• Tribology and Lubricants
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• v.37 no.5
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• pp.195-202
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• 2021

This paper presents a numerical analysis of the lubrication characteristics of condensed water molecules on a solid surface by conducting molecular dynamics simulations. We examine two models consisting of a simple hexahedral substrate with and without water molecules to reveal the lubrication mechanism of mono-layered water molecules. We perform a sliding simulation by contacting and translating a single asperity on the substrate under various normal loads. During the simulation, we measure the friction coefficient and atomic stress. When water molecules were interleaved between solid surfaces, atomic stress exerted on individual atom and friction coefficient were smaller than those of model without water molecule. Particularly, at a low load, the efficacy of water molecules in the reduction of atomic stress and friction is remarkable. Conversely, at high loads, water molecules rarely lubricate solid surfaces and fail to effectively distribute the contact stress. We found a critical condition in which the lubrication regime changes and beyond the condition, significant plastic deformation was created. Consequently, we deduce that water molecules can distribute and reduce contact stress within a certain condition. The reduced contact stress prevents plastic deformation of the substrate and thus diminishes the mechanical interlocking between the asperity and the substrate.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2003.10b
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• pp.748-750
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• 2003

분자모사 시뮬레이션은 일반 컴퓨터로는 수행이 불가능한 대량의 연산을 요구하기 때문에. 현재까지는 적극적으로 활용되는 한계가 있다. 그리드 컴퓨팅을 이용하여 요구되어지는 대량 컴퓨팅 파워를 해결할 수 있지만, 응용 특성에 최적화되게 설계된 그리드 컴퓨팅 시스템의 부재하기 때문에 활용되어지기 어렵다. 본 논문에서는 이러한 문제점 해결을 목표로 하는 분자모사에 최적화된 그리드 시스템 (Molecular Grid System) 구축에 관한 내용을 기술을 하고 있다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2016.03a
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• pp.120-125
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• 2016

용매화 된 이온들간의 상호작용은 화학을 비롯한 여러 분야에서 중요하게 다뤄지고 있다. 계산화학에 있어 다양한 용매에 용매화 된 이온들간의 상호작용은 분자동력학 시뮬레이션(MD)을 이용한 PMF 계산을 통해 많이 연구되어 왔는데, 본 그룹에서는 물을 표현할 수 있는 다양한 모델과 Salt solution 하에 Na+ 이온과 Cl- 이온 사이 상호작용을 PMF 계산을 통해 알아보았다. 첫 번째로 Polarizable water model인 Tip4p-fq를 사용한 PMF 계산 결과는 아직 진행 중에 있으며 결과적으로는 기본적으로 CHARMM water force field에서 제공해주는 Tip3p 모델 및 양자계산 방법 중 하나인 Ab initio를 이용한 결과와 비교, 분석 할 예정이다. 두 번째로 1M/2M/5M Salt solution의 서로 다른 농도를 사용하여 시뮬레이션 한 결과 1M과 2M에서는 물 속에서 시뮬레이션 한 결과와 큰 차이가 없었으나 농도가 짙은 5M 용매 내에선 $Na^+$이온과 $Cl^-$이온 사이 거리가 멀어질수록 주변 Salt에 영향을 받는 것을 확인 할 수 있었다. 결론적으로 본 연구를 진행함으로써 우리는 서로 다른 전하를 갖는 이온 사이 상호작용에 대한 이해를 더 높일 수 있었다.

• Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers
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• v.21 no.6
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• pp.27-31
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• 2003

• Mineral and Industry
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• v.29
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• pp.46-55
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• 2016

• Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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• v.8 no.6
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• pp.939-946
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• 2018

In this work, we present simple schematics for a three-terminal graphene-based nanoelectromechanical switch with the vertical electrode, and we investigated their operational dynamics via classical molecular dynamics simulations. The main structure is both the vertical pin electrode grown in the center of the square hole and the graphene covering on the hole. The potential difference between the bottom gate of the hole and the graphene of the top cover is applied to deflect the graphene. By performing classical molecular dynamic simulations, we investigate the nanoelectromechanical properties of a three-terminal graphene-based nanoelectromechanical switch with vertical pin electrode, which can be switched by the externally applied force. The elastostatic energy of the deflected graphene is also very important factor to analyze the three-terminal graphene-based nanoelectromechanical switch. This simulation work explicitly demonstrated that such devices are applicable to nanoscale sensors and quantum computing, as well as ultra-fast-response switching devices.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.32-39
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• 2015

