전자론계산에 바탕을 둔 열역학 DB의 구축

전문가 제언

○ 제일원리를 이용하여 물질의 성질을 규명하는 작업은 순수 이론적인 고찰이나 실험을 뛰어넘어 보다 구체적으로 물질의 물성을 직접 평가하고 재료개발에 기여하는 방향으로 나아가고 있다. 나노수준 이하의 미시적인 구조로 측정이 곤란한 경우 이론적인 연구를 통해 직접적인 정보를 많이 얻고 실험과는 상호보충적인 역할을 한다. 이론적인 수법의 개발과 전자계산기의 발달에 따라 전자론계산에 바탕을 둔 제일원리계산법은 향후 첨단소재개발에 있어서 활용도가 매우 높을 것이다.

○ CALPHAD(Calculation of Phase Diagrams)법은 비교적 간단한 열역학 모델에 의해 자유에너지를 기술하기 때문에 다원계로 확장이 용이하고 실용재료의 합금설계에 적합한 방법이다. 그러나 실용값를 이용하여 열역학량을 평가하는 데 있어서 준안정평형과 미지의 평형을 계산하는 것이 곤란하다. 이에 반해 제일원리계산에서는 물질의 새로운 기능에 대한 예측과 미지의 상태도, 그리고 준안정평형을 이용하는 합금설계 등의 분야에 대해 많이 적용될 것이다.

○ 철강재료와 같이 데이터가 풍부한 경우에는 신뢰할만한 열역학계산이 가능하지만, 신물질이나 표면 또는 계면과 같은 미지의 재료계에 대해서는 제1원리계산으로 얻은 정보를 기초로 한 열역학계산이 필요하다. 한편 CALPHAD와 제일원리계산의 장점을 살리면서 각각의 특성을 통합 정리하여 신금속재료 개발 시 상태도계산을 포함한 다양한 분야의 시뮬레이션기술 개발에도 매우 중요하다.

○ 국내에서는 재료연구에서 가장 기본이 되는 합금계 상태도 및 열역학 특성의 국제 정보망을 넓히고 열역학을 기반으로 하는 계산, 컴퓨터 시뮬레이션 연구효율의 극대화를 위해 대한금속재료학회 열역학분과위원회를 중심으로 제일원리계산, 분자동역학 등 전자론계산에 바탕을 둔 열역학 DB의 구축을 포함한 전산모사/전산재료과학에 관한 연구활동을 활발히 수행하고 있다. 향후 국내 첨단재료개발 분야의 품질을 확보하고 대외경쟁력을 높일 수 있도록 국내 관련 기관에서 전산재료과학에 대한 국가의 적극적인 지원과 육성이 필요하다.

저자

Satoshi Iikubo

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

97(4)

잡지명

鐵と鋼

과학기술
표준분류

재료

페이지

166~172

분석자

김*태

분석물

• 전자론계산에 바탕을 둔 열역학 DB의 구축.pdf [232,607 byte]

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