"개발 기간 수년에서 수개월로"… 日, 신소재 개발 '10배 가속' 국가 AI 플랫폼 구축

일본 정부가 화학 및 부품 제조업체들이 보유한 연구 데이터를 결합·분석해 차세대 신소재 개발 속도를 기존 대비 10배 이상 가속하는 국가 차원의 '인공지능(AI) 머티리얼즈 인포매틱스(Materials Informatics)' 플랫폼 구축에 전격 착수한다.

개별 기업의 영업비밀 유출 우려를 원천 차단하는 첨단 암호화 기술을 적용해 데이터 공유 장벽을 허물고, 항공우주·반도체·전자 부품 등 핵심 경제 안보 소재 분야에서 일본의 글로벌 기술 리더십을 확고히 굳히겠다는 전략이다.
8월 25일(현지시각) 일본 종합 경제 미디어 닛케이 아시아(Nikkei Asia) 보도에 따르면, 일본 경제산업성(METI)은 국내 주요 소재 제조업체들이 참여하는 데이터 공유 기반의 AI 신소재 개발 플랫폼 프로젝트를 추진 중이며, 이르면 차기 회계연도부터 본격적인 가동에 들어갈 예정이다.

이를 위해 경제산업성은 2027년 4월 시작되는 2027 회계연도 예산안에 수십억 엔 규모의 전용 예산을 배정할 방침이다. AI 기반 신소재 개발은 다카이치 사나에 총리가 이끄는 내각의 경제 안보 정책 내 '17대 전략 기술 분야' 중 하나로 지정되어 범정부적 지원을 받게 된다.


전통적인 소재 R&D는 연구진의 오랜 경험과 노하우를 바탕으로 실험실에서 수많은 화학물질을 일일이 합성·배합해보는 '시행착오(Trial and Error)' 방식에 의존해 왔다.

반면 AI 플랫폼을 활용하면 수만 가지의 분자 결합과 화학 반응을 디지털 가상공간에서 초고속으로 시뮬레이션할 수 있어, 통상 수년 이상 소요되던 연구개발 기간을 단 몇 달 단위로 대폭 단축할 수 있다.

AI 신소재 개발의 성패는 학습 데이터의 양과 질에 달려 있으나, 그동안 화학 기업들은 과거 실패·성공 실험 데이터를 핵심 경쟁력으로 여겨 외부 공유를 철저히 꺼려왔다.
경제산업성은 이 같은 한계를 극복하기 위해 '안전한 다자간 계산(Secure Multi-Party Computation·SMC)' 기술을 플랫폼에 전면 도입하기로 했다. 기업들이 제공한 데이터가 암호화된 조각으로 분해되어 저장되므로, 원본 데이터를 역추적하거나 해독하는 것이 불가능한 상태에서 AI 알고리즘만이 전체 데이터를 종합 분석할 수 있게 된다.


일본 정부는 이번 프로젝트에서 경제 안보와 직결된 5대 핵심 소재 분야에 역량을 집중할 계획이다.

첫째는 고성능 탄소·특수 섬유로 초경량·고강도이 특성으로 항공기 동체 및 미래 모빌리티 필수 소재이며, 둘째는 기능성 폴리머로 첨단 배터리 및 절연소재용 고분자 화합물이며, 셋째는 첨단 광학·전자 필름으로 차세대 디스플레이 및 반도체 공정 보호용 필름이다.

넷째는 엔지니어링 세라믹으로 전자기기 전압을 제어하는 다층세라믹커패시터(MLCC) 및 반도체 장비 부품이며, 마지막 고순도 기능성 미세입자는 반도체 연마제(CMP 슬러리) 및 첨단 코팅제이다.


일본은 소재·부품 분야에서 여전히 세계 최고 수준의 경쟁력을 보유하고 있다. 일본과학기술진흥기구(JST)에 따르면, 2022 회계연도 기준 일본 기업이 세계 시장 점유율 60% 이상을 장악한 첨단 소재 및 부품 품목은 총 231개에 달해 미국과 중국을 크게 앞질렀다.

그러나 후발 주자들의 추격 속도는 매우 가파르다.

중국 기업들의 60% 이상 독점 품목 수는 2018년 36개에서 2022년 47개로 30% 이상 증가한 반면, 같은 기간 일본의 독점 품목 수는 252개에서 231개로 21개나 감소했다. 미국 역시 같은 기간 109개에서 115개로 늘며 치열한 각축전을 벌이고 있다.

일본 경제산업성의 'AI 신소재 개발 플랫폼' 구축은, 향후 ‘데이터 프라이버시 암호 기술을 활용한 민관 협력 R&D의 글로벌 표준화’와 더불어 ‘미·중 기술 패권 경쟁 속에서 일본 제조업이 반도체·항공우주 핵심 소재 공급망의 독점적 지위를 유지하는 핵심 돌파구’로 작용할 전망이다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com