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2507김은우-AI가 단백질 구조를 예측하는 방식

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2507김은우-AI가 단백질 구조를 예측하는 방식

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인공지능은 생명공학에서 단백질 구조를 예측하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 단백질은 우리 몸에서 효소 작용, 면역 반응, 세포 구조 형성 등 다양한 기능을 수행하는 물질이며, 이러한 기능은 단백질의 3차원 구조에 크게 영향을 받는다. 그러나 단백질의 아미노산 서열만을 보고 실제로 어떤 형태로 접히는지 예측하는 것은 매우 어려운 문제였다.

과거에는 단백질 구조를 알아내기 위해 X선 결정학이나 전자현미경 같은 복잡한 실험 방법을 사용해야 했는데, 이 과정은 많은 시간과 비용이 필요했다. 어떤 경우에는 하나의 단백질 구조를 알아내는 데 몇 년이 걸리기도 했다.

최근에는 인공지능이 이러한 문제를 해결하는 데 도움을 주고 있다. 대표적인 예가 AlphaHold인데, 이는 Deephind에서 개발한 인공지능 시스템이다. 이 시스템은 많은 단백질 데이터를 학습하여 아미노산 사이의 관계와 상호작용을 분석하고, 그 결과를 바탕으로 단백질의 3차원 구조를 매우 높은 정확도로 예측할 수 있다.

이 기술 덕분에 과학자들은 이전보다 훨씬 빠르게 단백질 구조를 파악할 수 있게 되었고, 그 결과 신약 개발이나 질병 연구가 더 효율적으로 이루어지고 있다. 예를 들어 단백질 구조를 알면 약물이 어떤 방식으로 단백질에 결합하는지 이해할 수 있기 때문에 새로운 치료제를 설계하는 데 큰 도움이 된다. 또한 알츠하이머병이나 파키슨병과 같은 질병의 원인을 연구하는 데에도 활용되고 있다.

이처럼 인공지능은 복잡한 생물학적 데이터를 빠르게 분석하고 예측할 수 있기 때문에, 앞으로 생명공학 연구와 의료 기술의 발전에 매우 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있다.

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2501김겸재 자율주행의 인공지능

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2501김겸재 자율주행의 인공지능

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1.인식
인공지능은 차량에 장착된 카메라, 레이더 등의 센서를 통해 주변 환경을 파악한다. 이를 통해 차선, 신호등, 보행자, 다른 차량의 위치와 움직임을 인식한다.

2. 학습
인공지능은 많은 주행 데이터와 도로 상황을 분석하면서 스스로 학습한다. 예를 들어 다양한 도로, 날씨, 교통 상황에서의 데이터를 학습하여 더 정확하게 상황을 판단하고 운전 능력을 향상시킨다.

3. 추론 및 예측
인공지능은 현재 상황을 바탕으로 앞으로 일어날 일을 예측한다. 예를 들어 앞 차량이 속도를 줄이거나 보행자가 도로를 건널 가능성을 추론하고 미리 속도를 줄이거나 경로를 조정한다.

4. 문제 해결
주행 중 예상하지 못한 상황이 발생하면 인공지능은 가장 안전한 방법을 선택해 문제를 해결한다. 예를 들어 갑자기 장애물이 나타나면 차량을 멈추거나 다른 차선으로 이동하여 사고를 피한다.

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2515이태민-자율주행 자동차 시스템

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2515이태민-자율주행 자동차 시스템

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자율주행 시스템은 라이다(LiDAR), 레이더, 카메라 등 여러 센서로부터 수집한 데이터를 통합하여 차량 주변의 상황을 3D 맵으로 구성합니다. 이 3D 맵은 차량이 도로의 장애물, 보행자, 다른 차량 등을 인식할 수 있습니다.

AI는 머신러닝 알고리즘을 통해 수집된 데이터를 학습하고, 이를 기반으로 차량이 다양한 주행 상황에서 최적의 의사 결정을 내릴 수 있도록 도울 수 있습니다.

이를 통해 자율주행차는 전방의 갑작스러운 장애물이나 예상치 못한 도로 상황에 신속하게 대응할 수 있습니다.

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반도체 설계 및 자동화

반도체 산업에서 AI는 설계부터 제조까지의 전 과정을 혁신하며, EDA(설계 자동화) 툴을 통해 최적의 회로 배치를 찾아 설계 기간을 단축하고, 제조 현장에서는 실시간 결함 탐지와 장비 고장 예측을 통해 수율을 극대화하는 핵심 기술로 활용되고 있습니다. 인간 엔지니어가 계산하기 힘든 복잡한 변수를 AI가 정밀하게 제어함으로써 반도체의 성능 향상과 생산 비용 절감을 동시에 실현하고 있습니다.

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2517정재훈 인공지능을 활용한 유전자 분석

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2517정재훈 인공지능을 활용한 유전자 분석

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최근 인공지능 기술은 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 생명과학 분야에서도 중요한 역할을 하고 있다. 그중에서도 인공지능을 활용한 유전자 분석 기술은 질병 연구와 맞춤형 의료 발전에 큰 도움을 주고 있다.

유전자는 생명체의 성장과 발달, 그리고 다양한 생명 활동에 필요한 정보를 담고 있는 DNA의 일부이다. 인간의 유전체에는 매우 많은 양의 유전 정보가 포함되어 있기 때문에 이를 분석하는 과정은 매우 복잡하고 많은 시간이 필요하다. 과거에는 이러한 유전자 데이터를 분석하는 데 많은 연구자들이 오랜 시간 동안 데이터를 비교하고 해석해야 했다.

