“스마트랩 - 개념과 시장･정책 동향”

금회는 KIAT 산업기술정책단 정책기획실 이재진 선임연구원이 작성하신 애자일 “스마트랩 - 개념과 시장･정책 동향” 을 전송드립니다.

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

스마트랩에 대한 정의는 

 ▷ 실험실자동화를 위한 H/W인 ‘실험실자동화시스템(LAS*)’과 실험절차 및 데이터를 통합관리하는 S/W인 ‘실험실데이터관리시스템(LIMS**)’의 결합으로 이뤄진 통합연구 시스템

     * Laboratory Automation System, ** Laboratory Information Management System

 ▷ 데이터 예측기능, 디지털서비스 및 공간자동화를 기반으로 하는 최적화 전략을 활용하여 에너지 소비감축, 건강과 안전 개선, 연구생산성 제고, 혁신적인 연구개발 촉진 등을 수행하는 실험실

 ▷ 평가, 최적화, 관리 및 유지를 위해 물리적, 행정적 관리의 다양한 기술을 조합하여 안전하고 효율적인 고성능 실험실로, 세계적 수준의 연구가 이루어질 수 있도록 환경을 구축

 ▷ 로봇기술을 활용하여 위험하거나 반복적인 실험의 자동진행, 단순반복실험을 통한 최적점 도출뿐만 아니라, AI를 통한 데이터 분석, 다음 단계의 실험설계를 바탕으로 신규 소재 및 재료 개발을 수행하는 실험실

     등과 같이 다양합니다.

상기 정의의 부가적 설명과 국내외 정책동향을 요약하면 다음과 같습니다.

① 스마트랩을 구성하고 있는 주요 요소

 ▶실험계획: 데이터 수집･분석 후 새로운 실험계획 도출 (≒ ‘AI 기반 연구설계 솔루션’)

  -데이터 수집･분석: 분석 장비 DB와 연결을 통해 반복된 실험을 바탕으로 대량의 실험 데이터 축적, 데이터의 실험 결과 해석

  -실험계획: 반복된 실험을 바탕으로 이전 실험결과 반영 및 AI와 연동하여 차후 최적화된 실험계획 설계

 ▶실험실자동화: 반복실험을 자동화하기 위한 장비를 구현･제어하여 실험에 소요되는 시간 및 비용 절약 (≒ ‘AI 자율실험실’)

 ▶실험실관리시스템: 난방, 냉방, 환기, 후드제어, 조명 등 실험실에 필수적인 환경 제어 및 모니터링을 위한 통합 관리 시스템 구축

② 스마트팩토리, 셀프드라이빙랩, 실험실자동화, AI 자율실험실 등의 유사 용어와 스마트맵의 차이점

 ▶스마트팩토리: 자동화 장비를 사용하고 데이터 관리가 체계적으로 이루어진다는 공통점은 있으나 제조･생산 라인 단위의 대규모 투자를 하는 스마트팩토리에 반해 스마트랩은 실험･연구와 관련된 기능중심의 소규모 투자가 특징

 ▶셀프드라이빙랩: 스마트랩은 다양한 첨단기술을 활용하여 실험실의 모든 과정을 자동화하고 통합관리하는 시스템을 의미하며, 셀프드라이빙랩은 그 중에서도 특히 AI와 로봇공학을 활용하여 실험을 자동화하고 최적화하는 특정한 형태의 

    스마트랩을 의미

 ▶실험실자동화: 범위, 기술수준, 데이터관리, 연결성, 적응성, 사용자 상호작용 측면에서 스마트랩이 실험실자동화보다 더 포괄적이고 진보된 개념

 ▶AI 자율실험실: 최근 한국 산업통상자원부가 추진하는 AI 자율실험실은 AI와 로봇공학을 활용해 실험을 자동화하고 데이터를 실시간 분석하여 실험계획을 스스로 변경･수행할 수 있는 실험실을 의미하며 셀프드라이빙랩과 유사한 개념

③ 주요국 스마트랩 정책동향

 ▶미국: 연방정부 주도의 통합적인 ‘스마트랩’ 정책을 명시적으로 제시하고 있지는 않지만, △국립연구소 현대화 △클라우드 기반 연구환경 구축 △AI 및 머신러닝 활용 실험설계 및 데이터분석 기술개발 지원 등 다양한 이니셔티브를 통해 연구소의       디지털화와 효율화 추진

 ▶독일: 독일정부 스마트 제조 혁신 정책은 인더스트리 4.0(Industrie 4.0)을 중심으로 진행되고 있으며, 제조업의 디지털 전환 가속화와 첨단기술 기반 생산성 제고를 목표로 설정

 ▶영국:: 영국정부는 △셀프드라이빙랩 구축 △과학연구자동화 △협력과 공유를 목표로 혁신적인 연구환경을 조성을 기반으로 과학 및 기술 발전 촉진

 ▶일본:: 일본정부는 ‘Society 5.0’ 이라는 비전 아래 디지털전환을 통한 사회혁신을 추진하고 있으며, 이 맥락에서 스마트랩(Smart Lab) 정책도 중요한 부분을 차지

④국내 스마트랩 정책동향

 ▶2024. 10. 17 발표된 산업통상자원부의 ｢AI + R&DI 추진전략｣

  -AI+기술개발: AI를 적용한 기술개발을 확산하고,

  -AI+개방혁신: 전 세계 기술･인재를 AI로 탐색하고 연결하며

  -AI+연구행정: 정부연구개발(R&D) 기획-평가-성과관리 과정에 AI를 전면 적용하는 등 3개 축으로 구성하여 추진함

 ▶이를 통해 ’30년까지 기술혁신 소요기간과 비용을 30% 이상 절감하고, 사업화 매출을 40% 확대, 정부연구개발 (R&D)에 참여하는 연구자의 행정부담 50% 경감을 목표로 하고 있음

 ▶특히, 투자를 주저하는 기업들을 위해 공동활용 가능한 자율실험실 10개, 기업맞춤형 자율실험실 480개, 최첨단 AI 등대실험실 10개 등 2030년까지 총 500개의 AI 자율실험실을 단계적으로 도입하고 확산할 계획임

첨부 파일 :  “스마트랩 - 개념과 시장･정책 동향”

업무에 도움이 되시기 바랍니다.