포스텍, AI로 원자 구조 변이 제어해 새로운 물리 현상 구현

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포스텍(총장 김무환)은 최시영 신소재공학과 교수와 이대수 물리학과 교수연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 새로운 메모리 소자에 적용할수 있는 소재를 만드는 메커니즘을 구현했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 공동연구를 통해 실온에서 분극 현상을 일으켜 전기를 띄는 새로운 물질을 합성하고, 심층 신경망 분석기법을 적용해 결정구조 변이를 확인했다.

AI를 활용핸 새로운 메모리 소자에 적용할 수 있는 소재 메커니즘을 구현한 최시영 교수(왼쪽)와 이대수 교수
<AI를 활용핸 새로운 메모리 소자에 적용할 수 있는 소재 메커니즘을 구현한 최시영 교수(왼쪽)와 이대수 교수>

페로브스카이트 구조 산화물은 산소 팔면체의 회전에 따라 원자구조가 틀어지고, 그 성질이 결정된다. 실제로는 안정적인 평형상태 산소 팔면체는 몇 개 되지 않아 페로브스카이트 산화물의 특성과 기능이 제한적이 될 수밖에 없다.

연구팀은 절대온도에서도 분극 현상이 나타나지 않는 페로브스카이트 산화물에 주목했다. 하지만 전자구조 계산에 의해 자연적으로는 나타날 수 없는 독특한 산소 팔면체 회전 구조를 만들어내면 실온에서 강력한 분극 현상을 일으키는 강유전 현상을 일으킨다.

이에 연구팀은 페로브스카이트 산화물과 접합하는 계면 구조와 계면 현상을 제어하는 계면공학을 적용해 강유전 현상을 발현하는 새로운 물질 합성에 성공했다.

최시영 교수는 “기계학습법의 AI를 소재 연구에 적용해 인간의 눈으로 식별하기 힘든 미세한 원자 변이를 성공적으로 확인했다”며 “새로운 물리적 현상을 만드는 메커니즘을 이해할 수 있는 새로운 소재 분석기법이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

한국연구재단 중견연구자 지원사업, 하이브리드 인터페이스기반 미래소재연구사업, 포스텍-삼성전자 협력센터 지원으로 수행된 이번 연구논문은 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 최근호에 게재됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com