하지만 최근에는 인공지능 기술을 활용하여 방대한 유전자 데이터를 빠르게 분석할 수 있게 되었다. 특히 Bioinformatics 분야에서는 인공지능을 이용하여 유전자 서열을 분석하고 특정 질병과 관련된 유전자를 찾아내는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

인공지능은 수많은 유전자 데이터를 학습한 뒤 패턴을 분석하여 질병과 관련된 유전자 변이를 발견하거나 특정 질병이 발생할 가능성을 예측하는 데 활용된다. 이러한 기술은 암이나 유전 질환과 같은 질병의 원인을 밝히는 데 도움을 주며, 환자의 유전 정보를 바탕으로 개인에게 맞는 치료 방법을 찾는 맞춤형 의료에도 활용되고 있다.

결론적으로 인공지능을 활용한 유전자 분석 기술은 생명과학 연구와 의료 분야의 발전에 중요한 역할을 하고 있다. 앞으로 인공지능 기술이 더욱 발전하면 질병을 더 빠르게 진단하고 개인에게 최적화된 치료 방법을 제공하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

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2511양성현  스마트 안전관리 시스템

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2511양성현  스마트 안전관리 시스템

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지능형 모니터링 시스템은 인공지능 기술을 활용하여 건설현장의 위험요소를 실시간으로 감지하고 사고를 예방하는 스마트 안전관리 시스템이다. 먼저 인공지능 인식은 CCTV 영상을 통해 작업자, 안전모, 중장비 등 현장의 객체와 상황을 식별하는 과정이다. 다음으로 인공지능 학습은 다양한 건설현장 데이터를 바탕으로 안전장비 착용 여부나 위험 행동 패턴 등을 인공지능이 스스로 학습하는 단계이다. 이후 인공지능추론은 학습된 데이터를 기반으로 실시간 영상을 분석하여 작업자의 안전모 미착용, 중장비와의 안전거리 미확보, 출입통제 구역 침입과 같은 위험 상황을 판단하는 과정이다. 또한 인공지능 예측은 축적된 데이터와 위험 패턴을 분석하여 사고 발생 가능성이 높은 상황을 사전에 예측하는 기능이다. 마지막으로 문제해결 단계에서는 위험 상황이 감지되면 현장 관리자에게 경보 알림을 전달하여 즉시 대응하도록 함으로써 안전사고를 예방한다.

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예지정비란 다양한 기술을 활용해 장비나 설비의 실시간 상태를 분석하고, 고장 징후를 사전에 포착하여 고장 발생 전 선제적으로 정비하는 방식을 말합니다.

인식 - 다양한 센서를 활용하여 엔진, 부품 등의 상태와 이상을 확인합니다.

학습 - 과거의 운항 데이터, 고장 데이터 등을 학습합니다.

추론 및 예측 - 데이터를 바탕으로 이상이 있는지 추론하고, 언제 고장이 발생할지 예측합니다.

문제해결 - 인간에게 예측한 내용을 알려줌으로써 인간이 정비할 수 있음.

문제해결!

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1. AI 기반 신소재 및 촉매 스크리닝 (소재 혁신) 화학공학의 기초인 소재 개발 단계에서 AI는 수억 개의 분자 조합을 가상으로 시뮬레이션하여 최적의 후보 물질을 찾아냅니다. 과거 연구원이 일일이 실험하던 '시행착오' 방식을 탈피해, LG AI연구원은 초거대 AI '엑사원'을 활용하여 차세대 OLED 발광 소재와 친환경 촉매 개발 기간을 획기적으로 단축하고 있습니다. 이는 배터리 전해질 및 고기능성 플라스틱 개발에도 직접적으로 적용됩니다.

출처: LG 뉴스룸 - AI로 신소재 개발 기간 대폭 단축

2. 석유화학 공정의 예지 정비 및 최적화 (스마트 팩토리) 정유 및 석유화학 공정은 수만 개의 파이프와 반응기가 연결된 복잡한 시스템입니다. SK이노베이션은 울산 CLX 공장에 AI 모델을 도입하여 온도, 압력 등 실시간 데이터를 분석합니다. 이를 통해 장비의 고장 징후를 사전에 포착하는 '예지 정비'를 수행하고, 최적의 원료 배합 비율을 산출해 에너지 소비를 줄이면서 생산 수율을 극대화하고 있습니다.

출처: SK이노베이션 뉴스 - AI 도입을 통한 공정 효율 개선 사례

3. 이차전지 품질 관리 및 수명 예측 (배터리 공학) 전기차 배터리 제조 공정에서 AI 비전 검사 기술은 양극재나 분리막의 미세한 결함을 실시간으로 잡아냅니다. 에코프로와 같은 소재 기업들은 AI를 통해 생산 라인의 불량률을 낮추고 있으며, 배터리 관리 시스템(BMS)에 AI를 접목하여 배터리의 잔여 수명(SoH)을 정확히 예측하고 화재 위험을 사전에 차단하는 등 실생활 안전과 직결된 분야에 활용 중입니다.

출처: 전자신문 - 이차전지 업계, AI 도입으로 품질 초격차 확보

4. 탄소 포집 및 자원화 기술(CCUS)의 AI 설계 (친환경 공정) 기후 위기 대응을 위해 이산화탄소를 포집하고 이를 유용한 화학 제품으로 바꾸는 공정에 AI가 활용됩니다. 포스텍 연구팀은 AI 알고리즘을 이용해 이산화탄소를 에틸렌이나 메탄올로 전환하는 데 가장 효율적인 원자 구조의 촉매를 설계했습니다. 이는 탄소 중립 실현을 위한 화학 공정의 상용화 속도를 높이는 핵심 기술로 주목받고 있습니다.

출처: 사이언스 타임즈 - AI가 설계한 촉매, 탄소 중립의 열쇠

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화학공학 분야 AI 활용 사례에서의 인식·학습·추론·예측·문제해결 과정

1. AI 기반 신소재 및 촉매 스크리닝

예: EXAONE, LG AI연구원

① 인식 (Perception)

기존 논문 데이터, 분자 구조 데이터, 실험 결과 데이터를 입력받아 분자의 구조와 특성 패턴을 인식합니다.

② 학습 (Learning)

수많은 화학 데이터로 머신러닝 모델을 학습하여
“어떤 분자 구조가 좋은 성능을 가지는지” 패턴을 학습합니다.

③ 추론·예측 (Inference / Prediction)

학습한 내용을 바탕으로 새로운 분자 구조의 성능을 예측합니다.

예: OLED 발광 효율, 촉매 반응 효율 등

④ 문제 해결 (Problem Solving)

가장 성능이 좋은 후보 물질을 찾아 연구자에게 제시하여
신소재 개발 시간을 단축합니다.

2. 석유화학 공정 예지 정비

예: SK이노베이션, 울산 CLX

① 인식

센서 데이터를 통해

온도

압력

유량

진동

등 공정 상태를 실시간으로 인식합니다.

② 학습

과거 설비 고장 데이터와 정상 운영 데이터를 학습하여
고장 발생 전 나타나는 패턴을 학습합니다.

③ 예측

현재 데이터와 과거 데이터를 비교하여
장비 고장 가능성을 미리 예측합니다.

④ 문제 해결

설비 점검 시기를 알려주고

원료 배합을 자동 최적화하여

생산 효율을 높이고 사고를 예방합니다.

3. 이차전지 품질 관리 및 수명 예측

예: 에코프로

① 인식

AI 비전 시스템이 카메라 영상으로

전극 표면

분리막 상태

미세 균열

등을 이미지 인식 기술로 감지합니다.

② 학습

정상 제품과 불량 제품 이미지를 학습하여
결함 패턴을 학습합니다.

③ 예측

배터리 사용 데이터와 충방전 데이터를 분석하여
**배터리 잔여 수명(SoH)**을 예측합니다.

④ 문제 해결

불량 제품을 생산 단계에서 제거하고

배터리 교체 시기를 알려 안전성을 높입니다.

4. 탄소 포집 및 활용 기술(CCUS)

예: 포항공과대학교 연구팀

① 인식

CO₂ 전환 촉매의 원자 구조와 반응 데이터를 분석합니다.

② 학습

다양한 촉매 구조와 반응 효율 데이터를 학습합니다.

③ 추론

어떤 원자 배열이 가장 높은 반응 효율을 낼지 AI가 계산합니다.

④ 문제 해결

CO₂를

에틸렌

메탄올

같은 유용한 화학물질로 전환할 최적 촉매를 설계합니다.

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인공지능을 활용한 신약 개발 (AI Drug Discovery)
생명공학 분야에서 인공지능을 활용해 새로운 약을 빠르게 찾는 기술.

신약을 만들기 위해서는 질병을 일으키는 단백질의 구조와 작용을 알아야한다.
하지만 단백질 구조를 실험으로 분석하는 데는 몇년의 시간과 많은 비용이 필요하다.

인공지능은 기존의 단백질 데이터를 학습하여 단백질의 3D 구조를 예측하고 어떤 물질이 약이 될 가능성이 있는지 분석한다.

그래서 연구자들은 AI가 추천한 후보 물질을 실험하여 더 빠르게 신약을 개발할 수 있다.

AI는 데이터에서 패턴을 찾아 특정 특징을 인식한다.

예

단백질의 아미노산 배열 패턴 인식

질병과 관련된 유전자 정보 패턴 분석

약물 분자의 구조 특징 인식

→ 즉, AI는 생명 데이터를 보고 중요한 생물학적 특징을 구별한다.

AI는 많은 데이터를 통해 스스로 규칙을 학습한다.

예

수천만 개의 단백질 구조 데이터 학습

기존 약물과 단백질 결합 정보 학습

이 과정을 통해 AI는
어떤 구조의 단백질이 어떤 형태로 접히는지를 배우게 된다.

학습한 데이터를 바탕으로 새로운 결과를 예측한다.

예

새로운 단백질의 3차원 구조 예측

특정 분자가 약으로 작용할 가능성 예측

약물이 어떤 단백질에 결합할지 예측

→ 실제 실험 전에 가능성이 높은 후보를 먼저 찾을 수 있다.

AI는 복잡한 문제를 해결하는 데 사용된다.

신약 개발에서의 문제

실험 시간이 너무 오래 걸림

후보 물질이 너무 많음

AI 해결 방법

약이 될 가능성이 높은 물질을 자동으로 선별

연구 시간을 수년 → 몇 달 수준으로 단축

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주제: 건축

인식 단계에서 부지의 크기와 형태, 주변 건물, 일조와 바람 같은 환경 정보, 그리고 층수나 용적률과 같은 설계 조건을 데이터로 파악한다. 다음으로 학습 단계에서는 과거의 건축 설계 사례와 공간 배치 방식, 구조와 에너지 관련 데이터를 분석해 효율적인 설계 패턴을 학습한다. 이후 추론 및 예측 단계에서는 학습한 내용을 바탕으로 새로운 설계안을 분석하여 건물의 에너지 사용량이나 채광, 환기, 건설 비용 등을 미리 예측한다. 마지막으로 문제 해결 단계에서는 여러 조건을 고려해 다양한 설계안을 만들어 보고 그중에서 가장 효율적이고 적합한 설계를 찾아 제안한다.

