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[IT뉴스][이준기의 과·알·세]AI가 설계하고, 로봇이 실험한다…‘실험실 자동화’ 대전환 물결

온카뱅크관리자

2025-11-09 14:47:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 실험실 자동화, 실험 효율성·생산성 높여 혁신적 연구개발 촉진 수작업·전문가 주도 분석과학지원서비스에 ‘실험실 자동화’ 적용 기초지원연, 가속기·멀티오믹스·지구환경분석 등에 자동화 구축 
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 <img alt="출처=MS 빙 이미지 크리에이터." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/09/dt/20251109144715672cqpv.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="1YPHfWOcTI" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/09/dt/20251109144715672cqpv.jpg" width="658">
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 출처=MS 빙 이미지 크리에이터.
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 인공지능(AI) 전환이 기존 노동 집약형 실험실을 변모시키고 있다. AI와 로봇 기술이 실험실에 속속 적용되면서 인간 개입을 최소화하면서 실험 전 과정을 AI와 로봇 자동화 시스템이 주도하는 ‘실험실 자동화’로 빠르게 전환되고 있다.
 실험실 자동화는 AI 기술의 급속한 발전으로 화학과 신소재, 제약 등 다양한 실험이 필요한 환경에 도입돼 실험의 정밀성과 효율성, 재현성 등을 높여 혁신적 연구결과 창출에 기여하는 새로운 형태의 실험실 운영 모델이다.
 AI와 로봇기술이 실험 과정을 자동화하고, 데이터를 실시간 수집·분석해 실험계획을 스스로 수정할 수 있도록 물리적 실험실 공간을 통합한 개념이라 할 수 있다.
 특히 로봇 기술을 활용해 위험하거나 반복적인 실험을 자동으로 수행하고, AI에 기반한 데이터 분석으로 최적의 다음 단계의 실험을 설계해 시간과 비용을 줄이면서 혁신적 연구개발을 촉진할 수 있다.
 ◇숙련된 전문가 중심의 분석과학 분야에 속속 도입
 실험실 자동화는 수작업 의존도가 높은 바이오 분야뿐 아니라, 첨단 연구장비를 활용해 다양한 분석지원 서비스를 수행하는 분석과학 분야에 도입하려는 시도가 이어지고 있다.
 숙련된 전문가의 경험과 직관에 의존하던 수작업 중심의 분석지원 서비스가 AI, 로봇 기술 등과 만나 실험실 자동화로 구현됨으로써 생산성과 효율성을 크게 높일 수 있다는 기대에서다.
 다른 분야와 달리 분석과학 분야는 시료를 다뤄야 하는 특성상 전처리 과정에서 높은 데이터 오류율, 노동 집약적·비표준화된 실험 수행, 전문가에 대한 높은 의존도 등으로 실험실 자동화에 상당한 제약을 받고 있다.
 실제 실험실 자동화를 통해 사전에 독성을 예측하면 임상시험 성공률을 현재 10∼15%에서 30∼40%까지 높일 수 있다.
 또 위암 조기 진단에서도 민감도와 특이도를 기존 수작업에 의한 실험 방식에서 AI 기반 실험실 자동화로 개선하면 기존 진단법의 정확도를 2∼3배 향상시킬 수 있다.
 이러한 실험실 자동화는 향후에는 AI 기반 자율 실험실로 영역을 확장하면서 새로운 산업 생태계를 만들 수 있다.
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 <img alt="기초지원연이 구축하려는 피지컬 AI 실험실 자동화 개념도." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/09/dt/20251109144716965dpgx.png" data-org-width="640" dmcf-mid="tSzOpraeSO" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/09/dt/20251109144716965dpgx.png" width="658">
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 기초지원연이 구축하려는 피지컬 AI 실험실 자동화 개념도.
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 ◇기초지원연, 분석과학지원서비스 혁신 선도
 최근 국가 연구기관과 대학을 중심으로 실험실 자동화에 많은 관심을 갖고 투자를 확대하고 있다.
