로봇이 24시간 촉매 성능 평가…'無人 실험실 시대' 열렸다

합성 나노촉매, 상용 촉매 물질을 인력 대비 30배 이상 빠르게 성능 평가할 수 있는 기술 확보

로봇 기반 촉매 자동화 평가 시스템

지금까지 연구실 내 수많은 장비와 시약들을 일일이 사람의 손으로 조작하고 측정하는 실험을 진행해야 했다. 그런데 이제 로봇기술을 활용해 완전 자동화하며 365일 가동되는 실험실이 눈앞에 다가왔다.

한국에너지기술연구원 청정연료연구실 박지찬 박사 연구진이 로봇을 활용한 촉매 성능 평가 자동화 실험실을 국내 최초로 구축, '무인 실험실 시대'를 열었다고 1일 밝혔다.

연구진에 따르면 기존에는 숙달된 연구원이 하루 3회 정도만 수행할 수 있었던 촉매 사전 평가 실험을 로봇을 활용해 시간당 6회까지 안정적으로 수행할 수 있는 완전 자동화 촉매 성능 평가 시스템을 개발했다.

이를 통해 월 평균 30~50명 수준의 전문 인력을 대체할 수 있는 생산성을 확보할 전망이다. 소재 개발 가속화 및 높은 연구성과 달성이 기대된다.

연구진은 빠르고 편리하면서 신뢰성 높은 촉매 성능 평가 과정을 위해 국내 협동 로봇 제조회사인 레인보우로보틱스의 로봇과 진동 교반기, 마이크로 피펫 등을 UV/Vis 분광기와 연동시켰다. 여기에 자체 개발한 자동화 프로그램을 접목, 촉매 반응 진행 정도를 실시간으로 정확히 분석할 수 있도록 설계했다.

로봇기반 촉매 자동화 평가시스템은 동일한 금속과 함량을 갖는 촉매들에 대해 각각의 활성도와 속도상수 등을 빠르고 정밀하게 반복 측정함으로써 촉매 간 상대적 성능 수준을 정확하게 파악할 수 있다. 또 하루 100회 이상 촉매 성능 평가 결과를 확보할 수 있어 촉매 기술 개발의 속도를 높일 수 있다.

로봇 기반 촉매 성능 자동화 평가 시스템은 장기적으로는 축적된 정보를 기반으로 촉매와 나노 소재 관련 빅데이터 구축에도 기여할 것으로 기대를 모은다.


연구책임자인 박 박사는 "숙달된 연구자들만이 원활히 수행 가능했던 반복적 촉매 평가 실험을 무인 자동화 로봇을 통해 빠르고 신뢰도 있게 진행하도록 대체한 점에서 큰 성과가 있었다"며 "향후 나노 촉매 다품종 소량 생산 스마트 실험실을 구현하고 더 나아가 인공지능 알고리즘이 접목된 자율 수행 실험실 그리고 이를 토대로 국가적 촉매 공유 플랫폼 센터를 완성할 것"이라며 향후 계획을 밝혔다.

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