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[공학저널 박인교 기자] 건축설계는 기획설계부터 시작해서 실시설계까지 다양한 분야가 있다. 그 중 초기 단계에서 진행되는 기획설계 부분은 다양한 검토안을 생성하는 단계로, 건축사업성 극대화를 위해 다양한 경우의 수의 조건을 기준으로 설계안을 생성해야 한다.

기획설계는 건축설계사에 의해 진행돼야 하며, 빠르고 정확한 검토를 위해 능숙한 건축사의 능력과 경험이 필요하지만, 그 설계비용 또한 건축설계사무소의 영업이익으로 판단하기에는 다소 낮은 것이 현실이다. 즉, 낮은 기대수입에 수준 높은 인력이 필요하기 때문에 많은 건축사무소에서 수행되는 기획설계는 영업이익이 아닌 설계권 확보를 위한 서비스 개념으로 이뤄지고 있다.

또한, 기획설계를 효과적으로 수행하기 위한 별도의 도구는 현재 없기 때문에 기존의 캐드도구로 초기 설계안을 계획하고, 엑셀을 이용해 건축개요표를 수동으로 생성하고 있다. 캐드도구는 매우 훌륭한 도구임에는 틀림이 없지만, 한국의 건축설계를 위한 최적화 도구는 아니며, 그 목표가 정확한 도면을 그리는 도구이지, 효과적인 설계를 위한 도구는 아니다.

이로 인해 다양한 설계안을 수작업으로 작성하고 수정하는 시행착오를 겪고, 설계안 수정에 따라 건축개요를 매번 수정해야 하는 단점을 가지고 있다. 효과적인 기획설계수행을 위해서는 다수의 설계안을 계획할 수 있는 자동화된 건축설계 기술이 필요한 상황이다.

또한, 최근 일조시간, 에너지소요량, 신재생에너지 발전량 등 강화되는 친환경 관련 설계기준은 자연스럽게 친환경 엔지니어링 검토가 요구되고 있다. 최적화된 친환경 성능을 가진 기획설계안을 계획하기 위해서도 건축설계사무소에서 즉각적으로 활용하고 실시간으로 반영할 수 있는 자동화된 건축설계 기술이 필요하다.

이에 따라 최근 인공지능 기반의 건축 자동설계 플랫폼이 개발돼 초기단계의 건축설계안을 효과적으로 도출할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

인공지능 기반 건축설계 플랫폼 '빌드잇'은 대한민국 전역의 지형 정보과 기존 건물정보를 DB화했기 때문에 전국을 대상으로 이용할 수 있으며, '빌드잇 AI'와 '빌드잇 DESIGNER'로 구성돼 있다. 빌드잇 AI는 사용자 설정값을 기준으로 설계안을 자동 계획하고 관련 보고서와 캐드파일을 자동 생성하고, 빌드잇 DESIGNER는 사용자가 설계안을 편집, 검토, 생성할 수 있는 도구로서 2D와 3D를 확인하면서 설계안을 계획할 수 있다는 것이 특징이다.

설계안은 그 설정 조건에 따라서 그 경우의 수가 무수히 많고, 판상형 아파트로 구성된 설계안과 탑상형 아파트로 구성된 설계안은 건폐율, 용적률, 최고 층수는 동일할 수 있지만, 설계안의 레이아웃, 스카이라인 등 예상되는 모습은 전혀 다르게 나타난다. 빌드잇 AI를 수행하게 되면 판상형으로 이뤄진 설계안, 탑상형으로 이뤄진 설계안 등 다양한 경우의 초기설계안을 자동 생성할 수 있게 된다.

또한 빌드잇 AI의 결과물은 항상 2D의 배치도와 3D의 형상으로 확인할 수 있으며, 빌드잇 DESIGNER는 2D와 3D를 항상 확인하면서 설계안을 편집, 검토, 생성할 수 있다. 이는 '주변 건물과의 조화를 위해 의도적인 스카이라인을 고려한 설계안', '경사도가 높은 대지를 기준으로 주변 지형과 조화를 이루는 설계안' 등을 계획할 수 있도록 지원한다.

또한, 빌드잇 DESIGNER는 사용자 편집에 따라 실시간으로 건폐율, 용적률, 세대수를 확인할 수 있습니다. 이는 목표 숫자에 부합하는 설계안을 계획할 수 있게 하고, 설계안을 편집할 때 고려해야 하는 정북일조, 인동거리, 채광사선, 대지안의 공지 등 다양한 건축법규 기준을 실시간으로 체크할 수 있다.

공동주택 계획 시 인근 주거와 학교의 일조피해를 검토해야 하는데, 이러한 일조분석은 전문 엔지니어링 분야로 분석을 위해 시간과 비용이 필요하다. 하지만, 빌드잇 DESIGNER에서는 사용자가 설정하는 주변의 건물의 일조분석을 실시간으로 수행해 일조침해여부를 판단해 일조피해저감을 위한 설계안 생성이 가능하다.

인공지능 기반 건축설계 플랫폼 빌드잇을 개발한 ㈜텐일레븐은 2014년에 설립된, IT 기술과 건축 기술을 연구·개발해 건축의 모든 과정을 최적화하는 비전을 가진 콘테크(Contech) 기업이다. 텐일레븐은 콘테크 분야에서 앞선 기술력으로 인공지능 건축설계 플랫폼 빌드잇(BUILDIT)과 공장에서 효율적으로 제작하는 모듈러 건축 빌드잇엠(BUILDIT-M) 제품을 서비스, 판매하고 있으며, 국내 스타트업 중 소프트웨어과 하드웨어 기술을 보유한 기업으로는 유일하다.

