ICMMES 2012학회 참관 후기

2012.07.23 ? 27 걸쳐 대만, 국립 타이완 대학에서 개최된 ICMMES2012를 다녀왔습니다.

굉장히 생소한 이름의 학회입니다. 풀어 쓰자면... "International Conference for Mesoscopic Methods in Engineering and Science" 로서

이름에서도 알 수 있듯이 mesoscale simulation(kinetic theory를 base로 한..) 이 중점이 되는 학회입니다.

국제적으로 mesoscale simulation만을 포커스로 하는 학회는 다음의 두 곳이 대표적이라고 볼 수 있습니다.

 International Conference for Mesoscopic Methods in Engineering and Science (ICMMES)

 Mesoscopic Methods in Engineering and Science Discrete Simulation of Fluid Dynamics (DSFD)

전자의 경우 본인이 이번에 참석한 학회로서 올해로 12회를 맞이하였으며 규모는 DSFD와 비슷합니다.

상대적으로 DSFD보다는 역사는 오래 되지 않았으나 신진 연구세력이 많다는 평을 가지고 있으며 이름에서도 알 수 있듯이 주축은 물리학자, kinetic theory를 연구하는 사람들이지만 engineering application에도 큰 관심을 갖고 있습니다..

후자의 경우 올해로 21회를 맞이하였고, ICMMES에 비해 역사가 오래되었다고 볼 수 있으며. 규모는 ICMMES와 비슷합니다. 고전역학에 포커스를 맞추어 연구를 하는 경향이 강하며, ICMMES에 비해서는 다양한 mesoscale tool이 다루어 진다고 합니다. Engineering 측면의 접근은 비교적 적은 편이며, 새로운 것을 추구하려는 경향은 다소 떨어진다는 평이 있습니다.

1. 학회 소개 및 분위기

올해로 12회를 맞이한 학회로서 대만에서 개최되었습니다. 거에는 다음과 같이 다양한 국가에서 개최되었다고 하더군요.

 ICMMES 2011 (Lyon, France)

 ICMMES 2010 (Edmonton, Canada)

 ICMMES 2009 (Guangzhou, China)

 ICMMES 2008 (Amsterdam, The Netherlands)

 ICMMES 2007 (Munich, Germany)

 ICMMES 2006 (Hampton, USA)

 ICMMES 2005 (Hong Kong)

 ICMMES 2004 (Braunschweig, Germany)

본 학회에 대한 첫 인상은 준비되지 않은 학회 라는 느낌이 강했습니다. 규모가 작은 것은 물론이거니와 프로시딩, 초록집 준비가 되지 않은 점에서 실망감이 있었습니다. 본 학회에서 원래 이 부분에 신경을 쓰지 않는지, 대만측의 준비 미흡인지는 모르겠더군요..

학회 전반에 걸쳐 'free'하다는 느낌을 받았습니다. 몇 몇 연사들은 반바지에 슬리퍼를 신고 나와 발표를 하는 등 복장에서부터 꽉 막힌 듯한 느낌은 없었습니다. 발표 이후 디스커션 시간에도 자유롭게 의견을 주고 받으며 비교적 가벼운 분위기로 학회 진행이 이루어졌습니다. 또한 학회장에서 서로 배척하는 느낌 없이 어울려 시간을 보내는 것 같아 분위기가 대단히 친화 적이라는 느낌이 들었고, 뱅큇에서는 식사 및 술을 함께하며 각 국가별로 단상에 나와 유머러스한 이야기를 하거나 노래를 부르는 등 친목의 시간 또한 갖을 수 있었습니다. 이러한 부분은 대만에서 개최된 지리적 영향도 있으리라 생각하지만, 허물없는 분위기 만은 매년 동일한 듯 싶었습니다.

