• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제24권6호
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• pp.585-589
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• 2013

고분자 시스템에서 동역학은 열역학적 평형상태에 도달하는 메카니즘을 밝히는 중요한 분야이다. 용융 고분자에 비해 상대적으로 블록 공중합체 마이셀에 대한 동역학 연구는 실험적 한계와 이론적 배경의 부재로 인해 충분한 연구가 이루어지지 못하였다. 하지만, 최근 TR-SANS를 이용하여 고분자 마이셀의 동역학 연구가 점차 증가하고 있는 추세이다. 마이셀 동역학과 관련하여 현재까지 이루어진 연구 결과도 충분히 중요한 통찰력을 제시해주고 있지만, 아직 개척되지 못한 부분이 많이 남아있는 것도 사실이다. TR-SANS의 개념은 고분자 마이셀 뿐만 아니라 다양한 고분자 시스템에 적용할 수 있고, 더 나아가 Neutron Reflectivity에 적용할 경우 박막 내에서 고분자의 동역학도 연구할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, TR-SANS 개념은 고분자 동역학 연구 분야 외에도 의학/생명공학 등 넓은 분야에서 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권3호
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• pp.137-145
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• 2014

본 논문에서는 브리징 스케일 분해를 기반으로 멀티스케일 문제에 대한 설계민감도 해석법을 개발하였다. 나노 기술의 급속한 발전으로 인해 나노 수준의 해석의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다. 최근 분자동역학과 연속체역학의 연성문제에서 많은 해석 방법들이 개발되었다. 본 논문에서는 연성시스템 해석을 위해 브리징 스케일 기법을 사용한다. 전체 영역의 분자동역학 시스템의 해석은 많은 양의 계산 비용이 들기때문에 분자동역학과 연속체 시뮬레이션의 연성시스템을 선호한다. 분자동역학과 연속체 수준 사이의 정보 교환은 분자동역학과 연속체의 경계에서 일어난다. 브리징 스케일 법에서 일반화된 랑지벵 방정식은 축소된 영역의 분자동역학 시스템 해석을 위하여 요구되고, 시간이력 커널을 사용하여 구한 GLE 힘은 분자동역학 시스템에서 경계에 있는 원자들에 작용한다. 그러므로 분자동역학과 연속체 수준의 시뮬레이션을 분리해서 해석할 수 있으며 계산 과정을 가속시킬 수 있다. 연성문제의 시뮬레이션 이후에는 설계의 최적화를 위해 설계민감도 해석의 필요성이 자연스럽게 나타나며 전체 시스템의 성능은 나노 스케일의 효과를 고려해서 최적화된다. 설계구배 기반 최적화에서 설계민감도가 요구되지만 유한차분법으로 구한 민감도는 문제가 대형화될 때 계산비용의 제한때문에 비실용적이나 해석적 설계민감도는 효율적인 강점을 갖는다. 본 연구에서는 연성된 분자동역학-연속체 멀티스케일 문제에서 해석적 설계민감도를 유도하여 정확성과 향후 최적설계로의 활용 가능성을 확인하였다.

• 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지
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• 제20권10호
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• pp.534-542
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• 2014

멀티스케일 모델링은 시공간적으로 서로 다른 규모의 시스템을 다룰 수 있는 시뮬레이션 기법이다. 본 연구에서는 멀티스케일 모델링 연구의 일환으로 서로 다른 시뮬레이션 기법인 분자동역학과 확률회전동역학을 결합할 수 있는 방법을 제안한다. 분자동역학 프로그램 중 잘 알려진 오픈 소스인 LAMMPS를 기반으로 멀티스케일링 모델링을 구현하였으며 LAMMPS에서 정의한 제3자를 위한 표준 확장 방법을 따랐다. 제안된 방법에서는 확률회전동역학 모델을 기본으로 경계 영역은 분자동역학으로 해석 가능하게 하였고 심리스한 해석을 보장하기 위하여 중첩 영역과 정보 교환 영역을 함께 구현하였다. 예비실험을 수행한 결과, 제안된 멀티스케일 방법론이 기존 분자동역학 시뮬레이션 결과와 일치된 해석 결과를 보여주었으며 실행 시간 또한 단축시킬 수 있음을 확인하였다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제3회(2014년)
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• pp.89-101
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• 2014

