소비전력, AI, 센싱으로 대변혁

제1부: 실용화의 동향
SRAM과 DRAM을 대체/ AI로는 1/1000의 성(省)에너지로

차세대 비휘발성 메모리 기술인 MRAM(Magnetic Randon Access Memory: 마그네틱RAM, 자성 메모리)이 드디어 본격적인 실용화 시기를 맞이하고 있다. 혼재용 플래시 메모리(eFlash)와 휘발성 S램, D램의 대체가 당초의 목표다. 최대의 임팩트는, 1/100에서 1/1000이라고 하는 이차원적 소비 전력의 저감 효과다. 그 영향은 향후 컴퓨터 기술을 크게 변화시킬 전환점이 될 것으로 보이며, 특히 IoT 단말이나 AI칩에 파괴적 변화를 일으킬 전망이다.

-- 열 대책이 기술 혁신으로 --
MRAM이 바꾸는 것은 메모리 기술이라기 보다는 오히려 컴퓨터 자체이다. 컴퓨터의 역 량의 한계에 가까워진 후, 브레이크스루를 가져오는 기술의 채택에 의해 큰 폭으로 ‘냉각’되어 왔다. 또한 그 당시의 주된 용도나 주도적 기업들도 함께 쇄신되어 왔다.

최초의 ‘냉각기’는 1980년대 후반~1990년경. 그때까지는 미국 IBM이나 후지쓰가 주도하는 메인프레임기가 컴퓨터의 주축으로, 바이폴러나 NMOS형 트랜지스터가 주류였다. 이들이 CMOS형 트랜지스터로 전환됨으로써 단위면적당 열 발생량이 크게 줄어들었다.

세계경제포럼에서 선진 공장 ‘Lighthouse’로 선정

세계경제포럼(WEF)에 의해 선진적 공장 ‘Lighthouse’로 선정된 히타치제작소의 오미카사업소. 전력이나 철도, 상하수도, 철강과 같은 사회인프라용을 중심으로 한 정보제어시스템의 개발, 제조, 운용 보수를 담당하는 거점이다. 오미카사업소가 평가를 받은 부분은 다품종 소량생산에서 고효율 생산 등을 IoT(사물인터넷) 기술이나 데이터 분석 기술을 비롯한 디지털을 활용해 실현하고 있다는 점이다. 히타치제작소가 전개하는 IoT플랫폼 ‘Lumada’를 실천하는 공장이기도 한 오미카사업소를 소개한다.

히타치제작소의 오미카사업소(이바라키현)는 전력시스템, 철도운행시스템, 제철소의 생산시스템, 상하수도의 운전?유지관리시스템 등 사회기반(인프라 스트럭처)의 정보제어시스템의 개발, 제조, 보수를 전개한다. 공장 생산 품목은 제어반(Control Panel)으로, 프린트 기판에의 부품 실장, 케이스의 판금 부품 제작, 제어 소프트 개발을 포함해 일관하여 전개하는 것이 특징이다.

20년 1월, 세계경제포럼(WEF)에 세계의 선진 공장 ‘Lighthouse’로서 오미카사업소가 선정된 최대 이유는, 하드웨어(프린트 기판을 포함하는 제어판)의 설계?제조의 고효율 생산 모델에 있었다. 

미국 태생의 유사 콘크리트에 뜨거운 시선

콘크리트와 같은 강도가 있는 구조 재료가 스스로 증식한다. 마치 생물과 같은 신재료가 미국 콜로라도대학의 연구실에서 탄생했다. 아직 실험 단계이기는 하지만 건축 재료의 가능성을 크게 확장시킬 것으로 보인다.

골재를 주체로 한 콘크리트와 같은 재료가 마치 생물처럼 증식한다. 말만 듣고는 바로 상상하기 어려운 신재료를 미국 콜로라도대학 연구팀이 개발, 20년 1월에 연구논문을 발표했다. ‘살아있는 건재’라고 이름 붙여진 신재료 개발을 담당한 것은 콜로라도대학 생물소재연구실을 이끌고 있는 Wil V. Srubar 박사 연구팀이다.

신재료의 핵심은 광합성을 하는 수생 미생물의 일종인 시아노박테리아(남세균)다. 식물과 마찬가지로 빛 에너지를 사용, 이산화탄소를 흡수해 탄산칼슘을 생성한다.

Srubar 박사 연구팀은 모래를 주체로 한 재료에 시아노박테리아를 첨가해 마치 생물처럼 번식이나 자기복구와 같은 기능을 지닌 재료 개발에 성공했다. 

