[이슈메이커=임성희 기자]
기계공학 기반의 멀티모달 신경망
파동이론으로 인간 뇌 모방한 딥러닝
진동, 파동 활용한 건전성 예측 및 관리
기계공학의 한계는 어디일까? 전통학문인 기계공학이 MZ 세대 연구자들을 통해 최첨단 학문으로 거듭나고 있다. 바이오의 탈을 쓴 기계공학, IT의 탈을 쓴 기계공학 등 기계공학의 변신은 무죄다. 국립금오공대 곽윤상 교수도 기계공학 융합연구 분야에 떠오르는 신진연구자다. 딥러닝을 하기에 IT인가 싶지만, 기계공학 기반의 전문성은 그의 연구 정체성을 더 부각시킨다. 진동과 파동 전파의 원리가 활용되는 그의 딥러닝 기술과 비전을 소개한다.
미 공군연구소, 프랑스 협력과제 선정으로 국제적 가치 인정
2022년 7월 곽윤상 교수가 미 공군연구소 국제연구 프로젝트를 수주하며 주목받았다. 각 국가의 국방안보 관련 연구는 대외비인 경우가 많아, 해외 연구그룹이 수주하기 쉽지 않은데, 곽 교수는 그만의 기술력으로 높은 경쟁률을 뚫고 선정됐다. ‘극초음속/우주 환경의 딥러닝 적외선 센싱기술 개발’로 그의 선행연구인 ‘복합구조에서 전파되는 광파의 파동 물리적 현상을 기반으로 하는 수치적 스펙트럼 센싱기술’이 선정의 원동력이 됐다. 극초음속이나 우주 같은 극한 환경에서도 적용 가능한 적외선 센싱 기술개발이 기대된다.
기계공학도였던 그는 언제 딥러닝을 알게 됐을까? “박사과정으로 전통적인 진동연구를 많이 했는데, 지도교수님이신 한양대 박준홍 교수님께서 5년 후에는 이 기술이 주목받을 것이라며, 딥러닝과의 융합연구를 제안해주셨어요. 현재는 파동이론을 반영한 인공신경망으로 저만의 연구커리어를 만들어나가고 있습니다” 머신러닝에 인간의 뇌를 모방한 신경망 네트워크를 더한 딥러닝 알고리즘은 AI 발전을 이끌며 현재 많은 연구그룹이 연구하는 주제이기도 하다. 하지만 곽윤상 교수처럼 기계공학의 파동을 활용한 인공신경망 딥러닝은 찾아보기 힘들다. 거기에 시각, 청각, 촉각 등 다양한 형태의 감각 정보를 한꺼번에 처리 가능한 멀티모달 신경망 기술까지 더했다. 다양한 데이터 모달리티를 활용한 신경망 기술은 일반적인 딥러닝보다 정확하고 안정적이다. 최근에는 ‘골-임플란트 계면의 초음파 교호작용 예측을 위한 물리 정보기반의 멀티모달 신경망’ 주제로 한국연구재단 프랑스협력과제에 선정되며, 그의 멀티모달 신경망 기술에 기대가 모이고 있다. 그는 자신 기술의 최대 강점을 무궁무진한 적용 가능성이라 했다. “컴퓨터를 활용한 알고리즘 기술이다 보니, 바이오, 재료, 방산, 우주 등 다양한 분야에 활용 가능한 플랫폼 기술이라고 생각합니다” 그래서 곽윤상 교수는 한국전산구조공학회, 한국소음진동공학회에서 신진연구자로 소개되며 더 주목받고 있다. 연구원들도 경북 공공데이터 활용 경진대회에서 경북도지사상과 한국소음진동공학회에서 우수논문상을 받는 등 더불어 두각을 나타내고 있다.
이론적 진동 모델링 기술로 차별화된 예측진단 시스템 선보여
연구실은 파동 기반의 동적 물성치 평가, 음향·진동 메타구조 개발, 멀티모달 정보기반의 결함 진단, 손실정보 딥러닝 복원기술 연구를 수행하고 있다. 곽윤상 교수는 다양한 연구 적용 분야 중 현재 집중하고 있는 응용 분야로 PHM(건전성 예측 및 관리) 기술을 소개했다. 건설, 기계, 발전소 등의 고장 시점을 사전에 예측해 설비관리를 최적화하는 기술로 그는 기존 PHM 기술에 딥러닝과 결합된 이론적 진동 모델링 기술이라는 차별화된 기술을 더하며 좀 더 세련된 PHM 기술을 선보인다. 다양한 장치로부터 계측된 실험결과들이 가지고 있는 관계성을 분석하고, 이 데이터들의 멀티모달 신경망 학습을 통해 최적의 결과를 도출하기까지의 과정을 디자인할 수 있는 능력과 시스템을 갖췄다.
곽윤상 교수가 소개한 연구경력 중 진주에서 아이디어를 얻어 스펙트럼 정보를 복원할 수 있는 기술개발에 눈길이 갔다. 빛의 파동을 활용해 시각 정보보다 많은 정보를 가진 빛의 스펙트럼을 분석할 수 있는 딥러닝 기술을 개발한 것이다. 미 공군연구소 과제 수주의 원동력이 된 성과로, 우리 생활에 늘 있는 파동에 대한 특별한 관심이 실용적인 과학기술로 연결된 좋은 사례이기도 하다.
자유로운 연구실 분위기, 풍부한 국제교류 기회
단체 사진을 위해 모인 연구원들은 하나같이 자유로운 연구실 분위기가 좋다며 입을 모았다. 기계공학과 IT의 융합으로 공부가 어려울 법도 하지만, 자유로운 분위기 속에서 연구 또한 재밌다고 말했다. 미 공군연구소와 프랑스 연구기관과의 협력으로 해외 교류의 기회가 많아진 것도 연구원들에게는 큰 기쁨이 된다. “구미는 큰 공단들이 있어, 산학협력이 활발히 이뤄지고 있으며 이는 학생들이 공부하면서 취업까지 해결할 수 있는 좋은 시스템으로 이어지고 있습니다”라며 곽윤상 교수는 학생들이 대학원에 진학해 자신의 가치를 더 높이길 바랐다. 5년 후에는 PHM 기술과 기계공학 기반의 멀티모달 신경망 분야에서 인지도 있는 연구자가 되고 싶다는 그는 진동을 이용한 로보틱스 연구에도 도전해보겠다는 바람을 전했다. 기계공학에서 태동한 산업혁명에서 오늘날 4차산업혁명까지, 그 중심에는 기계공학이 있다. 인류 문명 진화에 발맞춘 기계공학의 변신, 앞으로 곽윤상 교수가 제시할 기계공학의 미래가 궁금하다.
