MCH, 연구개발 기지에 슈퍼컴퓨터 도입 … 소재 스케일업도 예측

미츠비시케미칼(MCH: Mitsubishi Chemical)이 슈퍼컴퓨터를 활용한 소재 개발에 착수했다.
미츠비시케미칼은 탄소순환 사회 형성을 위한 이산화탄소(CO2) 이용‧활용 및 촉매 탐색, 배터리 소재와 유기 반도체 설계 등을 중심으로 슈퍼컴퓨터 적용을 추진하고 있다.
소재를 발견하고 상업생산 수준으로 스케일업이 가능한지 예측하는 과정에 슈퍼컴퓨터를 활용하고 있으며 개발 기술을 외부와 교류함으로써 최첨단 수요를 확보하고 있다.
요코하마(Yokohama)의 아오바(Aoba)에 소재한 미츠비시케미칼 연구기지 사이언스 & 이노베이션 센터는 2021년 가을 나유타(NAYUTA)라는 이름의 슈퍼컴퓨터를 도입해 가동을 시작했다.
나유타는 그동안 불가능했던 복잡하면서 데이터양이 많은 화학계산을 단시간에 실시할 수 있고 화학계산에 최적화된 설계를 채용함으로써 화학기업이 사용하고 있는 슈퍼컴퓨터 가운데 가장 빠른 계산속도를 확보했으며 독일 바스프(BASF)와도 경쟁이 가능한 수준으로 파악되고 있다.
현재 사이언스 & 이노베이션 센터의 계산과학 전문가 약 50명이 중심이 돼 나유타 활용에 나서고 있다.
미츠비시케미칼은 1980년대부터 계산과학을 분자구조 설계에 응용했고 분자량이 커질수록 계산능력이 따라잡지 못하는 문제에 부딪쳤으나 슈퍼컴퓨터를 사용하면 분자와 분자 사이의 상호작용 등 사람이 예측하기 불가능했던 미세한 변화를 단시간에 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다.
계산과학을 구사하는 소재 개발방법인 MI(Materials Informatics)는 계산능력 뿐만 아니라 데이터의 양에 따라서도 경쟁력이 달라지고 있다.
미츠비시케미칼 사이언스 & 이노베이션 센터는 2021년 2월 새로운 연구동을 완공하고 화학실험 자동화 시스템을 도입했다. 
로봇이 조성, 온도 등을 변경하며 24시간 동안 실험을 반복해 유망한 촉매를 찾아내고 있고, 수작업으로는 한계가 있던 실험 데이터 수집을 크게 개선했을 뿐만 아니라 사람은 주저할 수 있는 실험도 로봇을 통해 실행하도록 했다.
또 유기, 무기, 폴리머 각각에 맞춘 자동합성 설비를 만들어 복잡한 실험은 연구자와 로봇이 함께 작업하고 있다.
MI로 도출한 소재의 상업화 가능 여부도 슈퍼컴퓨터로 예측하고 있다.
분자 단위부터 톤 수준까지 소재 특성에 따른 스케일업을 모델링해 시험제품 개발, 양산, 실용화 기간을 단축하고 있다.
최근에는 사이언스 & 이노베이션 센터 외에 다른 국내외 연구기지의 슈퍼컴퓨터와도 연결함으로써 MI 활용을 가속화하고 있다.
MI를 활용한 소재 개발은 글로벌 화학기업들이 도전하고 있는 최첨단 분야이며 경쟁기업과 차별화된 제안을 할 수 있는지가 수요 확보를 판가름하고 있다.
미츠비시케미칼은 수요기업과 긴밀히 연계하기 위해 새로운 연구동에 개방형 실험실과 인터넷 회의 시스템을 설치했으며, 슈퍼컴퓨터로 발견한 소재를 시험제품으로 만들어 수요기업에게 빠르게 솔루션을 공급함으로써 첨단 분야의 수요를 확보해가고 있다. (강윤화 선임기자)