텐일레븐 이호영 대표이사( 사진, 좌)는 "빌드잇은 기획설계에서 다양한 설계안을 검토할 수 있기 때문에 건축사업의 품질을 극대화할 수 있고, 빠른 검토를 통해 다양한 사업대상지 검토가 가능하다"며 "초기단계부터 3D 검토가 가능하기 때문에 추가적인 기회비용 없이 합리적인 의사결정이 가능다는 것이 장점"이라고 말했다.

그는 이어 "빌드잇을 통해 설계안의 수정에 따라서 즉각적인 도면수정, 건축개요수정이 자동으로 이뤄지기 때문에 추가적인 작업시간이 필요하지 않고, 모든 계획안을 3D로 표현해 이해하기 쉽게 도와준다"며 "다양한 설계안 검토, 즉각적인 수정 보완 등 초기설계단계에서 필요한 신속성은 결국 초기 검토시간을 줄여 초기부터 설계안 품질을 높일 수 있다"고 덧붙였다.

현재 텐일레븐은 플랜에이치벤처스와 호반건설의 적극적인 오픈이노베이션을 통해 개발 기술을 검증받았고, 기술 적용에 따른 양질의 피드백을 받으며 서비스와 제품의 품질을 한층 업그레이드시켰다.

이 대표는 "올해 시리즈B 투자유치를 완료해 소프트웨어 기술력을 고도화하는 한편, 자체 공장설립을 통한 생산능력 확장에 나설 계획"이라며 "인공지능 건축설계 기술과 모듈러 생산을 연동한 통합 자동화에 집중하는 것이 목표"라고 말했다.

그는 이어 "손으로 도면을 그리던 시절에 캐드가 등장했을 때 우려가 많았지만 결과적으로 우리는 캐드를 이용해 이전보다 복잡하고 거대한 건축물을 설계할 수 있었다"며 "캐드를 통해 생산성이 올라갔듯이, 건축설계의 생산성과 품질을 높이는 새로운 도구로서 빌드잇을 이용해 건축설계의 생산성을 높이고 품질을 높일 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

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AI 기반 건축설계 자동화로, 최적의 설계안 찾는다

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공학저널 박인교 기자] 건축설계는 기획설계부터 시작해서 실시설계까지 다양한 분야가 있다. 그 중 초기 단계에서 진행되는 기획설계 부분은 다양한 검토안을 생성하는 단계로, 건축사업성 극대화를 위해 다양한 경우의 수의 조건을 기준으로 설계안을 생성해야 한다.기획설계는 건축설계사에 의해 진행돼야 하며, 빠르고 정확한 검토를 위해 능숙한 건축사의 능력과 경험이 필요하지만, 그 설계비용 또한 건축설계사무소의 영업이익으로 판단하기에는 다소 낮은 것이 현실이다.

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건축 디자인 AI 도구(툴)

인식:건물을 지으려는 환경을 디지털 데이터로 인식(위성 사진 등등)

학습:그 환경에서 지어진 많은 실제 건축 사례들을 학습(최적의 건축 설계 패턴을 데이터(사례)를 통해 학습)

추론,예측:설계도를 생성하고 문제점을 예측(일조,동선,환기 등등)

문제해결:수천개의 설계도 생성 하고 성능을 평가한다.그 중 좋은것을 선택하고 이 과정을 반복하여 최적의 설계도를 선택한다

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2504김선환 반도체와 인공지능

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2504김선환 반도체와 인공지능

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반도체 공정에서 AI가 활약하는 모습은 마치 숙련된 장인 수만 명의 노하우를 하나로 모은 디지털 뇌가 현장을 관리하는 것과 비슷합니다. 우선 반도체 회로는 눈에 보이지 않을 만큼 미세해서 사람이 일일이 검사하기엔 한계가 있는데 이때 비전 AI가 구원투수로 등판합니다. 수만 장의 웨이퍼 사진을 미리 공부한 AI는 실시간으로 지나가는 회로 속 아주 작은 흠집도 놓치지 않고 잡아내며 예전에는 불량인지 아닌지 헷갈려 했던 오검출률을 획기적으로 낮춰 검사 효율을 어마어마하게 높여주었습니다. 또한 반도체를 만드는 과정은 온도와 압력 그리고 가스의 양 등 수백 가지 조건을 맞추는 아주 예민한 요리와 같은데 AI는 이 복잡한 변수들을 분석해 가장 수율이 높은 레시피를 자동으로 찾아줍니다. 특히 가상 계측 기술을 통해 실제로 기계로 측정해보지 않아도 센서 데이터만 보고 공정 결과를 예측해버리는데 덕분에 측정에 드는 시간과 비용이 크게 줄어들었습니다. 동시에 AI는 장비에 붙은 센서를 통해 장비의 상태를 상시 체크하는 예언가 역할도 수행합니다. 진동이나 전력 소모가 평소와 아주 미세하게만 달라도 부품의 고장 시점을 미리 파악해 알려주는데 덕분에 갑작스럽게 공장이 멈춰 발생하는 막대한 손실을 방지하고 부품도 적기에 교체할 수 있게 되었습니다. 마지막으로 사람이 직접 반도체 회로 지도를 그리려면 수개월이 꼬박 걸리던 복잡한 설계 작업도 이제는 AI가 대신합니다. 스마트한 설계 도구들이 수많은 경우의 수를 순식간에 계산해서 전력은 적게 쓰면서 성능은 가장 좋은 최적의 지도를 단 몇 주 만에 그려내며 칩이 점점 작아지고 복잡해지는 기술적 한계를 극복해내고 있습니다. 결과적으로 AI는 단순한 도구를 넘어 반도체 제조의 품질과 속도를 동시에 끌어올리는 핵심 엔진이 된 셈입니다.

