여러 사용자가 동시에 원격으로 제어할 수 있고, 일정 조정을 통해 실험 시간도 단축하는 '스마트' 재료연구 무인 실험실 시스템이 개발됐다.  한국과학기술연구원(KIST)은 소재 개발 인공지능(AI) 자동화 시스템 '옥토퍼스'(OCTOPUS)를 개발했다고 11일 밝혔다. 신소재 개발은 설계부터 상용화까지 막대한 시간과 인력이 소모된다. 특히 실험실에서 실험을 진행하는 데 시간과 인력이 드는 만큼 이를 대체하는 무인 실험실에 대한 연구가 활발하다. 하지만 기존 무인 실험실은 여전히 사람이 상주해 실험을 관리해야 하고, 여러 사용자가 동시에 실험을 수행할 수 없어 효율이 떨어졌다. 옥토퍼스는 AI와 자동화 기술을 접목해 연구자가 필요한 때 실험을 시작할 수 있으며, 실험 장비들을 자동으로 관리하는 기능도 탑재해 사람의 관리가 필요 없도록 했다. 또 병렬 시험을 시행할 수 있도록 스케줄링 기능을 탑재해 13시간 걸리던 여러 화학 실험을 2시간 내로 완료하는 데도 성공했다. 여기에 전 세계 연구실 간 데이터 연결을 지원해서 한 실험실에서 나온 데이터를 다른 연구실에서도 즉시 활용할 수 있게 했다. 한 센터장은 "옥토퍼스를 활용해 수도권과 지방 간의 협력 체제가 구축된다면 수도권 과밀화를 완화하고 지역 균형 발전에도 기여할 수 있을 뿐 아니라 글로벌 협력 연구에도 기여할 것"이라고 말했다. 연구 결과는 지난달 8일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 실렸다. (연합뉴스, 2024-12-12)

한상수 박사는 KIRD(국가과학기술인력개발원)과 KIST 스마트연구실 관련 인터뷰를 진행하였고, 해당 내용은 KIRD 발간물(R&D HRD Research & Field vol. 6)의 커버스토리(cover story)로 소개 되었다. 

On Nov. 28, 2024, Prof. Milad Abolhasani in North Carolina State University visited our autonomous lab and delivered a great lecture entitled "Human-AI-Robot Collaboration to Accelerate Materials and Molecular Discovery with Autonomous Labs".

한국과학기술연구원(KIST)은 극한소재연구센터 김상훈 책임연구원, 물질구조제어연구센터 김종민 선임연구원, 계산과학연구센터 한상수 책임연구원 공동연구팀이 하·폐수를 오염 현장에서 방류할 수 있는 수준까지 처리하는 전기화학 장치를 개발했다고 21일 밝혔다. 기존 하·폐수 처리방식은 발생지에서 관로를 통해 처리장으로 모은 후 대량 처리하는 중앙집중 방식이다. 하지만 농어촌과 같은 곳에서는 이런 방식으로 처리하기 어려워 간이 처리 장치를 두는 경우가 많지만, 단순 소독하거나 탁한 물을 거르는 정도에 그쳐 폐수 속 난분해성 유기물 분해는 제대로 이뤄지지 않아 왔다. 연구팀은 기존 연구들이 산화제인 과산화수소 발생을 위한 전극 소재 개발에 집중하는 것과 달리, 폐수가 계속해 장치 속을 연속 순환하면서 과산화수소를 계속해 발생시키고 잘 섞이게 하는 '유동식 반응기' 방식을 도입했다. 그 결과 촉매 1㎏당 과산화수소 발생량이 1시간에 219㎏에 달해 현장에서 난분해성 유기물을 빠르게 산화시켜 무기물화해 정화했다고 연구팀은 설명했다. 이 장치를 50ppm(100만분의 1) 농도 비스페놀A 폐수에 적용한 결과 총유기탄소량이 2시간 만에 93% 줄어드는 것으로 나타났다. 총유기탄소량은 수중 유기물이 완전 분해돼 무기물화가 된 수준을 나타내는 지표로 하수 처리기준 중 하나다. 연구 결과는 지난달 1일 국제학술지 '응용 촉매 B: 환경 및 에너지'에 실렸다. (연합뉴스, 2024-11-21)

한상수 박사는 지난 2024년도 대한금속재료학회 추계정기총회(평창 알펜시아 컨벤션센터, 2024-10-29)에서 제1회 첨단소재 학술상을 수상하였습니다.

