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얼음 결정성장에 관한 분자동역학 시뮬레이션 연구

전문가 제언: ○ 물의 구조를 규명하기 위하여 수많은 가설 모델이 개발되었다. 최근의 물 모델에 관한 리뷰 논문에서는 두드러진 모델로 46개를 나열하였고, 그중에서 성공적인 모델로 19개를 꼽았다. 이는 현재로서는 실제 물의 성질을 정량적으로 재현하기 위하여 보편적으로 적용할 수 있는 모델은 아직 없다는 것을 간접적으로 나타내는 것이다.

○ 일본의 H. Nada와 네덜란드의 Jan van der Eerden은 2003년 공동 연구한 보고에서 “물의 융점 근처에서의 얼음과 물의 시뮬레이션을 위한 분자상호간의 포텐TIF 모델”로서 6개소의 상호작용모델(six-site model)을 제안하였다. Six-site 모델은 물의 융점 근처에서의 얼음과 물의 시뮬레이션에 초점을 맞춘 것이므로 융점 근처에서의 구조와 열역학적 성질이 실제 물과 가장 근접하게 재현된다. 다만, 이 모델이 다른 물 모델에 비하여 물의 여타 성질까지 더 잘 재현시키는 것은 아니다.

○ 분자동역학법(Molecular Dynamics method, MD법)은 이론물리학에서 출발하였으나 1970년대 이후 생화학과 생물물리학에서도 널리 이용되고 있다. 화학에서 MD는 단백질 구조를 규명하고 순화하는데 중요한 수단이 되었으며, 물리학에서는 박막의 성질 같은 직접 관찰이 어려운 원자레벨의 동적 현상(dynamics)을 분석하는데 이용되고 있다. 우리나라에서는 MD법을 이용한 논문에 단백질에 관련된 연구가 많이 발표되는 것으로 보아서 생명과학 연구에 MD법이 많이 이용되는 것으로 보인다.

– 그러나 결정성장에 관련해서는 우리나라에서 반도체, 나노소재 등 첨단소재에 관한 연구발표는 많으나, 얼음결정에 관한 연구에는 별로 관심이 없어 보인다. 얼음이 우리 몸에 가장 가까우면서 동시에 학문적 및 실용적으로도 중요한 물질이며, 또한 이의 성장에 관한 연구로부터 얻는 지식은 모든 물질의 결정성장을 보편적으로 이해하기 위한 기초가 되는 만큼 물 모델에 관한 연구에도 관심을 더 가질 필요가 있다고 본다.

저자: Hiroki Nada
자료유형: 학술정보