KAIST·포스코홀딩스, AI가 연구하는 '자율 탐색 실험실' 구축

(우측 상단 별도 - 왼쪽부터) 포스코홀딩스 미래기술연구원 에너지소재연구소 LiB소재연구센터 박인철 수석연구원, 박정우 수석연구원 [사진=KAIST]

국내 산학 협력 연구진이 인공지능(AI) 및 자동화 시스템을 활용해 연구자 개입 없이 이차전지 양극 소재 개발을 진행하는 자율 탐색 실험실을 구축했다. 

3일 한국과학기술원(KAIST)은 서동화 신소재공학과 교수 연구팀과 포스코홀딩스 미래기술연구원 에너지소재연구소 LIB소재연구팀과 산학 협력 연구를 통해 이같은 실험실을 구축했다고 밝혔다. 

자율 탐색 실험실이란 자율적으로 실험 설계, 수행, 분석해 최적의 소재를 탐색하는 플랫폼을 일컫는다.

이차전지 양극 소재 개발은 필연적으로 시료 무게 칭량, 이송 등 실험 전 과정에서 숙련된 연구자의 노동력과 긴 개발 시간을 필요로 한다. 연구팀은 연구자 개입 없이 시료 정량, 혼합, 펠렛화, 소결, 분석을 수행하는 자동화 시스템과 데이터를 해석하고 학습해 최선의 후보군을 선택하는 AI 모델을 개발했다. 연구팀은 이번 실험실 구축으로 연구자의 노동을 최소화하며 탐색 기간을 93% 단축했다고 발표했다. 

또 연구팀은 기존 저속 소결 방법과 다른 고속 소결 방법을 도입해 합성 속도도 개선했다. 그 결과 소결 공정에 필요한 시간을 50배 단축했다. 이를 기반으로 자율 탐색 실험실은 기존 연구자 기반 실험 대비 12배 많은 소재 데이터 확보도 가능해졌다. 

이를 통해 양질의 데이터베이스를 구축해 실험 전 과정에서 연구자 개입 없이 스스로 수행하는 '페루프 실험 시스템'도 구현했다. 

KAIST에 따르면 이번 개발 과정에서 포스코홀딩스가 프로젝트 전반 기획과 총괄 운영을 맡았다. 전체 플랫폼 설계 검토와 부문 모듈 설계, AI 기반 실험 설계에 대한 공동 개발을 수행했다. 서 교수팀은 전체 플랫폼 설계, 모듈 설계·제작, 알고리즘 제작, 자동화 시스템 기반 실험 검증·오류 개선 등 실질적 시스템 구현과 운영을 담당했다. 

서 교수는 "이번 연구를 통해 구축된 시스템은 연구 인력 감소를 해결할 기술”이라며 "양질의 소재 데이터를 확보하여 이차전지 소재 개발을 가속화 하여 글로벌 경쟁력을 강화 가능할 것으로 기대된다”고 설명했다.