입력 스크립트 구조 · LAMMPS 가이드

이 페이지에서 다룹니다

2.1 매뉴얼이 정의하는 4단계 구조
2.2 단계별 핵심 명령어
2.3 1장 예제 다시 보기
2.4 알아 두면 좋은 문법 요소
2.5 다음 단계

2.1 매뉴얼이 정의하는 4단계 구조

LAMMPS 공식 매뉴얼은 "전형적인 입력 스크립트는 다음 네 부분으로 구성된다"고 명시합니다.

초기화 (Initialization) — 원자를 만들거나 읽기 전에 정해야 하는 전역 설정
시스템 정의 (System Definition) — 시뮬레이션 박스와 원자를 만드는 단계
시뮬레이션 설정 (Simulation Settings) — 힘장 계수, 출력, fix 등 모든 운영 옵션
실행 (Run a Simulation) — minimize, run 등 실제 적분/최소화 명령

매뉴얼은 또한 "마지막 두 부분은 원하는 만큼 반복할 수 있다"고 밝히고 있습니다. 즉, 한 입력 파일 안에서 설정 변경 → 짧은 run → 다른 설정 → 또 run 처럼 여러 단계를 잇대어 쓰는 것이 정상적인 사용 방식입니다.

이 4단계 구조는 입력 스크립트를 짤 때 명령어 순서를 결정하는 가장 큰 원리이므로, 작성할 때마다 머릿속에 떠올려 두시면 좋습니다.

LAMMPS 입력 스크립트의 4단계 표준 구조 다이어그램 — 그림 1. LAMMPS 입력 스크립트의 4단계 표준 구조와 각 단계의 대표 명령어. 화살표가 가리키는 정방향은 한 번 실행 시 순서이고, 점선 화살표는 매뉴얼이 명시한 "마지막 두 부분(Settings · Run)은 원하는 만큼 반복할 수 있다" 규칙.

2.2 단계별 핵심 명령어

1단계: 초기화

원자가 만들어진 후에는 바꿀 수 없는 전역 설정들을 먼저 선언합니다.

명령	역할
`units`	단위계 선택 (lj, real, metal, …)
`dimension`	시뮬레이션 차원 (2 또는 3)
`boundary`	경계 조건 (p 주기적, f 고정, s 축소, m 다항식)
`atom_style`	원자가 가지는 속성 종류 (atomic, charge, full, …)
`newton`	작용-반작용 처리 방식
`processors`	MPI 프로세스 분할 방식
`pair_style`, `bond_style` 등	상호작용 모델의 종류 선언

2단계: 시스템 정의

박스와 원자를 만드는 단계입니다. 매뉴얼이 제시하는 방법은 세 가지입니다.

데이터 파일에서 읽기: read_data
재시작 파일에서 읽기: read_restart
격자/영역을 정의하고 원자를 채우기: lattice → region → create_box → create_atoms

분자 단위 시스템(단백질, 폴리머 등)은 거의 항상 read_data 로 외부 파일에서 읽어들이고, 결정 또는 단순 액체는 격자에서 직접 만드는 편입니다.

3단계: 시뮬레이션 설정

이 단계에서 가장 많은 명령이 등장합니다.

명령	역할
`pair_coeff`, `bond_coeff` 등	힘장 계수 입력
`kspace_style`	장범위 정전기 알고리즘 (ewald, pppm)
`neighbor`, `neigh_modify`	이웃 리스트 관리
`group`	원자 집합을 이름으로 묶기
`velocity`	초기 속도 설정
`timestep`	적분 시간 간격
`fix`	NVE/NVT/NPT, 제약, 외력 등 거의 모든 운영 효과
`compute`	특정 양(에너지, RDF 등) 계산 정의
`thermo`, `dump`	화면 출력 / 좌표 출력
`restart`	재시작 파일 저장 주기

4단계: 실행

명령	역할
`minimize`	에너지 최소화
`run`	지정 스텝 수만큼 동역학 적분
`rerun`	기존 trajectory를 다시 처리
`temper`	parallel tempering(레플리카 교환)

run 또는 minimize 명령이 호출돼야만 실제 계산이 시작됩니다. 그 전까지의 모든 명령은 단순히 "설정을 누적"할 뿐입니다.

2.3 1장 예제 다시 보기

1장에서 본 LJ 액체 예제를 위 4단계로 다시 분해하면 다음과 같습니다.

# === 1단계: 초기화 ===
units           lj
atom_style      atomic

# === 2단계: 시스템 정의 ===
lattice         fcc 0.8442
region          box block 0 10 0 10 0 10
create_box      1 box
create_atoms    1 box
mass            1 1.0

# === 3단계: 시뮬레이션 설정 ===
pair_style      lj/cut 2.5
pair_coeff      1 1 1.0 1.0 2.5

velocity        all create 1.44 87287 loop geom

neighbor        0.3 bin
neigh_modify    every 20 delay 0 check no

fix             1 all nve
thermo          50

# === 4단계: 실행 ===
run             250

이 정도 단위로 주석을 달아두면, 나중에 다시 읽을 때 어떤 명령이 어떤 단계에 속하는지 한눈에 보입니다. 작은 습관 같지만 입력 파일 수가 늘어날수록 큰 차이를 만듭니다.

2.4 알아 두면 좋은 문법 요소

주석과 줄 바꿈

# 으로 시작하는 줄은 주석입니다. 한 줄 안에서 # 뒤도 주석으로 무시됩니다.
명령이 길어질 때는 줄 끝에 & 를 붙여 다음 줄로 이어 쓸 수 있습니다.

fix             1 all npt &
                temp 300.0 300.0 100.0 &
                iso  1.0   1.0   1000.0

변수와 치환

variable 로 입력 안에서 변수를 정의하면 ${var} 형태로 어디서나 참조할 수 있습니다.

variable        T equal 300.0
variable        seed equal 12345

velocity        all create ${T} ${seed}
fix             1 all nvt temp ${T} ${T} 100.0

명령줄에서 변수를 주입할 수도 있습니다 (-var 또는 -v).

lmp -in in.run -var T 400 -var seed 99999

여러 온도에서 같은 입력을 돌릴 때 매우 편리합니다.

include — 입력 파일 분할

입력이 길어지면 include 로 여러 파일에 나눠 두는 것이 좋습니다.

include         ff_opls.in       # 힘장 정의 한 파일
include         system.in        # 박스/원자 한 파일

응용 시리즈에서는 이 패턴을 적극 사용합니다.

2.5 다음 단계

4단계 구조를 머릿속에 그렸다면, 그 가장 첫 단계인 단위계 선택과 원자 표현 부터 자세히 들여다보겠습니다. 같은 시뮬레이션도 어떤 단위에서 돌리느냐에 따라 입력값과 출력값 모두 의미가 달라지므로, 처음에 한 번만 잘 정해 두면 이후가 훨씬 편해집니다.