POSTECH 노준석 연구팀, 메타물질 설계에 최적화된 초고속 시뮬레이션 프로그램 개발·온라인 무료 배포

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[시사뉴스 정은주 기자] POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 빛을 자유자재로 조절해 모습을 숨기거나 정보를 암호화하고, 입체 동영상을 광속으로 전달할 수 있는 물질인 ‘메타물질’을 설계할 수 있는 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발, 무료로 배포했다.

POSTECH 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 윤관호 박사(현 서울과학기술대학교 생산시스템 및 설계공학과 조교수) 연구팀이 메타물질 설계에 최적화된 시뮬레이션 프로그램을 개발 및 온라인을 통해 무료로 배포했다. 가격이 비싸고 계산 안정성이 낮은 기존의 상용 전자기파 시뮬레이션 소프트웨어의 한계를 극복하는 연구성과로, 수리물리 및 컴퓨터공학 분야 세계적인 학술지 컴퓨터 피직스 커뮤니케이션즈(Computer Physics Communications) 온라인판에 소프트웨어 패키지와 함께 소개됐다.

메타물질이란 자연에 존재하는 원자를 모사한 인공원자로 이루어진 새로운 물질로 기존의 물질이 제공하지 못하는 음굴절 및 초고굴절 등 다양한 광 특성을 자유자재로 제어할 수 있다. 이런 특성 때문에 메타물질을 이용해 초박막 평면렌즈, 고해상도 홀로그램, 투명망토와 같은 이전에 없던 새로운 광학 기기를 구현하기 위한 연구가 전 세계적인 관심을 받고 있다.

사람의 눈에 보이는 가시광선에서 작동하는 메타물질의 경우 1마이크로미터 이하 수백 나노미터 크기의 구조체(이하 ‘나노구조체’)의 규칙적인 배열을 통해 제작된다. 이런 메타물질을 설계하기 위해서는 원하는 광특성에 대응하는 개별 나노구조체의 형상을 계산해야 하지만, 이에 대한 수학적인 해가 아직 밝혀지지 않았기 때문에 메타물질 연구 분야에서는 이에 대한 근사적인 해를 구할 수 있는 수치해석 프로그램을 사용하여 메타물질을 설계하고 있다.

이제까지 메타물질 설계에는 주로 FDTD(Finite-Difference Time-Domain method)에 기반한 상용 전자기파 시뮬레이션 프로그램이 사용되고 있으며, 이는 메타물질뿐만 아니라 여러 가지 전자기 관련 시뮬레이션에 광범위하게 사용할 수 있는 범용 프로그램이다.

그러나 FDTD 기반의 프로그램을 메타물질 설계에 사용할 경우 계산 시간이 오래 걸리고 계산 안정성이 낮아 결과의 신뢰도가 떨어지며 메타물질 설계를 위해서는 복잡한 후처리 계산이 요구된다는 한계가 있다. 또한 이러한 프로그램은 상용 소프트웨어로써 가격(라이선스 비용)이 비싸기 때문에 재정적인 여유가 없는 연구자는 사용이 어렵다.

이에 연구팀은 RCWA(Rigorous Coupled-Wave Analysis)를 통해 메타물질 설계에 최적화된 오픈소스 전자기 시뮬레이션 프로그램 'MAXIM'을 개발했다. RCWA는 주기적으로 배열된 나노구조체의 광특성 계산에 특화된 계산 방법으로써 계산 속도가 빠르고 계산 안정성이 높기 때문에 기존 FDTD 프로그램(Lumerical)의 한계를 극복할 수 있다. 또한 MAXIM은 메타물질 설계에 필요한 결과 값을 자동으로 계산하여 제공하기 때문에 복잡한 후처리 계산 없이 메타물질 설계에 필요한 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

연구팀은 여러 가지 메타물질의 광특성을 MAXIM과 상용 FDTD 프로그램으로 계산하여 비교했다. 그 결과 일반적인 메타물질에 대한 두 프로그램의 계산 결과 차이는 1% 이내로, MAXIM을 통한 계산 결과의 높은 신뢰도를 검증했다.

