[로이슈 전여송 기자] 이화여자대학교(총장 이향숙)은 본교 휴먼기계바이오공학부 학부생이 지도교수와 함께 세계적 국제학술지에 제1저자 논문을 게재하는 이례적인 성과를 거뒀다고 10일 밝혔다.

이화여대 휴먼기계바이오공학부 서유정 학부생 연구원과 이상륜 교수가 공동으로 수행한 연구가 최근 기계공학 및 역학 분야 상위 약 5% 이내인 최상위 저널 ‘박판 구조물(Thin-Walled Structures)’ 학술지에 출판되며 학내외 주목을 받고 있다.

연구팀은 가볍고 높은 강성·강도를 동시에 구현할 수 있어 미래 항공·자동차·로봇 산업에서 주목받는 격자-트러스 메타물질(metamaterial)에 주목했다. 특히, 코어–쉘(core–shell) 형태의 격자 구조는 내부 ‘코어’와 외부 ‘쉘’을 서로 다르게 설계해 기계적 성능을 크게 높일 수 있는 잠재력이 있지만, 기존 연구는 대부분 단일 소재나 단순한 직선형 빔 형태에 집중되어 있어, 빔의 형상과 소재 배치를 통합적으로 최적 설계하는 연구는 부족한 상황이었다.

이에 연구팀은 코어–쉘 구조의 격자 트러스에 AI 기반 최적화 기법을 적용해 초경량 구조의 강성과 강도를 2배 이상 향상시키는 기술을 개발했다. 주요 성과는 기존 원통형 빔 구조가 가진 기계적 한계를 극복하기 위해 고차원 베지어(Bézier) 곡선을 활용한 새로운 형상 설계 방식을 도입하고, 여기에 딥러닝과 유전알고리즘을 결합한 AI 최적화 프레임워크를 적용한 데 있다.

이 프레임워크를 통해 연구팀은 동일한 재료량을 사용하면서도 기존 설계 대비 약 134% 높은 강성(stiffness)과 378% 높은 강도(strength)를 확보하고 에너지 흡수 능력 또한 크게 향상된 최적 격자 구조를 도출했다. 이어 고해상도 멀티머티리얼 폴리젯(PolyJet) 3D 프린팅 기술로 실제 시편을 제작해 압축 실험을 수행한 결과 이러한 성능 향상을 직접 확인했다.

이상륜 교수는 “이번 연구는 AI가 소재·구조 설계를 혁신적으로 변화시킬 수 있음을 실험적으로 증명한 사례”라며 “향후 초경량 구조물, 충격 흡수 장치, 의료용 보형물 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 평가했다. 제1저자인 서유정 학생은 “학부생으로서 참여한 첫 연구가 국제 저널에 게재돼 매우 뜻깊다”며 “앞으로 AI 기반 구조 설계 연구를 더욱 확장해 나가고 싶다”고 소감을 밝혔다.

이번 성과는 설계–시뮬레이션–제작–실험 검증까지 이어지는 통합 AI 설계 프레임워크를 제시했다는 점에서, AI가 공학 설계 프로세스를 직접 주도하는 ‘기계지능 기반 소재·구조 설계’ 시대의 본격적인 도래를 보여주는 주목할 만한 연구로 평가받고 있다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr