수백 시간 걸리던 금속 공정 시뮬레이션, '수십 시간'으로 단축 작성일 07-08 13 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="Unh108DgLe"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1c5bfb1f3f809b8ba36a59f3625a8ac2af1868944c15e78ba0fc43bfadc4de46" dmcf-pid="uLltp6wanR" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 이병주 포스텍 신소재공학과 교수, 오상호 박사. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/08/dongascience/20260708114611092uxyw.png" data-org-width="680" dmcf-mid="0eG7bdhDJJ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/08/dongascience/20260708114611092uxyw.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 이병주 포스텍 신소재공학과 교수, 오상호 박사. 포스텍 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="296232b0db62b57aeb06e027cb6acd874f4f83bfbcece351786fb79820344977" dmcf-pid="7oSFUPrNnM" dmcf-ptype="general">새로운 금속 제품을 개발하려면 원하는 성능이 나올 때까지 공정 조건을 바꿔가며 실험을 반복해야 한다. 컴퓨터 시뮬레이션으로 반복 실험을 크게 줄일 수 있는 방법이 개발됐다. </p> <p contents-hash="3d43942a8c6b9fdc496c6c6bb30f3ae0bcbb32b397308008de19741dcc7f0689" dmcf-pid="zgv3uQmjex" dmcf-ptype="general">포스텍은 이병주 신소재공학과 교수 연구팀이 금속 소재의 제조 공정 효율을 높일 수 있는 기술을 개발하고 연구 결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 공개했다고 8일 밝혔다. </p> <p contents-hash="e7eed81f42a9ce956a5edecde496e171b310e6e957dbbc96c96022a2bb572746" dmcf-pid="qdOXtVcnLQ" dmcf-ptype="general">액체 상태인 금속은 굳는 과정에서 결정립(불규칙한 형상의 결정 입자)과 미세조직이 만들어진다. 응고 과정 중 형성되는 결정립과 미세조직은 금속 제품의 강도와 품질을 결정한다. 전통적인 주조 공정뿐 아니라 금속 분말을 레이저로 녹였다가 빠르게 굳히는 3D 프린팅 공정에서도 중요하다. </p> <p contents-hash="84404b421fd0338560037c10d4382be60882ed264a70fbe03c00c09cf8542e35" dmcf-pid="BJIZFfkLLP" dmcf-ptype="general">3D 프린팅 공정 과정 중 발생하는 온도 변화가 미세조직을 어떻게 변화시키는지 예측하는 데 그동안 많은 시간이 걸렸다. 현재 널리 사용되는 ‘상장(Phase-field)’ 모델과 같은 정밀 시뮬레이션은 계산량이 매우 많아 예측하는 데 오랜 시간이 걸린다. 수십 마이크로미터 크기 영역을 분석하는 데 고성능 컴퓨터를 이용해도 수백 시간이 필요해 산업 현장에서 활용하기 어려웠다. </p> <p contents-hash="da5cd263afcccaf91ca44deedc7e31208635b6aedb6d40c7839fd19ef9152fba" dmcf-pid="biC534Eoe6" dmcf-ptype="general">연구팀은 통계역학을 기반으로 한 ‘몬테카를로 포츠(Monte Carlo Potts)’ 모델에 주목했다. 금속 내부 결정립 성장 과정을 계산하는 데 사용되는 몬테카를로 포츠는 알고리즘이 간단해 계산 속도가 매우 빠르다는 장점이 있다. 다만 응고 현상을 계산에 제대로 반영하지 못하는 한계가 있다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="29698ddffcf4ab1607f2aeae5244402e03709ae3a650afd1db968283562dbb7c" dmcf-pid="Knh108DgR8" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="주조 및 3D 프린팅 제품의 미세조직을 재현하는 시뮬레이션. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/08/dongascience/20260708114612356kueh.jpg" data-org-width="599" dmcf-mid="pjQNky9URd" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/08/dongascience/20260708114612356kueh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 주조 및 3D 프린팅 제품의 미세조직을 재현하는 시뮬레이션. 포스텍 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="ead41763f465fa9f47ef99d09bb4ee4af0a3b895fda0cf73659e18412715f4ca" dmcf-pid="9Lltp6waJ4" dmcf-ptype="general">연구팀은 몬테카를로 포츠에 물리 단위를 연결하고 응고 역학 이론을 접목했다. 그 결과 금속이 굳는 과정에서 일어나는 현상들을 하나의 알고리즘으로 동시에 계산할 수 있는 모델이 구현됐다. </p> <p contents-hash="256d43e20bb1cab880484abd1cc1f132295f5689e9c448d426693a47f639244e" dmcf-pid="2oSFUPrNLf" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 모델은 결정립이 자라는 과정, 새 결정이 생기는 과정, 기존 결정 방향을 따라 이어 자라는 현상 등을 계산해 응고 속도와 미세조직을 정확하게 재현했다. 지금까지 계산이 어려웠던 수십 밀리미터 규모의 제조 공정을 일반 데스크탑 수준의 컴퓨터로 수십 시간 안에 시뮬레이션했다. </p> <p contents-hash="f8c76ce6309c1c4da7e649819d10b2925bae9dd681deb7fb453381d2c90c2f4c" dmcf-pid="Vgv3uQmjMV" dmcf-ptype="general">연구팀의 모델을 이용하면 금속 제품을 만들기 전 컴퓨터에서 공정 조건들을 미리 시험해 시행착오를 줄일 수 있다. 이 교수는 “우리 기술은 적은 계산 비용만으로 금속 제조 공정 설계 단계에서 시행착오를 크게 줄일 수 있는 효율적인 가이드가 될 것”이라며 “원하는 미세조직과 성능을 얻기 위한 합금 및 공정 설계에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 말했다. </p> <p contents-hash="f57672c8bb0b02afd44f4de6d6c4fb43d4e7e4ca0d2e5c89f03314f667103460" dmcf-pid="faT07xsAd2" dmcf-ptype="general"><참고 자료><br> doi.org/10.1038/s41467-026-72512-7</p> <p contents-hash="0b4becfad1bcd6724ad863e51036356162f3df5621bad3fd19fb80f1f6758c1b" dmcf-pid="4NypzMOcd9" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “AI ‘딸깍’에 취약점 발견→해킹까지 1분”…독자 AI 보안체계 필요 07-08 다음 체육공단, 스포츠 인재육성 위해 인턴십 운영 기관 모집 07-08 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
