바이오센서 응용 기대…국제학술지 ‘Advanced Science’ 게재

국내 연구진이 광학 분야에 인공지능(AI) 기술을 결합해 1초 만에 빠르고 정확하게 필름 형태의 파노 공명(Fano resonance)을 디자인하는 데 성공했다.
지스트(광주과학기술원)는 송영민 전기전자컴퓨터공학부 교수와 전해곤 AI대학원 교수 공동 연구팀이 AI를 활용해 1.14초 만에 오차율 7% 이내로 광학 파노(Fano) 공명을 디자인할 수 있는 시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.
기존의 파노 공명은 복잡한 나노 구조를 갖고 있어 제작이 어렵고, 스펙트럼 모양을 예측하는 데 변수가 많아 디자인 과정에서 많은 시간이 소요됐다.
연구팀은 단순한 형태인 필름형 적층 구조에 다공성 층을 삽입해 모든 범위의 스펙트럼 형태를 설계했다. 다층 퍼셉트론(multi-layer perceptron·MLP) 기반의 인공지능(AI) 기술을 활용해 빠르고 정확하게 스펙트럼 형태를 도출했다.
또 머신러닝 기반의 AI 기술을 적용한 효율적인 설계법 및 다각화된 딥러닝 인공지능을 통해 다양한 결합 기반 광학 구조 디자인으로 확장이 가능하며, 박막 구조의 파노 공진기는 빛을 투과할 수 있어 양방향 디스플레이로도 활용할 수 있다고 설명했다.
최근 파노 공명의 설계 및 제작의 복잡성을 해결하기 위해 단순한 박막 형태의 파노 공진 구조가 개발되어 왔으나, 대부분 제한된 물질 선택과 정형화되어 있지 않은 설계 방식으로 원하는 형태의 스펙트럼을 구현하기 어려웠다.
스펙트럼 조절은 가시광 영역에서 색 변화로 나타나는데 연구팀은 다공성 초박막 공진기가 비등방성(anisotropic)을 갖도록 제작함으로써 편광 방향에 따라 색을 자유자재로 변형시킬 수 있는 양방향 디스플레이를 구현했다.
연구팀은 이를 진자 운동 모델에 적용해 두 공진기 간의 결합 관계를 설계했으며, 이를 기반으로 학습데이터를 조합해 다공성 파노 공진구조의 두께 및 물질 정보를 도출했다.
송영민 교수는 "기존 파노 공진기 설계 과정의 불규칙성과 구조적 복잡성을 극복하고, 강화된 빛과 물질 간의 작용을 통해 정밀하게 스펙트럼 모양 설계가 가능한 시스템을 개발했다"고 말했다.
전해곤 교수는 "해당 기술은 인공지능 기술을 적용해 효율적인 설계법을 제시한 사례이며 다양한 결합 기반 광학 구조 디자인으로 확장이 가능해 앞으로 더욱 정교한 광학 결합 공전 실계에 널리 응용될 수 있을 것으로 기대된다"고 덧붙였다.
한편, 이번 연구 결과는 국제학술지 어드밴스트 사이언스(Advanced Science·IF: 15.1)에 지난 10일 온라인 게재됐다.
이정민기자 ljm7da@mdilbo.com
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광주전남대학총장協 "고등교육 생태계 다양성 확보해야" 광주전남지역대학교총장협의회(협의회)는 최근 국립순천대에서 제6차 회의를 열고, 대학의 위기에 맞서 지역발전을 견인하고 고등교육 생태계 다양성을 확보하는데 공동 노력할 것을 다짐했다고 10일 밝혔다. 광주전남지역 대학교 총장들이 고등교육 생태계의 다양성을 확보해야 한다고 입을 모았다.광주전남지역대학교총장협의회(협의회)는 최근 국립순천대에서 제6차 회의를 열고, 대학의 위기에 맞서 지역발전을 견인하고 고등교육 생태계 다양성을 확보하는데 공동 노력할 것을 다짐했다고 10일 밝혔다.이번 회의는 고등교육 이슈를 돌아보며 발전 방향을 모색하는 방식으로 진행됐다.이날 총장들은 "순천대학교의 글로컬 대학 선정을 축하하고 지역 대학과 공동 상생하는 계기가 되길 바란다"며 "지혜와 정신을 고양하지 못한 채 지식만을 교육하는 현 고등교육 정책에 대한 고찰이 필요하다"고 말했다.또 "학문생태계의 다양성이라는 대학 정체성을 확보해야 한다"며 "인구감소와 지역소멸 위기는 대학과 지자체와 산업계, 연구기관의 협업으로 극복할 수 있다"고 입을 모았다.정성택 협의회장은 "철근과 콘크리트의 팽창과 수축 비율인 열팽창계수가 똑같기 때문에 외부 온도 차에도 건물이 견고하게 유지될 수 있다"며 "철근과 콘크리트가 수축과 팽창을 함께 하듯, 광주전남 대학들이 협력할 때 지역과 고등교육의 발전이라는 건물도 견고하게 설 것"이라고 강조했다.한편, 협의회는 21개 광주·전남지역 대학교가 참여하고 있으며 이날 회의에는 광주교대, 광주대, 남부대, 목포해양대, 세한대, 송원대, 국립순천대, 전남대, 조선대, 한국에너지공과대 등 10개교가 참석했다. 내년 2월에는 차기 회장교인 초당대학교의 주관으로 광주대에서 협의회가 열릴 예정이다. 이정민기자 ljm7da@mdilbo.com
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