초록 ▼

□ 연구개요
원자의 화학적 환경에 따라 달라지는 반데르발스 힘(van der Waals force)을 분석적해(analytic gradient)로 구할 수 있는 퍼텐셜 모델을 개발하고, 이를 동역학 시뮬레이션에 접목하여 실제 용매 환경에서 발생하는 화학 반응의 동역학적 변화를 예측한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 반데르발스 힘을 구하는 수학적 모델 개발
: 기존의 점전하 퍼텐셜 기반의 분석적 기울기 모델을 토대로, 금속 등 다양한 시스템에 대해 에너지의 정확성이 보장된 가우시안 전하 퍼텐셜을 사용하는

□ 연구개요
원자의 화학적 환경에 따라 달라지는 반데르발스 힘(van der Waals force)을 분석적해(analytic gradient)로 구할 수 있는 퍼텐셜 모델을 개발하고, 이를 동역학 시뮬레이션에 접목하여 실제 용매 환경에서 발생하는 화학 반응의 동역학적 변화를 예측한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 반데르발스 힘을 구하는 수학적 모델 개발
: 기존의 점전하 퍼텐셜 기반의 분석적 기울기 모델을 토대로, 금속 등 다양한 시스템에 대해 에너지의 정확성이 보장된 가우시안 전하 퍼텐셜을 사용하는 uMBD의 분석적 기울기 모델을 개발
- 알고리즘 구현을 통해 퍼텐셜을 상용화 프로그램에 이식
: 다양한 시스템에 적용하여 검증 가능하도록 상용 프로그램 VASP에 이식하였고, 이를 기반으로 후속 연구에서 새로운 모델의 성능을 검증하고 활용할 계획
- 퍼텐셜 검증을 위한 벤치마크 계산 수행
: DFT와 PBE+uMBD 방법론의 정확성을 이온성 액체 2분자쌍에 대해 검증하고 force 검증을 위한 사전 계산 연구를 수행
- 퍼텐셜 모델을 활용하여 실제 용매 환경에서의 화학반응을 예측하는 연구 수행
: 용매 조건에 대한 에너지 소재의 성능 평가와 관련하여 후속 연구를 위한 시스템을 선정하였고 후속 연구과제를 지원하여 미흡하게 종료된 부분을 보완할 수 있도록함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구 과제에서 개발하고자 하는 반데르발스 퍼텐셜 모델에 대한 국내 기술이 전무할 뿐더러 해외의 선도기술을 넘어서는 이론적 완성도를 마련할 수 있기 때문에, 핵심 기술을 빠르게 선점하여 상용화에 성공한다면 에너지 소재 개발과 바이오 유기 분자 시뮬레이션 연구에 독자 기술을 적극적으로 활용할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 전산 모사에 정확성을 더하여, 신소재군 개발 비용을 절감하기 위한 선험적인 in silico 소재 모델링에도 즉각적으로 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 마지막으로 시스템의 복잡성으로 인하여 그동안 이론적 연구의 한계에 부딪혔던 용매 효과나 동역학적 특성에 대한 전자 구조 시뮬레이션 구현을 가능케함으로써 실제 화학적 환경을 고려한 메커니즘의 원자 수준의 이해를 도모할 수 있고, QM/MM과 같이 DFT를 접목시킬 수 있는 접근법에 퍼텐셜 모델을 쉽게 이식하여 보다 확장된 메조스케일 시뮬레이션 구현 또한 가능해질 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 분석적 기울기 모델 개발 ... 4
• 2) 시스템과 범함수 선정을 위한 벤치마크 연구 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 9
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 9
• 3) 목표 달성 수준 ... 10
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 가. 추가 연구의 필요성 ... 11
• 나. 연구 결과의 활용 방안 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 12
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 14
• 끝페이지 ... 14