UNIST·경상국립대·KIMS, XAI 기술로 고강도 초경량 알루미늄 개발
인공지능을 이용해 개인용 비행체나 초고속 기차에 쓰이는 합금의 원소 조합과 제작 공정을 설계하는 기술이 나왔다. AI가 찾아낸 원소 조합과 공정으로 만든 합금 소재는 기존 상용 소재보다 강도가 20% 이상 세고, 연성은 2.5배 이상 뛰어났다.
UNIST 기계공학과 정임두 교수 연구팀이 AI 기술을 이용한 새로운 고강도 경량 알루미늄 합금 설계 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 연구는 경상국립대학교, 한국재료연구원, 포스텍과 공동으로 진행했다.
개발된 설계 기술은 AI가 특정 조합과 공정을 추천한 이유가 무엇인지 알 수 있는 ‘설명 가능한 인공지능(XAI)' 기술이다. 합금 설계 시 최적의 첨가 원소 혼합 비율과 공정 조건을 찾아내는 일에는 일반적으로 많은 시간과 비용이 소모된다.
공동 연구진은 최적의 강도와 연성을 갖는 첨가 원소 조합과 공정 조건을 빠르게 찾는 딥러닝 AI 모델을 개발했다. 추천 알고리즘을 이용해 우수한 기계적 특성을 지닐 것으로 예측되는 합금의 공정 조건도 얻었다. 추천 과정 또한 5분이 채 걸리지 않아 복잡하고 오래 걸리는 실험 없이 설계자가 원하는 공정 조건을 빠르게 얻을 수 있다.
AI가 추천한 새로운 화학 조성과 공정 조건을 따라 실제 7000시리즈 알루미늄 합금을 제작한 결과 710MPa(메가파스칼) 이상의 항복강도를 유지하면서도 20%의 연성을 갖는 고강도 합금을 제작할 수 있었다. 널리 사용되는 상용 소재는 590MPa 정도의 항복 강도와 8% 수준의 연성을 지녔다.
제1 저자인 박서빈 학생은 “이번 기술은 알루미늄 합금뿐만 아니라 다른 경량 합금 소재 생산에도 폭넓게 적용할 수 있어, 소재 개발 기간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
정임두 교수는 "탄소중립 시대의 모빌리티 생산에 있어 갈수록 높아지는 차체 경량화에 대한 수요를 맞추면서도 안정성을 극대화할 수 있는 핵심적인 기술이 될 것"이라고 기대감을 드러냈다.
헬로티 이동재 기자 |
