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“양자역학 없이 신소재 개발?” 국내 연구진 AI, 정확도 2배 높여 세계 깜짝

댓글 0 · 저장 0 · 편집: 이도윤 기자 발행: 2025.06.13 09:24

기사 3줄 요약

1 AI, 비싼 양자역학 계산 없이 신소재 특성 예측
2 국내 연구진 개발 DELID, 광학 특성 정확도 2배 향상
3 반도체·디스플레이 등 신물질 개발 혁신 기대

신소재 개발, 이제 비싼 계산기 두드릴 필요 없이 인공지능(AI)이 척척 해내는 시대가 열릴지도 모르겠습니다. 국내 연구진이 개발한 새로운 AI 기술이 바로 그 열쇠를 쥐고 있습니다. 이 AI는 마치 똑똑한 탐정처럼, 복잡한 계산 과정 없이도 물질의 숨겨진 특성을 정확하게 예측해냅니다. 기존에는 새로운 물질을 하나 개발하려면 엄청난 시간과 비용이 들었습니다. 특히 ‘양자역학’이라는 아주 작은 세계의 규칙을 계산하는 과정은 너무 복잡하고 어려워, 마치 슈퍼컴퓨터 같은 비싼 장비가 필수적이었습니다. 이 때문에 전자제품이나 신약 개발에 쓰일 신소재를 찾는 일이 더디고 힘들었습니다.

기존 신소재 개발, 왜 이렇게 돈도 시간도 많이 들었을까?

새로운 물질을 만들거나 찾아낼 때, 그 물질이 어떤 성질을 가졌는지 알아내는 것은 매우 중요합니다. 예를 들어 스마트폰 화면에 쓰일 물질이라면 얼마나 밝고 선명한지, 배터리라면 얼마나 오래가는지 등을 알아야 합니다. 이런 물질의 특성은 아주 작은 원자나 전자의 움직임과 관련이 깊은데, 이를 정확히 계산하는 것이 바로 양자역학 계산입니다. 하지만 이 양자역학 계산은 엄청나게 복잡해서 시간도 오래 걸리고, 고성능 컴퓨터 자원도 많이 필요합니다. 그래서 많은 연구자들이 더 빠르고 효율적인 방법을 찾아왔습니다. 기존의 AI들도 이런 예측을 시도했지만, 대부분 원자 수준의 정보만 활용하다 보니 정확도에 한계가 있었습니다. 전자 수준의 정보를 활용하는 AI는 계산 비용이 너무 커서 실제 산업 현장의 복잡한 분자에는 적용하기 어려웠습니다.

국내 연구진의 비밀병기 AI 'DELID', 뭐가 다른 걸까?

한국화학연구원과 KAIST 공동 연구팀이 바로 이 문제를 해결할 ‘DELID’라는 AI 기술을 개발했습니다. DELID는 ‘자기지도 확산 모델 기반 분자 표현학습 기술’의 줄임말인데, 쉽게 말해 AI가 스스로 학습하며 분자의 숨겨진 전자 정보를 파악하는 기술입니다. DELID는 복잡한 분자를 마치 레고 블록처럼 화학적으로 의미 있는 작은 조각들로 나눕니다. 그리고 이 작은 조각들의 전자 정보를 이미 알려진 데이터베이스에서 찾아와 조합합니다. 이렇게 해서 전체 분자의 특성을 비싼 양자역학 계산 없이도 추론해내는 것입니다. AI가 스스로 문제와 답을 만들어가며 똑똑해지는 ‘자기지도 학습’ 방식을 사용하기 때문에, 방대한 양자역학 계산 없이도 전자 수준의 특성을 반영한 정확한 예측이 가능해졌습니다.

그래서 얼마나 대단한 건데? AI 예측 정확도, 직접 보니…

연구팀은 약 3만 개의 실제 실험 데이터를 바탕으로 DELID의 성능을 시험했습니다. 그 결과, DELID는 분자의 물리적 성질, 독성, 그리고 빛과 관련된 광학적 성질 등을 예측하는 데 있어서 세계 최고 수준의 정확도를 보여주었습니다. 특히 OLED나 태양전지 재료 설계에 중요한 광학 특성 예측 문제에서는 기존 최고 성능 AI 모델보다 2배 이상 높은 88%의 정확도를 달성했습니다. 기존 AI 모델들이 이 문제에서 31~44% 정도의 낮은 정확도를 보였던 것을 생각하면, 정말 놀라운 발전입니다. 이는 마치 눈을 가리고 과녁을 맞추던 수준에서, 명사수가 된 것과 같은 변화라고 할 수 있습니다. 이 기술은 이미 산업 현장에서 활용할 수 있을 정도로 개발이 완료되었다고 합니다.

AI가 바꿀 신소재의 미래, 우리 삶엔 어떤 영향이?

DELID 기술은 앞으로 반도체, 디스플레이, 의약품 등 다양한 분야에서 새로운 물질을 개발하는 데 크게 기여할 것으로 기대됩니다. 신소재 개발에 드는 시간과 비용을 획기적으로 줄여, 더 빠르고 효율적인 기술 혁신을 이끌 수 있을 것입니다. 예를 들어, 더 오래가고 밝은 스마트폰 화면, 더 효과적인 신약, 더 효율적인 태양전지 등이 지금보다 훨씬 빠른 속도로 우리 곁에 다가올 수 있습니다. 화학연 이영국 원장은 “DELID는 신약 개발, 독성평가, 광전자소자 개발 등 실제 화학 분야에서 활용도가 매우 높을 것”이라며 화학 산업에서의 AI 실용화에 대한 기대감을 나타냈습니다. 이처럼 AI 기술은 우리 산업과 생활을 바꾸는 중요한 열쇠가 되고 있습니다.

편집자: 이도윤 기자

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