AI로 성능 높이는 ‘홀 추력기 기술’ 개발

KAIST 최원호 교수 연구팀
누리호 4차 발사서 검증 예정

국내 연구진이 인공지능(AI)으로 인공위성이나 우주 탐사선의 엔진의 추력 성능을 높이는 기술을 개발했다. 이 추력기는 11월 발사 예정인 누리호 큐브위성에 실려 우주로 나가 성능을 검증한다.

한국과학기술원(KAIST) 최원호(사진) 원자력·양자공학과 교수 연구팀은 AI를 이용해 인공위성·우주탐사선의 엔진인 ‘홀 전기 추력기(홀 추력기)’의 추력 성능을 획기적으로 높이는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

홀 추력기는 연소 반응을 이용하는 화학 추력기와 달리 전기에너지로 높은 전도도를 갖는 플라스마(고체·액체·기체 외의 4번째 상태)를 생성, 가속해 추진력을 얻는 추진 장치이다. 스페이스X의 ‘스타링크’ 군집위성이나 미항공우주국(NASA)의 ‘사이키’ 소행성 탐사선 등 고난도의 우주 탐사 임무에 홀 추력기가 쓰인다.

고유 임무에 최적화된 고효율 홀추력기를 신속하게 개발하기 위해서는 설계 단계에서부터 추력기의 성능을 정확하게 예측하는 기법이 필수적이나 기존 방식은 복잡한 플라스마 현상을 정밀하게 다루지 못하거나 특정 조건에 한정돼 성능 예측 정확도가 높지 않았다.

연구팀은 홀추력기의 설계, 제작, 시험의 반복 작업에 걸리는 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 AI 기반 추력기 성능 예측기법을 개발했다. 자체 개발한 전기추력기 전산 해석 도구를 활용해 생성한 1만8000개의 홀추력기 학습데이터를 바탕으로 인공신경망 앙상블 구조를 도입했다. 검증 결과 평균 오차가 9% 이내로 기존 방식보다 높은 정확도를 보였다.

큐브위성 ‘K-HERO’에 탑재해 올해 11월 예정된 누리호 4차 발사에서 우주 검증을 수행할 예정이다. 최 교수는 “반도체, 표면 처리·코팅 등 다양한 산업 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

대전=강은선 기자