AI로 `투명망토` 메타물질 설계 시행착오 줄인다

빛을 투과시켜 물체가 눈에 보이지 않게 하는 '투명 망토' 등 메타물질을 정교하게 설계할 수 있는 인공지능(AI) 기술이 개발됐다. 메타물질 설계 시행착오를 줄여 실용화 가능성을 크게 높일 것으로 기대된다.
노준석 포스텍 기계공학과 교수 연구진은 딥러닝(심층기계학습)을 활용해 다양한 소재와 구조의 메타물질을 정밀하게 설계할 수 있는 방법을 개발했다고 15일 밝혔다. 연구 결과는 '미국화학회(ACS) 어플라이드 머티리얼스 앤 인터페이스' '나노포토닉스' '마이크로시스템 앤 나노엔지니어링' '옵틱스 익스프레스' '사이언티픽 리포트' 등 국제학술지에 지난 한 달 사이 5편의 논문으로 잇달아 발표돼 학계의 큰 주목을 받았다.
메타물질은 빛의 편광이나 회절을 조절해 자연계에는 없는 새로운 광학적 특성을 지니도록 만든 물질로 군용 스텔스 기술, 첨단 정밀공학 산업 등에 널리 활용된다. 하지만 이전까지 메타물질 개발은 실패를 거듭하며 설계를 수정하는 경험에 의존할 수밖에 없었다. 시간과 자원이 많이 투입돼 효율이 떨어진 것이다.
연구진은 이런 문제를 해결하기 위해 AI에 설계 방법과 메타물질의 광학적 특성 간의 상관관계를 AI에 학습시키고, 이를 바탕으로 연구자가 원하는 광학적 특성을 얻기 위해서는 어떤 구조로 메타물질을 설계해야 하는지 AI가 알아내도록 만들었다. 학습을 거친 AI는 임의로 메타물질 인공 구조체를 설계할 수 있게 됐다. 또 사용자는 여기에 적합한 소재 종류를 골라 광학적 특성을 시뮬레이션 해볼 수 있다.
다만 노 교수는 "이번 연구는 설계 자유도를 크게 높이는 데는 성공했지만 사용자가 초기에 문제를 설정해야 하는 등 한계도 있다"며 "향후 나노공정을 이용해 실제 제작이 가능한지 검토하는 부분까지 AI에 학습시켜 획기적이면서도 실현 가능한 메타물질을 개발할 수 있도록 할 계획"이라고 밝혔다.
[송경은 기자]