폴란드 AI 로봇, 새로운 화학 반응 4종 발견

폴란드과학원(PAN) 유기화학연구소(IChO PAN)가 개발한 자율 로봇이 지금까지 알려지지 않은 화학 반응 4가지를 스스로 발견했습니다. 로봇은 실험을 수행하고 결과를 분석하는 과정을 사람의 개입 없이 진행했습니다. 연구 결과는 학술지 「Nature Communications」에 실렸습니다.

키랄 분자 탐색 자동화

이 장치는 유기 촉매로 키랄 분자를 만드는 비대칭 유기촉매 분야에서 수개월이 걸리던 탐색을 단축하기 위해 만들어졌습니다. 키랄 분자는 서로 거울상인 두 형태, 즉 거울상 이성질체로 존재하며 왼손과 오른손에 비유할 수 있습니다. 두 형태는 인체 분자와 다르게 상호작용하기 때문에 원하는 한쪽만 선택적으로 얻는 것이 안전한 치료제 설계의 핵심 과제입니다. 지금까지 숙련된 화학자도 반응 하나의 결과를 확인하는 데 보통 몇 시간이 걸렸습니다.

3D 프린팅 부품을 쓴 장비

로봇은 3축으로 움직이는 액체 이송 장치로, 전용 바늘과 원격 제어 시린지 펌프, 반응기를 갖췄습니다. 바이알 거치대는 3D 프린터로 제작했습니다. 시료는 영하 40도에서 약 90도까지 냉각·가열할 수 있습니다. 로봇은 시약 용액을 섞어 반응을 준비하고, 크로마토그래피 기반 분석 모듈로 거울상 이성질체 과잉률을 읽습니다. 모듈 2기로 하루 40~50개의 혼합물을 분석하며, 밤과 주말에도 쉬지 않고 가동됩니다. 개발자는 IChO PAN 박사과정 Patryk Klochowicz입니다.

스스로 판단하는 AI

이후 로봇에는 AI 알고리즘이 탑재됐습니다. 온도와 반응 시간을 직접 제어하고, 크로마토그래피 결과로 목표 생성물이 만들어졌는지와 키랄성을 갖는지 판단합니다. 제어에는 심층 강화학습을 썼으며, 실제 실험 전에 두 개의 시뮬레이터에서 훈련했습니다. 첫 번째 에이전트에는 2천만 번, 두 번째에는 약 1천만 번의 상호작용이 필요했습니다. 개발자는 일반 실험실에서는 불가능한 규모라고 평가했습니다.

다만 AI와 자동화가 연구자를 대체하지는 못하며, 인간의 직관과 추상적 사고가 여전히 중요하다고 강조했습니다. 신약에 유용한 유기 분자의 이론적 수는 10의 60제곱으로 추정되며, 이런 자동화 시스템이 광대한 영역을 탐색하는 데 도움이 될 것으로 보입니다.