최근 여러 분야의 산업에서 광범위하게 관심을 끌고 있는 신 물질, 특히 나노스케일에서의 소재 개발에는 다양한 방법론이 도입되고 있다. 실험적인 합성 방법 외에도 비용과 시간을 절약하기 위한 방법으로 전산 모사 기법이 적용되고 있는데, 본 논문에서는 이들에 대한 설명과 적용 분야 및 몇 가지 예들을 소개하였다. 나노 스케일에서의 제일원리해석 기법부터 메조스케일에서의 분자동력학, 거시스케일에서의 유한요소해석 기법등 다양한 해석법과 이들을 적용한 소재 설계 및 구조 최적화 등의 연구 현황에 대해 소개하였다. 또한 두 가지 이상의 다중 물성을 갖는 소재 개발을 위해 적용되는 이론적인 배경과 이에 의한 전산 모사 방법 및 다중물리 해석 기법을 이용한 다 기능성 신 소재 설계 기법을 소개하였다.
New material design has obtained tremendous attention in material science community as the performance of new materials, especially in nano length scale, could be greatly improved to applied in modern industry. In certain conditions limiting experimental synthesis of these new materials, new approach by computer simulation has been proposed to be applied, being able to save time and cost. Recent development of computer systems with high speed, large memory, and parallel algorithms enables to analyze individual atoms using first principle calculation to predict quantum phenomena. Beyond the quantum level calculations, mesoscopic scale and continuum limit can be addressed either individually or together as a multi-scale approach. In this article, we introduced current endeavors on material design using analytical theory and computer simulations in multi-length scales and on multi-physical properties. Some of the physical phenomena was shown to be interconnected via a cross-link rule called ``cross-property relation``. It is suggested that the computer simulation approach by multi-physics analysis can be efficiently applied to design new materials for multi-functional characteristics.
