로봇·AI 융합 화학실험 도입(전북대제공)

전북대학교 화학과(학과장 이승재)가 로봇팔과 인공지능(AI)을 결합한 화학실험 시스템을 정규 교육과정에 도입하며 현장 교육의 패러다임 전환을 선도하고 있다.

최근 과학기술계에서 AI와 자동화 기술이 핵심 화두로 떠오르는 가운데, 전북대 화학과는 첨단 연구 현장에서 활용되던 기술을 학부 교육에 선제적으로 적용해 실험 교육의 혁신을 시도하고 있어 이목을 끌고 있다.

이번 시스템을 통해 학생들은 AI 모델을 활용해 실험 결과를 예측하고, 로봇팔 제어를 통해 반복적이거나 안전 관리가 필요한 화학실험 과정을 자동화하는 방법을 교육받는다.

실제 교육에서는 기초 화학실험인 ‘산-염기 반응’을 중심으로 자동화 실험을 수행한다. 액체분주기가 산·염기·지시약 용액을 정량 분주하면 로봇팔이 바이알 이동과 교반기 배치, 반응 후 촬영 스테이지 이송까지 전 과정을 수행한다. 이후 촬영된 이미지는 즉시 분석되어 반응 결과 해석에 활용된다.

또한 반복 실험을 통해 축적된 데이터와 이미지를 기반으로 pH 예측, 최적 용액 조성 탐색, 산-염기 적정 분석 등 AI 기반 모델을 구축함으로써 학생들은 실험 수행부터 데이터 분석, 조건 최적화까지 이어지는 ‘클로즈드 루프(closed-loop)’ 실험 흐름의 기초를 경험하게 된다.

이를 통해 학생들이 기초 화학실험과 로봇·AI 기술이 결합된 미래형 연구 사이클을 교육 현장에서 자연스럽게 체득하고, 전통적 화학 지식과 첨단 자동화·인공지능 기술을 함께 활용할 수 있는 차세대 융합형 화학 인재로 성장할 수 있을 것으로 기대된다.

전북대 역시 이를 확장해 학생들이 전통적인 화학 지식뿐 아니라 인공지능, 자동화, 데이터 기반 사고를 함께 습득하도록 지원하고, 향후 다양한 실험 교과목으로 확대해 학생 참여형 AI 실험교육 모델로 발전시켜 나갈 계획이다.

이승재 전북대 화학과장은 “전통적인 실험 교육을 넘어서는 현대적 프로그램 도입으로 학생들의 학습 동기 향상은 물론 현장 실무형 인재 양성의 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

한편, 이번 교육용 로봇·AI 시스템은 화학과 김동연 교수를 비롯한 AI 교육선진화팀이 교육부 국립대학육성사업과 BK21 사업 지원을 받아 구축했다.