우리 대학 항공공학전공 김상우 교수가 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 2026년도 기초연구실지원사업(개척형)의 신규 과제 연구책임자로 선정됐다. 과제명은 '우주구조물 적용 AI 심층 연산자 기반 하중지지형 에너지저장 구조 기술 개발'로, 연구기간은 2026년 7월부터 2029년 6월까지 3년, 연구비는 15억 원 규모다. 1단계 수행 이후 평가 등을 거쳐 2단계 지원으로 연계될 수 있다.

  이번 과제의 핵심은 위성이나 우주구조물의 구조체가 하중을 지지하는 역할에 머무르지 않고, 동시에 전기에너지를 저장하는 배터리 역할까지 수행하도록 하는 '구조전지(Structural Battery)' 기술이다. 김 교수는 "우주 구조물 자체를 ‘하중을 견디는 배터리’로 만드는 기술"이라고 설명했다.

  기존 위성과 우주구조물은 하중을 지지하는 구조체와 전력을 저장하는 배터리를 각각 별도의 부품으로 구성해 왔다. 설계와 제작은 비교적 수월하지만, 구조체와 배터리가 저마다 중량과 부피를 차지해 경량화와 공간 활용에 한계가 있었다. 반면, 구조전지는 구조체가 하중 지지와 에너지 저장을 동시에 수행하는 만큼 전체 시스템의 중량과 부피를 줄일 수 있다. 이는 발사 비용 절감과 위성·우주구조물의 임무수명 연장으로 이어진다.

  과제명에 들어간 'AI 심층 연산자(DeepONet)'는 이 과정에서 구조전지의 최적 설계를 찾아내는 역할을 한다. 구조전지는 기계적 강도와 전기화학적 성능, 열환경, 우주방사선, 재료 조성, 적층 구조 등 여러 변수가 복합적으로 얽힌 시스템이다. AI 심층 연산자는 재료 조성, 구조 형상, 우주환경 조건이 달라질 때 구조전지의 성능이 어떻게 변하는지를 빠르게 예측하고, 구조적 성능과 전기화학적 성능이 균형을 이루는 최적 설계를 도출한다. 실험과 해석만으로 모든 경우를 검토하기 어려운 한계를 AI가 보완하는 셈이다.

  이번 과제는 국내에서 거의 시도되지 않은 새로운 분야의 도전적 연구를 지원하는 '개척형'으로 분류된다. 김 교수는 가장 큰 도전 지점으로 "전극과 전해질, 복합재 구조가 모두 하중 지지와 에너지 저장 기능을 동시에 수행하도록 일체화해야 한다는 점"을 꼽았다. 우주구조물에 적용하려면 고강도와 경량성, 전기화학적 안정성은 물론 진공·열주기·방사선 등 우주환경에 대한 신뢰성까지 함께 확보해야 한다. 여기에 이러한 복합 성능을 AI 기반으로 예측하고 최적화하는 설계 체계까지 갖춰야 한다.

  연구의 목표도 배터리 성능을 높이는 데 그치지 않는다. 우주구조물의 구조적 역할과 에너지 저장 기능을 하나로 통합해 우주 시스템의 경량화와 임무수명 연장을 동시에 이루겠다는 것이다. 복합재 구조와 전기화학, 우주환경, 인공지능 기반 설계 기술이 결합된 융합 연구라는 점에서도 의미가 있다.