AI가 설계한 비정형 내진 댐퍼, 같은 부피서 지진 에너지 1.81배 흡수

인공지능(AI)이 기존의 정형화된 틀에서 벗어난 강재 내진 댐퍼를 설계해, 같은 부피에서 더 많은 지진 에너지를 흡수하는 결과를 냈다. 경상국립대학교는 항공우주공학부 도재혁 교수 연구팀이 개발한 비정형 강재 내진 댐퍼가 기존 상용 댐퍼 평균의 1.81배에 이르는 지진 에너지를 흡수했다고 밝혔다.

강재 댐퍼는 지진이 발생했을 때 건물의 기둥이나 보 같은 주요 구조부재보다 먼저 변형되는 장치다. 여기서 소성 변형은 외부의 힘이 사라져도 원래 모습으로 돌아오지 않는 영구 변형을 뜻한다. 강재 댐퍼가 주요 구조부재보다 먼저 이런 변형을 일으키며 지진 에너지를 받아내는 원리다.

연구팀이 비교한 핵심 조건은 댐퍼의 부피였다. 새로 설계한 댐퍼와 기존에 판매되는 상용 댐퍼가 같은 부피일 때 각각 얼마나 많은 지진 에너지를 흡수하는지 살폈다. 그 결과 AI로 설계한 댐퍼의 에너지 흡수량은 기존 상용 댐퍼 평균의 1.81배에 이르렀다.

이번 연구의 특징은 AI를 활용해 댐퍼의 모양을 설계했다는 점이다. 연구팀은 기존의 정형화된 형상을 그대로 따르지 않고 비정형 구조를 만들었다. 비정형은 일정한 틀이나 규칙적인 모양에 맞추지 않은 형태를 뜻한다. AI를 활용해 기존 형상에서 벗어난 설계를 만들고, 그 결과를 같은 부피라는 조건에서 수치로 비교했다.

AI 설계 결과는 계산 단계에만 머물지 않았다. 연구팀은 최종 선정한 댐퍼를 금속 3D 프린팅으로 실제 제작했다. 금속 3D 프린팅은 금속적층제조라고도 하며, 금속 재료를 층층이 쌓아 설계된 형상을 만드는 방식이다. 연구팀은 이렇게 제작한 댐퍼를 대상으로 실험 검증까지 마쳤다.

이번 결과는 AI로 정형화된 모양을 벗어난 내진 부품을 설계하고, 금속적층제조로 실물을 만든 뒤 실험으로 성능을 확인했다는 데 의미가 있다. 연구팀은 같은 부피에서 흡수하는 지진 에너지량을 기준으로 비정형 설계의 결과를 제시했다.

자료: 경상국립대학교