[Weekly 신기술 및 정책소식] KAIST, 엔비디아 GPU 256장 받아 AI 신약 개발 도구 만든다

◇ KAIST, 엔비디아 GPU 256장 받아 AI 신약 개발 도구 만든다

한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 구글 딥마인드의 인공지능(AI) 신약 개발 도구 '알파폴드3'(AlphaFold3)를 뛰어넘는 'K-폴드'(Fold) 개발을 추진한다. 

KAIST는 과학기술정보통신부가 주관하는 'AI 특화 파운데이션 모델 개발 사업'의 주관기관으로 선정돼 신약 개발 등 첨단 바이오 AI 연구에 활용할 수 있는 차세대 파운데이션 모델 개발에 본격 착수했다고 7일 밝혔다. 

구글 딥마인드의 '알파폴드3'(AlphaFold3)는 신약 개발·질병 연구·바이오 산업의 핵심 기술인 단백질 구조 예측 부문에서 성과를 거뒀지만, 데이터 통계에 의존한 기존 방식은 정확도와 예측 속도에 한계가 있었다.

KAIST는 단백질 안에서 일어나는 물리·화학적 상호작용의 원리를 스스로 배우는 새로운 AI 모델 'K-폴드'를 도입할 계획이다. 이를 통해 단백질이 여러 형태로 변하는 모습과 분자 간 결합의 세기까지 정확하게 예측할 수 있다고 설명했다. 

◇ "차세대 리튬메탈전지 화재 위험↓"…고체 전해질 필름 개발

한국과학기술원(KAIST) 변혜령 교수 연구팀은 서울대 손창윤 교수팀과 공동으로 리튬메탈전지 용 유기 고체 전해질 필름을 개발했다고 4일 밝혔다. 

연구팀은 구멍이 일정하게 배열된 다공성 구조의 신소재인 '공유결합유기골격구조체'(COF·Covalent Organic Framework)를 이용해 머리카락 굵기 5분의 1 정도 되는 20㎛(마이크로미터, 100만분의 1ｍ) 두께의 고체 전해질을 제작했다.

리튬 이온을 전달하는 기능기(작용기)를 일정한 간격으로 정교하게 배치해 기존에는 높은 온도에서만 이동하던 리튬 이온을 실온에서도 기능기를 따라 빠르게 이동할 수 있도록 설계했다. 

또 리튬 이온이 가장 짧은 직선 경로를 따라 빠르게 이동할 수 있는 통로를 만들어 리튬 이온의 이동 경로를 분자 수준에서 정밀하게 제어할 수 있는 고체 전해질 구조를 구현했다. 

◇ 한국공학대, 단결정 다이아몬드 웨이퍼 첫 개발

한국공학대학교는 반도체공학부 남옥현 교수 연구팀이 차세대 반도체 소재로 주목받는 다이아몬드 웨이퍼 분야에서 세계적인 성과를 거뒀다고 8일 밝혔다.

이번 연구는 세계 최초로 '쌍정 결함이 없는(twin-free) (111)면 단결정 다이아몬드'를 r-면 사파이어 기판 위에 성장시키는 데 성공한 것이다.

다이아몬드는 실리콘(Si), 실리콘카바이드(SiC), 갈륨나이트라이드(GaN)보다 월등히 넓은 밴드갭, 높은 열전도율, 뛰어난 전계 파괴 강도를 지녀 '궁극의 반도체'로 불린다.

특히 방사선 내성이 우수해 우주·국방 등 극한환경에서도 안정적인 성능을 발휘할 수 있어 미래 전략산업의 핵심 소재로 꼽힌다.

◇ AI로 '뻔한 정보' 걸러내 이미지 전송효율 45배 높여

울산과학기술원(UNIST)은 윤성환 인공지능대학원 교수팀이 인공지능(AI) 기반 무선 이미지 전송 기술인 '과제 맞춤형 의미통신'을 개발했다고 6일 밝혔다.

연구팀은 이미지에 포함된 모든 정보를 보내는 대신 통신의 목적인 과제(task)에 꼭 필요한 의미 정보만 선별해 전달하는 기술을 개발했다. 예를 들어 사진 속 객체만 분류하는 과제인 경우 '고양이', '자동차' 같은 객체 정보만 보내고 '모자를 쓴 고양이', '의자 위에 앉은 사람' 같은 이미지 생성이 과제인 경우 객체의 배치와 관계 정보도 함께 전송하는 식이다.

자율주행 영상 등을 기반으로 시뮬레이션한 결과 개발된 기술은 기존 통신 방식보다 최대 45배 높은 전송 효율을 달성했다. 다양한 무선 통신 환경에서 실시간 과제 수행 가능성이 확인된 것이다.

◇ "실제보다 30배 빠르다?" 반도체 성능 평가 오류, UNIST가 잡았다

울산과학기술원(UNIST)은 반도체소재·부품대학원 김정환·정창욱 교수팀이 반도체 소자의 주요 성능 지표인 '전계 효과 전하 이동도(Field-Effect Mobility)'가 소자 구조에 따라 실제보다 최대 30배까지 부풀려져 측정될 수 있음을 규명했다고 3일 밝혔다. 

또 이 문제를 해결할 반도체 소자 구조 설계 표준을 제시했다. 전하 이동도는 반도체 내부에서 전하(전류)가 얼마나 빠르고 효율적으로 움직이는지를 나타내는 지표다. 이 수치가 클수록 소자가 더 빠르게 작동하고 전력 소모는 줄어들기 때문에, 고성능 반도체 칩 개발의 성패를 가늠하는 중요한 척도로 여겨진다.

