검사가 없는 제조 현장을 목표로

검사는 제조업에서 품질을 확인하는 중요한 수단이다. 사람의 오감이나 수작업에 의존하는 부분을 줄이기 위해 지금까지는 측정장치를 통한 자동화가 추진되었다. 그러나 최근에는 사람의 작업을 대체할 뿐만 아니라, 사람에게는 불가능한 속도 및 정밀도로 검사하거나 검사 방식 자체를 바꾸는 대응이 확산되고 있다. 여기에는 첨단 센서와 화상처리, 인공지능(AI) 등의 기술이 활용되고 있어, 향후 제조업에서 없어서는 안될 ‘검사 3.0’의 모습을 살펴본다.

PART 1. 총론
자동화를 앞서는 '검사 3.0', 궁극적으로는 검사가 없는 제조현장을 목표로

‘육안 검사는 이제 필요 없다’. 스바루(SUBARU)는 캠샤프트의 연삭 공정에서 실시해온 전수 육안 검사를 조만간 폐지할 방침을 결정했다. 그 배경에는 모든 가공품의 품질을 가공 중의 데이터를 통해 예측하는 인공지능(AI) 모델 개발이 있다. AI 모델의 예측 정밀도는 매우 높다. 캠샤프트의 표면 조도(粗度)에 대한 예측치와 실측치의 차이는 100분의 수 ㎛ 정도에 불과하다. 육안으로는 파악하기 어려운 불량품을 AI가 찾아내는 것이다.

 제조 현장에서는 품질 확인을 목적으로 다양한 검사가 실시되어 왔다. 이러한 검사들이 지금 크게 진화하려 하고 있다. 우리는 그것을 ‘검사 3.0’이라고 명명했다. 서두의 스바루의 대응은 검사 3.0의 도래를 상징하는 사례이다. 검사 3.0이란 기계에 의한 자동화로, 사람의 검사 업무를 대체할 뿐만 아니라 새로운 측정 기술과 AI 등을 활용해 검사 방법 자체를 변혁한다는 점에서 기존의 자동화와는 다르다.

‘메가 서플라이어’에 대항하는 차세대 센서

덴소가 첨단운전지원시스템(ADAS)으로 반격하기 시작했다. 덴소가 2022년 1월에 발표한 3세대 ADAS 센서는 기존의 2세대 ADAS 센서와 비교해 비용을 동등하게 억제하면서 교차로에서의 돌발 충돌 대응과 고속도로 단일 차선에서의 '핸즈오프' 주행 등 신기능을 탑재한 것이 특징이다.

현재 ADAS 센서의 경쟁 축은 이러한 새로운 기능의 실현으로 옮겨가고 있다. 덴소는 3세대 ADAS 센서를 무기로, 국내외 메가 서플라이어에 대항한다.

덴소의 3세대 첨단운전지원시스템(ADAS) ‘Global Safety Package3’(이하 GSP3)는 이미 히노자동차의 중형 트럭 ‘레인저’와 도요타자동차의 중형 SUV ‘렉서스 NX’에 탑재되었다. 또한 도요타가 2022년 1월 13일에 발매한 중형 미니밴의 신형 ‘노아’ ‘복시’에도 채용되었다.

 GSP3는 1개의 단안 카메라와 1개의 밀리파 레이더로 구성된 센서 퓨전 시스템이다. 센서 구성은 2세대 ADAS(이하, GSP2)와 동일하지만, 성능을 높임으로써 이용 장면을 확대시켰다. 아울러 소형화?저비용화도 실현했다. GSP3의 비용은 GSP2와 같은 수준이라고 한다.

 덴소의 GSP3를 탑재한 도요타의 신형 미니밴은, 앞 유리 상단 실내 쪽에 단안 카메라 1개, 프론트 그릴 중앙 엠블럼 뒷면에 밀리파 레이더 1개를 장착한다. 

LCD 패널 형식의 3D프린터가 주류

금형의 대체는 물론, 다양한 제품의 정밀 모형, 생체 조직에서 집에 이르기까지 3D 프린터의 성형 적용 대상은 급속도로 확대되고 있다. 그리고 마침내, 고에너지 밀도의 전고체 배터리 제조에 이용하는 단계에 이르렀으며, 이미 양산은 시작되었다. 그렇다면 3D프린터에 의한 전고체 배터리 제조는 어떤 장점이 있으며 개발 및 제품화가 어디까지 진행되었는지에 대해 소개하겠다.

인쇄를 종방향으로 쌓아 올림으로써 다양한 형태의 물체를 만들어 낼 수 있는 3 차원(3D) 프린터. 이것을 사용해 마침내 축전지, 그것도 전고체 배터리를 만드는 시대가 도래하게 되었다.

최초의 시도는 2013년. 미국 하버드대학 등이 잉크 형태로 만든 양극 및 음극의 재료를 사용하여 인쇄 기술로 입체적인 인산철 리튬(LFP)계 리튬이온2차전지(LIB)를 제작한 것에 대해, 당시의 배터리 관련 연구자들은 적지 않은 충격을 받았다. 이를 계기로 미국의 각 대학, 스위스 및 영국, 중국, 일본 등에서 3D프린터를 사용한 LIB 등 축전지의 제조 기술 개발이 활발해졌다.

 LIB등의 축전지를 3D프린터로 제조하는데 있어서 장점은 여러 가지가 있다. 구체적으로는 (1) 정부극이나 전해질 등 소자 구조의 설계 자유도가 높은 점, (2) 소자 구성의 다층화에 의해 에너지 밀도가 20~70% 향상된 점, (3) 전극의 3D화로 셀 하나의 용량과 방전 속도의 향상, (4) 대규모 양산과 다품종 소량 생산(온디맨드 생산)의 양쪽 모두에 대응 가능, (5) 제조 비용의 낮은 점 등을 들 수 있다.

