AI로 '청정수소' 촉매 찾는다…개발 속도 '획기적 단축'

이산화탄소 배출 없이 수소를 생산하는 기술의 핵심인 '촉매' 개발 속도를 획기적으로 높일 인공지능(AI) 플랫폼이 개발됐다.

일본 도호쿠대 고등재료과학연구소(WPI-AIMR) 등이 참여한 국제 공동 연구팀은 15일(현지시간) AI 기반 촉매 개발 플랫폼 '디그메스파이'(DigMethpy)를 공개했다.

이 플랫폼은 '메탄 열분해' 기술에 사용될 촉매를 찾는 과정을 가속한다. 메탄 열분해는 메탄을 수소와 고체 탄소로 분해해 이산화탄소 배출 없이 수소를 생산하는 청정 기술로 주목받는다.

하지만 이 기술의 상용화를 위해서는 반응 속도를 높일 효율적인 액체금속 촉매를 찾아야 하는 과제가 있었다. 촉매로 사용될 수 있는 물질의 조합이 방대해 기존에는 수많은 시행착오를 거쳐야 했다.

디그메스파이는 500개 이상의 과학 논문과 계산 기록에서 추출한 4만개 이상의 데이터를 기반으로 작동한다. 과학 문헌, 실험 데이터, 시뮬레이션, 머신러닝, 거대언어모델(LLM)을 하나의 프레임워크로 통합했다.

플랫폼은 데이터를 기반으로 유망한 촉매 후보를 예측하고, 검증 결과를 다시 학습해 추천 성능을 지속해서 개선하는 순환형 구조를 갖췄다. 연구팀은 이를 통해 촉매 성능과 관련된 주요 화학적 특성을 파악하고 고성능 다성분 액체금속 합금 촉매를 설계하는 데 성공했다.

연구를 이끈 하오 리 도호쿠대 특임교수는 "디그메스파이는 데이터 기반의 자율적 촉매 발견을 향한 중요한 단계"라며 "더 깨끗한 수소 생산에 필요한 촉매 개발을 가속할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 'AI 에이전트'(AI Agents)에 게재됐다. 연구팀은 향후 디그메스파이의 데이터베이스를 확장하고 예측 능력을 고도화할 계획이다.