자동화 반응 플랫폼과 광학적 수율 측정. 사진 UNIST 제공이젠 수천 가지 화학 반응 조건 실험에도 인공지능(AI)과 로봇이 활용된다. 새로운 실험과 데이터 축적을 통해 신약 개발과 신소재 발굴에 도움이 될 것으로 보인다.
UNIST(울산과학기술원) 화학과 바르토슈 그쥐보프스키 교수팀(기초과학연구원 인공지능 및 로봇 기반 합성 연구단장)은 빠르고 정밀하게 화학 합성물을 실험·생성하는 AI·로봇 플랫폼을 개발했다고 25일 밝혔다.
이 플랫폼은 AI와 로봇을 결합하여 수천 가지 화학 반응 조건을 동시에 실험한다. 게다가 그 결과를 정밀한 지도로 그려내고 원하는 물질을 선택적으로 생성할 수 있도록 구현한다.
바르토슈 그쥐보프스키 교수팀은 약 1천회의 화학 실험을 자동으로 할 수 있는 AI·로봇 플랫폼을 자체 제작･활용해 실험 데이터를 축적·분석했다.
복잡한 네트워크 형태의 화학 반응 과정을 정밀한 지도로 그려낸 것.
화학 반응이 어떤 길을 따라 어떤 결과로 이어지는지 시각화하고 특정 조건에서 나타나는 숨은 화학 반응 경로까지 발견했다.
나아가 동일한 물질을 사용하더라도 반응 조건을 달리하면 전혀 다른 생성물로 전환시킬 수 있음을 확인했다.
알려지지 않았던 새로운 생성 물질까지 밝혀낸 것이다.
UNIST(울산과학기술원) 화학과 바르토슈 그쥐보프스키 교수팀이 연구실에서 기념촬영을 하고 있다. 사진 UNIST 제공연구진은 150년 전에 처음 보고되고 항생제, 항암제 등 다양한 의약품 제조에 활용되는 '한츠슈 피리딘 합성 반응'을 이번 플랫폼으로 정밀하게 지도화하고 전체 반응 네트워크를 재구성했다.
이를 통해 이미 알려진 기존의 7종의 생성물 외에 알려지지 않았던 9개의 새로운 중간체 및 생성물을 추가로 확인했다.
AI 활용에 필수인 데이터 축적의 효율성도 높였다.
지금까지 전통적 화학 실험만으로는 AI 학습에 필요한 데이터가 충분하지 않았다.
그러나 로봇을 통해 새로운 실험·반응 데이터를 빠르게 축적하고 AI로 바로 연계·활용할 수 있다.
제1저자인 얀카이 지아(Yankai JIA)는 "로봇과 인공지능 활용을 고도화하여 새로운 화학 물질 발견 속도를 획기적으로 높여나갈 것"이라며 "새롭게 찾은 분자들을 신소재 연구에 실제로 활용할 계획이다" 라고 말했다.
그쥐보브스키 연구단장은 "AI와 로봇 활용을 통해 화학 합성의 효율성과 다양성을 크게 높이고 미래 신약 개발과 소재 혁신에도 기여할 것으로 기대한다"고 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 '네이처(Nature)'에 9월 25일 오전 0시(KST) 온라인판으로 게재됐다.