뿐만 아니라, 연구팀은 메타물질 연구를 위해 이를 온라인상에 무료로 배포해 누구나 이용할 수 있도록 공유했다.

MAXIM은 윈도우 상에서 일반적인 프로그램과 같이 아이콘을 더블클릭함으로써 실행할 수 있고 시뮬레이션 환경을 한눈에 관찰할 수 있는 직관적인 GUI를 가지고 있기 때문에 누구든 쉽게 사용이 가능하다.

노준석 교수는 "MAXIM은 오픈소스 소프트웨어임에도 불구하고 상용 소프트웨어에 상응하는 수준의 GUI와 계산 정확성을 제공하기 때문에 프로그래밍에 대한 지식이 없는 일반인도 쉽게 사용이 가능해 접근성이 매우 높다"고 소개했다.

또한, "MAXIM은 파이썬으로 제작되어 LGPL(Lesser General Public License) 라이센스를 통해 무료로 배포되기 때문에 재정적인 어려움이 있는 연구자들도 자유롭게 사용할 수 있어 메타물질 분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다"고 말했다.

현재 개발돼 배포된 MAXIM은 메타물질 연구에는 바로 활용될 수 있으며, 연구팀은 앞으로도 MAXIM에서 계산 가능한 경계조건을 다양화하고 인공지능 기반의 최적화 및 병렬계산 등 최신 알고리즘을 적용해 메타물질 뿐만 아니라 광범위한 전자기 시뮬레이션이 가능한 범용 전자기 시뮬레이션 프로그램으로 개발해 나갈 계획이다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업, 미래소재디스커버리사업, RLRC 지역선도연구센터 사업, 교육부BK21 Four(4단계 두뇌한국21) 사업의 지원을 받아서 수행됐다.

이재명 대통령 “방위산업 AI 시대 주력 제조업으로 육성..자주국방 확실하게 실현”

[시사뉴스 이광효 기자] 이재명 대통령이 방위산업을 AI(Artificial Intelligence, 인공지능) 시대 주력 제조업으로 육성하고 자주국방을 확실하게 실현할 것임을 밝혔다. 이재명 대통령은 4일 국회에서 예산안 시정연설을 해 “인공지능 기술은 방위산업의 판도도 바꾸고 있다”며 “첨단기술을 보유한 스타트업 발굴과 R&D(Research and Development, 연구개발) 투자로 방위산업을 인공지능 시대의 주력 제조업으로 육성하고 방산 4대 강국의 발판을 마련할 것이다. 이를 위해 내년도 국방 예산을 올해보다 8.2% 증액된 약 66조3천억원으로 편성했다”고 말했다. 이어 “재래식 무기체계를 인공지능 시대에 걸맞는 최첨단 무기체계로 개편하고 우리 군을 최정예 스마트 강군으로 신속하게 전환해 국방력을 획기적으로 강화하고 우리의 염원인 자주국방을 확실하게 실현하겠다”며 “북한 연간 GDP(Gross Domestic Product, 국내총생산)의 1.4배에 달하는 국방비를 사용하고 전 세계 5위의 군사력으로 평가받는 우리 대한민국이 국방을 외부에 의존한다는 것은 우리 국민의 자존심 문제 아니겠느냐?”라고 밝혔다. 이재명 대통령은 “한반도 평화 정착을 위해 최선을 다하겠다. 평화가 흔들리면 민주주의도, 경제도, 국민의 안전도 위협받을 수밖에 없다”며 “남북 간 신뢰 회복과 대화·협력 기반 조성을 위해 담대하고 대승적인 노력을 기울여 나가겠다. 휴전선 일대에서의 군사적 긴장 완화 노력을 지속하고 교류협력(Exchange), 관계정상화(Normalization), 비핵화(Denuclearization)를 통한 'END 이니셔티브'로 평화 공존과 공동성장의 한반도의 새 시대를 확실히 열어 가겠다”고 말했다. 이에 앞서 더불어민주당 김병기 원내대표는 3일 국회에서 개최된 최고위원회의에서 “내년도 예산안 심사가 본격적으로 시작된다. 이재명 정부의 확장재정은 경제를 살리고 민생을 지키며 미래 산업을 키우는 투자다”라며 “전략산업인 AI, 반도체, R&D는 전 세계가 주목하고 협업을 약속한 국가 경쟁력의 핵심이다. 반드시 지키고 키워야 한다”고 강조했다. 김병기 원내대표는 “낭비는 줄이고 필요한 곳에는 과감히 투자하겠다. 국민 세금이 국민 삶과 미래 성장으로 돌아가도록 하겠다”며 “국민이 불안하지 않게, 기업이 멈추지 않게, 미래세대가 희망을 잃지 않게 하겠다”고 말했다.