비스페놀은 열에 강하고 기계·화학적 물성이 뛰어나 △영수증 △물병 △생수통 △비닐 등 플라스틱 소재의 주요 원료로 널리 사용되고 있다. 비스페놀류 중 비스페놀A(이하 BPA)는 우리가 흔히 ‘환경호르몬’이라고 부르는 내분비교란물질이자 자연환경에 존재하는 화학물질 중 생물체 내에 흡수돼 호르몬이 관여하는 내분비계에 혼란을 일으키는 물질로 생식, 발달, 지능 뿐 아니라 다양한 대사성 질환에도 악영향을 준다. 한국과학기술연구원(이하 KIST) 물질구조제어연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 극한소재연구센터 김상훈 박사와 고려대학교 전기전자공학부 주병권 교수 공동연구팀은 화학물질을 사용하지 않는 친환경 건식 기반 아크 플라즈마 증착 공정을 통해 고성능 코발트 단원자 촉매를 제작했다고 밝혔다. 연구팀은 이를 전기화학적 과산화수소 합성에 기반한 전기-펜톤 공정(electro-Fenton)에 적용해 수용액 내 비스페놀류 환경호르몬을 짧은 시간 내 제거하는데 성공했다. 연구 성과는 국제 학술지 「Carbon Energy‘에 지난 5일 온라인 게재됐다. (투데이에너지, 2024-07-31)

On July 2, 2024, a director of Lawrence Livermore National Lab (Dr. Kim Budil) visited our autonomous lab.

사람 대신 로봇이 일하는 작업 현장은 이제 그리 놀라운 풍경은 아니죠. 그런데 AI가 지시하고 로봇이 고난도 실험을 지속적으로 하는 '무인 연구실'이 국내에 등장했습니다. 과연 연구 성과는 어떨까요? (YTN, 2024-04-13)

국내 연구진이 미국과의 공동 연구로 전고체전지의 에너지 밀도를 높일 방법을 찾아냈다. 슈퍼컴퓨터를 이용한 설계 검증 방식으로 개발 비용과 기간도 줄일 수 있다. 화재 위험이 없는 전고체전지의 상용화에 기여할 것으로 기대를 모은다. 류승호 한국과학기술연구원(KIST) 에너지저장연구센터 책임연구원과 한상수 계산과학센터 책임연구원이 이끄는 연구진은 25일 미국 리버모어국립연구소와 공동으로 고전압 안정형 고체 전해질을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. KIST 연구진은 염화물계 고체전해질의 안정성을 높일 수 있는 설계 방식을 제안했다. 설계 방식은 미 로렌스리버모어국립연구소의 슈퍼컴퓨터를 이용해 시뮬레이션으로 검증했다. 그 결과 성공 가능성이 높은 설계 방법을 찾고 실험으로 추가 검증해 염화물계 전고체전지 개발의 시간과 비용을 절약하는 데 성공했다.  (조선비즈, 2024-01-25)

한국과학기술연구원(KIST)과 한국과학기술원(KAIST)은 양성자 교환막 수소연료전지(PEMFC)에서 사용되는 백금 촉매를 대체하기 위한 효율적이고 경제적인 촉매 소재 개발에 성공했다. 이를 위해 연구팀은 SGCNN(촉매구조 그래프 합성곱 신경망) 인공지능 모델을 개발하여 촉매 표면에서 흡착 물질이 결합하는 에너지를 정확하게 예측했다. 이 방법론을 통해 약 3,200개의 후보 소재를 단 하루 만에 탐색할 수 있었고, 그 결과로 삼원소계(Cu-Au-Pt) 합금촉매를 개발했다. 이 촉매는 순수 백금촉매 대비 백금 원소를 37%만 사용하면서도 반응전류밀도는 2배 이상 높게 나오는 고성능을 보였다. 또한, 내구성 면에서도 훌륭한 성과를 보였다고 한다. 해당 연구는 한국에너지기술연구원 박영태 박사후 연구원과 한국과학기술연구원 물질구조제어연구센터 황창규 박사과정 학생이 공동 제1저자로 참여하여 국제 학술지 'Applied Catalysis B: Environmental'에 발표되었다.

계산과학연구센터 유혁준 박사과정 학생연구원 이 지난 2023년 7월 5-7일 일산 킨텍스에서 개최된 Nanokorea 2023년도 학술대회에서 우수 구두 발표상을 수상하였습니다. 축하드립니다.

발표 제목: Chemistry Discovery in Nanoparticle Synthesis via Autonomous Laboratory

한국과학기술연구원(KIST)의 한상수 박사님과 이승용 박사님께서 AI 스마트연구실에 대해서 설명하는 시간을 가졌습니다.