이화여대 학부생, 공학 분야 상위 5% 국제학술지 제1저자 등재

AI 기반 초경량 격자구조 설계

[서울=뉴시스] 이화여대 이상륜 교수(왼쪽), 서유정 학부생. (사진=이화여대 제공) 2025.12.10. [e-mail] *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]전수현 인턴 기자 = 이화여대는 본교 학부생이 지도교수와 함께 세계적 국제학술지에 제1저자 논문을 게재하는 성과를 거뒀다고 10일 발표했다.

이화여대 휴먼기계바이오공학부 서유정 학부생 연구원과 이상륜 교수가 공동으로 수행한 연구가 최근 기계공학 및 역학 분야 상위 약 5% 이내인 최상위 저널 '박판 구조물(Thin-Walled Structures)' 학술지에 출판됐다.

연구팀은 가볍고 높은 강성·강도를 동시에 구현할 수 있어 미래 항공·자동차·로봇 산업에서 주목받는 격자-트러스 메타물질(metamaterial)에 주목했다.

특히 코어–쉘(core–shell) 형태의 격자 구조는 내부 '코어'와 외부 '쉘'을 서로 다르게 설계해 기계적 성능을 크게 높일 수 있는 잠재력이 있다.

그러나 기존 연구는 대부분 단일 소재나 단순한 직선형 빔 형태에 집중돼 있어 빔의 형상과 소재 배치를 통합적으로 최적 설계하는 연구는 부족했다.

이에 연구팀은 코어–쉘 구조의 격자 트러스에 인공지능(AI) 기반 최적화 기법을 적용해 초경량 구조의 강성과 강도를 2배 이상 향상시키는 기술을 개발했다.

주요 성과는 기존 원통형 빔 구조가 가진 기계적 한계를 극복하기 위해 고차원 베지어(Bézier) 곡선을 활용한 새로운 형상 설계 방식을 도입하고, 여기에 딥러닝과 유전알고리즘을 결합한 AI 최적화 프레임워크를 적용한 데 있다.

이 프레임워크를 통해 연구팀은 동일한 재료량을 사용하면서도 기존 설계 대비 약 134% 높은 강성(stiffness)과 378% 높은 강도(strength)를 확보하고 에너지 흡수 능력 또한 크게 향상된 최적 격자 구조를 도출했다.

이어 고해상도 멀티머티리얼 폴리젯(PolyJet) 3D 프린팅 기술로 실제 시편을 제작해 압축 실험을 수행한 결과 이러한 성능 향상을 직접 확인했다.

제1저자인 서유정 학생은 "학부생으로서 참여한 첫 연구가 국제 저널에 게재돼 매우 뜻깊다"며 "앞으로 AI 기반 구조 설계 연구를 더욱 확장해 나가고 싶다"고 소감을 밝혔다.

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