울산과학기술원(UNIST, 총장 이용훈)은 정임두 기계공학과 교수 연구팀이 인공지능(AI)으로 금속 표면을 가상으로 제조하는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
해당 기술은 금속 공정에 따라 예상되는 금속 표면 3D 형상을 실제 데이터 기반으로 가상 제조하는 방식이다.
UNIST 연구진은 3D 형상을 위해 '직접 에너지 적층(DEBD)' 공정 기법을 활용했다. 이는 로켓 부품과 같은 대형 금속 부품을 제조하거나 더는 가공하지 않아 수리가 어려운 파손 부품을 고치는 데 활용한다.
해당 공정은 높은 강도와 연신율(인장 시험에서 재료가 느는 비율)을 얻을 수 있지만, 피로 특성에 큰 영향을 미치는 표면 특성은 제어하기 어렵다고 알려졌다.
따라서 해당 장비를 오래 익힌 전문가가 아니면 높은 인장 강도와 연산율, 특정한 표면 형상을 얻어 내기 쉽지 않다. 특히 티타늄 같은 고가의 소재를 사용하는 경우, 많은 공정 개발 비용이 발생한다.
이에 연구팀은 비숙련자도 쉽게 원하는 표면 특성을 얻을 수 있도록 AI가 DED 공정 조건에 따라 예상되는 표면을 가상으로 만들어 내는 기술을 개발했다.
해당 AI는 DEBD 공정인 레이저 출력, 분말 분사 속도, 스캔 속도에 따른 표면 스캔 이미지를 학습하고, 임의의 공정 입력에 대해 예상되는 가상 3D 표면을 만든다.
이 기술로 수 초 만에 만들어진 금속 표면 이미지는 실제 동일 공정으로 제조한 금속 표면 특성을 잘 나타냈고, 표면 미세조직적인 특성도 우수했다고 연구팀은 설명했다.
정임두 교수는 "이번 가상 제조 AI와 같은 기술이 많이 나올수록 공정 작업자에 따른 품질 편차를 낮춰 디지털화를 통한 궁극적 생산성 향상에 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
연구 결과는 제조 부문 국제 학술지 '버추얼 앤 피지컬 프로토타이핑'에 게재됐다.
연구는 미국 카네기멜런대, 조지아공과대, 경상대, 국민대와 공동으로 진행했으며, 한국연구재단 기초연구지원사업 지원을 받았다.
김미정 기자 kimj7521@aitimes.com
