효율 '500배'…사람 1명도 없이 365일 쉴 틈 없는 연구실 [영상]

한국과학기술연구원(KIST)

/사진=KIST

사람의개입 없이 AI(인공지능) 로봇만으로 365일, 24시간 내내 신소재 개발에 매진하는 '스마트 연구실'이 국내에 문을 연다.

한국과학기술연구원(KIST)은 한상수 계산과학연구센터 책임연구원이 이끄는 연구팀이 이관영 고려대 화공생명공학과 교수 연구팀과 함께 AI와 로봇을 활용한 맞춤형 금속 나노입자 설계 플랫폼을 개발했다고 5일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'와 'npj 컴퓨테이셔널 머터리얼즈'에 각각 지난달 6일, 2월 22일 온라인 게재됐다.

공동연구팀은 로봇팔을 기반으로 나노입자를 합성하고, 합성된 나노입자의 광학적 특성을 측정하는 자동화 장치를 개발했다. 여기에 AI 기술을 접목해 연구자가 원하는 소재의 물성을 입력하면 요구사항을 정확히 만족시켜 나노소재를 합성하는 맞춤형 소재 개발 스마트연구실을 만들었다.

연구자의 역할은 원하는 광학적 물성을 입력하는 데서 끝난다. 해당 물성을 갖는 나노입자 합성 경로는 AI가 스스로 탐색해서 찾아낸다. 최적화 경로를 찾는 머신러닝(기계학습) 모델을 적용했는데, 이를 통해 스마트연구실의 소재 탐색 효율성이 단순 자동화 장치 대비 500배 이상 높아졌다.

또 사람이 수행하는 실험은 연구 환경이나 연구자에 따라 결과가 달라져 결과를 재현하기 어려운 경우가 있지만, 스마트연구실에서는 일관성 있는 양질의 데이터를 대량으로 생산할 수 있다는 설명이다.

연구실의 안전을 확보하기 위한 AI 기술도 별도로 개발했다. 무인으로 운영되는 특징 상 연구자가 작업 중 다칠 위험은 없지만 로봇이 과부하되면 오작동 문제가 일어날 수 있다. 연구팀은 이런 안전 사고를 사전에 감지하고 예방하는 'AI 비전기술(DenseSSD)'를 개발해 연구실에 탑재했다. 실험실 내 연구 장비와 재료 등을 감지하고 이상이 있으면 사용자에게 알림을 보낸다.

한상수 책임연구원은 "사람의 개입 없이 소재 개발이 가능한 스마트연구실 플랫폼은 노령화에 따른 연구 인력 감소 문제를 해결할 새로운 R&D(연구·개발) 패러다임이 될 것"이라고 밝혔다.


이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 '나노및소재기술개발사업'의 지원을 받았다.

KIST 계산과학연구센터 스마트연구실 개발 연구팀 /사진=KIST