최근 펩티드를 포함한 다양한 물질들의 자기조립 (self-assembly) 나노구조체에 대한 연구들이 많이 진행되고 있다. 이는 이러한 분자들로 구성된 구조체들이 환경친화적이며, 생체 나노구조체를 묘사함을 통해 세포소기관의 기능 역시 모방할 수 있다고 기대되기 때문이다. 만약 분자 수준에서 자기조립을 형성하는 단위체를 살펴본다면 자기조립 나노 구조를 개발하는 방법에 대한 통찰을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 최근에 Wen Li 그룹에서 개발한 쉽게 합성할 수 있는 자기조립 펩티드의 적합성을 분자 수준에서 규명하였다. 이를 위해 복제계-맞바꿈 분자 동역학 시뮬레이션 (replica exchange molecular dynamics simulation)을 통해 구조를 샘플링 (sampling)하였고, 얻어진 구조들을 평균 제곱근 편차 (root mean square deviation, RMSD)를 기준으로 클러스터링하였다. 그 결과로 매우 우세한 상대빈도를 보이는 하나의 구조를 얻었으며, 그 구조가 탄소 골격과 잔기의 배열의 측면에서 자기조립 펩티드로 사용되기에 적합함을 규명하였다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2012.11a
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• pp.200-203
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• 2012

슈퍼 컴퓨터 시스템의 가용 계산 자원이 증가하면서 시뮬레이션 대상의 길이와 시뮬레이션 시간의 스케일을 확장할 수 있는 멀티스케일 모델링에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 분자동역학과 전산 유체 역학을 결합하는 멀티스케일 모델링을 대상으로 두 분야의 대표적인 시뮬레이션 소프트웨어를 하나로 조합한 프로토타입의 개발 과정과 고려 사항을 소개한다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.20 no.3
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• pp.287-292
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• 2007

In general, the response of bulk material is independent of its size when it comes to considering classical elasticity theory. Because the surface to bulk ratio of the large solids is very small, the influence of surface can be negligible. But the surface effect plays important role as the surface to bulk ratio becomes larger, that is, the contribution of the surface effect must be considered in nano-size elements such as thin film or beam structure. Molecular dynamics computation has been a conventional way to analyze these ultra-thin structures but this method is limited to simulate on the order of $10^6{\sim}10^9$ atoms for a few nanoseconds, and besides, very time consuming. Analysis of structures in submicro to micro range(thin-film, wire etc.) is difficult with classical molecular dynamics due to the restriction of computing resources and time. Therefore, in this paper, the continuum-based method is considered to simulate the overall physical and mechanical properties of the structures in nano-scale, especially, for the thin-film.

• Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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• v.33 no.1
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• pp.19-28
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• 2020

Ranciéte is a hexagonal phyllomanganate mineral containing random Mn(IV) vacancies with hydrated Ca²⁺ cations charged balanced as interlayer cations. Its Mn²⁺ analogue is called takanelite, and ranciéite and takanelite are regarded as end-members of a solid solution series of (Ca²⁺,Mn²⁺)Mn₄O₉·nH₂O. Because the minerals are found as very small particles associated with other minerals, the crystal structures of the solid solution series have yet to be defined. In this research, we conducted classical molecular dynamics (MD) simulations of ranciéite and takanelite by varying the Mn²⁺/Ca²⁺ interlayer cation ratio to find relations between the interlayer cations and mineral structures. MD simulation results of chalcophanite group minerals are compared with experimental results to verify our method applied. Then, lattice parameters of ranciéite and takanelite models are presented along with detailed interlayer structures as to the distribution and coordination of cations and water molecules. This study shows the potentials of MD simulations in entangling complicated phyllomanganates structures.