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반도체 제조 공정, 세 번째 반도체 이야기

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반도체 제조 공정, 세 번째 반도체 이야기

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2519 최예성- 웨어러블 기기를 이용한 개인 맞춤형 건강 관리 시스템

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2519 최예성- 웨어러블 기기를 이용한 개인 맞춤형 건강 관리 시스템

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웨어러블 기기를 사용해 심박수,수면 패턴, 활동량을 실시간으로 측정하고 분석하여 개인 맞춤형 건강 관리 솔루션 제공하는 인공지능 기술

심박수,수면패턴,활동량 등의 신체 정보를 감지하고 수집한다. 이를 바탕으로 데이터를 분석하여 사용자의 현재 건강 상태나 활동 상태 인식

오랜 기간 동안 사용하면서 축적된 건강 데이터를 분석 및 학습하여 사용자의 생활 습관과 건강 상태에 대한 특징 파악

학습한 데이터를 바탕으로 앞으로의 건강 상태나 필요한 활동을 예측

분석과 예측 결과를 바탕으로 사용자의 건강 관리를 위한 해결 방법 제시

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사례: 인천국제공항의 AI 항공기 지연 예측 시스템

인천국제공항에서는 인공지능을 활용하여 항공기의 지연 가능성을 예측하는 시스템을 사용하고 있다. 이 시스템에서 인공지능의 인식 기능은 공항에 설치된 CCTV 영상과 항공기 운항 데이터를 분석하여 공항의 현재 상황을 파악하는 것이다. 예를 들어 수하물 적재, 연료 주입, 승객 탑승 등 항공기의 출발 준비 과정이 어떻게 진행되고 있는지를 확인하여 항공기의 준비 상태를 인식한다.

또한 인공지능은 학습 기능을 통해 과거의 항공기 운항 기록과 공항 운영 데이터를 분석하면서 지연이 발생하는 패턴을 학습한다. 항공기 준비에 걸리는 평균 시간, 특정 시간대의 공항 혼잡도, 날씨 등의 정보를 반복적으로 분석하면서 어떤 상황에서 지연이 발생하기 쉬운지 데이터를 통해 이해하게 된다.

이렇게 학습된 데이터를 바탕으로 인공지능은 추론 및 예측 기능을 수행한다. 현재 공항 상황과 과거 데이터를 비교하여 항공기가 예정된 시간에 출발할 수 있는지, 또는 지연될 가능성이 있는지를 계산하고 출발 가능 시간을 예측한다. 또한 어떤 항공기가 먼저 이륙할 수 있는지도 판단할 수 있다.

마지막으로 이러한 예측 결과는 문제 해결 기능으로 이어진다. 항공교통관제사는 인공지능이 제공한 정보를 참고하여 항공기의 이륙 순서나 활주로 사용 계획을 조정할 수 있다. 이를 통해 항공기 지연을 줄이고 공항의 운영 효율성과 안전성을 높일 수 있다. 즉, 인공지능은 관제사의 의사결정을 돕고 공항 운영 과정에서 발생할 수 있는 문제를 해결하는 데 도움을 준다.

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앞서 설명해 드린 핵심 내용을 바탕으로, 넷플릭스와 유튜브가 AI를 어떻게 활용하고 있는지 자연스러운 문장으로 정리해 드립니다.

넷플릭스와 유튜브의 AI 활용 방식

첫째, 사용자의 취향을 정밀하게 분석하여 콘텐츠를 추천합니다. 넷플릭스와 유튜브는 사용자가 영상을 클릭하는 순간부터 시청 시간, 검색 기록, 심지어는 특정 장면에서 이탈하거나 되감기하는 패턴까지 실시간으로 학습합니다. 이를 통해 단순히 비슷한 장르를 제안하는 수준을 넘어, 사용자의 현재 기분이나 상황에 딱 맞는 '초개인화된' 피드를 구성하여 시청을 유도합니다.

둘째, 시청 경험을 시각적으로 최적화합니다. 넷플릭스는 같은 영화라도 사용자의 시청 기록에 따라 서로 다른 포스터(썸네일)를 보여주어 클릭률을 높입니다. 또한, 두 플랫폼 모두 AI 기반의 영상 압축 및 업스케일링 기술을 사용하여 인터넷 환경이 좋지 않은 곳에서도 끊김 없이 고화질 영상을 감상할 수 있도록 네트워크 대역폭을 관리합니다.

셋째, 생성형 AI를 통해 소통과 제작의 장벽을 낮춥니다. 유튜브는 AI를 활용해 수만 개의 댓글을 주제별로 요약하거나, 영상 내용을 질문하면 답변해 주는 대화형 어시스턴트 기능을 제공합니다. 더불어 AI가 크리에이터의 목소리를 학습해 자연스러운 다국어 더빙을 지원하거나, 텍스트만으로 짧은 쇼츠(Shorts) 영상을 생성하는 등 창작 활동 전반에 AI를 깊숙이 투입하고 있습니다.

결론적으로, 이들 플랫폼은 AI를 단순한 도구가 아닌 운영의 핵심 엔진으로 사용합니다. 우리가 플랫폼에 머무는 시간의 대부분은 AI가 정교하게 설계한 알고리즘의 결과이며, 이를 통해 사용자에게는 몰입감을, 기업에는 광고 수익과 구독 유지라는 경제적 이득을 극대화하고 있습니다.

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BIM(빌딩 정보 모델링)과 AI의 결합

1.BIM이란?

-기존의 CAD등을 이용한 평면도면 설계에서 한 차원 진화해 3D 가상공간을 이용하여 전 건설분야의 시설물의 생애주기 동안 설계, 시공 및 운영에 필요한 정보, 모델을 작성 및 유지보수하는 기반 기술이다.

