CCS(Computer Chemistry System)는 의약품, 정밀화학제품, 기능성 소재의 연구개발(R&D)을 지원하는 IT(정보기술) 솔루션으로 생명과학 및 소재과학의 핵심으로 부상하고 있다.
특히, 이론적·합리적으로 분자를 설계하는 계산화학 기술이 비약적으로 발전함과 동시에 연구에 필요한 다양한 데이터를 축적해 재이용하기 위한 정보 시스템이 고도화되고 있다.
아울러 클라우드를 통해 계산기 자원을 용이하게 입수할 수 있게 됨으로써 고도의 시스템 이용을 촉진하고 있다.
AI(인공지능) 활용도 가속화되고 있어 데이터 구동형 연구에 따른 CCS 활용이 새로운 시대를 맞고 있다.

ELN, 화학·소재 분야서 채용 확대
CCS는 물질, 소재에 관한 연구를 지원할 목적으로 개발된 IT 솔루션으로 계산이론에 의거한 모델링&시뮬레이션(M&S), 연구정보를 관리하는 켐인포매틱스(Chem-informatics)/전자연구노트(ELN: Electronic Lab Notebook), 생명정보를 해석하는 바이오인포매틱스(Bioinformatics), 특허 및 과학기술문헌 등을 조사하기 위한 데이터베이스 서비스 등 다양한 시스템이 활용되고 있다.
CCS 관련 각종 솔루션을 개발·공급하고 있는 주요 벤더에 따르면, 일본은 CCS 시장이 2018년 약 448억엔으로 전년대비 2.1% 성장했다.
리먼 브라더스 사태 이후 꾸준한 성장세를 유지하고 있으나 2018년에는 성장률이 소폭 둔화된 것으로 파악되고 있다.
최근 몇년 동안 성장을 견인하던 포스트 ISIS 열풍이 일단락됐기 때문으로 판단된다.
제약기업을 중심으로 화합물 정보 등록 및 참고계 재구축이 이루어진 것으로 아직까지도 관련 프로젝트가 진행되고 있으나 수요는 2017년까지 대체로 마무리된 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 CCS 수요는 ELN 도입을 중심으로 증가세를 계속하고 있으나 열풍이 일어났던 수준에 이르기는 어려울 것으로 예상되고 있다.
활황을 이루고 있는 ELN은 의약품 R&D 관련 오픈이노베이션에 따라 외부 파트너와 연계하기 위한 정보기반으로 이용형태가 고도화되고 있다.
다양한 주변 애플리케이션과 연결함과 동시에 클라우드 환경으로 전환하는 움직임이 확대되고 있으며, 화학 및 소재 연구에서는 실험기록, 연구데이터를 본격적으로 축적해 활용할 목적으로 ELN을 채용하는 사례가 증가하고 있다.

M&S, 오픈소스 영향력 강화
M&S 시장에서는 최근 계산엔진으로 오픈소스 소프트웨어(OSS)의 영향력이 강화됨에 따라 사용 패키지를 중심으로 계산 수요가 확대되고 있다.
특히, 양자화학 계산법 Quantum ESPRESSO, 분자동력학 계산법 LAMMPS, GROMACS 등 해외 OSS의 인기가 높아 상용 M&S 패키지 대부분이 인터페이스 기능을 제공하고 있어 초보자도 사용하기 편리해지고 있다.
클라우드 서비스에서도 OSS 이용빈도가 높아지면서 사업자가 동작환경을 일정수준 정비한 사례가 많아 간편하게 이용할 수 있는 것으로 파악되고 있다.
벤더가 개발하고 있는 상용 계산엔진도 아직 건재하나 전체적으로는 무상 OSS가 증가하고 있다. 학계에서 개발한 프로그램을 모체로 삼고 있어 새로운 계산이론이 도입되는 등 진보가 빠르기 때문이다.
상용 소프트웨어는 외부 OSS를 활용하기 위한 플랫폼 기능을 부여하는 움직임이 확대되고 있다.