2. 연구 분야 소개

주로 Lattice Boltzmann method(LB) 와 direct simulation Monte Carlo(DSMC) 기법이 본 학회의 대세인 듯 하였습니다. 두 기법의 모두 Boltzmann equation을 풀이한다는 점에서 공통점을 갖으나, 전자는 lattice 격자를 기반으로, 후자는 particle 기반의 기법이며, 장단점이 있다고 볼 수 있겠습니다. 특히 DSMC의 경우 제가 공부했던 SRD기법의 원형이라고 알려져 있기에 더 인상 깊었습니다. (의외로 대만 쪽에서 DSMC전문가가 많은 것 같아 놀라웠습니다) 그 밖의 DPD, SRD와 같은 기법들은 아쉽게도 다루어 지지 않았습니다.

LB를 이용한 발표 들에서는 생각 이상으로 집요하게 일반 CFD를 벤치마킹 하려는 움직임이 있었습니다. LB를 이용하여 CFD만큼 정확하면서 CFD보다 빠르게 문제를 풀이할 수 있다는 점을 강점으로 내세우며 다양한 검증 문제를 풀이하는 경향이 강하였습니다. 일반적으로 mesoscale simulation에 대한 주변의 인상은 "대략적이고 정확하지는 않지만 실제 현상을 잘 모사 한다" 라는 것이었습니다만,  통념과는 다르게 kinetic thoery에 기반하여 유동문제를 집요하게 해석 하려 하는 움직임이 있어 인상정이었습니다.

물리학자, 수학자들은 Boltzmann equation로 붙어좀 더 정확하고, 효율적인 이론들을 유도하고 있었으며( 주로 영국, 독일, 이탈리아 와 같은 유럽권 국가에서 이와 같은 흐름이 있었음) 이를 응용한 많은 연구 발표가 있었습니다.(주로 동양권)

몇 가지 세션이 있었으나 저는 "Particulate/Colloidal Flows" 쪽에 주로 관심을 갖고 참관하였습니다.

입자를 고려하기 위해 사용된 방법은 다양하였으나 LB를 기본으로 하여 Ladd’s method를 사용하는 그룹이 소수 있었고 대부분은 immersed boundary method(IMB)를 LB와 커플링 하여 연구를 진행하고 있었습니다.

본인이 사용하던 방식인 하나인 Smooth profile method(SPM)를 LB에 소개한 저자(이란에서 온)와도 이야기를 나누었습니다. 그러나 이야기 나누어 본 결과 관련 분야에 대한 깊이가 그다지 깊지 않다는 것을 느낄 수 있었습니다. 본에 체류 당시 교토대 R. Yamamoto의 연구실에 머물면서 본래는 R. Yamamoto가 제시하였던 SPM 기법을 을 LB로 가져와 적용했다고 하는데, 검증결과를 통해 봤을 때는 알고리즘 자체에 크게 문제가 있다고 생각되지는 않기에, R. Yamamoto가 연구를 코칭 하고 그대로 따라만 했을 가능성이 있다고 보였습니다.

입자를 이용한 연구에 관해서는 주로 몇 개의 입자 dynamics를 관찰 한다던가(두 개 정도의 입자가 나란히 침전 시 뒤에 따라오는 입자가 더 빨리 떨어지는 kissing & tumbling 현상 등...) turbulent flow하에서 입자의 영향을 살펴본다던가 하는 것들이 주로 행해지고 있었습니다..  

그러나 우리 그룹의 관심사인 Rheology 및 phase separation 현상에 포커스를 맞춘 발표는 단 한가지도 없었습니다. 본 학회에서 관심을 두는 분야가 아니어서 일수도 혹은 본 LB기법이 Rheology를 연구하기에는 적절하지 않을 수도 있겠습니다. 그러나 본 학회에는 참여하지 않는 몇 그룹에서는 여전히 활발히 관련 연구를 진행 중이며, 이를 우리의 관심 영역에 대해 풀이한다면, 반대로 우리 그룹이 본 학회에서 고유의 포지션을 차지할 좋은 기회라고도 생각하게 되었습니다. 이들이 할 수 없기에, 우리가 그리고 본인 자신이 하면 좋겠다는 생각이 강하게 들었습니다.

3. 본인의 발표

본인은 "Lattice Boltzmann simulation of drying process of particulate suspensions" 이라는 주제로 발표를 진행하였습니다..

