포스텍은 기계공학과‧화학공학과 노준석 교수와 석박사통합과정 소순애‧문정호씨 팀이 인공지능을 활용, 임의로 새로운 구조체를 설계하는 방법과 재료를 선택할 수 있도록 하는 자유도 높은 설계법을 개발했다고 15일 밝혔다.

이 연구는 나노 및 광학분야 학술지 ACS 어플라이드 머터리얼스 앤 인터페이스, 나노포토닉스, 마이크로시스템 & 나노엔지니어링, 옵틱스 익스프레스, 싸이언티픽 리포트에 5편의 논문을 한 달 사이에 잇달아 발표해 학계의 큰 주목을 받고 있다.

SF소설이나 게임 등에 자주 등장하는 ‘투명망토’ 물질로 알려진 메타물질은 자연계에는 존재하지 않는 인공물질이다.

빛의 파장보다 작은 크기의 인공원자를 정밀하게 설계해 빛의 편광이나 회전을 조절, 자연계에 없는 새로운 광학 성질을 만들어 내는 것이다.

메타물질은 설계에 따라 그 성질이 크게 달라지기 때문에 설계, 제작, 실험을 통해 시행착오를 반복하는 설계방식에 많은 문제가 제기돼 왔다.

그러나 IT 기술의 발전으로 데이터를 기반으로 하는 인공지능을 여기에 활용하는 방식이 제안됐다.

노 교수팀은 인공지능이 임의로 구조체 설계를 하도록 유도했고 물질의 종류를 분류해 하나의 설계요소로 추가함으로써 필요한 광특성에 적절한 물질 종류까지 설계할 수 있도록 해 자유도를 크게 높였다.

이 방식을 이용해 설계된 메타물질을 광학 수치 해석을 한 결과, 인공 신경망에 입력했던 광특성과 일치하는 특성을 가진 것으로 확인됐다.

이번 연구성과로 메타물질의 설계에 걸리는 시간을 더욱 단축할 수 있게 됐을 뿐 아니라, 경험적 설계에 국한되지 않아 더욱 다양하고 새로운 메타물질을 설계할 수 있다.

메타물질은 디스플레이나 보안, 군사기술 등 활용도가 높지만, 아직 개발단계에 머물러 있어 인공지능의 도입은 메타물질 기술 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

노준석 교수는 “이번 연구는 설계 자유도를 크게 높이는데 성공했지만 사용자가 초기에 문제 설정을 어느 정도 해야 하고 엉뚱한 디자인이 나와 제작이 불가능한 경우도 종종 존재하는 한계가 있다”며 “인공지능을 활용한 완전한 메타물질 설계법을 개발하는데 도전하고 나노공정을 이용해 제작을 고려한 설계 검토를 학습시켜 획기적이면서도 실현 가능한 메타물질을 만들고 싶다”고 밝혔다.

포항=안창한 기자 changhan@kmib.co.kr

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