이재명 대통령 “인공지능 시대 여는 대한민국의 첫 번째 예산..AI 고속도로 구축”

[시사뉴스 이광효 기자] 이재명 대통령이 정부의 2026년도 예산안에 대해 AI(Artificial Intelligence, 인공지능) 시대를 여는 첫 예산안임을 강조하며 국회 통과에 초당적으로 협력해 줄 것을 당부했다. 이재명 대통령은 4일 국회 본회의에서 정부의 예산안에 대한 시정연설을 해 “박정희 대통령이 산업화의 고속도로를 깔고, 김대중 대통령이 정보화의 고속도로를 낸 것처럼 이제는 인공지능 시대의 고속도로를 구축해 도약과 성장의 새로운 미래를 열어야 한다”며 “정부가 마련한 2026년 예산안은 바로 인공지능 시대를 여는 대한민국의 첫 번째 예산이다”라고 밝혔다. 이재명 대통령은 “우리는 지금 겪어 보지도 못한 국제 무역 통상질서의 재편과 인공지능 대전환의 파도 앞에서 국가 생존을 모색해야 할 절체절명의 위기에 처해 있다”며 “변화를 읽지 못하고 남의 뒤만 따라가면 끝없이 도태될 것이지만 변화를 선도하며 한 발짝 앞서가면 무한한 기회를 누릴 수 있다”고 말했다. 이재명 대통령은 “농경 사회에서 산업 사회로, 산업 사회에서 정보 사회로 전환해 왔던 것처럼 인공지능 사회로의 전환은 피할 수 없는 필연이다”라며 “산업화 시대에는 하루가 늦으면 한 달이 뒤처지고, 정보화 시대에는 하루가 늦으면 일 년이 뒤처지겠지만, 인공지능 시대에는 하루가 늦으면 한 세대가 뒤처지게 된다”고 강조했다. 이어 “안타깝게도 지난 정부는 천금같은 시간을 허비한 것도 모자라 R&D(Research and Development, 연구 개발) 예산까지 대폭 삭감하며 과거로 퇴행했다”며 “출발이 늦은 만큼 지금부터라도 부단히 속도를 높여 선발주자들을 따라잡아야 우리에게도 기회가 생길 것이다”라고 말했다. 이 대통령은 “정부 예산은 모두 국민이 낸 세금이고 그 세금에 국민 한 분 한 분의 땀과 눈물이 배어 있는 만큼 단 한 푼의 예산도 허투루 쓰지 않기 위해 노력했다. 미래를 대비하기 위해 꼭 필요한 예산은 과감하게 편성하되 불필요하거나 시급하지 않은 예산은 대폭 삭감했다”며 “이번 예산안이 법정기한 내에 통과돼 대한민국이 새로운 미래로 나아갈 수 있도록 초당적인 협력을 부탁드린다”고 밝혔다. 이재명 대통령은 “‘인공지능 시대’를 열기 위한 투자를 대폭 확대하고 성장의 토대를 단단히 다지겠다”며 “‘인공지능 3대 강국’ 도약을 위한 대전환에 총 10조 1천억원을 편성했다. 이는 올해 예산 3조3천억 원보다 3배 이상 늘어난 규모다. 이 가운데 2조6천억원은 산업·생활·공공 전 분야 인공지능 도입에 투입하고 인재 양성과 인프라 구축에 7조5천억원을 투입하기로 했다”고 말했다. 이재명 대통령은 “산업화와 정보화를 성공적으로 이뤄낸 것처럼 위대한 대한국민과 함께 ‘인공지능 시대’의 문을 활짝 열겠다”며 “대한민국의 미래를 위해서 정부는 열린 자세로 국회의 제안을 경청하고 좋은 대안은 언제든지 수용하겠다”고 밝혔다.

