한국표준과학연구원과 포항공대(포스텍)은 음향 물리 이론을 학습할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 국내 최초로 개발했다고 13일 밝혔다.
개발 기술은 AI 기반 음향 시뮬레이션 기술이다. 음향·소음·진동 등 변화를 실시간으로 예측하고 문제를 해결할 수 있는 기반 기술이다. 이를 활용하면 가전기기, 자동차 등 제품부터 건물, 다리 등 구조물에 이르기까지 다양한 대상의 음향·진동 상태를 모니터링하고, AI가 시뮬레이션을 거쳐 내린 의사결정을 즉각 반영해 성능을 최적화할 수 있다.
디지털 트윈에 적용할 수 있다. 디지털 트윈은 가상세계에 현실 속 쌍둥이를 만든 뒤 다양한 시뮬레이션으로 검증하는 기술이다.
현재 디지털 트윈 음향 시뮬레이션에 활용할 수 있는 기술은 일반 AI 기술과 공학분석용 계산법 두 가지다. 일반 AI 기술은 학습 데이터 범위 내 계산은 빠르고 정확하지만 경험하지 않은 상황에 대한 응용력이 부족하다. 공학분석용 계산법은 정확도는 높지만 계산 소요 시간이 길어 실시간 활용이 어렵다.
개발 AI 음향 시뮬레이션 기술은 기존 기술 단점을 모두 극복했다. 월등한 정확도와 돌발변수 대응능력을 갖췄으며, 공학분석용 계산법보다 계산 속도가 450배 빠르다. 높은 정확도와 초고속 해석 능력, 변수 응용력을 모두 갖춰 디지털 트윈 실용화에 기여할 수 있다.
기술 핵심은 AI 신경망에 물리 이론을 직접 학습시키는 딥러닝 알고리즘이다. 소리가 퍼지고 반사되는 환경에 돌발상황이나 변수가 발생하더라도 이론적 원리를 알기 때문에 실시간으로 정확한 분석값을 내놓을 수 있다.
이형진 선임연구원은 이번 성과를 두고 “언어를 배울 때 생활 속 경험뿐 아니라 문법책으로 원리를 익히면 더 빠르고 정확하게 배울 수 있는 것과 마찬가지”라며 “AI 딥러닝의 패러다임을 바꾸는 성능을 보여줄 것”이라고 말했다.
이승철 포스텍 교수는 “표준연과 포스텍이 각각 음향진동 분야와 AI 분야 전문성을 합쳐 시너지를 냈다”며 “이번 성과를 디지털 트윈에 실제로 적용할 수 있도록 후속 연구를 이어갈 계획”이라고 밝혔다.
산업통상자원부방위사업청 민군기술협력사업과 표준연 주요 사업 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 기계공학 분야 세계적인 학술지인 '엔지니어링 위드 컴퓨터(IF: 7.963, JCR Top 2.63%)'에 4월 9일 온라인 게재됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
