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APR 28, 2026

분자동역학 기초 및 응용 미니강좌

분자동역학 기초 및 응용 미니강좌

분자 시뮬레이션은 물리학, 화학, 수학, 프로그래밍 등 젊은이들의 머릿속에서는 종종 분리되어 있는 여러 분야를 결합한 학문입니다. 제 경험에 비추어 볼 때, 이러한 분야들 간의 연결 고리를 만들고 이것이 어떻게 실제 응용으로 이어지는지 보여준다면, 다른 과목을 배우려는 동기를 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라 명확한 진로 목표를 제시해 줄 수 있습니다. 하지만 분자 시뮬레이션 교육은 이러한 다학제적 특성 때문에 다소 까다로울 수 있습니다. 분자 시뮬레이션에 대한 지식을 널리 알리는 데 제가 기여하는 부분은 주로 소규모 그룹이나 개별 학생(대개 신입생)을 대상으로 한 멘토링 활동입니다.

수년에 걸쳐, 저는 분자 시뮬레이션에 관심이 있는 학생들에게 이를 소개하기 위해 사용하는 ‘토이 프로젝트’ 연습 문제를 개발했습니다. 또한 이 토이 프로젝트를 선발 과정으로 활용하여 MIPT와 프린스턴 대학의 연구 그룹에 학부 연구원을 추천하기도 했습니다. 선발된 학부생들은 각 연구 그룹과 매우 잘 어울리는 것으로 나타났기에, 여기서는 토이 프로젝트의 단계와 제가 취한 접근 방식에 대해 간략히 소개하고자 합니다.

저는 학부 시절부터 이 일을 시작했는데, 4학년 때는 9명의 학생을, 5학년 때는 5명의 학생을 지도했습니다. 그중 3명은 MIPT의 우리 연구팀에 채용되었고, 1명은 LAMMPS를 주제로 한 CECAM 대학원생 대상 여름 프로그램에 합격했습니다. 이후 프린스턴 대학에서 이 소규모 프로젝트를 통해 매년 최소 한 명의 학부생을 선발할 수 있었고, 선발된 학생들은 매년 여름 동안 전액 장학금을 지원받으며 성공적으로 연구를 수행했습니다. 두 명의 학부생은 다른 여름 프로그램을 선택했고, 두 명은 저와 함께 연구했습니다. 현재 그 두 명 모두 학회 보고서와 논문에서 저의 공동 저자로 이름을 올리고 있습니다.

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연사 소개

유리 폴리아첸코

프린스턴 대학교 박사 과정 학생

제 이름은 유리입니다. 현재 프린스턴 대학교에서 이론화학 박사 과정을 밟고 있습니다. 어릴 적부터 제가 항상 즐겨했던 두 가지는 실제 사물이 어떻게 작동하는지 알아내는 것과 비디오 게임을 하는 것이었습니다. 운 좋게도 이 두 가지를 모두 하며 돈을 벌 수 있는 직업을 찾게 되었고, 제 이야기를 나누게 되어 기쁩니다. 컴퓨터 시뮬레이션은 제 두 가지 열정을 훌륭하게 결합해 주었고, 응용수학과 물리학 학사 과정을 밟는 동안 저는 항성 역학, 중성자 산란, 탄성파 등을 시뮬레이션해 보았습니다. 분자 수준에서 물질을 모델링해 보았을 때 비로소 제 분야를 찾았다는 것을 깨달았습니다. 이는 우리가 근본적으로 이해하고 있는 물리학에 충분히 기반을 두고 있으면서도, 신약이나 신소재와 같은 새로운 통찰력을 제공할 만큼 풍부하고 실용적이었기 때문입니다. 다른 사람들도 이 분야에 큰 흥미를 느낍니다. 예를 들어, 노벨상 수상자인 리처드 파인만은 “바닥에는 아직 많은 여유가 있다(There’s Plenty of Room at the Bottom)”라는 유명한 강연을 통해, 원자 수준에서 물질을 조작함으로써 열리는 가능성에 주목하도록 사람들에게 영감을 주었습니다. 많은 분자적 현상이 집단적 성질을 띠는 반면, 인간의 뇌는 수천 가지 현상을 동시에 추적하도록 만들어지지 않았기 때문에, 컴퓨터는 이 분야에서 특히 유용합니다. 더욱 흥미로운 점은, 컴퓨터 모델을 통해 특정 물리 법칙을 어기면서도 유용한 예측을 효율적으로 도출해내는 “”실험””을 수행할 수 있다는 것입니다. 연구 여정 전반에 걸쳐 저는 컴퓨터를 활용하여 단백질 결정, 막 나노기공, GPCR 수용체, 무질서한 단백질의 자기조립, 단백질과 약물 간의 결합은 물론 표면 흡착 화학, 반도체 플라즈마 공정, 이온 충돌 등을 모델링하는 다양한 실용적인 방법을 습득했습니다. 이 주제들 중 어떤 것이든, 그리고 그것들이 대학 생활과 대학원 지원, 그리고 그 이후의 과정에서 저에게 어떻게 도움이 되었는지에 대해 기꺼이 이야기해 드리겠습니다.