미국 신차의 98%가 CarPlay에 대응

전기자동차(EV), 통칭 ‘애플카’ 개발에 대한 소문이 끊이지 않는 미국 애플이 생각하는 차량 탑재 인터페이스의 모습이 가시화되기 시작했다. 애플은 2022년 6월 6일, 개발자 회의 ‘WWDC 2022’의 기조강연에서, iPhone을 차량탑재 기기와 연계시키는 ‘CarPlay’기능의 차세대판을 공개했다.

인포테인먼트와 클러스터(계기류)용 등 차량 내부의 여러 디스플레이에 콘텐츠를 표시할 수 있고, 더 많은 차량탑재 기능을 제어할 수 있게 된다. 이를 통해 차내 공간을 ‘애플 색’으로 물들여 통일감 있는 유저 체험(UX)을 제공하는 것이 목적이다.

자동차 사업에 참가한 소니 그룹은 과거, 인포테인먼트나 계기류의 표시와 같은 차내 공간의 유저 체험 향상에 초점을 맞춘 개발이나 데모를 실시, 거기서 얻은 지식을 바탕으로 자동차 사업 참가를 결정했다. 애플도 차세대 CarPlay를 발판으로 본격적인 자동차 사업 진출을 판단할 가능성이 높다.

 애플이 CarPlay를 발표한 것은 2014년 3월. 이후 대응하는 차량용 기기 및 차종이 늘고 있다. WWDC 22의 기조강연에서는 CarPlay의 확산 양상을 어필했다. 애플에 따르면 미국 신차의 98%가 CarPlay에 대응한다고 한다.

재해 예측으로 시민의 조기 피난 지원

콘크리트 제조업체 아이자와고압콘크리트(홋카이도, 이하 아이자와)가 대형 드론과 위성 영상, 기상정보 등 다양한 데이터를 바탕으로 홍수나 쓰나미로 인한 수해 발생을 예측하고 지역 주민의 조기 대피를 지원하는 방재테크에 나섰다. 비행 루트를 디지털 트윈 상에서 설정해 드론의 완전 자동화를 목표로 한다.

2022년 3월 1일 후쿠시마현 나미에초 청사 앞에 거대한 드론이 등장했다. 이동식 격납고 위에 실린 드론의 크기는 약 1mⅹ2.7mⅹ2.7m이다. 500cc 엔진을 탑재, 강우나 강풍 속에서도 비행하며 정보를 수집하는 방재용 드론이다. 아이자와와 후쿠시마현 나미에초가 협력해 개발하는 호우?해일 방재지원시스템 ‘더 가디언’의 핵심을 담당한다.

더 가디언은 관측 위성이나 드론으로 촬영한 영상 데이터 등을 통해 폭우로 인한 하천 범람, 대지진에 따른 쓰나미 같은 수해 발생을 조기에 예측. 주민들의 스마트폰 등에 경계 정보를 전송해 조기 피난을 지원한다.

 시스템 개발 협정을 체결한 것은 21년 4월. 아이자와는 23년 4월에 나미에초 내의 공업단지에 차세대 연구개발형 생산 시설을 신설할 계획이 있었고, 그것이 인연이 되어 협정을 맺게 되었다.

식농의 새로운 가치 창조를 위한 도전

일본의 농업은 인력 부족이 심화되면서 식재료 생산 자체가 위태로운 실정이지만, 한편에서는 환경 보전을 위한 순환형 1차 산업도 추진되고 있다. NTT그룹은 ICT를 활용해 상징적인 파트너와의 연대를 바탕으로 식재료의 생산에서 유통?판매?소비에 이르는 푸드 밸류체인의 모든 활동과 친환경적인 1차 산업을 추진하고 있다. 이번 특집에서는 그룹의 방향성과 구체적인 활동, 그리고 미래상에 대해 소개한다.

1. NTT가 그리는 앞으로의 농림수산업 -- 생산력 향상과 지속성의 양립
농림수산업에 관련된 과제 및 그것에 관한 NTT 및 NTT 계열사들의 활동 개요와 구체적 사례, 그리고 앞으로의 전개에 대해 소개한다.

2. 초소형 바이오가스 플랜트를 이용한 사원 식당 부산물의 식품 리사이클, 이를 통한 도시형 순환 에코시스템
비오스톡(Biostock)이 추진하고 있는 NTT동일본 사원 식당의 음식쓰레기와 사내 채소밭의 폐기물 등을 활용해 에너지 및 비료를 창출하는 도시형 순환 에코시스템에 대해 소개한다.

3. 농업을 기점으로 한 커넥티드 드론 개발과 사회 구현

6G(Beyond 5G)의 구현화의 가속

혼미가 더해가는 세계정세 가운데, 6G(beyond 5G)의 구현화를 위한 움직임이 가속화되고 있다. 러시아의 우크라이나 침공은, 미래란 본질적으로 불안정한 것이란 사실을 우리들에게 새롭게 깨우쳐주고 있는데, 6G에 의해 미래는 어떻게 변화해 갈 것인가? 6G의 최신 동향과, 에너지문제와 메타버스, 사이버전쟁 등 6G로 변화해가는 미래의모습을 확인해본다.

Part 1. 6G의 최신 동향 – 일본 안을 세계로
Part 2. 6G와 경제안전보장 – 가상화로 새로운 국면으로
Part 3. 6G와 지적재산권 표준화 – 필수 특허 10%의 길
Column. 일본은 XR로 강점을 발휘
Part 4. 실재의 도시와 사람이 가상공간과 연동 -- 통신 사업자의 메타버스
 Part 5. 신기술과 지정학 리스크에 대비 – 6G시대의 사이버 공격