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스마트랩①-개념과 시장･정책 동향

[KIAT 애자일 2024년 제12호]

◈본문

• ●스마트랩(Smart Lab)은 현재 단일한 정의는 없으나 최신기술이 통합된 실험실 시스템, 혁신적이며 세계적 수준의 연구가 이루어질 수 있는 고성능 실험실 등 다양한 개념으로 사용

• ●최근 산업부에서 ‘AI 자율실험실’ 개념을 반영한 「AI + R&DI 추진전략」 발표(’24,10), 이에 주요국 스마트랩 관련 정책의 비교를 통한 우리나라의 향후 정책방향 검토 필요

1. 스마트랩 개념

● 스마트랩(Smart Lab)은 화학･첨단소재･제약 등 다양한 분야의 연구개발(R&D) 등 실험이 필요한 환경에 도입, 실험의 정밀성･효율성을 높여 신제품 출시 시간 단축 등의 기회를 제공하고 있음¹⁾

- 스마트랩은 최신 기술이 통합된 실험실 환경이라는 공통적 요소 하에 실험실이 물리적 레이아웃을 최적화하도록 설계되었거나, 실험실 환경을 제어하기 위해 최신 기술을 통합하거나, 최신 기술을 사용하여 과학적 활동을 관리하는 역할 등을 수행함²⁾ 

● 현재 전세계적으로 통용되는 스마트랩의 공식 정의는 부재하나, 각 국의 정책에서 정의하는 용어의 개념 및 적용 분야 등을 전체적으로 고려하여 스마트랩의 개념을 유추해 볼 수 있음 

- 현재 스마트랩은 실험실자동화(Lab Automation 또는 Automated Lab), 셀프드라이빙랩(Self Driving Lab, SDL), 자율랩(Autonomous Lab) 등과 혼용되어 사용 

* 특히, 셀프드라이빙랩은 스마트랩의 핵심 개념으로 AI와 자동화된 로봇플랫폼을 결합하여 실험과정을 자동화하고, 데이터를 실시간으로 분석하여 실험계획을 스스로 수정할 수 있는 실험실을 의미 

- 미국 신재생에너지연구소(National Renewable Energy Laboratory, NREL)의 정의에 따르면, 셀프드라이빙랩은 자동화된 실험과 데이터 수집을 위한 로봇공학(Robotics)과 결합, 이러한 데이터를 활용하여 후속 실험을 추천하는 인공지능(AI) 시스템과 통합되는 실험실을 의미

- 한국 산업통상자원부에서 발표한 「AI + R&DI 추진전략」에서는 ‘AI 자율실험실’이라는 개념 사용, AI와 로봇 공학을 통해 ①실험과정을 자동화하고 ②데이터를 실시간으로 분석하여 ③실험계획을 스스로 수정할 수 있는 시스템을 의미

● 이 외 국내외 보고서에 언급된 스마트랩에 대한 정의를 종합하면, 스마트랩은 협의의 의미로는 셀프드라이빙랩 및 AI 자율실험실, 광의의 의미로는 실험실자동화, 자율랩 등의 개념을 포괄함. 스마트랩에 대한 다양한 정의는 아래와 같음

- 실험실자동화를 위한 H/W인 ‘실험실자동화시스템(LAS*)’과 실험 절차 및 데이터를 통합 관리하는 S/W인 ‘실험실데이터관리시스템

(LIM S**)’의 결합으로 이뤄진 통합연구 시스템³⁾

* Laboratory Automation System / ** Laboratory Information Management System 

- 데이터 예측 기능, 디지털 서비스 및 공간 자동화를 기반으로 하는 최적화 전략을 활용하여 에너지 소비 감축, 건강과 안전 개선, 연구 생산성 제고, 혁신적인 연구개발 촉진 등을 수행하는 실험실⁴⁾

- 평가, 최적화, 관리 및 유지하기 위해 물리적, 행정적 관리의 다양한 기술을 조합하여 안전하고 효율적인 고성능 실험실로, 세계적 수준의 연구가 이루어질 수 있도록 환경 구축⁵⁾

- 로봇 기술을 활용하여 위험하거나 반복적인 실험 자동 진행, 단순 반복실험을 통한 최적점 도출뿐만 아니라, AI를 통한 데이터 분석, 다음 단계의 실험설계를 바탕으로 신규 소재 및 재료 개발을 수행하는 실험실⁶⁾

● 다양한 스마트랩의 정의를 검토하여, 스마트랩을 구성하고 있는 주요 요소를 크게 실험계획, 실험실 자동화, 실험실 관리 시스템으로 나누어 볼 수 있음. 또한, 산업부 「AI + R&DI 추진전략」 내 ‘AI 기반 연구설계 솔루션’, ‘AI 자율실험실’과 유사한 개념으로 비교 가능

[「AI + R&DI 추진전략」 內 스마트랩 관련 유사 개념 정의]

...................(계속)

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