AI·기계학습 투자 프로젝트 활황
최근에는 AI 및 기계학습 분야가 활황을 이루고 있다.
생명과학 분야에서는 AI 신약 연구, 소재과학 분야에서는 소재 인포매틱스(MI: Material Informatics)가 주목받고 있다.
특히, 산업계의 관심이 높게 나타나고 있으며 개념증명(PoC: Proof of Concept) 단계에서 다양한 프로젝트가 진행됨에 따라 AI 활용에 따른 성과 및 효율이 확인되고 있다.
일본에서는 몇년 전부터 산학관 공동 프로젝트가 잇따르고 있으며 관련기업이 AI 벤처기업들과 개별적으로 공동연구를 진행하는 사례도 늘어나고 있다.
CCS 관련영역의 AI에 대한 투자는 2018년부터 높은 증가세를 보이고 있다.
생명과학 분야에서 산학 연계로 이루어지고 있는 대표적인 AI 신약 연구 프로젝트는 라이프 인텔리전스 컨소시엄(LINC)으로 학계 연구기관 13곳, 생명과학기업 48사, IT 관련기업 38사가 참여해 의약품 R&D의 라이프사이클 전체를 망라하는 10개의 워킹그룹으로 분류해 약 30종류의 AI를 개발하고 있으며 프로젝트는 2020년 여름 일단락되는 것으로 알려졌다.
LINC는 2019년 2월 전체 보고회를 열어 선행하고 있는 워킹그룹 가운데 4개 팀이 개발현황을 발표했다.
방대한 논문 데이터로부터 공동 연구자를 발굴하기 위한 AI 개발 프로젝트는 매개 중심성 계산법을 이용해 논문 공저 관계로부터 인간관계 확산을 추출함과 동시에 시간에 따른 변화를 추적해 매개 중심성 신장이 높은 연구자를 선정하는 것으로 이미 상용화에 성공한 벤더가 있어 2019년 정식 서비스를 시작할 예정이다.
심층학습을 이용한 고정밀 분자력장도 개발하고 있다.
전자 상태를 정밀하게 해석할 수 있는 양자화학 계산(QM) 결과를 AI에 학습시킴으로써 분자력장 계산(MM)의 비용으로 QM 수준의 정밀도를 얻을 수 있도록 연구하고 있다.
구조식을 이용해 약물동태 및 독성을 예측하기 위한 AI 개발 프로젝트에서는 WL 라벨 확장법으로 학습시킬 구조에 대한 정보를 늘림으로써 정밀도가 크게 향상되는 성과를 얻은 것으로 알려졌다.
일본 중앙사회보험의료협의회가 작성한 비용 대비 효과 평가에 대한 분석 가이드라인에 따라 체계적 문헌 고찰(Systematic Review)을 실시할 때 방대한 문헌 조사를 통해 증거를 모으는 작업을 AI로 효율화하는 기술도 개발하고 있다.

일본, 정부 차원에서 MI 프로젝트 진행
소재과학 분야에서는 문부과학성의 정보통합형 물질·소재 개발 이니셔티브(MI2I), 경제산업성의 초첨단소재 초고속개발 기반기술 프로젝트가 산학관 연계로 이루어지고 있다.
문부과학성 프로젝트는 비경쟁 영역을 중심으로 더욱 기초적인 MI 기술 개발 및 실증연구를 진행하고 있는 반면 경제산업성 프로젝트는 산업계 니즈에 대응하기 위해 개별기업의 연구주제를 의식한 공동연구에 주력하고 있는 것으로 알려졌다.
구체적인 성과는 2018-2019년 학술논문 및 기업홍보 형태로 발표되고 있다.
MI와 관련해서는 내각부가 추진하고 있는 전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP)에서 혁신적 구조소재에 대한 과제로 Materials Integration 개발(SIP-MI)도 진행되고 있다.
SIP-MI와 MI2I는 모두 물질·소재연구기구(NIMS)가 주도하고 있다.
NIMS는 양 프로젝트를 통합형 소재 개발 및 정보기반 부문(MaDIS)에 결집시켜 긴밀한 연계를 도모하고 있다.
SIP는 2018년 2기를 시작해 통합형 소재 개발 시스템의 매터리얼 혁명 프로젝트를 통해 첨단적 구조소재·프로세스에 대응한 역문제 MI 기반을 구축하고 있다.
SIP-MI가 주창하는 Materials Integration은 데이터과학을 활용해 실험, 이론, 경험식, 수치 시뮬레이션을 융합시켜 계산기로 제조 프로세스부터 성능까지를 단번에 예측하는 시스템으로 1기에서는 금속소재에 발생하는 물리현상을 수치 모델로 기술해 피로도, 시간 경과에 따른 영구 변형 등을 예측하는 방법을 확립했다.
2기에서는 소재에 요구되는 성능을 출발점으로 성능을 발휘시키는 조직 및 특성을 제안하고 실현을 위한 제조 프로세스를 최적화하는 역문제에 도전하고 있으며 개발하는 과정에서 Materials Integration과 Materials Informatics가 연계될 가능성이 제기되고 있다.