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인공지능으로 고강도 경량 알루미늄 합금 설계하는 기술 개발

송고시간2022-02-21 12:00

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울산과학기술원(UNIST)은 '설명할 수 있는 인공지능'(XAI·eXplainable Artificial Intelligence)을 이용해 새로운 고강도 경량 알루미늄 합금의 원소 조합과 제작 공정을 설계하는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

UNIST에 따르면 기계공학과 정임두 교수 연구팀은 경상대, 한국재료원, 포항공대(포스텍)와 공동 연구를 통해 이 같은 기술을 개발했다.

정임두 교수는 "실험적인 방법만으로는 찾기가 어려웠던 높은 기계적 특성이 있는 경량 금속을 설명할 수 있는 인공지능과의 융합 연구를 통해 찾아냈다"며 "탄소중립 시대 모빌리티 생산에서 갈수록 높아지는 차체 경량화에 대한 핵심적인 기술이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

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상용보다 강도·연성 뛰어나…UNIST·경상대·한국재료원·포스텍 공동연구

인공지능으로 설계한 합금 소재의 미세 조직
인공지능으로 설계한 합금 소재의 미세 조직

[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 울산과학기술원(UNIST)은 '설명할 수 있는 인공지능'(XAI·eXplainable Artificial Intelligence)을 이용해 새로운 고강도 경량 알루미늄 합금의 원소 조합과 제작 공정을 설계하는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

UNIST에 따르면 기계공학과 정임두 교수 연구팀은 경상대, 한국재료원, 포항공대(포스텍)와 공동 연구를 통해 이 같은 기술을 개발했다.

강도가 높으면서도 충분한 연성이 있는 합금을 설계하기 위해서는 최적의 첨가 원소 혼합 비율과 공정 조건을 찾아내야 하는데, 이를 실험적으로 찾는 것은 엄청난 시간과 비용이 소모된다.

연구팀은 이를 빠르게 찾는 딥러닝 인공지능(AI) 모델을 개발해 추천 알고리즘으로 우수한 기계적 특성이 있을 것으로 예측되는 합금의 공정 조건을 얻었다.

추천 과정은 5분이 채 걸리지 않아 실험 없이 설계자가 원하는 공정 조건을 빠르게 얻을 수 있다.

연구팀이 AI가 추천한 새로운 화학 조성과 공정 조건을 따라 실제 7000시리즈 알루미늄 합금을 제작해 본 결과 710메가파스칼(㎫) 이상의 항복 강도를 유지하면서도, 20%의 연성을 갖는 합금을 제작할 수 있었다.

널리 사용되는 상용 소재는 590㎫ 정도의 항복 강도와 8% 수준의 연성을 지녔다.

특히 '설명할 수 있는 인공지능' 기술을 적용한 덕분에 AI가 특정 조합과 공정 과정을 왜 추천했는지 이유를 알 수 있어 결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있다고 연구팀을 설명했다.

설명할 수 있는 인공지능은 인공지능 모델이 특정 결론을 내리기까지 어떤 근거로 의사 결정을 했는지 알 수 있게 설명 가능성을 추가하는 기법이다.

UNIST 정임두 교수
UNIST 정임두 교수

[울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

정임두 교수는 "실험적인 방법만으로는 찾기가 어려웠던 높은 기계적 특성이 있는 경량 금속을 설명할 수 있는 인공지능과의 융합 연구를 통해 찾아냈다"며 "탄소중립 시대 모빌리티 생산에서 갈수록 높아지는 차체 경량화에 대한 핵심적인 기술이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

연구 결과는 금속 분야 저널인용지표(JCR) 상위 7% 이내 국제 학술지인 '저널 오브 알로이 앤 컴파운드'(Journal of Alloys and Compounds)에 지난달 게재됐다.

연구는 한국연구재단, 산업통상자원부, 산업기술평가관리원의 지원을 받아 이뤄졌다.

yongtae@yna.co.kr

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