한국에너지공과대학교(켄텍·KENTECH)가 상분리·상전이 현상에 대한 보다 진보한 연구 성과를 도출 했다.
켄텍은 김현주 교수가 ‘시간-분수 차수 상태장 방정식(time fractional Phase-field equation)’을 기반으로 서로 다른 물질로 연결된 도메인에서 상분리 현상을 해석하는 새로운 모델을 제시해 ‘계산과학’, ‘수치 시뮬레이션’ 분야 연구의 진전을 이뤄냈다고 28일 밝혔다.
상분리는 일반적으로 온도와 물질의 특성에 의해 영향을 받아 혼합물 내에서 서로 다른 상(phase)이 분리되는 현상을 말한다.
기존 연구에선 서로 다른 물질이 연결된 도메인 위에선 어떤 상분리 현상이 일어나는지 계산할 수 없었다.
하지만 김 교수(교신저자)와 공동연구자인 인천대 이동선 교수(제1저자)는 시간-분수 차수를 적용한 알렌-칸(Allen-Cahn) 모델을 통해 여러 물질이 결합 돼 있는 도메인 위에서의 상분리 현상을 수치적으로 밝혀내는 연구 성과를 거뒀다.
또 다면체 표면의 각 면마다 서로 다른 시간-분수 차수의 알렌-칸 모델을 적용함으로써 ‘입자의 확산과 반응’에 대한 더 다양한 연구 성과를 거둔 것으로 전해졌다.
이번 연구 결과는 응용수학 분야에서 피인용지수 상위 5% 내에 속하는 ‘Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation 학술지’ 온라인 판으로 지난 19일 출판됐다.
김현주 교수는 “한국연구재단의 연구 지원을 받아 분수계 차수 수치 계산과 모델링 연구를 수행해 왔다”며 “이번 연구는 에너지·소재 공학 분야의 정밀한 상 특성 제어와 반도체 설계에 중요한 과학적 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
황정식 기자 hgs9354@naver.com