과기정통부, AI-네이티브 자율실험실 구축 착수…신약개발 혁신 시동

495억원 투입 바이오 자율실험실 구축

액체생검·감염병·오가노이드 등 6개 과제

과학기술정보통신부 전경.ⓒ데일리안DB

과학기술정보통신부가 인공지능(AI)과 로보틱스를 활용해 신약개발 생산성을 높이는 ‘AI-네이티브 첨단바이오 자율실험실’ 구축 사업에 본격 착수했다. AI가 실험을 설계하고 로봇이 이를 수행한 뒤 결과를 다시 학습하는 연구환경을 구현해 바이오 연구개발의 병목 구간을 해소하겠다는 구상이다.

과기정통부는 12일 가톨릭대학교 서울성모병원 옴니버스파크에서 사업 착수보고회를 열고 연구수행 기관과 추진계획을 공유했다. 정부는 오는 2028년까지 총 495억원을 투입해 범용 자율실험실 1개와 특화 자율실험실 5개를 구축할 계획이다.

이번 사업은 AI와 로보틱스를 활용해 연구실 단위의 AI 전환(AX)을 촉진하고, 바이오 연구개발 과정에서 발생하는 비효율을 줄이는 데 초점을 맞췄다.

과기정통부는 “최근 첨단바이오 연구는 대규모 반복 실험과 데이터 기반 AI 학습의 중요성이 커지고 있지만 상당수 실험이 여전히 연구자의 수작업에 의존하고 있다”며“이로 인해 재현성이 낮고 비용 부담이 크며 연구 기간이 길어지는 한계가 지속돼 왔다”고 사업 배경을 설명했다.

사업 핵심은 AI가 실험을 설계하고 로봇이 수행하며 결과를 학습해 다음 실험에 반영하는 ‘폐쇄루프(Closed-loop)’ 형태의 연구환경 구축이다. 이를 통해 첨단바이오 실험의 병목 프로세스를 자동화·고속화·표준화하고 연구 생산성과 재현성을 높인다는 목표다.

범용 분야에서는 가톨릭대학교가 ‘첨단바이오 AI 전환(AX)을 위한 K-Cell 범용 자율실험실 플랫폼 구축’을 맡는다.

연구진은 바이오 실험 공정을 세분화해 병목 구간을 정의하고, AI 기반 가상화실험실(Virtual Lab)과 로보틱스 자동화 기술을 결합한 자율실험실 플랫폼을 개발할 예정이다. 또한 실시간 공정 모니터링과 강화학습 기반 AI 모델을 통해 실험 조건을 최적화하는 기술도 추진한다.

특화 분야에서는 5개 연구과제가 선정됐다. DGIST는 액체생검 자율실험실을 구축해 혈액 속 암세포 탐지와 분석 자동화 기술을 개발한다. KAIST는 미래 감염병 대응 후보물질 발굴과 백신·항체 개발을 위한 자율실험실 구축에 나선다.

고려대학교는 유전자 전달체 개발을 위한 AI 주도형 자율실험실과 휴머노이드 로봇 기술을 개발하며, POSTECH은 AI 기반 효소개량 자율실험실을 구축한다. UNIST는 오가노이드 기반 약물 효능 검증 플랫폼 개발을 추진한다.

과기정통부는 이번 사업이 단순한 실험 자동화를 넘어 AI 기반 가상화실험실, 실험 자동제어 기술, 데이터 기반 실험 최적화 기술을 결합해 신약개발 기간과 비용을 줄이는 역할을 할 것으로 기대했다.

오대현 과기정통부 미래전략기술정책관은 “AI와 로보틱스가 결합한 자율실험실은 바이오 연구개발 패러다임을 근본적으로 바꾸는 게임체인저가 될 것”이라며 “AI 바이오 혁신연구거점, 국가바이오데이터 플랫폼(K-BDS) 등과 연계를 강화해 AI 기반 바이오 연구 혁신 생태계를 조성해 나가겠다”고 말했다.