*양자역학:공학열역학을 위한 새로운 도구(Quantum mechanics: a new tool for engineering thermodynamics)
- 전문가 제언
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□ 근래 컴퓨터의 발전과 동시에 물질을 독특한 특성들을 이해하고 예측하고자 다양한 방법을 통한 양자역학적 계산이나 컴퓨터 시뮬레이션 방법들이 연구 수행되어지고 있다. 이들 컴퓨터를 이용한 양자역학적 계산은 공학자들의 주된 관심의 대상인 분자계의 상변화 거동이나 열역학적 특성들을 예측하기 위하여 이론적 원리를 기반으로 하는 계산 방법들이 제시되고 있으며, 크게 세 가지 방법으로 분류될 수 있다.
○ 첫째는 양자역학적 계산을 통하여 가장 직접적이면서 계산기에 크게 의존하는 방법인데 분자간의 다차원 퍼텐셜 에너지 표면에 대한 정보를 직접 계산함으로서 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 물질의 열역학적 특성이나 상평형 특성 들을 직접 예측하는 방법이다. 그렇지만 현재 이 방법은 컴퓨터 재원의 한계로 작은 분자들의 연구에만 국한되고 있다.
두 번째로 시도되고 있는 방법은 분자들이 갖는 독특한 작용기가 나타내는 전하량이나 쌍극자 힘 등을 기반으로 하여 양자역학 계산에 별도로 보정과정을 첨가함으로서 보다 덜 컴퓨터 계산 지향적이면서 상당히 신뢰할 만한 열역학적 정보를 얻어 내는 방법이다. 마지막으로 시도되고 있는 방법은 편극 연속 모델을 이용하여 이상기체 상태의 분자가 용액 상태로 될 때 변화되는 자유에너지를 계산함으로서 활동도 계수나 상평형에 관한 정보를 직접적으로 얻는 방법이다.
□ 이들 각각의 양자역학적 계산 방법들은 계산의 효율성과 분자 계 특성을 얼마나 시간 효율적이고 정교하게 계산할 수 있는가에 대하여 방법상의 장․단점을 가지고 있다. 이들 양자역학적 계산 방법을 이용하여 공학자들이 관심을 갖는 큰 분자나 복잡한 분자 계에 대한 열역학적 정보를 계산하는 방법으로 분자간 다차원 퍼텐셜 에너지 표면에 대한 정보를 양자역학적 계산으로부터 직접 얻는 것은 현재의 컴퓨터 재원에서는 어렵다.
□ 따라서 보다 덜 컴퓨터 지향적인 작용기 기여법이나 편극 연속 모델을 이용한 양자역학적 계산법이 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 특히 분자가 크거나 복잡한 계에서는 편극 연속 모델을 이용한 양자역학적 계산이 상당히 정확한 열역학적 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
□ 이는 분자계가 갖는 물성들에 대하여 보다 깊은 이해를 가능케 하며, 더 나아가 알려지지 않은 새로운 물질계에 대해서도 열역학적 특성 및 상평형 특성 등을 예측할 수 있게 도와준다. 따라서 이들 양자역학적 계산법은 향후 실험적 접근 방법들과 병행하여 공학 발전에 크게 기여하는 새로운 연구 도구가 될 것으로 확신한다.
- 저자
- Sandler, Stanley I.
- 자료유형
- 원문언어
- 영어
- 기업산업분류
- 화학·화공
- 연도
- 2003
- 권(호)
- 210(2)
- 잡지명
- Fluid Phase Equilibria
- 과학기술
표준분류 - 화학·화공
- 페이지
- 147~160
- 분석자
- 여*현
- 분석물
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