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제일원리 계산 소개 재료를 파악하고 분석하기 위한 실험 방법이 다양한 것처럼, 재료 시뮬레이션 역시 다양한 방향으로 시뮬레이션 방법론을 발전시켜 왔다. 하지만, 아무리 다양한 방법론이 생기더라도 재료 시뮬레이션이 지금처럼 재료 연구에 기여할 수 있게 만들어준 일등 공신을 고르라고 한다면 아마 대부분의 사람이 제일원리(First principles calculation, ab-initio calculation) 계산을 고를 것이라 생각한다. 제일원리 계산이라는 이름은 이 계산이 '첫 번째' 원리로써 사용될 수 있다는 뜻을 담고 있다. 여기서 '첫 번째 원리 말이 무엇인지 궁금할 텐데, 이는 이 계산에 다른 외부 상수가 필요 없다는 의미이다. 조금 다르게 설명하자면, 그 자체로 완전하다는 의미이기도 하다. 예를 들어, 앞선 포.. 2022. 6. 16.
재료 시뮬레이션의 활용 방법 저번 포스팅에서 재료 시뮬레이션이 어떤 것인지 간단히 살펴보았다. 그렇다면 재료공학자들은 재료 시뮬레이션이라는 도구를 어떻게 사용할까? 가장 먼저 생각할 수 있는 것은 시뮬레이션 단독으로 어떤 성과를 내는 것이다. 즉, 앞서 살펴본 재료의 기계적, 열적, 광학적, 전기적, 자기적, 화학적 성질을 시뮬레이션으로 구하는 것이다. 이런 경우, 단순 물성 측정으로 의미 있는 연구가 되기는 어렵고, 왜 그 재료의 물성이 그렇게 되는지에 대한 분석을 추가하는 편이 좋다. 왜냐하면, 일반적인 물성들은 실험으로도 측정할 수 있고, 대부분의 재료 물성은 이미 측정되어 있기 때문이다. 따라서, 단순 물성 측정이 의미를 가지는 경우는 새로운 재료를 합성했을 경우(그리고 측정하려는 물성이 아직 실험적으로 측정되지 않은 경우).. 2022. 6. 14.
재료 시뮬레이션 소개 재료공학자들은 다양한 실험을 통해 재료의 특성을 측정한다. 하지만, 재료의 특성을 측정하는 방법은 실험만 있는 것은 아니다. 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 역시 재료 연구에 중요한 역할을 해 왔다. 본 포스팅부터는 재료 시뮬레이션에 대해 간단히 소개하고, 재료 시뮬레이션이 실제로 어떻게 활용되는지 알아보도록 하겠다. 가장 먼저, 시뮬레이션이란 무엇일까? 많은 사람이 시뮬레이션이라는 단어는 알지만, 이를 명확히 설명하라고 하면 어려움을 겪는다. 사전적인 시뮬레이션의 의미는 모의실험이다. 좀 더 풀어서 설명하면, 실제와 유사한 가상의 환경 아래서, 실제 현상을 모사할 수 있는 모델 및 식을 가지고 하는 실험이다. 그리고 우리는 고등학교에서 이미 시뮬레이션을 해 보았다. 물리학 시험문제가 기억나는가? 10m 높이.. 2022. 6. 14.
재료의 특성을 파악하기 위한 실험의 종류 우리가 핸드폰을 만든다고 생각해 보자. 그렇다면 핸드폰의 CPU는 계산 성능이 어느 정도 나와야 하고, 핸드폰의 외장재는 어느 정도 충격까지는 견딜 수 있어야 하고, 최저 몇 도부터 최고 몇 도까지는 핸드폰이 정상적으로 동작할 수 있어야 하는 등의 요구 조건이 생길 것이다. 이러한 요구 조건들을 만족시키기 위해서는 핸드폰에 들어가는 재료들이 이러한 조건들을 만족하는지 확인할 필요가 있다. 그렇다면 재료공학자들은 어떤 방법을 사용해서 특정 재료의 물성을 파악하는 것일까? 이번 포스팅에서는 재료의 기계적, 화학적, 열적, 전기적, 자기적, 광학적 특성 및 결정 구조를 확인하는 방법과 실험으로는 확인하기 어려운 재료의 성질들에 대해서 다루어 보도록 하겠다. 먼저 가장 직관적인 기계적 성질 관련 실험에 대해 알.. 2022. 6. 12.

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