오늘 전국 맑지만 15도 안팎 큰 일교차 차이에 감기 조심

[시사뉴스 홍경의 기자] 오늘(4일) 화요일은 내륙을 중심으로 낮과 밤의 기온차가 15도 안팎으로 크겠다. 기상청은 이날 "전국이 가끔 구름많다가 오후에 맑아지겠고, 제주도는 대체로 흐리겠다"고 예보했다. 기온은 평년(최저 1~11도, 최고 15~20도)과 비슷하겠다. 다만 경기동부, 강원내륙·산지는 아침 기온이 영하로 내려가는 곳이 있겠고 내륙을 중심으로 낮과 밤의 기온차가 15도 안팎으로 크겠으니 건강관리에 유의해야겠다. 중부내륙과 강원산지, 남부지방 높은 산지를 중심으로 서리가 내리고 얼음이 어는 곳도 있겠다. 늦은 오후까지 제주도에는 5㎜ 미만의 비가 내리는 곳이 있겠다. 오전에는 전국 내륙을 중심으로 가시거리 1㎞ 미만의 안개가 끼는 곳이 있겠다. 내륙의 강이나 호수, 골짜기에 인접한 도로에서는 주변보다 안개가 더욱 짙게 끼는 곳이 있겠으니 교통안전에 유의해야겠다. 낮 최고기온은 14~21도를 오르내리겠다. 주요 지역 낮 최고기온은 서울 16도, 인천 15도, 수원 16도, 춘천 16도, 강릉 18도, 청주 17도, 대전 17도, 전주 18도, 광주 19도, 대구 19도, 부산 21도, 제주 20도다. 미세먼지 농도는 전 권역이 '좋음'~'보통' 수준을 보이겠다.

