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POSTECH 노준석 교수, AI 활용 연구 잇달아 발표

효과적으로 전파·열 전달하는 메타 안테나·열 방사체 설계

박영재 기자 | 기사입력 2021/10/25 [11:50]
종합뉴스
교육
POSTECH 노준석 교수, AI 활용 연구 잇달아 발표
효과적으로 전파·열 전달하는 메타 안테나·열 방사체 설계
기사입력: 2021/10/25 [11:50] ⓒ 브레이크뉴스 대구경북
박영재 기자
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 전파와 열을 효과적으로 전달하는 안테나·열 방사체를 설계할 때도 AI(인공지능)의 도움을 받을 수 있게 됐다.

 

▲ 노준석 교수     ©포스텍

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환)은 기계공학과·화학공학과 노준석 교수가 기계공학과 석박사통합과정 노재범 씨, 소순애 씨 연구팀과 AI를 활용한 설계 연구 결과를 잇달아 발표했다고 25일 밝혔다.

 

POSTECH에 따르면 노준석 교수·노재범 씨 연구팀은 AI의 활용 범위를 한층 넓혀, 빛의 모든 성질을 무시하는 인공적인 물질인 ‘메타물질’을 설계했다. 메타물질로 만든 메타 안테나는 일반 안테나에 비해 특이한 반사·투과 성능을 지닌다. 그러나 메타 안테나를 설계하기 위해선 설계자의 직관에 의존해야 해 상당한 시간과 노력이 필요했다.

 

연구에서 AI는 간단히 메타 안테나의 단위 셀 구조를 찾아냈고, 이를 통해 노준석 교수·노재범 씨 연구팀은 라디오 주파수 영역에서 작동하는 구조체의 설계 방식을 성공적으로 구현했다.

 

또한 노준석 교수·소순애 씨 연구팀은 열광전지, 적외선 감지·이미징·가열 등 응용 분야에 적용될 수 있는 열 방사체 설계에 AI를 활용했다.

 

AI가 설계한 열 방사체의 평균 제곱 오차(mean squared error)는 0.006 미만이었으며, 방사체의 품질을 의미하는 Q 계수도 최대 109.2로 높게 나타났다. 이 열 방사체는 입사 편광과 상관없이 작동하며, 비교적 넓은 입사 각도까지 우수한 성질을 유지했다.

 

▲ 메타표면 안테나 단위 셀(왼쪽)과 심층 신경망(오른쪽) 이미지.   © 포스텍


노준석 교수는 “기존에는 설계에 며칠에서 몇 주가 걸렸으나, AI를 사용하면 수 초 내로 정확한 결과를 도출할 수 있다”며 “뿐만 아니라 AI는 현존하는 최고 성능의 안테나 대비 12% 이상 효율이 높은 안테나 디자인을 찾는 등 사람이 생각하지 못하는 창의적이고 예상치 못한 디자인까지도 제공할 수 있다”고 말했다.

 

두 논문은 세계적인 광학 분야 학술지 ‘옵티컬 머터리얼스 익스프레스(Optical Materials Express)’에 각각 발표됐다. 노재범 씨 연구팀의 연구는 국방과학연구소(ADD) 미래도전국방기술 연구개발사업, 소순애 씨 연구팀의 연구는 과학기술정보통신부 미래소재디스커버리 사업의 일환으로 수행됐다.

 

<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>

 

 Professor Noh Jun-seok of POSTECH Announces AI Utilization Research one after another
 

When designing antennas and heat radiators that effectively transmit radio waves and heat, AI (artificial intelligence) can help.

 

POSTECH (Pohang University of Science and Technology, President Kim Moo-hwan) announced on the 25th that Professor Jun-seok Noh of the Department of Mechanical Engineering and Department of Chemical Engineering announced the results of design research using AI with the research team of Jae-beom Roh and Soon-ae Soh in the combined master's and doctoral course of the Department of Mechanical Engineering.

 

According to POSTECH, Professor Noh Jun-seok and Roh Jae-beom's research team have expanded the scope of AI application further and designed 'metamaterial', an artificial material that ignores all properties of light. Meta-antennas made of meta-materials have unique reflection and transmission performance compared to general antennas. However, in order to design a meta-antenna, a considerable amount of time and effort was required as it had to rely on the intuition of the designer.

 

In the study, AI simply found the unit cell structure of the meta-antenna, and through this, Professor Jun-seok Roh and Jae-beom Roh and his research team successfully implemented the design method of the structure operating in the radio frequency domain.

 

In addition, Professor Jun-seok Noh and Sun-ae Soh's research team used AI to design a thermal emitter that can be applied to applications such as thermophotovoltaic cells, infrared sensing, imaging, and heating.

 

The mean squared error of the heat radiator designed by AI was less than 0.006, and the Q factor, which means the quality of the radiator, was also high, up to 109.2. This thermal radiator works regardless of the incident polarization and maintains good properties up to relatively wide angles of incidence.

 

Professor Noh Jun-seok said, “It used to take days to weeks to design, but with AI, accurate results can be obtained within seconds. We can provide creative and unexpected designs that people don't even think of, such as looking for designs," he said.

 

The two papers were each published in the world-class optics journal ‘Optical Materials Express’. The research by Jae-beom Roh's research team was carried out as part of the Future Challenge Defense Technology R&D project of the Defense Science Research Institute (ADD), and the research by Soon-ae Soh's research team was carried out as part of the Future Materials Discovery Project of the Ministry of Science and ICT.

편집국장 입니다. 기사제보:phk@breaknews.com
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