한기대, AI가 설계하는 ‘부식 억제 나노 소재’ 기술 정립… 소재 패러다임 전환

국내 연구진이 인공지능(AI)을 활용해 극한 환경에서도 부품의 수명을 연장할 수 있는 차세대 부식 방지 기술의 기틀을 마련했다.

한국기술교육대학교(이하 한기대) 김상연 교수 연구팀은 금속 산화물과 탄소 나노소재, 고분자 복합체를 결합한 혁신적인 부식 억제 기술 체계를 구축하는 데 성공했다고 16일 밝혔다. 

이번 연구 결과는 영향력 지수(IF) 21.8을 자랑하는 나노 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 콤퍼짓 앤 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials)’에 지난 13일 게재되며 학술적 가치를 입증했다.

그간 항공우주, 해양, IT 분야의 핵심 장비들은 가혹한 환경에 노출되어 부식으로 인한 성능 저하와 짧은 수명이 고질적인 문제로 지적되어 왔다. 

특히 기존에 사용되던 부식 억제제들은 인체나 환경에 해로운 독성 물질을 포함하는 경우가 많아 대체 기술 확보가 시급한 실정이었다.

김 교수팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 ‘친환경’과 ‘인공지능’이라는 두 가지 핵심 키워드를 제시했다. 

식물 추출물을 활용해 나노입자를 합성하는 공법을 도입하는 한편, AI와 머신러닝을 설계 전반에 투입했다. 

방대한 데이터를 기반으로 나노소재의 구조와 부식 억제 성능 사이의 복잡한 상관관계를 분석함으로써, 실험 위주의 기존 방식에서 벗어나 데이터 기반의 과학적 설계 시스템을 구축한 것이다.

연구팀이 개발한 시스템은 목표로 하는 차단 성능을 설정하면 AI가 최적의 소재 조합을 찾아내는 ‘역설계’ 방식을 지원한다. 

이를 통해 유망한 후보 물질을 신속하게 도출할 수 있어, 연구 기간을 획기적으로 단축하고 자가 치유 능력을 갖춘 지능형 방청 소재 개발의 가능성을 열었다.

연구 책임을 맡은 김상연 교수는 “이번 성과는 소재 설계의 패러다임이 실험 중심에서 데이터 기반으로 이동하고 있음을 보여준 사례”라며 “AI와 나노 기술의 융합은 향후 지속 가능하고 고성능을 발휘하는 부식 방지 산업 발전에 결정적인 역할을 할 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 중점연구소 지원사업을 통해 수행되었으며, 국가 첨단 소재 경쟁력을 한 단계 높인 성과로 평가받고 있다.