수백 년간 공기 중 탄소를 흡수할 수 있는 콘크리트 소재를 인공지능(AI)를 활용해 찾아냈다.
23일(현지시간) 미국 서던캘리포니아대학(USC) 비터비공과대학 연구팀은 한 번에 수십억개의 원자를 시뮬레이션하는 AI 모델인 '알레그로FM'(Allegro-FM)을 개발하고, 이를 이용해 탄소중립 콘크리트 소재를 찾아냈다고 밝혔다.
이번 연구를 이끈 나카노 아이치로 USC 교수는 "개발된 콘크리트 소재는 배출량을 줄일 뿐만 아니라 고대 로마의 콘크리트를 모방해 내구성이 뛰어나고 수명이 길다"고 강조했다. 현대 콘크리트의 수명은 평균 약 100년인데 비해 고대 로마 콘크리트의 수명은 2000년 이상에 달한다. 나카노 교수에 따르면 "여기에 탄산염을 넣으면 콘크리트가 더 견고해진다"고 설명했다.
연구팀은 알레그로FM을 이용해 실험 비용을 들이지 않고도 수십억개의 원자를 동시에 시뮬레이션해 다양한 콘크리트용 화학물질을 테스트했고, 그 결과 탄소흡수원 역할을 하는 콘크리트 소재를 찾아냈다고 밝혔다. 알레그로FM은 콘크리트를 만드는 과정에서 배출된 이산화탄소를 콘크리트에 재포집하는 것이 가능하다는 것이다.
기존에는 시뮬레이션 가능한 원자수가 수천~수백만개로 한정돼 있었다. 반면 알레그로FM는 아르곤국립연구소의 오로라 슈퍼컴퓨터로 40억개 이상의 원자를 97.5%의 효율로 시뮬레이션할 수 있었다. 이는 기존 방식보다 연산력이 약 1000배 더 뛰어나다.
켄이치 노무라 USC 교수는 "콘크리트는 여러 재료와 다양한 공정을 거치는 복잡한 재료로 콘크리트 소재를 시뮬레이션할 방법이 없었지만 알레그로FM을 사용해 기계적, 구조적 특성을 시뮬레이션할 수 있었다"고 말했다. 다만 실제 이 콘크리트를 생산하려면 추가 연구가 필요하다는 게 연구팀의 의견이다.
한편 콘크리트는 생산과정에서 막대한 이산화탄소를 배출하는 것으로 알려져 있다. 콘크리트 생산은 현재 전세계 이산화탄소 배출량의 약 8%를 차지한다.
이번 연구결과는 '물리화학레터스 학술지(The Journal of Physical Chemistry Letters)'에 게재됐다.
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