나노 규모의 좁은 공간에서는 분자들과 벽면과의 상호작용이 커서 분자들의 거동에 큰 영향을 준다. 이와 관련하여 최근에 나노슬릿 (nano-slit)이나 나노채널(nano-channel)과 같은 제한된 공간(confined geometry)에서 DNA의 구조적, 동역학적 거동에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. 이러한 연구에서 모티브를 얻어 많은 입자들(spheres)로 이루어진 나노슬릿(nano-slit)사이에 Leonard-Jones potential을 따르는 용매분자들과 고분자가 들어있는 시스템을 구성하여 고분자의 동역학에 관해 연구하고자 하였다. 이때 슬릿(slit)은 약간의 탄성 포텐셜을 가지는 경우와 완전히 고정되어서 움직이지 않는 경우로 나누어 실행하였다. 더불어 고분자의크기, 용매의 종류, slit 사이의 간격 등의 변화가 고분자의 동역학에 어떤 영향을 주는지 살펴보았다. 이를 통해 환경적 조건에 따른 나노슬릿(nano-slit)에서 고분자의 움직임의 양상을 이해할 수 있었다.

• 광학과기술
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• 제8권3호
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• pp.10-17
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• 2004

화학 반응은 원자나 분자가 서로 작용하여 결합이 분해되거나 생성되는 동적인 과정이다. 일반적으로 이러한 동적인 과정은 매우 빠른 시간 내에 일어나기 때문에 (보통수 펨토초에서 수 피코초 내에 일어난다) 화학 반응 도중에 나타나는 중간체(transient structure)의 구조 변화나 분자의 움직임을 실시간으로 잡기 위해서는 매우 높은 시간 분해능이 필요하다. 이러한 중간체의 구조 동역학(structural dynamics)은 그 대상이 되는 분자의 화학적/생물적 기능에 매우 중요한 정보를 제공하기 때문에 실시간 분자 동역학 연구는 복잡한 화학적/생물적 시스템의 메커니즘 규명 연구에 필수적이라고 할 수 있다. (중략)

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2010년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.37 No.1(B)
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• pp.271-274
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• 2010

컴퓨터에서 생성된 시뮬레이션의 결과는 일련의 가시화(VIsualization)라는 과정을 거치면서 컴퓨터 그래픽스 기술이 적용됨으로써 인간이 해석하기 쉬운 형태로 변형되게 된다. 연구자가 직관적으로 이해하기 어려운 수치의 나열로 구성돼 있던 시뮬레이션 데이터가 보다 쉽게 이해하고 분석할 수 있게 되는 것이다. 그런데, 최근에는 고성능 컴퓨터(HPC)의 발달로 인해 시뮬레이션 데이터의 크기가 점점 더 증가하는 추세에 있으며, 데이터의 크기가 기가바이트를 넘어 테라바이트에 이르는 경우도 흔해지고 있다. 기존의 가시화 시스템에서 복잡해진 가시화 데이터를 면밀하게 해석하기에는 많은 제약이 따르며, 그로 인해 고해상도 디스플레이 장치나 몰입형 가상현실 장치의 도입은 필연적일 수밖에 없다. 특히 현 시점에서 클러스터 시스템을 이용한 고해상도의 디스플레이 장치에서 사용자와 상호작용할 수 있는 인터페이스를 제공하는 방법은 가상현실 환경을 적절히 활용하는 것이 거의 유일하다 할 수 있겠다. 본 논문에서는 시뮬레이션 데이터, 특히 로터 동역학 분야의 시뮬레이션 데이터를 가상현실 환경에서 가시화하고 제어하는데 필요한 프레임워크와 인터페이스를 소개할 것이다. 이 프레임워크는 가상현실 환경에서 로터 동역학 분야의 시뮬레이션 데이터와의 실시간 상호작용을 통한 해석을 수행하는데 필요한 기반환경을 제공할 것이다.

