[사이언스카페] 코로나로 사람 떠난 연구실에 로봇 과학자가 왔다

입력 2020.07.09 06:59

인공지능 두뇌와 로봇팔로 6배 효율 촉매 개발해

촉매 실험을 하고 있는 로봇 과학자. 6배나 효과가 좋은 촉매를 개발했다./영 리버풀대
촉매 실험을 하고 있는 로봇 과학자. 6배나 효과가 좋은 촉매를 개발했다./영 리버풀대

코로나 바이러스도 아랑곳하지 않고 24시간 내내 실험을 할 수 있는 과학자가 등장했다. 주인공은 팔 하나 달린 로봇. 이미 사람들이 떠난 대학 실험실에서 혼자서 새로운 물질을 합성하는 데에도 성공했다. 바이러스도 시간 외 근무도 문제없는 로봇 과학자가 등장한 것이다.

영국 리버풀대 화학과의 앤드루 쿠퍼 교수 연구진은 8일(현지 시각) 국제 학술지 ‘네이처’에 “실험 결과를 분석하고 다음에 필요한 실험이 무엇인지 스스로 판단을 할 수 있는 로봇 과학자가 새로운 촉매를 개발하는 데 성공했다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 네이처 표지에 소개됐다.
영국 리버풀대 앤드루 쿠퍼 교수 연구진이 개발한 로봇 과학자가 사람 도움 없이 실험을 진행해 6배 효율의 촉매를 새로 개발했다./영 리버풀대

◇로봇 혼자 실험해 6배 뛰어난 촉매 개발

리버풀대의 로봇 과학자는 바퀴가 달린 냉장고 크기 탁자 위에 로봇팔이 달린 형태다. 10만 파운드(한화 1억5000만원)을 들여 개발했다.키 175㎝에 무게가 400㎏인 이 로봇은 실험실을 돌아다니며 실제 연구자들이 쓰던 실험 장비를 능수능란하게 다룰 수 있다. 로봇을 위해 새로 장비를 갖추지 않아도 사람이 하던 일을 대신할 수 있다는 말이다.
로봇 과학자는 실험실을 돌아다니며 사람이 쓰던 장비를 그대로 이용해 실험을 했다./영 리버풀대
로봇 과학자는 실험실을 돌아다니며 사람이 쓰던 장비를 그대로 이용해 실험을 했다./영 리버풀대

연구진은 로봇이 8일 동안 172시간에 걸쳐 688가지 실험을 했다고 밝혔다. 하루 평균 21.5시간 일한 셈인데, 나머지는 배터리 충전에 쓴 시간이다. 로봇은 고체의 무게를 재고 액체를 용기에 따르고 공기를 제거했다. 또 촉매 반응을 일으키고 결과물을 정량적으로 분석했다. 이 기간동안 장비 조작을 6500번이나 했으며 총 이동거리는 2.17㎞에 달했다.

촉매는 화학물질의 반응속도를 높이는 물질로, 제약·화학·에너지 등 화학반응이 일어나는 산업이라면 어디든 쓰인다. 연구진은 “로봇은 사람보다 1000배나 빨리 실험을 했다”며 “다른 연구자의 도움 없이도 6배나 뛰어난 촉매를 개발했다”고 밝혔다.

◇인공지능 이용해 새로운 실험도 독자 설계

이전에도 실험실에 로봇이 이용됐다. 제약사에서 신약 물질을 개발하는 로봇이 대표적이다. 세포가 들어 있는 시험관에 수십, 수백 가지 약물을 동시에 주입해 실험 속도를 엄청나게 높였다. 하지만 이런 로봇들은 고정된 장소에서 정해진 일만 했다. 자동차 공장의 산업용 로봇과 크게 다르지 않았다.

반면 이번 로봇은 연구실을 마음대로 돌아다니며 매번 새로운 작업을 했다. 특히 로봇은 인공지능 두뇌로 9800만 가지의 실험을 동시에 검토해 앞서 실험 결과에 맞춰 다음 실험을 스스로 결정할 수 있었다.

쿠퍼 교수는 “우리 전략은 실험장비가 아니라 연구자를 자동화하는 것이었다”며 “초능력을 가진 새로운 동료가 실험속도를 높이면서 다른 인간 동료는 창의적인 생각을 할 수 있도록 자유를 줄 수 있다”고 말했다.

◇“로봇 도입해 코로나에도 연구 지속해야”

영국 왕립화학회는 코로나 대유행으로 빈 실험실에 로봇과 인공지능을 도입해 과학자들이 세계적 과제를 해결하는 연구를 지속해야 한다고 제안했다./영 왕립화학회
영국 왕립화학회는 코로나 대유행으로 빈 실험실에 로봇과 인공지능을 도입해 과학자들이 세계적 과제를 해결하는 연구를 지속해야 한다고 제안했다./영 왕립화학회

이번 연구 결과는 코로나로 인해 실험실을 떠난 연구자가 하던 일을 로봇 과학자가 대신할 수 있다는 전망을 제시했다. 쿠퍼 교수는 “재료과학 연구자 대신 실험실에 들어온 이 로봇은 촉매 개발 외에 코로나와 대항한 연구에도 활용될 수 있다”고 말했다.

영국 왕립화학회도 최근 발표한 ‘코로나 이후의 국가 연구 전략’ 보고서에서 “로봇공학과 인공지능, 첨단 컴퓨터를 긴급하게 받아들여 사회적 거리두기로 실험실을 비운 과학자들이 전 지구적 과제를 해결하는 연구를 계속할 수 있도록 해야 한다”고 제안했다.
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