졌으며, 동일한 족에 대해서는 좋은 근사가 되지 않았다. 파악된 경향성을 바탕으로 금속의 결합을 근사한 에너지에 대해서는 -1054.1875 kJ/mol로 비교적 큰 오차를 보였으나, 오차 항에 대한 분석이 가능해 추가적인 계들에 대한 계산으로 근사를 교정할 수 있을 것으로 보인다.

• 대한화학회지
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• 제44권3호
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• pp.190-193
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• 2000

M-Rg 및 M-Rg2 (M=Li,Na,Rg=He,Ar) 반데르발스 복합체들에 대한양자화학적계산을 시행하였다. AIl-electron MP2(6-311++G(3df,3pd))에 의하여 계산된 LiHe, LiAr 및 NaAr의 균형 핵간 거리와 결합 에너지는 실험값과 잘 일치하였다. $LiHe_2,\;LiAr_2$ 및 $NaAr_2$에 대하여 계산된 분광학적 성질들도 또한 계산하였다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2002년도 추계학술발표논문집 (상)
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• pp.163-166
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• 2002

복잡한 계산 화학 문제의 해결과 신물질 개발을 위한 나노물질 계산 등을 위해서는 고성능 컴퓨팅 파워가 필요하다. 그러나 이러한 계산을 위해 필요한 실험 장비의 가격은 천문학적으로 증가하고 있어 문제 해결의 장애물로 인식되고 있다. 그런데 최근 '그리드(Grid) 컴퓨팅'이라는 새로운 컴퓨팅이 제안되면서 지리적으로 떨어진 여러 자원들을 하나의 슈퍼컴퓨터처럼 사용할 수 있게 되었다. 그러나 그리드 환경을 이용하려면 그리드 미들웨어인 글로버스(globus)를 설치하고 인증기관을 통해 사용자 인증과 호스트인증을 거친 후 응용 프로그램들을 설치하여 수행하여야 한다. 이러한 복잡한 과정을 거쳐야 그리드 환경의 응용프로그램을 실행 할 수 있고, 실행할 수 있더라도 그리드 환경에서 작업을 요청하고 할당하려면 RSL이라는 스크립트 언어를 사용해야하는 번거로운 작업이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 복잡한 화학계산과 나노물질 계산을 위한 응용프로그램들을 인터넷 상에서 쉽게 수행할 수 있도록 그리드 환경을 구축하고 웹 인터페이스를 구현한다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2015년도 추계학술발표대회
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• pp.105-106
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• 2015

EDISON은 5개 전문응용분야(전산열유체, 나노물리, 계산화학, 구조동역학, 전산설계)로 구성되어 있으며, 계산과학공학의 교육 연구 활성화를 위하여 2011년부터 제공하고 있는 사업이다. 본 연구는 EDISON 계산화학 전문분야를 중심으로 현재 활발히 제공하고 있는 SW 및 사용자 활용 현황을 분석하여, EDISON 시스템을 확산할 수 있는 방안을 제언하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.156-162
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• 2015

나노입자의 특성과 기능은 bulk 물질과 달리, 나노 입자를 이루는 원소의 종류 뿐만아니라 크기와 모양에도 밀접한 연관이 있다. 이를 계산화학적으로 예측할 수 있다면 나노입자의 합성과 응용에 큰 도움이 될 것이다. 본 연구에서는 일정한 크기의 은 나노입자의 구조를 계산한 뒤, 바깥쪽의 두 원자 층을 무작위로 섞은 뒤 다시 구조최적화 계산을 거쳐 다양한 나노입자들의 구조를 찾았다. 이렇게 구해진 구조들의 에너지를 계산하고 원자를 하나 떼어낼 때의 에너지를 계산하여 응집 에너지를 구해 경향성을 분석해 보았다. 더 나아가, 나노입자를 이루는 각 원자 층의 개수가 하나 더 커질 때 필요한 에너지를 계산하여, 원자 하나당 평균을 내어 분석해보았다. 본 연구에서는 병렬화 된 밀도범함수이론 계산 프로그램을 이용해 100개가 넘는 입자의 계산이 가능하다는 것을 확인했고, 은 나노입자의 크기가 증가함에 따라 원자 하나가 추가되는 경우와, 원자 층 하나가 추가되는 경우의 그래프를 보고 경향성을 분석하였다. 이는 다른 화학적 환경에 있는 은 원자의 에너지를 계산하여 각각의 환경에서의 은 나노 입자의 크기를 예측하는 계산하는 데 초석이 될 것이다.

• 한국광물학회지
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• 제24권4호
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• pp.289-300
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• 2011

규산염 물질의 탄소 용해도에 대한 미시적 연구는 규산염 물질의 성질 변화와 지구 시스템 진화에 탄소가 미치는 영향의 이해에 매우 중요하다. 본 연구에서는 탄소가 용해된 엔스테타이트 시료에 대하여 라만(Raman) 분광분석을 실시하고, 양자 화학 계산을 통해 결정구조 내에 용해된 탄소의 원자 환경과 핵자기공명 분광 특성을 예측하였다. 1.5 GPa $1,400^{\circ}C$의 온도 압력 조건에서 2.4 wt%의 비정질 탄소와 함께 합성한 엔스테타이트의 라만 실험에서 엔스테타이트의 진동양상은 확인할 수 있었으나, $CO_2$나 탄산염 이온의 진동양상에 대한 정보는 획득하지 못하였다. 이는 엔스테타이트 내에 용해된 탄소의 양이 매우 적어 시료를 구성하는 원자들의 집합적인 진동양상을 측정하는 라만 분광분석으로는 검출이 어려움을 지시한다. 특정 핵종 중심의 핵자기공명 분광분석을 이용하면, 구조 내에 존재하는 탄소만 선택적으로 측정할 수 있다. 특히 $^{13}C$ NMR 화학 이동(chemical shift)은 원자 환경에 따라 민감하게 변하므로, 양자 화학 계산을 이용하여 $CO_2$와 C가 치환된 엔스테타이트 클러스터의 $^{13}C$ NMR 화학 차폐 텐서(chemical shielding tensor)를 계산하였다. 계산 결과 $CO_2$의 피크는 125 ppm에서 나타나며 이는 기존의 실험결과와 일치하며, 상압에서는 생성이 어렵지만 고압환경에서 생성될 가능성이 있는 배위수가 4인 C의 화학 이동 값은 ~254 ppm으로 예측되었다. 이와 같은 양자 화학 계산 결과는 고분해능 $^{13}C$ NMR 실험의 이해를 돕고 탄소의 원자 환경을 연구하는데 도움을 줄 것이다.

• 대한화학회지
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• 제49권1호
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• pp.7-15
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• 2005