 그 중 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 다목적 방사광가속기 실험과 멀티오믹스(메타볼로믹스) 실험, 지구환경 분석 실험 등에 실험실 자동화를 구축하는 데 발빠르게 나서고 있다.
 기초지원연은 우선 충북 오창에 구축하고 있는 다목적 방사광가속기 실험에 AI를 활용한 자동화 플랫폼 구축을 추진하고 있다.
 다목적 방사광가속기는 방대한 데이터 생성과 복잡한 실험 환경 등으로 안정화된 실험지원서비스 구축까지 많은 어려움이 예상된다. 기초지원연은 AI와 자동화 시스템, 파운데이션 모델 등을 활용해 가속기 실험의 혁신을 준비하겠다는 구상이다.
 고경태 기초지원연 박사는 “파운데이션 모델과 실험 자동화를 통합해 다목적방사광 가속기를 운영함으로써 AI가 실험 설계·제어·분석까지 수행해 실험의 복잡성을 해결하고, 실험 자동화를 자율화로 전환해 과학적 발견을 가속화해 나갈 계획”이라고 말했다.
 ◇부분 자동화를 ‘완전 자동화’로 전환 시도
 기초지원연은 무인 지능형 멀티오믹스 실험실을 부분 자동화에서 완전한 자동화로 전환하고 있다. 멀티 오믹스 기술을 활용하면 보다 정확하게 질병을 진단할 수 있어 의료·제약 분야를 중심으로 수요가 급증하지만, 실제 현장에 적용하긴 쉽지 않다.
 기초지원연은 대사체 전체를 한번에 분석하는 메타볼로믹스 워크 플로우 자동화를 기반으로 실험실 자동화를 구현해 나갈 계획이다.
 이를 위해 고숙련 전문가들의 노하우를 AI에 학습시켜 분석자동 최적화와 자동화 품질평가(QC) AI 에이전트 개발을 통해 대사체 분석을 위한 ‘피지컬 AI 자동화 실험실’을 구축하겠다는 복안이다.
 허환 기술사업화실장은 “메타볼로믹스 분야는 도메인 지식이 적어 현장에 적용하는 데 어려움이 있다”며 “이를 대체하기 위해 숙련된 분석 전문가들의 노하우인 ‘암묵지’를 AI를 통해 형식지화해 메타볼로믹스 워크 플로우를 자동화해 오가노이드 약물 반응을 예측하는 데 활용할 것”이라고 설명했다.
 기초지원연은 지구환경 분석과학 연구 분야의 자동화 실험실 조성에 역량을 모으고 있다. 위험환경 자동 시료 전처리 기술, 시료분석 추적관리 시스템, 로봇 기술을 이용한 소량·다종 고정밀 분석 자동화, AI 기반 실험실 안전 모니터링 구축 등을 통해 보다 정밀하고 안전하면서 효율적인 지구환경 분석 분야 자동화 실험실을 만드는 게 목표다.
 이를 위해 시료 전처리 자동화 장치, 분석 자동화 장치, 데이터 처리 자동화 기술 등을 개발해 지능형 실험실 환경 모니터링 시스템을 구축하고 있다.
 이기욱 지구환경연구부장은 “실험실 자동화 구축을 통해 화학성분, 금속동위원소 등 전처리의 분석 오류를 줄이고 결과 신뢰도를 높여 소재 분석 분야를 확장해 나갈 예정”이라며 “연구 효율성 향상과 비용 절감을 통해 분석과학기술의 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
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 <img alt="분말 시료 자동 이동 장치. 기초지원연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202511/09/dt/20251109144718241ingf.png" data-org-width="640" dmcf-mid="FvjoTi6bls" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202511/09/dt/20251109144718241ingf.png" width="658">
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 분말 시료 자동 이동 장치. 기초지원연 제공
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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