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기존의 최적화 기법은 설계 과정에서 위상을 바꿀 수 없다. 만들려는 물체의 구멍을 처음에 1개로 정했다면, 최종 결과물도 구멍이 1개라는 뜻이다. 그런데 구멍의 개수를 늘리면, 들어가는 재료는 줄이면서 튼튼하게 만들 수 있는 경우가 있다. 즉, 설계 도중에 위상을 바꾸는 게 가능하게 되면 더 좋은 설계를 할 수 있게 된다.
기계공학자들은 위상을 바꾸며 설계할 수 있는 방법을 고민했고, 그 결과 위상최적화가 탄생했다. 물체를 만드는 과정은 어떤 물체를 만들지 구상하는 단계, 설계하는 단계, 시제품을 내놓는 단계로 진행한다. 위상최적화는 구상 단계에서 가장 좋은 결과를 찾도록 도와준다. 그동안은 설계자가 머릿속으로만 상상한 뒤 최적화했다면, 지금은 위상최적화 소프트웨어를 이용해 수학적으로 최적의 설계를 찾는다.
이익진 KAIST 기계공학과 교수는 “위상최적화를 이용한 설계는 재료를 낭비하지 않게 해 준다” 면서, “위상최적화가 미래에 자원을 효율적으로 쓸 수 있도록 도와줄 수 있다”고 말했다.
