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출장보고서

The Society of Rheology
81th annual meeting


참가 목적 -
이번 SOR미팅을 참가하기에 앞서 내가 무엇 때문에 학회를 가는 것인지 아래와 같이 정리해 보았다.

i.        highly concentrated suspension system 에서의 유동장과 입자 운동 연구 방법 학습
ii.        external electric field 적용방법 학습
iii.        유변학회의 대세 감지


1.        Highly concentrated suspension system

흔히 한 학회의 색깔과 메인 테마는 첫날 plenary lecture에서 가장 강하게 나타나는 듯 하다. 첫날 plenary lecture의 제목 “Microstructure and rheology relationship for concentrated colloidal dispersion: Shear thickening fluids and their application”이 보여주듯 이번 SOR학회의 대세는 단연 suspension, colloid등의 입자 시스템이었다. 입자간의 lubrication force가 aggregation의 원인이 됨을 설명하고, 이로 shear thickening이 나타난다는 이 강좌는 4일간의 학회에서 keyword는 suspension, structure analysis, hydrodynamic interaction임을 보여준다. 실제로 suspension and colloid 세션(49)과 Gels, Glasses and Jammed Systems(35)세션에서 총 84개의 논문이 발표되어 전체 발표의 1/3을 차지하였다.





SOR은 처음 참가하는 것이지만 polymer physics와 flow stability에 관심이 여전히 많은 유럽 유변학회에 비해 이번 SOR에서 입자계의 발표가 많은 점을 생각해보면, simulation team이라도 앞으로는 SOR이 AERC보다 더 많은 도움이 될 수 있을 것이라 생각이 들었다. 이처럼 입자계의 HI가 가장 중요한 이슈인 만큼 이에 대한 numerical 계산 역시 HI를 고려한 Stokesian Dynamics, 정확하게는 Accelerated Stokesian dynamics가 거의 대부분을 차지하였다. 칼텍의 Brady그룹의 영향인지, 수천개의 입자를 띠워놓고 Stokes equation을 풀고 ASD의 mobility matrix를 구하는(technical report참조) 이러한 force coupling method는 Brown대학, University of Florida, 등 미국의 많은 그룹에서 연구되고 있음을 알 수 있다. 이들은 Brownian force를 무시하거나, rotation을 고려한 SRD(stochastic rotation dynamics)방법을 추가하거나 하여 입자계의 HI를 입자 크기 이하 수준에서 아주 정교하게 계산하였다. University of Illinois에서의 DPD를 이용한 RBC시뮬레이션이 몇 개 발표되었지만 역시 suspension, colloid 주위의 HI를
얼마나 잘 계산하는지가 SOR의 큰 이슈임을 보여준다. 아무래도 computation 능력이 강화되다보니 hydrodynamic interaction을 정교하게 고려하면서도 제법 그럴듯하게 멋지게 계산된 SD, DPD가 이번 학회의 중심이 되는 것은 당연한 일일 것이다.
학회 시작전 프로그램북을 보면서 suspension발표들을 check하면서, 우리 self-consistent method는 다른 방법들과 어떻게 다를까, 어떻게 강화할 것인지를 생각해야지 다짐을 했었다. 그런데 알고 보니 우리 SC가 뭔가 엄청나게 새로운 방법은 아니라 최근 가장 많이 사용되는 suspension계산 방법인 force coupling method의 큰 scale버전임을 느끼게 되었다.

2.        Electric field system

Direct numerical simulation방법을 통해 입자계에 electric field를 가하는 내용의 발표가 emulsions, blends and multiphase systems세션에 하나 있었다. 이 발표는 conducting particle내에서 전하의 분포를 계산하여 rotation, 입자간의 힘을 계산하는 내용이었는데, 이를 들으면서 나의 경우 전기장을 어떠한 형태로 고려하는게 나을 것인가 고민하게 되었다. 입자가 전기장에 의해 움직이는 방법은 electrolyte의 drag에 의한 electrophoresis방법과 위 발표와 같은 direct drag를 생각할 수 있다. 전자는 전하가 풍부한 electrolyte 그리고 그리 강하지 않은 전기장하 조건에서 charge는 eletrolyte에 shield되고, 입자의 drag force는 없이 미끄러지듯이 움직이는 형태이다. 후자는 electrolyte의 charge들이 입자 주위로 모여 이중층이 형성되기 전에 입자가 움직일 정도의 강한 전기장, electrolyte 내에 charge가 충분치 않은 조건에서, 유발되는 유체의 drag force가 hydrodynamic interaction 유발되는 경우이다. 위 발표가 emulsion의 microstructure에 전기장이 미치는 영향을 목적으로 연구된 점을 생각해 보면, 우리 실험실에서 원하는 방향, 즉 industry processing단계가 전자처럼 얌전하고 느리게 움직이는 것일까 생각해 본다. 특히 사이즈가 매우 작은 시스템이기에 약간의 전압만으로도 제법 강한 전기장이 유발될 수 있을수 있다는 점을 생각해 보면, 후자쪽으로 맞추는 것도 낫지 않을까 한다. 만약 그렇다면, interparticle force필요 없이 coulomb force로 분산을 어느 정도 control하면서 이 coulomb force가 만드는 입자의 drag force에 의한 hydrodynamic interaction유발도 볼 수 있지 않을까 생각이 든다. 보완해야 할 점은 전기장 방향에 따른 입자내 전하 분포를 우리 SC방법과 같이 매우 큰 scale로 보는 경우에 어떻게 처리하느냐에 따른 공부와 approximation일 것이다.





