[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 국내 연구진이 인공지능(AI)으로 온실가스인 메탄을 유용한 화학원료로 직접 바꾸는 실험을 해 기존보다 수율을 10% 이상 높이는 데 성공했다.

한국화학연구원은 화학플랫폼연구본부 장현주·김현우 박사팀과 화학공정연구본부 김용태 박사팀이 AI의 기계학습과 인공 꿀벌 군집 알고리즘을 활용해 온실가스인 메탄을 유용한 에틸렌 등으로 직접 바꾸는 가상 실험을 수행해 이 같은 성과를 냈다고 22일 밝혔다.

1000도가 넘는 고온, 가스 속도, 압력 등 조건이 까다로운 실험을 실험실에서 직접 수행한 후 250개의 실험 데이터를 바탕으로 인공지능이 1만번 이상 가상 수행해 AI 활용 전보다 10% 이상 높은 수율을 얻었다.

원하는 생성물(C2 화합물)의 수율은 높이고 부산물(숯, coke)의 생성을 최소화하는 조건을 찾기 위해 사용된 인공 꿀벌 군집(Artificial Bee Colony) 알고리즘 그림[사진=한국화학연구원] 2021.02.22 memory4444444@newspim.com

메탄은 석유화학 공정과 셰일 가스에서 나오는 물질로 전세계 연간 메탄 발생량 9억t 중 92.2%가 난방이나 발전용으로 사용되고 화학원료로 사용되는 것은 7.8%에 불과하다.

이 때문에 연구진들은 메탄을 화학원료로 전환해 활용하는 방법을 찾고 있다.

메탄을 산소 투입 없이 화학원료로 직접 바꾸는 촉매공정은 기술수준이 매우 높고 부산물이 많이 나와 상용화되지 못했다.

2019년 화학연 김용태 박사팀에서 부산물이 거의 없이 5.9%의 수율을 기록했었다.

후속 연구와 인공지능 연구 협업을 통해 2019년 수율의 2배인 13%를 달성한 것이다.

장현주 박사[사진=한국화학연구원] 2021.02.22 memory4444444@newspim.com

장현주 박사(본부장)는 "개발한 인공지능 기술은 다양한 화학 반응 조건을 가상 환경에서 찾을 수 있어서 앞으로 화학 산업에서 중요한 여러 반응에 바로 응용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구는 한국화학연구원의 주요사업과 한국연구재단의 C1가스리파이너리사업으로 수행됐다.

연구 성과는 국제 학술지 'Reaction Chemistry & Engineering'에 지난 1일 실렸다.

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