인공지능이 합금 신소재 원소 조합 찾아준다

UNIST 연구진, 미래 모빌리티 위한 최적 합금 원소 조합 찾는 인공지능 개발

인공지능(AI)을 활용, 새로 만들고자 하는 합금의 원소 조합을 찾아내고 제작 공정을 설계하는 기술이 나왔다.

UNIST(총장 이용훈)는 기계공학과 정임두 교수 연구팀이 AI 기술을 이용한 새로운 고강도 경량 알루미늄 합금 설계 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 

UNIST 연구진은 개인용 비행체 등에 쓸 수 있는 고강도 경량 합금을 XAI 기술로 설계했다. (자료=UNIST)

AI가 찾아낸 원소 조합과 공정으로 만든 합금 소재는 기존 상용 소재 '7068-T6 합금'보다 강도가 20% 이상 세고, 연성(늘어나는 성질)은 2.5배 이상 뛰어났다. 이 합금은 개인용 비행체(PAV)나 초고속 기차 등 미래 모빌리티에 활용될 전망이다. 

강하면서 가공하기도 편한 합금 소재를 만들기 위한 최적의 첨가 원소 혼합 비율과 공정 조건을 실험적으로 찾기 위해서는 엄청난 시간과 비용이 든다. 

연구진은 이같은 조건을 빠르게 찾아내는 딥러닝 AI 모델을 개발했다. 추천 알고리즘을 이용해 우수한 기계적 특성을 지닐 것으로 예측되는 합금의 공정 조건도 얻었다. 추천 과정은 5분이 채 걸리지 않았다. 복잡하고 오랜 시간이 소요되는 실험 없이 설계자가 원하는 공정 조건을 빠르게 얻을 수 있다.

또 '설명 가능한 인공지능(XAI)' 기술을 적용, 설계 엔지니어가 화학 조성과 공정 조건이 합금의 기계적 특성에 미치는 영향을 정량적으로 파악할 수 있다. AI가 특정 조합과 공정을 추천한 이유가 무엇인지 알 수 있어, 이를 바탕으로 다양한 미래 모빌리티용 합금 소재 개발에 응용할 수 있으리란 기대다.

정임두 교수는 "실험적 방법만으로는 찾기 어려웠던 높은 기계적 특성을 가지는 경량 금속을 설명가능 인공지능과의 융합연구로 찾아내었다"라며 "탄소중립 시대 모빌리티 생산에 있어 갈수록 높아지는 차체 경량화 수요를 맞추면서 안정성도 극대화 할 수 있는 핵심 기술이 될 것"이라고 밝혔다. 

경상대학교, 한국재료연구원, 포스텍과 공동으로 진행한 이번 연구 결과는 학술지 '저널 오브 알로이 앤 컴파운드(Journal of Alloys and Compounds)'에 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단, 산업통상자원부, 산업기술평가관리원(KEIT)의 연구 지원을 통해 이루어졌다.