2.인공지능과의 융합

1)인식

-현장의 상황을 디지털 데이터로 읽어들이는 능력

2)학습

-과거의 방대한 시공 데이터를 통해 패턴을 파악하는 능력

3)추론 및 예측

-현재 상황을 바탕으로 미래에 발생할 리스크를 판단하는 능력

4)문제해결

-발견된 문제를 해결하기 위한 최적의 대안을 제시하는 능력

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1. 전기공학과: AI 기반 전력망 예지 보전

이 기술은 대규모 정전 사고를 막기 위해 변전소의 주요 설비 상태를 AI가 실시간으로 관리하는 기술입니다.

인식

변압기에 부착된 센서가 초음파, 유중가스 농도, 미세한 진동 및 온도를 초단위로 감지하여 디지털 신호로 받아들입니다.

학습

AI 모델은 수만 개의 정상 작동 데이터와 과거에 발생했던 수천 건의 고장 사례 데이터를 대조하며 '고장 직전의 징후'가 어떤 패턴을 보이는지 스스로 익힙니다.

추론 및 예측

현재 측정된 진동 데이터가 과거 고장 징후와 95% 일치한다는 것을 포착하고, "이대로 두면 48시간 이내에 절연 파괴로 인한 폭발 사고가 발생할 것"이라고 추론합니다.

문제해결

관리자에게 즉시 긴급 점검 알람을 보내고, 사고 발생 시 피해를 최소화하기 위해 해당 선로의 전력을 주변 다른 선로로 우회시키는 최적의 경로를 즉각 실행합니다.

2. 건축학과: AI 제너레이티브 디자인

건축가가 설계의 조건을 입력하면 AI가 수천 개의 최적화된 설계안을 순식간에 만들어내는 기술입니다.

인식

건축 예정지의 지형도, 주변 건물의 높이, 법적 용적률, 태양의 궤적 등 설계에 필요한 모든 외부 제약 조건을 수치 데이터로 인식합니다.

학습

수많은 현대 건축물의 구조적 안정성 데이터와 에너지 효율 지표를 학습하여, 어떤 형태가 가장 튼튼하면서도 냉난방비를 아낄 수 있는지에 대한 물리적 법칙을 내재화합니다.

추론 및 예측

"건물을 'L'자 형태로 배치하면 '一'자 형태보다 일조량은 20% 늘어나지만, 바람의 저항을 더 많이 받아 구조 보강 비용이 15% 상승할 것"이라고 각 설계안의 결과를 시뮬레이션하여 예측합니다.

문제해결

건축가가 설정한 '최소 비용'과 '최대 채광'이라는 목표를 동시에 만족하는 수천 개의 입체 도면을 자동으로 생성하고, 그중 가장 효율적인 상위 5개 안을 제안하여 설계 시간을 획기적으로 단축합니다.

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인공지능은 우리 생활 속에서 다양한 형태로 사용되고 있는데, 그중 대표적인 사례가 음성 비서이다. 음성 비서란 사람이 말을 하면 인공지능이 그 내용을 이해하고 필요한 정보를 제공하거나 기능을 수행해 주는 기술을 말한다. 대표적인 음성 비서로는 애플의 시리가 있다. 애플 시리는 스마트폰이나 태블릿 등에서 사용자의 음성을 인식해 질문에 답하거나 여러 기능을 실행해 주는 인공지능 서비스이다.

시리는 날씨를 알려 주거나 알람을 설정하고, 메시지를 보내거나 인터넷 정보를 검색하는 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 사용자는 직접 화면을 조작하지 않아도 음성으로 명령을 내려 편리하게 기기를 사용할 수 있다. 이러한 기능은 운전 중이거나 손을 사용하기 어려운 상황에서 특히 유용하다.

하지만 시리에도 단점이 있다. 먼저 인터넷 연결이 없으면 일부 기능을 제대로 사용할 수 없고, 때때로 사용자의 말을 정확하게 인식하지 못하는 경우도 있다. 또한 복잡한 질문이나 대화를 완벽하게 이해하지 못할 때도 있다.

이처럼 애플 시리는 인공지능 기술을 활용한 대표적인 음성 비서로, 사용자의 편리한 생활을 도와주는 장점이 있지만 음성 인식 오류나 기능의 한계와 같은 단점도 함께 가지고 있다.

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바이브 코딩으로 만든 게임

바이브 코딩은 인공지능이 코드를 짜는 것을 말한다. 인공지능이 발전하면서 바이브 코딩으로 게임을 만드는 개발자들이 늘어나고 있다.

1. 인식

플레이어의 키보드, 마우스, 터치를 인식하고 코드를 실행한다.

2. 학습

플레이어의 행동 패턴을 분석, 학습한다.

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2025년 7월 텍사스사스에서 일어난 허리케인을

미국,유럽의 슈퍼컴퓨터는 예측하지 못했다 그러나 구글의 인공지능 기상 모델은 정확하게 예측 하였다

요즘은 인공위성에 ai 반도체 칩을 넣어 실시간으로 기상사태를 예측할수 있는 기술이 발전되고있다

인식: 지구의 기상상태 감지

학습: 지구의 평소 기상상태학습

추론:기상상태가 달라지면 어떤일이 일어날지 예측

문재해결: 지구에 추론내용 알림

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2518조강현-라우팅 자동화

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2518조강현-라우팅 자동화

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라우팅 자동화란, 반도체나 PCB(인쇄회로기판) 설계 과정에서 수많은 부품 사이의 전기적 연결 통로(배선)를 AI와 소프트웨어 알고리즘이 스스로 찾아내어 완성하는 기술을 의미합니다.

