재료연 AI가 실험하는 자율실험실·전기연 대형 시험설비 현장 가 보니

재료연 오토노머스랩에 구축된 자동 만능인장시험기가 시편 인장 시험을 자동으로 실시하고 있다. 임효인 기자

"기존 연구실과 다른 것은 각각 보이는 장비들이 공정 조건이나 실험 변수들이 있을 텐데, 그런 것들이 모두 인공지능으로 최적화돼 가장 빨리 효율적으로 실험을 수행하게 됩니다. 또 여기 로봇팔이 달려있어서 실험을 자동화하는 시스템이 구축돼 있습니다."

26일 오후 한국재료연구원 재료데이터·분석연구본부 오세혁 선임연구원이 오토노머스랩(Autonomous Lab)을 소개하며 이같이 말했다.

2024년 초 구축된 재료연 오토노머스랩은 사람 대신 AI가 실험하는 자율 실험실이다. 연구자가 재료의 목표의 특성을 입력하면 AI가 가장 효율적인 실험 조건을 찾아 주고 로봇이 자동으로 실험을 수행하는 방식이다.

재료연 연구실 내 장비들에 대해 설명하고 있는 오세혁 선임연구원.

이날 대덕특구 기자단이 방문한 연구실엔 압연기, 레이저 절단기(가공기), 자동 만능인장시험기와 3차원 부품 스캐너(ATOS 스캔박스), 컨벤션오븐(열처리로)이 각각 구축돼 있었다. 압연기는 AI가 찾아낸 금속 재료를 비율에 따라 가공한 철판을 얇게 펴 주는 역할을 하고 이를 레이저 절단기가 일정한 모양으로 절단했다. 이를 자동 만능인장시험기로 옮기면 강도 등을 측정해 자동으로 기록·분석하는 과정이다. 필요에 따라 3차원 부품 스캔을 하거나 열처리를 하기도 한다.

해당 연구실에 모든 연구 장비가 있진 않았지만 오토노머스랩의 시스템은 크게 네 가지 과정으로 구분된다. AI가 제시하는 조건에 맞춰 자동으로 소재를 투입한 후 소재를 용해시켜 합금제를 제작하는 원소재 공정, 이를 시스템 로봇팔이 압연 공정으로 옮겨 AI가 제시하는 조건에 따라 가열과 압연을 수행하는 압연공정, 이 과정을 거친 합금은 시편 가공을 위해 옮겨지는 공정을 거쳐 소재의 질김 정도를 시험하는 공정이다.

이러한 오토노머스랩은 연구자가 실험실 장비를 일일이 옮기지 않고 시험 과정을 알 수 있다. 같은 과정을 여러 번 거쳐야 하는 번거로움과 이 과정에서 발생할 수 있는 오차를 줄여 시험의 정확도를 높일 수 있는 환경이다. 다만 전 과정 자동화를 위한 장비가 완전히 구축되진 않은 상태로 추후 완성될 예정이다.

재료연 관계자는 "앞으로 오토노머스랩을 더욱 고도화해 디지털 트윈 실험실 구축, 멀티모달 AI 모델 연동, 대규모 소재 데이터 공개 등으로 발전시켜 나갈 계획"이라고 설명했다.

전기연 고전압시험실 김기병 선임기술원이 인공 낙뢰에서 전력기기가 안전한지를 시험하는 설비에 대해 설명하고 있다. 임효인 기자

이날 기자단은 재료연에 이어 전력기기 시험인증 서비스를 제공하고 있는 한국전기연구원(KERI·이하 전기연)을 방문했다.

전기연은 AI 기술 확산 등 전 세계 전력 사용량 급증과 노후 송배전 변압기 교체 수요로 국내 전력기기 산업이 슈퍼사이클을 맞이한 시기 덩달아 바쁜 나날을 보내고 있다. K-전력기기가 안전한지 성적서나 인증서를 발급해 주는 첨단 시험설비를 보유하고 있기 때문이다.

전기연은 전력기기가 큰 전류나 높은 전압에서 이상 없이 작동하는지 시험한다. 번개 등 천재지변으로 전력기기에 이상이 생길 땐 화재 등 추가 사고로 이어질 수 있어 엄격한 시험을 거친다. 전기연 시험인증은 현재 이탈리아에 이어 세계 2위 수준이다.

기자단은 교류, 직류 과전압, 낙뢰 등 이상전압에 대한 절연성능을 평가하는 고전압절연 시험설비동을 비롯해 전기연 주요 설비들을 둘러봤다.

김남균 전기연 원장은 "우리나라가 전전률이 낮고 믿고 신뢰할 수 있는 깨끗한 전기를 받을 수 있는 원동력은 바로 전기연 시험인증을 거친 고신뢰성 전력기기 덕분"이라며 "전 세계 전력기기 관련자들이 KERI 로고만 봐도 제품을 인정하고 신뢰할 수 있도록 인지도와 역량을 꾸준히 높여나가 K-전력기기 르네상스를 이끌 것"이라고 말했다. 창원=임효인 기자