인공지능(AI)을 활용해 신소재 개발의 걸림돌이었던 수소 원자의 정확한 위치를 예측하는 기술이 개발됐다.
스위스 폴 쉐러 연구소(PSI) 주도 공동 연구팀은 이미지 복원 AI 기술을 응용해 결정 구조에서 누락된 원자 위치를 찾는 '엑스탈페인트'(XtalPaint) 모델을 개발했다고 11일(현지시간) 국제학술지 'npj 계산 재료과학'에 발표했다.
수소는 가장 가벼운 원소로, 기존의 X선 회절 분석법으로는 관측이 어려워 '보이지 않는 원자'로 불렸다. 신소재의 특성을 컴퓨터로 시뮬레이션하려면 모든 원자의 정확한 위치 정보가 필수적이지만, 수소 원자 위치 정보가 누락된 경우가 많아 연구에 한계가 있었다.
연구팀은 사진의 일부가 가려졌을 때 AI가 빈 곳을 채워 넣어 이미지를 복원하는 '인페인팅'(inpainting) 기술에 착안했다. 마이크로소프트(MS)가 개발한 물질 생성 AI '매터젠'(MatterGen)을 기반으로, 결정 구조에서 원자가 있어야 할 미지의 영역에만 '노이즈'를 추가한 뒤 원자 위치를 재구성하도록 했다.
연구팀이 이미 알려진 결정 구조에서 수소 원자 위치를 임의로 삭제한 뒤 엑스탈페인트로 복원하는 실험을 진행한 결과, 97%의 성공률을 보였다. 기존 위치를 정확히 찾은 경우가 87%였고, 나머지 10%는 기존보다 더 안정적인 새로운 구조를 찾아냈다.
이 기술은 향후 수소 저장 신소재나 새로운 초전도체 개발 연구를 가속할 전망이다. 연구팀은 이 기술이 수소뿐만 아니라 리튬, 나트륨 등 차세대 배터리 핵심 소재의 원자 위치를 찾는 데도 적용될 수 있다고 설명했다.