IoT와 우주 -- 장대한 스케일의 IoT 실현

인공위성을 활용한 장대한 스케일의 IoT 실현

IoT에 사용할 수 있는 수단은 지상에 있는 센서나 통신 네트워크만이 아니다. 우주를 비행하는 인공위성을 활용하면 장대한 스케일의 IoT를 실현할 수 있다. 아득히 먼 상공에서 농지나 어장 등의 변화를 “가시화”하는 ‘리모트 센싱 위성’, 장기적으로는 지상의 네트워크를 능가할 가능성도 있는 ‘위성통신 인프라 계획’, 준천정(準天頂) 위성 미치비키에 의한 ‘센티미터급 측위’. 이번 특집에서는 IoT에 도움이 되는 우주 정보를 소개한다.

Part 1. 위성 화상으로 초광역 IoT
우주에서 지상을 리모트 센싱

우주를 비행하는 인공위성. 그곳에 탑재된 카메라가 촬영하는 지구의 화상에는 지상에서는 포착할 수 없는 정보가 포함되어 있다. 농업, 어업, 도시계획 등 위성 화상의 응용 범위는 광범위하다.

세상에서 가장 비싼 IoT 디바이스는 무엇일까? 첫 번째 후보로 생각할 수 있는 것은 인공위성이다. 예를 들면, 기상 위성인 히마와리. 고도 3만 6,000km에 배치된 이 IoT 디바이스에서 보내오는 지구 위의 구름 화상은 일기예보에는 불가결한 것이다. 기존에는 국가 차원에서밖에 다룰 수 없었던 인공위성이라는 IoT 디바이스지만 지금은 이 영역에서 이노베이션이 일어나고 있다.

히마와리와 같은 관측을 목적으로 한 인공위성은 리모트 센싱 위성이라고도 하는데, 리모트 센싱 위성 비즈니스에 참여하는 민간기업이 속속 등장하고 있다. 미국에는 DigitalGlobe, Planet, Blacksky Global, Omni Earth, 러시아에는 Dauria Aerospace 등이 있다.

사람보다도 ‘분위기’를 잘 읽는다

인간의 감정을 인식하는 AI를 개발하는 기업이 점차 늘고 있다. 감정에는 정확한 ‘답’이 존재하지 않기 때문에 AI를 발전시키기 위한 데이터를 수집하기 어렵다. 데이터 해석 방법 등의 연구가 진행되면서 부분적으로 사람의 능력을 초월하는 AI가 등장하기 시작하였다.

도요타자동차는 이번 가을에 열린 ‘2017 도쿄모터쇼’에서 감정인식 AI인 ‘Yui’를 탑재한 EV(전기자동차)를 전시하였다. Yui는 작년에 설립한 미국 자회사인 도요타 리서치 인스티튜트(TRI)가 개발하였다. 운전자의 기분에 맞춘 드라이브 코스 등을 제시한다.

개발 담당자인 이도씨는 “드라이버의 표정을 관찰함으로써 조기에 졸음을 감지하는 것이 핵심 기능이다”라고 설명한다. 하품 등 징후를 통해 본인 스스로가 졸음을 자각하기 전에 Yui가 징후를 먼저 감지한다. 음악을 트는 등 정신을 차리게 하여 사고를 미연에 방지한다고 한다. 어떻게 이런 일이 가능한 것일까?

일반적으로는 AI가 사람을 초월하는 감정인식 능력을 갖추는 것은 매우 어려운 일이다. 왜냐하면 AI를 발전시키는 ‘훈련데이터’의 준비가 어렵기 때문이다. 당시에는 고양이 화상을 보고 “이것은 고양이입니다”라고 회답하는 간단한 과제에 사용되었다. 지금은 선글라스나 마스크로 얼굴을 가린 범죄자를 방범 카메라의 화상으로 찾아내는 등의 용도에 사용되기 시작

독자적인 기술 개발 및 틈새 분야의 특화

중견 및 중소기업 중에는 대기업과 같이 풍부한 자금 및 물자∙인재를 보유하고 있지 않고도 타사가 모방할 수 없는 궁극의 기술이나 일부러 틈새 분야에 특화하는 등으로 Only One의 강인함을 과시하는 경우가 있다. 현재, 글로벌 시장에서의 기업경쟁이 치열해지고 있는 가운데, 그런 기업이 어떻게 전략을 세워 어떤 전술을 쓰고 있는 지에 대해 7가지 실제 사례를 기반으로 Only One만의 강인함을 구축하는 비결을 찾았다.

■ ‘기술’ ‘선행’ ‘틈새시장’으로 고객에게 유일무이한 존재가 된다
“해외의 저가 기계가 시장에 나오면서 독특한 제품을 만들지 않으면 살아 남을 수 없게 되었다. 따라서 세계 최고의 정밀도를 목표로 삼았다”---. 고정밀도의 연삭기로 업계에서 유명한 나가세 인테그렉스(NAGASE INTEGREX, 기후현). 지금의 핵심기술을 개발한 제조본부 기술부부장인 신도 씨가 개발 당시의 상황과 위기감에 대해 이렇게 말했다.

-- 기술이 축의 3요소 --
많은 기업이 타사에게 없는 기술이나 제품으로 시장 경쟁에 도전하고 있다. 본지가 실시한 설문조사에서 “당신이 관련된 사업에는 온리원 기술이나 제품이 있습니까?”라는 질문에 대해 59.9%가 ‘있다’고 대답했다.

