철강은 산업의 쌀로 불리는 중요한 소재이며 따라서 철강산업은 모든 산업의 근간이 되는 산업임을 의미한다. 즉 소재는 모든 산업의 근간이자 경쟁력의 척도이므로 소재강국은 곧 산업강국을 의미하는 말이기도 하다. 그러나 최근 제4차 산업혁명이 대두되면서 나타나고 있는 일련의 기술 및 경영환경 변화는 소재산업에도 영향을 미치고 있으며 소재개발의 패러다임을 점차 변화시키고 있다.
그 변화의 흐름은 바로 ‘빅데이터(Big Data)와 인공지능(AI)을 이용한 소재개발’이다. 즉, 소재물성 데이터베이스를 기반으로 한 빅데이터를 구축하고 그 데이터를 인공지능을 이용해서 다양한 새로운 소재개발을 한다는 개념이다. 이러한 개념은 지금까지 소재개발에 이용해온 야금학적인 실험에 의한 개발방법을, 인공지능을 이용하여 빅데이터 분석에 의해서 다양한 야금학적인 시뮬레이션이 가능해지게 만들어준다. 즉, 연구자가 직접 실험할 수 있는 야금학적인 경우의 수보다 더 많은 다양한 경우의 수를 조합하여 분석할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 개발기간 단축은 물론 새로운 신소재 개발에 있어서 매우 획기적인 소재를 발견할 수 있는 가능성을 높일 수 있을 것으로 기대하는 것이다.
이미 미국과 일본, 유럽 등에서는 정부의 지원과 연구기관들의 참여에 의해 광범위한 소재물성 데이터베이스를 구축하고 이를 인공지능 기술을 이용하여 빅데이터 분석에 의한 소재개발에 적극적으로 응용하고 있다.
미국 내에서 소재 관련 정보 데이터베이스 서비스를 제공하고 있는 곳으로는 미국 국립표준기술연구소(NIST : National Institute of Standards and Technology)가 있다. NIST는 미국의 표준기구로서 소재 및 소재군에 따라 분류된 웹기반의 소재물성 데이터베이스를 무료로 제공하고 있다. 미국 내 소재 관련 정보서비스를 하고 있는 또 다른 곳으로는 ‘MATDATA.net’이라는 소재정보 포털사이트가 있다.
일본의 경우는 소재 관련 국가 전문기관인 ‘일본국립물질재료연구기구(NIMS)’와 ‘일본산업기술종합연구소(AIST : National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)’를 중심으로 소재정보 데이터베이스를 구축하여 운영하고 있다.
국내의 경우는 소재정보은행에서 금속·화학·세라믹 등 3개 분야의 국내외 소재 물성정보 30만 여건이 무료로 제공되고 있으며, 공정, 기술, 시장, 특허, 인력 등 소재개발과 사업화에 필요한 제반 정보도 서비스하고 있다. 소재정보은행의 주관 연구기관은 각각 재료연구소, 한국화학연구원, 한국세라믹기술원이다. 소재정보은행 통합 사이트는 정보공개 3.0 사업의 일환으로 소재개발 중소기업 지원을 위한 목적으로 ‘소재종합솔루션센터’를 운영하고 있다.
실제로 현대자동차에서 서스펜션 부품의 소재를 철강에서 알루미늄 합금으로 대체하는 과정에서 금속소재정보은행이 제공한 각종 소재의 피로특성 자료를 바탕으로 ’16년 6월에 부품개발에 성공한 사례를 발표한 바가 있다. 또한 현대제철에서는 알파고의 AI 알고리즘을 이용하여 인공지능이 15억개의 경우의 수에서 최적의 합금비율을 계산해서 몇 달이 소요되던 실험을 10일로 단축시켜서 연구개발비를 절반으로 줄인 성과를 발표하기도 했다.
미래 주력산업인 자동차, 항공기, 로봇 등에서의 경쟁력은 다양한 새로운 소재개발과 시험분석, 인증, 적용을 위한 연구개발 기간의 단축이 중요한 경쟁력의 원천이 될 것으로 예상된다. 따라서 향후 소재산업은 제4차 산업혁명에서 말하는 융·복합을 통한 제품개발이 핵심이 될 것으로 예상되며, 이를 뒷받침 할 수 있는 미래 소재산업의 스마트 생태계 구축과 소재 관련 인프라 구축사업 추진이 적극적으로 필요한 시점이라고 사료된다.
