NOTE 31-00-00 · LAMMPS 입문 가이드 개요
1. 일반 사항
A. 목적
- 이 노트는 LAMMPS 입문 가이드(NOTE 31-01-00 ~ 31-08-00)와 예제, 응용 시리즈의 구성을 보인다.
- LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)는 미국 Sandia 국립연구소에서 개발하는 고전 분자동역학(MD) 시뮬레이션 패키지다.
- LAMMPS 는 원자·분자 수준의 시스템을 수십 개부터 수십억 개 입자까지 다룬다.
- LAMMPS 는 학술용으로 무료 배포된다.
참고 이 가이드는 LAMMPS 를 처음 접하는 사람이 방대한 매뉴얼 앞에서 길을 잃지 않도록 만든 한국어 입문서다. 가장 단순한 Lennard-Jones 액체 예제에서 출발한다. 이어서 입력 스크립트의 4단계 구조, 단위계와 원자 표현, 상호작용 모델, 시뮬레이션 설정, 출력과 분석을 차례로 다룬다.
B. 적용 범위
- 내용은 LAMMPS 공식 매뉴얼(2024년 기준)을 바탕으로 한다.
- 일상 연구에서 자주 쓰는 명령과 패턴만 다룬다.
- 예제는 모두 LAMMPS 22 Jul 2024 안정 버전을 기준으로 한다. 그 이전 버전과도 대부분 호환된다.
- 명령어 이름은 매뉴얼의 원어 표기를 그대로 쓴다.
- 상세 옵션이나 특수한 사용 사례는 원문 매뉴얼(docs.lammps.org)을 직접 확인한다.
참고 왼쪽 사이드바에서 원하는 주제로 바로 이동한다. 페이지 하단의 이전·다음 링크로 순서대로 읽어도 된다.
2. 준비 정보
A. 필요한 개념
- 분자동역학의 기본 개념(원자 사이의 힘, 운동방정식의 시간 적분).
- 리눅스 터미널에서 명령을 실행하는 방법.
B. 참조 자료
| 참조 | 제목 |
|---|---|
| LAMMPS 공식 매뉴얼 | docs.lammps.org |
| LAMMPS 사용자 포럼 | lammps.org/forum.html |
| Thompson et al. 2022 | Comput. Phys. Commun. 2022, 271, 108171 |
| Plimpton 1995 | J. Comput. Phys. 1995, 117, 1–19 |
참고 이 가이드의 내용은 LAMMPS 공식 매뉴얼(docs.lammps.org)을 기반으로 한다. 매뉴얼에는 명령어별 상세 옵션과 예제가 있다. 더 알고 싶은 명령이 나오면 해당 매뉴얼 페이지를 함께 본다. 구체적인 사례를 찾을 때는 사용자 포럼(lammps.org/forum.html)도 쓸모가 많다.
LAMMPS 를 쓴 연구를 발표할 때는 아래 일반 인용을 함께 표기한다. 실제로 사용한 모델(예: ReaxFF, EAM, COMPASS 등)의 원저 논문도 같이 인용하는 것이 학계의 관례다.
- Thompson, A. P.; Aktulga, H. M.; Berger, R.; Bolintineanu, D. S.; Brown, W. M.; Crozier, P. S.; in 't Veld, P. J.; Kohlmeyer, A.; Moore, S. G.; Nguyen, T. D.; Shan, R.; Stevens, M. J.; Tranchida, J.; Trott, C.; Plimpton, S. J. Comput. Phys. Commun. 2022, 271, 108171.
- Plimpton, S. J. Comput. Phys. 1995, 117, 1–19.
3. 노트 목록
| 노트 번호 | 제목 | 내용 |
|---|---|---|
| NOTE 31-01-00 | 시작하기 | 설치 확인, 첫 명령, LJ 액체 예제, 출력 파일 |
| NOTE 31-02-00 | 입력 스크립트 구조 | 매뉴얼이 정의하는 4단계 입력 구조 |
| NOTE 31-03-00 | 단위계와 atom_style | 단위계 선택, 원자 표현 방식 |
| NOTE 31-04-00 | 시스템 정의 | 박스·원자 만들기, read_data 와 lattice/create_atoms |
| NOTE 31-05-00 | 상호작용 모델 | pair_style, bonded styles, kspace_style |
| NOTE 31-06-00 | 셋업과 실행 | velocity, timestep, fix, minimize, run |
| NOTE 31-07-00 | 출력과 분석 | thermo, dump, compute, fix ave/*, 후처리 |
| NOTE 31-08-00 | 트러블슈팅과 운영 팁 | 오류, 병렬 실행, 성능 점검 |
| NOTE 33-01-00 | LJ 액체 (NVE) | 예제 E1 |
| NOTE 33-02-00 | LJ 5단계 + RDF·MSD | 예제 E2 |
| NOTE 33-03-00 | Cu(100) 슬랩 | 예제 E3 |
| NOTE 33-04-00 | Cu 벤젠-에탄올 흡착 | 예제 E4 |
| NOTE 32-00-00 | Cu 표면 흡착 시리즈 | 응용 시리즈 개요 |
A. 시작
01 · GETTING STARTED
시작하기
설치 확인, 첫 명령, LJ 액체 예제, 출력 파일 둘러보기.
02 · INPUT
입력 스크립트 구조
LAMMPS 매뉴얼이 정의하는 4단계 입력 구조.
B. 시뮬레이션 만들기
03 · UNITS
단위계와 atom_style
lj / real / metal 등 단위계 선택, 원자 표현 방식.
04 · SYSTEM
시스템 정의
박스·원자 만들기, read_data 와 lattice/create_atoms.
05 · FORCE FIELD
상호작용 모델
pair_style, bonded styles, kspace_style 개관.
06 · RUN
셋업과 실행
velocity, timestep, fix(NVE/NVT/NPT), minimize, run.
C. 결과 보기와 운영
07 · OUTPUT
출력과 분석
thermo, dump, compute, fix ave/* 그리고 후처리.
08 · TIPS
트러블슈팅과 운영 팁
자주 발생하는 오류, 병렬 실행, 성능 점검.
D. 예제
예제마다 목적, 입력 스크립트, 실행, 출력·그림을 한 페이지에 모은다.
예제 · E1
LJ 액체 (NVE)
외부 파일 없이 4000개 LJ 입자를 NVE로 돌리는 첫 실행.
예제 · E2
LJ 5단계 + RDF·MSD
최소화 → NVT → NPT → production과 g(r)·MSD 분석까지.
예제 · E3
Cu(100) 슬랩
EAM으로 슬랩+진공을 만들고 z 밀도 프로파일을 측정.
예제 · E4
Cu 벤젠-에탄올 흡착
응용 프로토콜의 입력 구성과 5단계 실행 흐름(참고).
E. 응용: Cu 표면 흡착
입문 과정 다음 단계는 실제 연구 문제에 LAMMPS 를 적용한 응용 시리즈다. Cu 표면 위 벤젠-에탄올 경쟁 흡착을 OPLS-AA · TraPPE-UA · PPPM · MSM 네 조합으로 비교한다. 9개 챕터로 구성된다.