첨부2	가상공학플랫폼구축사업(자율실험실) 개요

□ 추진 배경 및 목적

ㅇ 소부장 경쟁력의 핵심은 소재 경쟁력이며 소재산업 AI생태계 강화를 위해 데이터 기반의 공공인프라 구축 필요

- 자율실험실을 통해 표준화된 실험데이터를 지속 수집하고, 관련 데이터 및 노하우를 소재기업에 제공하여 기업의 AX가속화 지원

ㅇ 다만, 소부장 기업의 AX는 제품 개발기간 장기화 및 비용 부담 → 신소재 개발을 위한 데이터 표준화·수집 등 AX기반 마련 필요

□ 사업 내용

ㅇ 공공 자율실험실 구축·운영 : 소재기업 공동 활용 중심의 자율실험실을 구축 및 고도화하여, 소재 기업에 맞춤 활용 방안 제공

* 자율실험실 : AI, 로봇, 자동화 기술을 접목해 기획·실행·개발까지 AI 적용 분석장비, 연구데이터 확보 등을 지원하는 전 주기 자율화된 실험실(Autonomous Lab)

ㅇ 데이터 축적·개방 : MDF장비*를 통해 다량의 소재 실험 데이터를 축적하고 소재 기업에 데이터를 보급

* MDF(Miniature Data Factory) : 실험 데이터 축적에 특화된 장비로, 기업의 소재 실험 장비(주로 양산용 장비) 대비 저비용으로 빠르게 실험 데이터를 생산

ㅇ 맞춤형 자율실험실 제공 : 자율실험실을 통해 축적·표준화된 소재데이터를 바탕으로 기업에 개방하고, AX기반 마련을 지원

□ 추진 현황 및 주요 성과

ㅇ 4대 소재 분야 12대 선도 프로젝트 지원 및 1~2단계(단일 단계 혹은 일부 연속 단계 자동화) 자율실험실 구축 완료

* 프로젝트 : 금속/화학/세라믹/섬유 분야에서 발굴한 세부 선도 분야

ㅇ 산업 소재 데이터 KS 표준 제정(‘25.7.22), 자율실험실 등을 통해 소재 데이터 621만 건* 축적 및 AI 시범모델 62건 개발 등

* 소재정보은행 160만 건 + 신규 461만 건(기존 93,783건 + 실험 4,197,531건 + 계산 313,871건)

□ 자율실험실 사업지원 세부 내용

➊ 공공 자율실험실 구축·운영 : 자율실험실 구축을 통해 소재R&D 지원

- (현 황) 기업 현장 상황에 맞는 데이터 표준화 및 AI 연계 어려움 등으로 대부분 소재 기업 AX 투자 및 도입 어려움 호소

- (지 원) 공공자율실험실 구축을 통해 AI기반 소재 R&D 지원으로 개발기간 및 비용절감 → 소재기업 AX 역량 제고 및 확대

☞ 본사업의 자율실험실이란? 원하는 물성을 가진 소재 개발을 위해 AI가 원료·조성 및 공정·조건을 예측하고 실험장비를 제어하여 자율적으로 실험함으로써 소재 개발을 가속화 하는 첨단플랫폼

ㅇ 소재데이터(원료-조성-공정-물성)을 기반으로 개발된 AI가 (소재설계–소재제조–분석평가–학습)의 반복을 통한 Closed-loop 자율실험 구현

* 기 수행 프로젝트를 통해 1~2단계 구축 완료하였으며, 본 과제 기획에서는 4단계 이상을 목표로 함

< 공공자율실험실 자동·자율화 단계 구분 >

단계 구분	단계 세부내용
1단계(보조단계)	ㅇ합성 및 특성 분석의 단일 단계를 자동화
	ㅇ사람이 시스템을 설정하고 유지하며, 대부분의 합성과 특성 분석을 수행함
2단계(부분단계)	ㅇ합성 및 특성 분석의 여러 연속 단계를 자동화
	ㅇ사람이 시스템을 설정하고 유지하며, 일부 합성과 특성 분석을 수행함
3단계(조건단계)	ㅇ합성과 특성 분석 전체 과정을 자동화
	ㅇ사람이 시스템을 설정하고 유지하며, 특이 상황을 처리함
4단계(고도화 단계)	ㅇ시스템 설정 및 특이 상황에 대한 안전한 반응을 포함한 전체 과정을 자동화
	ㅇ사람이 시스템을 유지하고, 해결되지 않은 특이 상황을 처리함
5단계(완전 자동화 단계)	ㅇ설정, 특이 상황 처리, 유지관리를 포함한 전체 과정 자동화
	ㅇ사람이 자동화를 중단할 수 있음

[출처] Science Robotics, Transforming science labs into automated factories of discovery, 2024, 10.23.

