인공지능(AI)을 활용해 화학공정의 생산성을 높일 최적 조건을 찾아낸 연구 결과가 논문으로 발표됐다.
한국화학연구원은 화학플랫폼연구본부 장현주·김현우 박사팀과 화학공정연구본부 김용태 박사팀이 온실가스인 메탄(Methane)을 에틸렌(Ethylene) 등 유용한 화학원료로 바꾸는 실험에서 AI 가상실험을 통해 수율을 기존의 2배로 높이고 실험실에서 직접 검증했다고 밝혔다.
연구팀은 섭씨 1000도가 넘는 고온, 가스 속도, 압력 등 조건이 까다로운 실험을 수행해 얻은 250개 데이터를 활용해 AI가 조건을 미세하게 바꾸어가며 1만여차례 가상실험을 수행하도록 했고 김용태 박사팀이 2019년 기록한 5.9%보다 2배 이상 높은 13.0% 수율을 달성했다.
연구팀은 논문 투고 후에도 연구를 계속해 현재 수율을 20%까지 끌어올린 것으로 알려졌다.
또 산소 투입 없이 메탄을 화학원료로 직접 전환하는 촉매공정은 부산물(숯)이 많이 나와 상용화하지 못했으나 연구진은 AI 가상실험을 통해 수율은 높으면서 부산물이 거의 없는 반응조건을 찾아냈다.
학계에서는 기본 수율 25% 이상, 전환된 메탄 대비 생성되는 부산물 비율인 부산물 선택도는 20% 미만을 상용화 기준으로 판단하며 현재 상용화에 근접한 기술을 연구하고 있는 곳은 미국, 중국, 한국으로 알려졌다.
장현주 박사는 “공정이 까다롭고 변수가 많은 화학반응에서 최적의 조건을 아주 짧은 시간에 찾아낼 수 있는 AI 기술은 앞으로 화학산업에서 바로 응용할 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구 성과는 Reaction Chemistry & Engineering 2월1일자 논문 뒤표지로 선정됐다.
한편, 한국화학연구원은 열로 전기를 만드는 열전소재와 페로브스카이트(Perovskite) 태양전지 소재 등 화학소재 개발시간을 혁신적으로 단축할 AI 모델을 개발하고 있다. (강윤화 선임기자)