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컴퓨터를 이용한 고속처리(high-throughput) 방식의 재료설계

전문가 제언: ○ 특정 기술과 그에 사용되는 재료는 하나의 조합을 이루므로 초기의 적절한 재료 선정은 그 기술의 지속적 성공 여부를 결정하는 중요한 요소가 된다. 근래에 우후죽순 격으로 등장하는 수많은 신기술들 때문에 그에 걸맞은 신소재에 대한 요구도 급증하고 있지만, 과거처럼 일일이 실험을 통하여 신소재를 개발하는 느린 방식으로는 그 요구에 부응하기 어렵다. 최근 각광받고 있는 HT(high-throughput) 기법은 컴퓨터를 이용하여 고속으로 유망 재료를 설계/발견할 수 있으므로 이런 문제를 상당 부분 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

○ HT 기법은 재료에 대한 열역학/양자역학, 광학, 전자구조, 화합물구조 등에 대한 데이터를 하나의 거대한 저장고(repository)에 모아 놓는 데서 시작된다. 그 후 사용자가 원하는 재료의 성질들을 표현자(descriptor)라는 형식으로 제시하면 컴퓨터가 그것을 이용하여 열역학적으로 안정된 구조의 후보재료들을 고속으로 찾아 제시한다. 이 방식의 성패는 적절한 표현자의 구성 여부에 달려있다. 즉, 지능적 데이터마이닝 기술이 필요한 것이다.

○ 외국에서는 AFLOWLIB.org, Materials Project, Computational Materials Repository, The Electronic Structure Project, Carnegie Mellon’s Alloy Database 등이 방대한 데이터 저장고를 갖추고 있으며, 그것들을 통하여 많은 재료과학자들이 실용적인 신소재를 찾아내고 있다. 앞으로 이 저장고들 사이에 네트워크가 구성되고, 표준계산과 통신규약이 마련되어 정보의 공유가 이루어진다면 컴퓨터를 이용한 HT 재료설계의 발전은 더욱 가속화될 전망이다.

○ 국내에서는 신약개발을 위해 분자설계연구소(BMDRC)와 KISTI가 각각 PreADMET시스템 및 화합물데이터베이스를 구축하였다. 표현자를 이용하는 방법론은 본고의 HT 기술과 유사하지만, 이 시스템들의 목적은 신약개발에 한정되어 있다. 본고에서 소개하는 HT 기술을 이용한 재료개발은 저자들이 말하듯이 속도제한 없는 고속도로에서의 무한 경쟁과 같이 모두에게 개방되어 있으므로 국내 연구자들도 이 경쟁에 동참하여 적극적으로 신소재 개발에 매진하기를 기대한다.

저자: Stefano Curtarolo, Gus L.W. Hart, Marco Buongiorno Nardelli, Natalio Mingo, Stefano Sanvito and Ohad Levy
자료유형: 학술정보