에너지연, 국내 최초 로봇 기반 무인 촉매 평가 실험실 구축

[충청뉴스 이성현 기자] 한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 박지찬 박사 연구진이 로봇을 활용한 촉매 성능 평가 자동화 실험실을 국내 최초로 구축함으로써 무인 실험실 시대를 열었다고 1일 밝혔다.

에너지연에 따르면 IT 기술의 발달로 세상은 빠르게 발전하고 있는 반면 최첨단 연구를 수행하는 화학 분야 실험실의 연구 수행 방식은 오히려 정체돼 있다.

수많은 단순 반복 실험에도 고 숙련 전문 인력이 필요한 아이러니한 상황이 발생하고 있기 때문으로 고 숙련 인력은 단순 반복 실험에 시간을 뺏겨 창의적인 연구는 뒷전에 놓인 상황이라는 설명이다.

연구진은 기존 숙달된 연구원이 하루 3회 정도만 수행할 수 있었던 촉매 사전 평가 실험을 로봇을 활용해 무인으로 시간당 6회까지 안정적으로 수행할 수 있는 완전 자동화 촉매 성능 평가 시스템을 개발했다. 월평균 30~50명 수준의 전문 인력을 대체할 수 있는 놀라운 생산성으로 소재 개발 가속화 및 높은 연구성과 달성이 기대된다.

연구진은 보다 빠르고 편리하면서 신뢰성 높은 촉매 성능 평가 과정을 위해 국내 협동 로봇 제조회사인 ㈜레인보우로보틱스의 로봇과 진동 교반기, 마이크로 피펫 등을 UV/Vis 분광기와 연동시켰다. 여기에 자체 개발한 자동화 프로그램을 접목해 촉매 반응 진행 정도를 실시간으로 정확히 분석할 수 있도록 설계했다.

로봇기반 촉매 자동화 평가시스템은 나이트로페놀 촉매 환원 반응을 활용해 동일한 금속과 함량을 갖는 촉매들에 대해서 각각의 활성도와 속도상수 등을 빠르고 정밀하게 반복 측정함으로써 촉매 간 상대적 성능 수준을 정확하게 파악할 수 있는 특징이 있다. 또 하루 100회 이상 촉매 성능 평가 결과를 확보할 수 있어 촉매 기술 개발의 속도를 높일 수 있다.

이 시스템은 촉매 소재 개발과 나노 소재의 물성 평가에도 활용이 가능하며, 장기적으로는 축적된 정보를 기반으로 촉매와 나노 소재 관련 빅데이터 구축에도 기여할 것으로 기대를 모은다.

박지찬 박사는 “향후 나노 촉매 다품종 소량 생산 스마트 실험실을 구현하고 더 나아가 인공지능 알고리즘이 접목된 자율 수행 실험실 그리고 이를 토대로 국가적 촉매 공유 플랫폼 센터를 완성해 보고자 한다”고 설명했다.