➋ 데이터 축적·개방 : 양질의 소재 실험 빅데이터 수집 및 활용 지원

- (현 황) 주로 중소기업인 소재 기업은 도전적인 신소재에 대한 R&D 자금 투입이 어려워 소재 실험 데이터의 자체적 확보에 난항

- (지 원) MDF 장비, 자율실험실을 통해 실험데이터를 축적하고 기업에 개방하여 데이터 기반 신소재개발 지원 → 신소재 개발 진입 장벽을 완화

☞ 본 사업의 MDF란? Miniature Data Factory의 약자로 기업ㆍ연구소 등에서 활용 가능한 고품질의 소재데이터를 대량 생산 및 자동 수집할 수 있는 장비

< MDF를 통한 소재데이터 자동수집 개념도(예시) >

❸ 맞춤형 자율실험실 : 공공 자율실험실 역량·기술 이전 지원

- (현 황) AI기반 소재 개발을 위한 자체 인프라 구축 어려움 → 신소재 개발을 위한 데이터 표준화·수집 등 AX기반 마련 필요

- (지 원) 공공 자율실험실 구축 및 운영 노하우 등을 기업 내재화 지원(필요시 기술이전) → 기업AX가속화 지원

< 공공자율실험실 관련 주요 기업지원 내용 >

No.	구분	주요 지원 내용
1	R&D지원	기업들이 구축된 공공 자율실험실 직접 활용하여 신소재 개발 지원
2	데이터 개방	자율실험실을 통한 데이터 수집 후 기업에게 데이터 개방
3	기술이전	기업에 특화된 자율실험실 시스템을 기업 내 구축 희망 시 기술이전

□ 자율실험실 4대 분야 12대 프로젝트 개요

분야	프로젝트명	주요내용
금속	고효율 그린수소 금속촉매	‣ 타겟품목 : 수소생산용 금속 및 금속산화물 촉매 ‣ 확장품목 : 연료전지 촉매, 이차전지 전극 물질, 바이오매스 전환 촉매 등
	가스터빈용 고내열성 합금	‣ 타겟품목 : 터빈부품용 합금 ‣ 확장품목 : 태양열 발전, 소형모듈원전 활용 소재 등
	연료전지용 고탄성 알루미늄	‣ 타겟품목 : 수소전기차 연료전지 엔드플레이트 ‣ 확장품목 : 고정밀, 고생산성 공작기계 구조물 등
화학	미래 모빌리티 경량 복합수지	‣ 타겟품목 : 차량 내·외장재용 플라스틱 ‣ 확장품목 : 각종 전기전자제품용 플라스틱 등
	나프타 대체 촉매	‣ 타겟품목 : 올레핀 생산용 촉매 ‣ 확장품목 : 석유화학 기초유분, 정밀 화학제품 제조용 촉매 등
	미래 모빌리티 경량화를 위한 에폭시 접착소재	‣ 타겟품목 : 차량용 에폭시 접착소재 ‣ 확장품목 : 선박, 항공, 전기전자 외 도료 및 코팅 소재 등
섬유	수송기기용 친환경 고내광성 섬유	‣ 타겟품목 : 차량 내장재용 섬유 ‣ 확장품목 : 운수 분야 내장재, 옥외용 섬유 구조재 등
	고강도 생분해성 섬유	‣ 타겟품목 : 생분해성 섬유 ‣ 확장품목 : 생분해성 직/편물, 부직포
	바이오매스 원료 친환경 섬유	‣ 타겟품목 : 바이오플라스틱, 바이오 폴리머 등 ‣ 확장품목 : 폴리에스터 섬유소재 등
세라믹	ALL 세라믹 전극 소재	‣ 타겟품목 : 연료전지용 전극 ‣ 확장품목 : 산화물계 수전해촉매, 산화물계 화학센서 등
	미래차용 고신뢰성 MLCC	‣ 타겟품목 : 차량용 커패시터 ‣ 확장품목 : 전기·전자, 항공용 커패시터, 차량용 인덕터 등
	세라믹-섬유 복합재	‣ 타겟품목 : 전기차용 부품 ‣ 확장품목 : 항공기 등 수송기계 내외부 부품 등

* 데이터 표준화 기반 MDF를 통해 소재 실험데이터 수집 중