10월 소비자물가 2.4% 상승…석유류·먹거리 ↑ 15개월만에 최고치

[시사뉴스 홍경의 기자] 10월 소비자물가 상승률이 작년 7월(2.6%) 이후 최고이자 올 들어 가장 높은 2.4%를 기록했다. 먹거리 가격이 고공행진을 지속했고, 환율 상승과 단계적 유류세 인하 축소 등 영향으로 석유류 가격이 8개월 만에 가장 큰 폭으로 올랐다. 4일 국가데이터처가 발표한 '10월 소비자물가동향'에 따르면 지난달 소비자물가지수는 117.42(2020=100)로 전년 동월 대비 2.4% 상승했다. 올해 소비자물가 상승률은 1월 2.2%, 2월 2.0%, 3월 2.1%, 4월 2.1%로 5월 1.9%, 6월 2.2%, 7월 2.1%, 8월 1.7%, 9월 2.1%로 1% 후반~2% 초반대에서 등락하다가 10월 들어 2% 중반대로 뛰었다. 10월 물가상승률은 지난해 7월(2.6%) 이후 15개월 만에 가장 높은 수치다. 농축수산물, 가공식품, 외식 등 먹거리와 석유류, 서비스 가격이 물가 상승 압력을 높였다. 상품 가격은 전년 동월 대비 2.3% 상승했다. 농축수산물 물가는 3.1% 올랐다. 농산물(1.1%)이 상승세로 전환했고, 축산물(5.3%), 수산물(5.9%)도 고공행진을 지속했다. 쌀(21.3%), 사과(21.6%), 돼지고기(6.1%), 국산쇄고기(4.6%), 고등어(11.0%), 찹쌀(45.5%), 달걀 (6.9%) 등의 상승폭이 컸다. 반면 배추(-34.5%), 토마토(29.3%), 무(-40.5%), 당근(45.2%), 상추(20.8%), 오이(-14.5%) 등 주요 채소류는 큰 폭으로 하락했다. 공업제품(2.3%) 중 가공식품은 3.5% 상승했다. 빵(6.6%), 커피(14.7%) 등이 상승세를 이어갔다. 석유류는 4.8% 올라 올해 2월(6.3%) 이후 8개월 만에 가장 큰 가격 상승폭을 나타냈다. 경유는 8.2%, 휘발유는 4.5%씩 가격이 올랐다. 전기·가스·수도는 0.4% 상승했다. 상수도료가 3.8% 올랐지만 도시가스(0.4%), 지역난방비(0.3%), 전기료(-0.4%) 등은 안정세를 보였다. 서비스 가격은 전년 동월 대비 2.5% 올랐다. 공공서비스는 1.2% 오르는데 그쳤지만 개인서비스(3.4%) 가격이 크게 올랐다. 외식은 3.0%, 외식을 제외한 개인서비스는 3.6% 상승했다. 보험서비스료(16.3%), 공동주택관리비(3.8%), 해외단체여행비(12.2%), 생선회(외식·4.7%) 등의 상승세가 두드러졌다. 이두원 국가데이터처 경제동향통계심의관은 농산물 가격 상승세와 관련해 "채소류(-14.1%)의 경우 하락폭이 확대됐지만, 최근 잦은 비로 인해 쌀은 출하시기가 지연되면서 상승폭을 키웠고, 과실의 경우에도 잦은 비로 인해 사과 출하가 지연되면서 상승폭이 확대됐다"고 설명했다. 석유류 가격과 관련해서는 "석유류는 작년 10월에 10.9% 하락했던 기저효과와 최근 환율 상승의 영향으로 상승폭이 확대됐다"며 "유류세 인하율 축소 도 일부 영향을 미친 것으로 보인다"고 분석했다. 경제협력개발기구(OECD) 방식의 근원물가 지표인 식료품및에너지제외지수는 전년 동월 대비 2.2% 상승했다. 지난해 7월(2.2%) 이후 가장 높은 수준이다. 한국 방식의 근원물가 지표인 농산물 및 석유류 제외 지수는 2.5% 올랐다. 가계 구입 빈도가 높은 144개 품목을 대상으로 작성하는 생활물가지수는 전년 동월 대비 2.5% 상승했다. 식품 가격은 3.0% 상승해 높은 수준을 지속했고, 식품 이외 품목은 2.2% 상승했다. 신선식품지수는 0.8% 하락했다. 신선어개가 6.2%, 신선과실은 10.8% 상승했지만 신선채소는 14.1% 하락했다. 기획재정부는 이날 보도자료를 통해 "10월 소비자물가는 작년 기저영향 등에 따른 일부 농산물과 석유류 상승폭 확대 및 장기 추석 연휴로 인한 숙박·여행 등 개인서비스 오름폭 확대 등으로 전년동월비 2.4% 상승했다"고 진단했다. 농축수산물 물가는 축산물(9월 5.4→10월 5.3%)과 수산물(6.4→5.9%) 상승폭이 둔화했지만 농산물(-1.2→1.1%)이 플러스 전환하면서 상승폭이 확대(1.9→3.1%)됐다고 분석했다. 개인서비스는 장기 연휴로 인해 숙박·여행 등 외식 제외 서비스 상승폭이 확대(2.6→3.6%)되면서 3.4% 상승했다고 설명했다. 기재부는 "향후 기상여건 등 불확실성이 있는 만큼, 정부는 경각심을 갖고 체감물가 안정을 위해 총력을 다할 계획"이라며 "특히 국민 생활과 밀접한 먹거리 등 주요 품목별 가격과 수급상황을 상시 점검하고 필요시 대응방안을 신속히 강구해 나갈 계획"이라고 전했다.

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