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‘유체역학’ 실험하는 선박 연구 ‘로봇 과학자’ 나왔다 

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‘유체역학’ 실험하는 선박 연구 ‘로봇 과학자’ 나왔다 

2019.11.28 04:00
MIT 연구진이 유체역학 관련 실험을 정교하고 빠르게 하기 위해 고안한 로봇 시스템 ITT. 사이언스로보틱스 제공.
MIT 연구진이 유체역학 관련 실험을 정교하고 빠르게 하기 위해 고안한 로봇 시스템 ITT. 사이언스로보틱스 제공.

복잡하고 예측하기 어려운 선박의 움직임에 대한 실험을 1년 안에 약 10만건 수행할 수 있는 로봇 시스템이 개발됐다. 로봇 시스템이 수행한 연구와 유사한 수준의 연구 주제라면 전세계에서 이뤄지는 모든 유체역학 관련 실험을 단일 로봇 시스템이 수행할 수 있는 기술로 평가된다.  

 

딕시아 팬 미국 매사추세츠공과대학(MIT) 교수 연구진은 ‘ITT(인텔리전트 타워링 탱크)’라고 이름 붙인 로봇 시스템을 고안하고 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 27일자에 논문을 발표했다. 연구진은 사람만으로 수행하는 데 어려움이 있는 복잡한 실험 연구 주제를 로봇과 컴퓨터, 인간이 함께 할 경우 더욱 효율적으로 할 수 있다는 잠재적인 패러다임 전환을 가져올 수 있을 것으로 기대했다. 

 

현재 ‘로봇 과학자’로 불리는 로봇 시스템은 화학 반응 및 최적화, 유전체학에 관한 새로운 가설 수립, 말라리아 약물 테스트 등을 수행하는 데 활용이 모색되고 있다. 일례로 미국방부 고등방위연구계획국(DARPA)의 예산 지원을 받은 컴퓨터는 실험이 가능한 가설을 합성하기 위해 수만 건의 논문을 읽는 것으로 알려졌다.  

 

연구진이 고안한 로봇 시스템인 ITT는 물의 흐름과 유체역학에 대한 실험을 수행하는 선박 공학에 활용된다. 먼저 연구진은 선박이 항행할 때 와류에 의한 진동과 불규칙적인 물의 흐름으로 물체에 부딪힐 때 발생하는 선박의 움직임에 대한 데이터를 수집했다. 

 

ITT는 인위적으로 진동을 유발하는 로봇에 컴퓨터와 컨트롤러를 결합한 형태의 로봇 시스템이다. ITT는 이미 수집된 데이터를 통해 알고리즘을 학습하고 와류나 해류 등으로 발생할 수 있는 다양한 환경에서의 예상 진동을 측정하기 위해 진동의 강도나 속도, 진폭, 주파수 등 수치 모델을 예측한다. 이 예측치를 토대로 실험 수조에서 어느 정도의 속도와 진폭, 주파수 조합이 분석돼야 하는지를 결정하고 인위적으로 조합을 만들어내 실험 데이터를 얻는다. 

 

유체(물)의 움직임에 따른 데이터를 장시간 수집하고 이를 분석해 최적의 선박 엔지니어링을 하는 것이 아니라 유의미한 실험 데이터를 도출하기 위해 인위적으로 만들어야 하는 진동, 속도, 진폭, 주파수 수치를 가설로 먼저 세우고 빠르게 유의미한 데이터를 얻는 방식이다. ITT는 이같은 새로운 가설을 반복적으로 테스트한 뒤 최종 데이터와 분석 결과를 제공한다. 

 

연구를 이끈 팬 교수는 “ITT는 최대 8개의 서로 다른 속도와 진폭, 주파수 등 매개변수를 활용해 실험 가설을 세울 수 있으며 박사급 연구원이 수행해야 하는 난이도의 실험을 2주마다 완료할 수 있다”며 “많은 실험을 수행하려면 컴퓨팅 비용이 늘어날 수 있기 때문에 앞으로는 심층 신경망을 활용해야 할 것”이라고 밝혔다. 

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