자연에 존재하지 않는 물질을 설계하는데 AI를 활용하는 새로운 기술이 개발됐다.

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

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

문제는 원하는 특성 물질을 만들기 위해서는 여러 번 설계하고 실패를 거듭하는 경험적 방식에 의존해야 한다는 점이다. 시간도 오래 걸릴 뿐만 아니라 효율도 떨어질 수밖에 없다.

이러한 문제 해결에 인공지능이 활용될 전망이다.

노준석<사진> 포스텍 기계공학과·화학공학과 교수팀은 딥러닝을 활용해 임의로 새로운 구조체를 설계하는 방법과 재료를 선택할 수 있도록 하는 자유도 높은 설계법을 개발했다.

메타물질은 설계에 따라 그 성질이 크게 달라지기 때문에 직관에 기반해 설계, 제작, 실험을 통해 시행착오를 반복하는 설계방식에 많은 문제가 제기돼 왔다. 그러나 IT기술의 발전으로 데이터를 기반으로 하는 인공지능을 활용하는 방식이 제안됐다.

다양한 메타물질의 설계 방법, 광특성의 상관관계를 인공지능에 학습시키고 이를 통해 연구자가 원하는 광특성을 갖는 설계법을 제공하는 방식으로 한 번만 학습시키면 원하는 설계법을 빠르게 제공할 수 있어 효율성이 크게 올라간다.

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.

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