• 한국습지학회지
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• 제21권2호
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• pp.132-139
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• 2019

식생과 지하수위 사이의 양방향 상호 작용은 습지 식생의 동역학에 많은 영향을 미친다. 본 연구에서는 지하수위에 의해 영향을 받는 습지 식생의 비선형 동역학이 분석된다. 지하수위에 대한 영향은 습지 식생의 지배방정식에서 손실 항으로 설명되며, 지하수위 변화에 따라서 습지 식생이 어떻게 서로 다른 두 개의 안정적인 상태로 수렴될 가능성이 있게 되는지를 살펴보게 된다. 이러한 개념적 접근법으로부터 지하수위 변화에 따라 현재 습지에 존재하는 식생이 소멸되어 다른 식생 종으로 안정화되는 대변환에 대한 취약성이 분석된다.

• 한국음향학회지
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• 제39권2호
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• pp.77-86
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• 2020

본 연구에서는 날개 끝 와류 공동(Blade-Tip Vortex Cavitation, BTVC)과 이에 기인한 유동 소음을 예측하기 위하여 Eulerian/Lagrangian 연성 해석기법을 제안하였다. 제안한 방법은 크게 연속적인 4단계로 구성되며, 각각 전산유체역학을 이용한 유동장 모사, 와류모델을 이용한 날개 끝 와류의 재구성, 기포 동역학 모델을 이용한 BTVC의 생성, 그리고 음향상사법을 이용한 음향파 예측이다. 일반적으로 전산유체역학 자체가 지니는 고유한 수치감쇠와 과도한 난류 강도로 인해 와류 강도를 심각하게 작게 예측하므로, 유동방향의 날개 끝 와류는 와류모델을 사용하여 재생하였다. 다음으로 Reyleigh-Plesset 방정식에 기반한 기포 동역학 모델을 사용하여 BTVC의 발생과 변화를 모사하였다. 마지막으로 BTVC에 의한 유동소음을 각각의 구형 버블을 그 부피 시간변화율의 변화율에 크기가 비례하는 홀극원으로 모델링하여 예측하였다. 제안한 수치 방법의 유효성을 예측값과 측정값을 비교하여 검토하였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.1674-1678
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• 2008

본 연구에서는 심장의 세포 변화에서부터 혈류 순환의 시스템 변화까지 일련의 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 통합모델을 개발하였다. 본 통합 모델을 이용하여 대동맥의 탄성도 변화 따른 Pulse Wave Velocity를 추정하였으며 심근의 수축 Mechanics의 변화를 시뮬레이션 하였다. 심장은 단순한 구 형상으로 모델링 되었다. 특히 동맥순환의 특성인 Wave propagation 과 Wave deflection의 현상을 모델링하기 위해 기존 모델에서 사용된 동맥계 순환 모델을 수정하였다. 즉 기존의 동맥 모델을 1차원의 운동방정식과 연속방정식을 기반으로 하는 Distributed arterial model로 대체하였다. Distributed arterial model은 혈액의 점성에 의한 에너지 손실, 혈관의 점탄성 효과 그리고 분지 되는 혈관에서의 에너지 손실을 포함하는 정교한 동맥 순환 모델이다. 정교한 동맥계 순환 모델의 동맥 탄성도 값을 조절함으로써 탄성도 변화에 대한 PWV를 계산 할 수 있었다. 이러한 수치적 방법을 사용하여 노화에 따른 동맥벽 탄성도의 저하가 심근세포의 Cross-bridge 동역학에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2004년도 봄 학술발표회 발표논문집
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• pp.216-217
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• 2004