연구에 따르면 이 전하 이동도는 산화물 박막트랜지스터(Thin-Film Transistor) 반도체 소자의 기하학적 구조에 따라 최대 30배 이상 과대 측정될 수 있다.

◇ 켄텍 연구팀, MoS₂ 기반 고성능 알칼라인 수전해 수소발생전극 개발

4일 켄텍에 따르면 김창희 에너지공학부 교수 연구팀이 '대면적 제작이 가능한 공정'을 통한 이황화몰리브덴(MoS₂) 기반의 고성능 알칼라인 수전해 수소발생전극을 개발해 실제 재생에너지 환경을 모사한 평가로 안정성을 검증하는 데 성공했다.

김 교수팀은 대면적화가 가능한 '공동 스퍼터링'(Co-sputtering) 기술을 도입했다. 이를 통해 이황화몰리브덴에 니켈(Ni)을 도핑하고 출력과 증착 시간을 정밀하게 제어해 1T 구조의 수율을 높이고 표면 활성 면적도 확장했다. 

그 결과 전하 전달 효율과 촉매활성도를 크게 향상시켰다. 실제 알칼라인 수전해 단일 셀에서 약 89%의 효율(전류밀도0.4 A/cm2)을 달성해 현재 세계 최고 수준 (82%, 독일 ThyssenKrupp사)을 넘어섰다. 

또한 전극이 실제 재생에너지 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는지를 검증하는 시동-정지 반복 평가를 수행해 반복적인 시동 정지 운전에서도 안정적인 구조와 성능을 유지함을 확인했다. 이를 통해 이번 연구 성과가 성능 개선을 넘어 차세대 수전해 시스템에 충분히 적용 가능함을 증명했다.

◇ 사진 2~3장만으로 3D 장면 복원한다

KAIST는 윤성의 전산학부 교수 연구팀이 정밀한 카메라 위치 정보 없이도 일반 사진, 영상만으로 고품질의 3차원 장면을 복원할 수 있는 새로운 기술 ‘SHARE(Shape-Ray Estimation)’를 개발했다고 6일 밝혔다.

3D 영상을 만드는 기존의 3D 시뮬레이션은 실제 공간을 라이다(LiDAR)나 3D 스캐너로 정밀하게 측정하고 수천 장의 사진을 카메라 위치 정보와 함께 보정하는 과정이 필요하다. 촬영 당시의 정밀한 카메라 위치와 방향 정보가 필수적으로 요구된다. 고가의 특수 장비나 복잡한 보정 과정이 필요한 이유다. 

KAIST 연구진은 이러한 한계를 극복하고 단 2, 3장의 일반 사진만으로도 실험실이나 도심을 고정밀 3D 공간으로 복원해 시뮬레이션 환경을 구축할 수 있는 기술을 개발했다. 몇 개의 일반 사진만으로도 3차원 장면과 카메라의 방향을 동시에 추정해 정확한 3D 모델을 구축하는 기술이다. 별도의 추가 학습이나 정밀한 보정 과정 없이도 실제 환경에서 신속하고 정밀한 복원이 가능해 효율성과 범용성이 매우 높다.

◇ 서울대병원·네이버, 생물학적 나이·건강위험 예측 AI모델 개발

서울대병원과 네이버 공동 연구팀이 건강검진 데이터를 활용해 개인의 생물학적 나이와 건강 위험을 평가하는 인공지능(AI) 모델을 개발했다. 

7일 서울대병원에 따르면 공동 연구팀은 2003∼2020년 서울대병원 강남센터에서 건강검진을 받은 15만1천281명의 데이터를 바탕으로 트랜스포머 기반 AI 모델을 개발했다.

이 AI 모델은 혈압, 혈압, 폐기능, 콜레스테롤 등 다양한 건강지표를 통합 분석해 개인의 생물학적 나이를 예측하고, 현재의 건강 상태가 향후 생존율과 어떤 통계적 연관성을 가지는지도 평가한다.

생물학적 나이(BA)는 유전, 생활습관, 환경, 질병 이력 등 다양한 요인을 종합해 신체의 실제 노화 정도를 수치로 표현한 것으로, 실제 나이보다 생물학적 나이가 어릴수록 건강이 양호하다는 의미다.

◇ 中 연구팀, 방사선 내성 강한 ‘군사용 2D 반도체 칩’ 개발

중국이 실리콘을 사용하지 않는 새로운 개념의 차세대 반도체 칩으로 주목받는 ‘2D 반도체’의 군사적 용도의 칩을 개발했다고 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)가 4일 보도했다. 

상하이 푸단대 저우펑 교수와 바오원중 교수가 이끄는 연구팀은 기존의 실리콘 기반 회로보다 방사선 내성이 더 강한 화합물인 이황화몰리브덴을 기반으로 한 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 칩을 개발했다. 

실험실 테스트 결과 이 칩은 최대 10메가래드(방사선 흡수선량의 단위)에 달하는 극한 수준의 감마선에 노출된 후에도 완벽하게 작동하는 것으로 나타났다. 이 정도의 감마선은 대부분의 실리콘 회로를 파괴하고 방사선에 노출된 사람은 사망에 이르게 할 수 있다.