에너지연, '위험한 촉매 실험' 인공지능으로 해결

전주기 공정 자동화 스마트 실험실 구축

스마트 실험실.(에너지연 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 위험한 촉매 실험을 인공지능(AI)으로 해결했다.

촉매 실험하면 떠오르는 야간·주말·장기실험, 단순 반복작업, 위험성을 줄여 안전하게 만들어주는 전환점을 마련한 것이다.

한국에너지기술연구원 탄소전환연구실 윤민혜 박사 연구진이 촉매 개발 실험과 관련한 전주기 공정(촉매 합성-분석-반응)을 자동화하는 스마트 실험실을 구축해 촉매 연구의 새로운 지평을 열었다고 18일 밝혔다.

촉매 연구의 가장 큰 어려움은 스케일 업에 따른 공정개발이다.

실험실 규모에서 최적화된 촉매는 규모가 커지면 반응기 종류, 반응조건, 성형 방법 등을 바꿔야 하고 이로 인해 결과도 달라지기 때문이다.

이에 따라 다양한 공정 조건에서의 검증이 필요하며 이는 인력, 장비, 비용의 증가를 야기한다.

특히 가스상의 물질을 고온고압의 조건에서 촉매반응을 통해 액상의 탄화수소로 전환할 때는 변화가 더욱 크며, 실험이 미숙하거나 연구원 변경, 수기 입력 오류 등 데이터 관리에서 발생하는 문제로 인해 결과물의 품질이 저하될 수 있다.

이에 연구진은 기존 촉매 연구의 문제를 해결하기 위해 무인화, 자동화, 데이터 자동수집과 데이터베이스화에 집중했다.

또 촉매 구조 분석부터 샘플링, 생성물 분석 그리고 일련의 데이터의 수집과 보관까지 모두 자동으로 구현하는 스마트 실험실의 기반을 구축하는 데 성공했다.

연구진은 자동화로 축적된 분석과 평가 데이터를 샘플 큐알(QR)관리 프로그램(데이터베이스 웹플랫폼)을 통해 유기적으로 관리함으로써 전반적인 촉매 연구의 신뢰성과 효율성도 높였다.

이 같이 쌓인 데이터는 자동수집과 가공을 거쳐 데이터베이스화되고, 실시간으로 시각화할 수 있는 데이터 자동수집-변환시스템을 통해 원하는 방식으로 보관할 수 있다.

연구진은 향후 보관된 데이터를 인공지능에 학습시켜 활용성을 더욱 높일 계획이다.

스마트 실험실 기술개발 참여연구원. /뉴스1

윤민혜 박사는 “기존의 자율주행 실험실은 로봇을 통해 단순 반복업무의 자동화에 중점을 뒀다면 이번 연구를 통해 구축한 스마트 실험실은 어렵고 위험한 실험환경을 개선함과 동시에 데이터 자동수집 및 데이터베이스(DB)화 등 실험 전분야의 데이터를 효과적으로 관리할 수 있는 시스템으로, 인공지능을 활용할 수 있는 연구기반을 마련한 성과”라고 말했다.

이어 "이는 실험실의 디지털 트윈을 구현해 연구현장의 혁신을 이끌고 기후위기 대응 기술개발에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 했다.

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