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2505 김시온 탄소 포집 공정

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2505 김시온 탄소 포집 공정

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1. 인식 (Perception): 가스 성분과 흡수제 상태의 실시간 감지

탄소 포집 공정(주로 아민 흡수법)에서 AI는 복잡한 혼합 가스 속 이산화탄소(CO2​)의 농도를 정확히 읽어냅니다.

다변수 데이터 통합: 굴뚝에서 나오는 배기가스의 온도, 유량, 압력, 그리고 CO2​ 농도를 수만 개의 센서로 실시간 인식합니다.

흡수제 열화 감지: CO2​를 잡는 액체(흡수제)가 시간이 지나면서 성질이 변하는 '열화 현상'을 분광 데이터를 통해 이미지나 파형으로 인식하여 교체 시기를 판단합니다.

2. 학습 (Learning): 새로운 다공성 물질(MOF)의 데이터베이스화

탄소를 스펀지처럼 빨아들이는 금속-유기 골격체(MOF) 같은 신소재를 개발할 때 AI의 학습 능력이 필수적입니다.

구조-성능 상관관계 학습: 수천 가지의 기존 MOF 구조와 그들의 탄소 흡수 성능 사이의 관계를 딥러닝으로 학습합니다.

물리 법칙 기반 학습(PINNs): 단순 통계뿐만 아니라 분자 사이의 인력(반데르발스 힘 등)과 같은 화학적 법칙을 함께 학습하여 데이터가 부족한 영역까지 이해도를 넓힙니다.

3. 추론 및 예측 (Reasoning & Prediction): 시뮬레이션 및 수명 예측

실제로 공장을 짓거나 실험을 하기 전, AI는 가상의 공간에서 결과를 미리 내다봅니다.

흡착 효율 예측: "특정 기공 크기를 가진 물질이 180∘C 환경에서 탄소를 얼마나 잘 붙잡을 것인가?"라는 질문에 AI가 0.1초 만에 성능 수치를 추론합니다.

공정 동특성 예측: 배기가스의 양이 갑자기 늘어날 때, 포집 타워 내부의 액위(Liquid Level)나 온도가 어떻게 변할지 시계열 데이터로 예측하여 사고를 방지합니다.

4. 문제 해결 (Problem Solving): 에너지 최소화 및 최적 공정 설계

탄소 포집의 최대 단점은 '비싼 비용(에너지 소모)'입니다. AI는 이 비용을 낮추는 최적의 해답을 제시합니다.

재생 에너지 최적화: 포집한 탄소를 다시 떼어낼 때 엄청난 열이 필요한데, 이때 쓰이는 스팀(Steam) 양을 최소화하도록 밸브 개도를 최적화합니다.

역설계(Inverse Design): "흡착 용량은 20% 높이고 제작 비용은 30% 낮은 물질의 구조를 그려줘"라고 명령하면, AI(생성형 모델)가 그에 맞는 분자 지도를 직접 설계해 제안합니다.

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인공지능은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 다양한 곳에서 조용히 사용되고 있다. 예를 들어 대형 마트나 편의점에서는 매장에 설치된 카메라와 데이터를 이용해 고객의 이동 경로와 머무는 시간을 분석하는데, 이때 인공지능이 사용된다. 이를 통해 어떤 상품 앞에서 사람들이 오래 머무는지, 어떤 동선으로 이동하는지 등을 분석해 상품 배치나 진열 방식을 바꾸기도 한다. 겉으로 보기에는 단순한 매장 구조 같지만 실제로는 이러한 데이터를 기반으로 매장이 계속 바뀌는 경우가 많다.

또 음식 배달 서비스에서도 인공지능이 눈에 띄지 않게 활용된다. 배달 플랫폼은 특정 시간대와 날씨, 지역 행사, 과거 주문 기록 등을 분석해 어느 지역에서 주문이 많아질지 미리 예측한다. 그 결과 배달 기사들이 특정 지역에 미리 배치되거나 배달 경로가 자동으로 조정되기도 한다. 소비자는 단순히 주문을 했다고 생각하지만, 실제로는 뒤에서 인공지능이 주문 흐름을 관리하고 있는 것이다.

아파트 관리에서도 인공지능이 활용되는 사례가 있다. 일부 아파트에서는 엘리베이터 이용 데이터를 분석해 출퇴근 시간에 특정 층에서 사람이 많이 몰리는 패턴을 파악하고, 엘리베이터가 미리 대기하도록 운영 방식을 조정한다. 이렇게 하면 대기 시간을 줄일 수 있고 에너지 사용도 효율적으로 관리할 수 있다. 주민들은 단순히 엘리베이터가 빨리 온다고 느낄 수 있지만, 그 뒤에는 인공지능 기반의 운영 시스템이 작동하고 있는 것이다.

농업 분야에서도 비슷한 사례가 나타난다. 스마트 농장에서는 토양 상태, 온도, 습도, 햇빛의 양 등을 인공지능이 분석해 자동으로 물을 주거나 환기 장치를 조절한다. 특히 작물의 잎 색이나 성장 상태를 카메라로 분석해 병충해 가능성을 미리 예측하기도 한다. 이러한 시스템 덕분에 농부는 직접 확인하지 않아도 작물의 상태를 파악하고 관리할 수 있다.

이처럼 인공지능은 화려한 기술이나 눈에 보이는 로봇의 형태로만 존재하는 것이 아니라, 사람들이 잘 인식하지 못하는 생활 환경 속에서도 다양한 방식으로 활용되고 있다. 우리가 무심코 이용하는 서비스나 시설 뒤에서 데이터를 분석하고 판단을 돕는 역할을 하며, 일상의 편리함을 조금씩 만들어 가고 있다.ㅍ