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왼쪽부터 신수철 연구원, 이원형 교수, 채영호 교수. |
[대학저널 온종림 기자] 건축물을 디지털로 구현하는 3D 건축정보모델(BIM) 시대를 넘어, 인공지능(AI)이 환경을 인지하고 건축물을 유기체처럼 실시간 제어하는 ‘피지컬 AI 건축’ 기술이 실증됐다.
중앙대학교 첨단영상대학원 가상환경연구실(VELAB) 채영호 교수 연구팀은 차세대 건축 외장 기술인 ‘대규모 키네틱 파사드(Kinetic Facade) 예측형 군집 제어 프레임워크’를 개발하고, 이를 실물 축척 목업(Mock-up)으로 구현하는 데 성공했다.
이번 연구의 핵심은 단순한 정보 관리 모델인 BIM을 넘어, 건축물에 스스로 판단하고 움직이는 ‘피지컬 AI(Physical AI) 뇌’를 이식했다는 점이다. 연구팀은 기상 변화에 맞춰 외장재가 스스로 움직여 에너지를 조절하는 ‘키네틱 파사드’ 기술에 그래프 신경망(GNN)과 강화학습(RL)을 접목했다. 이를 통해 수천 개의 외장 모듈이 실시간으로 소통하는 ‘AI 군집 지능’을 구축함으로써, 기존의 계산량 폭증에 따른 병목현상을 해결하고 대규모 건물 적용 가능성을 열었다.
연구팀은 학습된 AI 정책을 1:30 축척의 하드웨어 프로토타입에 직접 배포해 실증 실험을 진행했다. 그 결과, 관람석의 태양열 취득을 10.3% 줄이면서도 모터의 불필요한 구동을 25.4% 감소시키는 성과를 거뒀다. 특히 AI가 ‘관람석 복사열 최소화’와 ‘경기장 잔디 복사열 최대화’라는 상충하는 목표를 스스로 조율하게 함으로써, 동적 외장재의 고질적 문제였던 기계적 안정성까지 동시에 확보했다.
이번 연구 성과는 JCR 다학제 공학 분야 상위 6.4%, SCOPUS 컴퓨터 역학 분야 상위 3.3%의 글로벌 탑티어 저널인 ‘JCDE(Journal of Computational Design and Engineering)’ AI 특별호 게재가 확정되며 그 기술력을 세계적으로 인정받았다. 해당 연구의 제1저자는 신수철 연구원(박사과정, 건축사)이 맡았다.
과학기술정보통신부 ‘SW스타랩’으로 선정된 중앙대 VELAB은 향후 이 기술을 미래형 스마트 시티 및 초대형 랜드마크 설계 등 고부가가치 산업 분야로 확대 적용할 계획이다.
채영호 교수는 “이번 성과는 복잡한 현실의 딜레마를 AI가 스스로 학습하고 해결해 물리적 공간과 완벽히 일체화되는 진정한 ‘자율생명체 건물(Autonomous Architectural Organism)’ 시대로의 진입을 알리는 신호탄이 될 것”이라고 밝혔다.
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