스타트업의 군웅할거에서 대기업 중심의 집약으로

코로나19의 감염 확대를 계기로 정체 기미였던 자율주행 기술의 개발과 실용화를 위한 움직임이 미국과 중국에서 다시 가속되고 있다. 20년 6월 26일, 아마존닷컴이 자율주행 기술을 전개하는 미국의 스타트업 기업 Zoox를 인수한다고 발표했다.

코로나 사태에서 신흥기업의 도태가 시작되는 한편, 구글에서 16년에 독립한 미국 웨이모나 중국 배차서비스 기업 디디추싱(DiDi) 등이 20년 5월 이후에 거액의 자금 조달에 성공했다. 자율주행 기술의 개발은 군웅할거에서 미?중 대기업으로 집약으로 스테이지가 변하기 시작했다.

-- 아마존은 이전부터 자율주행에 관심 --
Zoox 인수를 발표한 아마존은 이전부터 자율주행 무인 배송에 강한 관심을 갖고 있었다. 예를 들면 19년 1월에 6륜 소형 배송 로봇 ‘Scout’를 본사가 있는 워싱턴주 시애틀 교외에서 시험 도입한다고 발표했다.

아마존은 Zoox와는 다른 자율주행 기술을 보유하고 있는 미국 스타트업 오로라(Aurora Innovation)에도 투자하고 있다. 자율주행 기술뿐 아니라 전기자동차(EV)에도 관심을 보인다. 

설계부터 유지관리까지의 건설 생산 프로세스 전체 대상

iXs(가와사키시)는 3차원 데이터 취득부터 모델 작성, 전표 출력까지를 지원하는 서비스를 20년 4월에 시작했다. 설계부터 유지관리까지의 건설 생산 프로세스 전체를 대상으로 한다. 완성도 계측이나 사진 촬영 등 다양한 작업의 성력화(省力化)나 저비용화를 전망한다.

서비스에 필요한 구조물 전체의 3차원 점군 데이터나 사진은 iXs가 보유하고 있는 전용 로봇으로 취득한다. 예를 들면 유지관리에서는 구조물의 3차원 모델을 작성해 점검이나 보수 이력 등의 정보를 모델 상에 축적. 손상 위치나 크기를 고정밀도로 확인할 수 있어 경년열화 파악이나 점검 조서 작성에 필요한 수고를 줄일 수 있다.

3차원 모델의 작성이나 AI(인공지능)의 이미지 해석은 클라우드 상에서 실시한다. 해석한 사진은 모델과 겹쳐볼 수 있기 때문에 손상 위치나 크기를 특정할 수 있다. 여러 장을 조서나 3차원 납품 형식으로 출력하는 것도 가능하다.

이미지 해석은 정밀도가 높다는 것이 특징이다. 균열은 0.2mm 미만, 0.2~0.3mm, 0.3mm 이상과 0.1mm 단위로 폭을 인식, 색으로 구분해 사진에 표시한다. 

분산형 에너지 / 백업 전원 / 가상 파워 플랜트 / 직류 송배전 기술 / IOWN

NTT그룹에서는 그룹 자체의 기술, 자산을 활용해 환경?에너지에 관한 사회 과제 해결로의 공헌을 목표로, 스마트에너지, 사업 창출에 주력하고 있다. 본 특집에서는 작금의 에너지를 둘러싼 과제를 바탕으로 NTT그룹에서의 현재까지의 활동에 대해 소개한다.

■ NTT 애노드(Anode) 에너지가 목표로 하는 스마트에너지
NTT 애노드 에너지에서는 NTT가 현재까지 쌓아 온 재생 가능 에너지 및 직류급전 기술, 노하우와 함께 ICT를 활용한 스마트에너지 사업의 실현을 목표로 하고 있다. 본 글에서는 그 배경이 되는 일본의 에너지 사정과 정책 방침, NTT그룹에 있어서의 지금까지의 활동에 대해 소개한다.

■ NTT 애노드 에너지의 대응 서비스
NTT 애노드 에너지는 분산형 에너지 시스템을 활용한 백업 전원 서비스의 제공 및 경제산업성 자원에너지청의 보조 사업인 ‘VPP 구축 실증사업’으로의 참여를 시행하고 있다. 본 글에서는 과거와 현재의 에너지를 둘러싼 과제를 바탕으로 NTT 애노드 에너지가 향후 추진해 나갈 에너지 서비스에 대해 소개한다.