3.        유변학회의 변화, speciallity

미국이나 유럽을 보면 사람들이 참 여유있게 산다. 그들은 우리처럼 처절하게 돈을 벌려고 하지 않는 것 같다. 저녁만 되면 가게 문을 닫고, 자정만 되면 술집문을 닫으려 한다. 다들 집에 숨겨둔 과거 강대국의 유산인 금단지를 끼고 있으니. 그런 유럽 미국도 이제 금단지가 다 떨어졌는지 변화하고 있다.
아인트호벤에서 온 박사과정 학생의 말에 따르면 미국 유변학회는 유럽 유변학회보다 더 변화가 빠르다고 한다. 유럽유변학회는 아직도 이론적인 부분 – polymer physics, fluid mechanics – 에 관심이 많은 반면, 이제 미국은 돈이 바로 되는 연구에만 투자가 많다는 것이다. 몇 년전까지만해도 SOR의 변방에 있던 suspension rhelogy가 대세가 된 것 역시 industry와 입자계의 뗄수 없는 관계 때문이지 않을까. 어쨌든 현재 미국 유변학회는 suspension의 HI가 최고의 이슈이다.
미국의 suspension 대가 Brady는 참 멋있는 SOR의 스타였다. 약간 과장해서 말하면, suspension 세션 발표자는 크게 세가지로 나뉘었다. Brady 그룹과 비슷한 결과를 냈다고 자랑하는 사람과, Brady보다 우리가 더 효율적이다라고 말하는 사람과, Brady그룹에 속한 사람으로, 이래도 브레디 저래도 브레디. 그런데 이렇게 Brady가 멋지고 그의 연구가 정교해 보일지라도 이제와서 SD코드 만들어서 똑같이 간다면 과연 그들을 따라잡을 수 있을까, 황새 따라잡다 가랑이 찢어지지는 않을까 하는 생각이 든다. 사실 그들은 좋은 조건하에서 우리보다 훨씬 오래 전부터 아주 똑똑하고 뛰어난 사람들이 멋진 이론을 만들고, 정교하게 연구를 하여왔으니.
우리나라는 유럽 미국보다 경제에서나 연구에서나 열악하게 살아온 듯 하다. 이제 와서 살림살이 좀 나아지셨지만, 그들을 발표를 들으니 그들의 전문 분야에 있어 따라잡기에는 이미 참 멀리가 있는건 아닌지. 그렇다면, 잘하는 것은 잘하라고 인정하고 우리는 우리가 잘하는, 그리고 잘해야만 하는 분야를 찾는 게 나을 것이다. 사회적 분위기가 유럽보다 미국이 application쪽에 가깝다면 우리는 미국보다 더 application에 가까우니, 우리의 연구분야도 그쪽으로 가는 것이구나 하는 생각이 든다. 유럽유변학회의 난해한 equation들과 미국의 정교한 계산, 그런것들은 우리가 좀 떨어지지만, 우리 실험실은 이제 application 쪽으로는 충분한 환경을 갖추었기 때문이다. 왜 그토록 우리 실험실이 교수님이 industry와 application을 강조하며 우리의 색깔을 만드는 방향으로 가려 하는지 이해가 될 듯하다. SOR과 AERC는 멋지고 배울 것이 많은 학회이지만, 우리도 언젠가 그들처럼 멋진 학회의 주인공이 될 수 있는 가장 빠른 방법이 이런 방향일수도 있겠구나 하는 생각이 든다.


And.
나름 많다면 많은 해외 학회를 다녀왔지만 이번만큼 긴학회(9일 예정이었으나 불의의 사고로 10일이 된)를 다녀오긴 처음이었습니다. 긴 기간 동안 어설픈 룸메이트에게 많은 도움을 준 진석형과 좋은 학회로 이끌어주신 교수님께 감사의 말씀 드립니다.
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