 건조 시간에 따라 입자들이 정렬하는 과정을 모사하였으며, 건조가 진행됨에 따라 계면 주변에서 입자가 먼저 packing되는 현상을 관찰 가능하였습니다.

이는 실 실험에서 건조가 우세한 영역에서 즉 계면에서 capillary force에 의해서 입자가 packing되는 현상을 잘 모사하고 있다고 판단되며 이를 정량화 하기 위해

MSD(mean square displacement)를 측정 한다 던지, bond distribution을 살펴 봄으로써 구조를 분석하는 등의 연구를 진행하였습니다.

발표에 앞서 우려되는 부분은 크게 세 가지였습니다.

 -유체 계면에서 입자의 움직임을 표현하는 본 알고리즘이 적합한지,

 -실제보다 작은 액체 기체간 밀도 차는 어떻게 해결할 것인지,

 -마지막은 건조상황을 모사하는 본인의 알고리즘이 갖는 물리적 의미는 무엇인지.

일방적인 질문이 이어졌으나, 실질적으로 도움이 될만한 코멘트는 저 이외의 또 한 명의 한국인 이셨던 이태훈 교수님(뉴욕 시립대) 으로 부터 들을 수 있었습니다..

 -유체 계면에서 입자 고려 문제는 본인도 관심이 있다. 그러나 알다시피 관련 논문은 매우 극소수 이다. 매우 매력적인 문제이지만 정확히 풀이하기 위해서는 조심하는 것이 좋겠다.

 -본 알고리즘이 정확도 면에서는 떨어질 수 있다. 그러나 건조상황에 대한 정성적인 정보는 줄 수 있으리라 본다.

밀도 차 역시 정성적인 구현에서는 크게 영향이 없을 수도 있다. 본인(이태훈 교수님) 과 같이 droplet dynamics와 같이 정량적인 분석이 요구 될 경우에는 주의해야 할 것 이다.

 -도메인 상단에서 유체의 particle distribution을 감소 시키는 현재의 건조 방법은 상단 면에 pressure를 감소시키는 효과를 가져올 것이다. 시뮬레이션 도메인상의 pressure 차이를 유발하여 유체가 증발하는 효과를 가져오게 되므로 자연스럽다고 할 수 있겠다..

 -더불어 박사과정 중에는 다른 사람이 하지 않은 어려운 문제를 풀어보는 것이 좋다. 이 건조 문제 역시 쉽지 않지만 계속 진행해 보면 좋겠다.

그 밖에 다른 그룹에서 온 참석자들로부터 질문을 받았으며,

온도는 어떻게 고려하였나?(본인은 아직 온도는 고려하지 않았음). 건조는 어떻게 시키는가? ( 도메인 상단에서 유체의 particle distribution을 감소시킴). Crack과 같은 현상도 관찰 할 수 있겠는가?(조건에 따라서는 가능할 수도 있을 것임) 등의 질문을 하였으며 크리티컬한 부분은 없었던 것으로 생각합니다.

전반적으로 긍정적인 평을 들어 자신감이 생기기도 하였습니다. 그러나 역시 정량적인 분석이 함께 요구되는 계산을 위해서는 아직도 연구할 부분이 많기에 계속해서 정진해야겠다는 생각을하였습니다.

4. 정리

ICMMES2012에 참석하여, 그간 국내에서는 접할 수 없었던 mescoscale simulation만의 발표들을 들으며 많은 것을 생각했습니다. (기법에 대한 타당성 및 우리가 mesoscale simulation을 취함으로써 얻을 것과 잃는 것들 등) 또한 다양한 문제 풀이에 대한 아이디어를 얻을 수 있었고, 다양한 사람들을 만나면서 본 커뮤니티에 대한 우리의 접근 방법에 대해서도 생각해 볼 수 있었습니다.

계속 진행 중인 본인의 연구 관련해서도 좋은 조언들을 들을 수 있었으며, 일부 자신감도 얻을 수 있었던 자리였습니다. 그러나 여전히 신경 쓸 부분은 많으며, 이러한 부분을 잘 보완하여 좋은 연구를 하고 싶다는 생각이 들었습니다.