7. 계산화학 실습

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2008 학년도 1 학기 계산화학 실습 담당조교 : 김대건, 이상윤, 이동선, 김소리, 신웅희 0. 서론 이번 계산화학 실습에서는 계산화학이란 무엇이며, 어떠한 과정을 거쳐 진행되는지에 대한 이해를 목표로 합니다. 계산화학에 대한 깊이 있는 이론을 다루기 위해서는 전공 과정에 준 하는 내용을 다루어야 하므로 이에 대한 이론에 대해서는 최소한만 다루려고 합니다. 다만 고등학교 화학 2 수준의 화학 지식, 에너지 개념에 대한 이해, 컴퓨터와의 친분이 있어야 조 금 더 수월할 것입니다. 잘 모른다고 미리 기죽지는 마시구요! 지금까지 모르고 있었다 하 더라도 괜찮습니다. 매뉴얼을 읽고 차근차근 생각해보면 어렵지 않게 실습 시간을 보내실 수 있을 것입니다. 1. Introduction 우리는 화학을 배우면서 수많은 수식들을 접해왔습니다. 지금까지 우리가 배워온 수식들은 가장 이상적인 경우, 가장 간단한 모델에 대한 것이므로, 연필과 연습장, 그리고 계산기만 있다면 우리 손으로도 어렵지 않게(!) 풀 수 있었습니다. 하지만 실제 세계에 수식들을 도입하는 일은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 세상은 생각보다 그리 간단하지 않기 때문이죠. 우선 우리가 책에서 수식을 간단하게 하기 위해 세웠던 가정들을 다시 한번 생각해봐야 합니다. 작은 입자 하나하나에 적용되는 식을 수많은 입자들로 이뤄진 세계에 적용하는 것도 쉬운 일은 아니지요. 그리고 결정적으로, 손으로 풀 수 있는 수준의 문제는 이미 누군가가 다 풀어놨습니다. 그러고 보면 우리 손으로 풀 수 있는 문제는 더 이상 없다고 봐도 될 것입니다. 우리는 이제 우리보다 계산 하나만큼은 잘 하는(그리고 앞으로 더 잘하게 될!) 컴퓨터를 이용할 궁리를 해야합니다. 화학에서 수식이라는 사라지지 않는 계산해야할 것은 오늘도, 미래에도 무궁무진하니까 말이죠. 이에 컴퓨터의 계산 능력을 빌려, 인간의 능력으로는 계산할 수 없는 복잡한 (실제에 가 까운) 계를 기술하고자 하는 화학 분야를 계산화학 또는 전산화학이라 부릅니다. 넓게 말하자면, 컴퓨터를 사용하여 화학에 나오는 수식을 푸는 학문을 계산화학이라고 할 수 있습니다. 하지만 그 중에서 가장 유용한 몇 가지 분야만을 묶어서 주로 계산화학이라고 하는데, 그 중 가장 활발히 활용되고 있는 분야는 분자 동력학 (Molecular Dynamics) 분야와 양자화학(Quantum Chemistry) 분야입니다. 분자 동력학 분야에서는 주로 뉴턴 역학을 기반으로 하여 얻어진 운동방정식의 해를 얻어내는데, 궤적으로부터 단백질 등의 큰 계가 움직이는 양상이나 열역학 정보 등을 구합니다. 양자화학 분야에서는 안정한 분자나
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This note was uploaded on 11/12/2009 for the course EE 420.402 taught by Professor Lee during the Spring '08 term at Seoul National.

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