인공지능(AI), 로봇을 활용해 새로운 화학 생성물을 빠르게 탐색하고, 정밀하게 만들 수 있게 됐어요.
기초과학연구원(IBS·원장 노도영)은 바르토슈 그쥐보브스키 단장이 이끄는 AI·로봇기반 합성연구팀이 화학 합성물을 실험하고, 새로 만들어내는 AI·로봇 플랫폼을 개발했다고 밝혔어요.
이 연구의 성과는 국제 학술지 '네이처'에 25일 오전 0시 온라인 게재됐어요.
개발 플랫폼은 AI·로봇을 결합해 수천 가지 화학반응 조건을 동시에 실험한 후 결과를 정밀지도로 그려내고, 원하는 물질을 선택적으로 만들어낼 수 있도록 설계됐어요.
실제 화학 반응은 양이나 온도를 조금만 바꿔도 전혀 다른 결과가 나올 수 있고, 과정은 여러 경로의 복잡한 상호작용으로 이뤄집니다. 이런 실험을 사람의 힘 만으로 해결하려면 엄청난 시간과 비용, 많은 수의 인력이 필요하죠.
연구진은 잘 짜여진 AI와 정밀도가 높은 작업을 수행해내는 로봇을 투입해 문제를 해결했어요. 하루에 약 1000회에 이르는 화학실험을 자동으로 수행하는 AI·로봇 플랫폼을 자체 제작하고 활용해, 복잡한 네트워크 형태의 화학반응 과정을 정밀지도로 그려냈어요. 화학반응 경로를 눈으로 쉽게 확인할 수 있도록 시각화하고, 특정 조건에서 나타나는 숨은 화학반응 경로까지 발견해내는 등의 성과를 거뒀죠.
150년 전 처음 보고돼 항생제·항암제 등 의약품 제조에 활용되는 '한츠슈 피리딘 합성반응'을 정밀하게 지도화하고, 전체 반응 네트워크를 재구성해냈어요. 이 과정에서 이미 알려진 기존 7종 화학 생성물 외에 9개의 새로운 중간체·생성물을 추가로 밝혀냈어요.
또 이차전지 등에 활용되는 '프러시안 블루 유사체' 금속 조성(756가지)을 합성해 기존 촉매보다 효율성·정밀도가 높은 최적의 조합을 찾아내고, 새로운 생성물 4종을 규명했죠.
이번 연구가 이뤄낸 성과로 미지의 화학영역 탐구, 새로운 물질연구가 한층 가속화될 수 있을 것으로 연구지는 내다봤어요.
연구 논문의 제1저자인 얀카이 지아는 “로봇과 AI 활용을 고도화해 새로운 화학물질 발견속도를 획기적으로 높여나갈 것”이라며 “새롭게 찾은 분자를 신소재 연구에 실제로 활용할 계획”이라고 전했어요.
그쥐보브스키 연구단장은 “화학반응을 직선이 아닌 네트워크 형태로 바라보는 것은 앞으로 화학연구에 중요한 전환점이 될 것”이라며 “AI와 로봇을 활용해 화학합성의 효율성과 다양성을 크게 높이고, 미래 신약개발과 소재혁신에도 기여할 수 있을 것”으로 기대했어요.
최정훈 기자 jhchoi@etnews.com