그러나 ‘온리원’을 목표로 해도 차별화 전술이 반드시 ‘기술’만으로 이루어진다고는 할 수 없다. 뛰어난 기술을 타사보다 ‘선행’하여 시장에 투입하는 것도 중요하다.

차원이 다른 효율, 물고기 및 미생물도 실험

살아 있는 생물은 모두 발전기이다. 이렇게 말하면 사람들은 놀라겠지만, 최근 연구에서 사람, 동물, 물고기 등 정도의 차이는 있지만 근육을 움직일 때는 반드시 전기가 발생된다는 것이 밝혀졌다. 이러한 전기를 생활에 이용하는 것. 이것이야말로 궁극의 친환경인 것이다.

-- 논이나 정수장만이 아닌 인체에도 응용을 목표 --
지바현 노다시. 여기에 조금 별다른 논이 있다. 한 그루의 벼 주위를 발포 스티로폼이 둘러싸고 있다. 이것은 사실 논이 아닌 실험장이다. 도쿄약과대학 생명과학부의 와타나베 교수가 땅 속에 있는 미생물을 이용해 논에서 전기를 만들어내는 실험이다. 미생물이 유기물 분해 시 방출하는 전자를 전극을 통해 모아 발전하는 것이다.

‘발전균’이라고도 불리는 이러한 미생물은 슈와넬라균이나 지오박터균이라고도 불리며, 진흙 속에 광범위하게 존재한다. 와타나베 교수는 이 발전균을 이용한 발전 실험을 지바현 노다 시의 논에서 시행하고 있는 것이다. 벼를 발포 스트로폼으로 둘러싸는 것에는 이유가 있다. 이 발포 스트로폼은 ‘튜브’일뿐만 아니라 플러스 ‘전극’인 것이다. 

다이세이건설과 지바공대 공동개발, 2~3년 후 제품화

허리를 숙이고 작업하는 바닥판 철근결속 작업이 힘들다.
이러한 현장의 목소리에 응답하는 로봇이 등장하였다. 다이세이건설과 지바공업대학이 공동 개발한 자율형 철근결속 로봇 ‘T-iROBO Rebar’이다. 10월 16일, 다이세이건설과 지바공대가 보도진에게 실물을 공개하였다. 로봇의 도입으로 철근 공사의 약 20%를 차지하는 철근결속 작업의 성인화(省人化)를 이룰 수 있게 되었다. 2018년부터 현장에 본격적으로 도입할 예정이다.

다이세이건설은 지금까지 콘크리트 바닥 작업을 마무리하는 로봇이나 건축 현장을 청소하는 로봇 등을 잇달아 발표하였다. 이번에 새롭게 주목한 것이 철근 공사다. 중에서도 바닥판 철근결속 작업은 계속 허리를 구부린 자세로 넓은 범위를 작업해야 하기 때문에 작업자의 부담이 컸다.

다이세이건설 기술센터의 우에노(上野) 부장은 “협력회사로부터 철근결속 작업이 너무 힘들다는 목소리가 많이 들려 왔다. 단순하지만 중노동의 작업을 로봇이 담당하며 현장을 지원한다. 로봇의 도입으로 인해 철근 공사의 작업방식 자체도 변할 것이다”라며 기대감을 나타냈다.

-- 혼자서 운반할 수 있는 크기 --

한발 앞선 전략에 힌트가 있다

과거의 설계 및 시공 실적을 중시하는 토목업계에 있어서 타사를 능가하는 성장을 이뤄내는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 그런데도 현장에서의 경쟁력을 갈고 닦거나 주특기인 기술로 시장을 석권하는 등 독자적인 존재감을 드러내는 기업이 있다. 그런 회사가 탄탄한 이유는 무엇일까? 건설회사 및 건설 컨설턴트 회사의 사장 10인에게 직접 그 이유를 물어보았다. 그러자 누구나 할 것 없이 건설투자의 증감에 일희 일우(一喜一憂)하지 않는 확실한 전략이 답이라고 입을 모았다.

● ‘고민거리’는 성장의 찬스
실적이 견고한 지금이야말로 다음을 위한 대비를

도쿄외각 간조(環状)도로 및 리니아 중앙신간선 등의 빅 프로젝트가 시작되면서 결산에서 좋은 성과를 내고 있는 회사가 적지 않다. 예를 들어 다이세이(大成) 건설, 가고시마(鹿児島), 오바야시구미(大林組), 시미즈(清水)건설의 대기업 4사는 2017년 3월기(2016년 4월~2017년 3월) 결산에서 모두 연결순이익이 2분기 연속으로 최고치를 갱신했다.

[라이프 사이클 메인터넌스][미진입 맨홀 점검][촉진부식시험][리스크 추정][토양부식]

고도경제성장기 이래 다양한 사회 인프라가 구축되어 왔다. 그러나 지금은 그 설비의 유지 관리와 보수에 드는 비용이 문제가 되고 있다. 본 특집에서는 이 유지 관리나 보수 작업을 효율화하는 센싱 기술, 진단 기술 및 리스크 평가 기술에 대해 소개한다.

●라이프 사이클 메인터넌스 연구개발의 방향성
오카다 아키라(岡田顕) 외 2인 / NTT첨단집적디바이스연구소 소장

고도경제성장기 이래 다양한 사회 자본이 구축되어 왔다. 현재, 그 설비의 노후화가 진행되고 있으며 유지 관리나 보수에 드는 비용이 문제가 되고 있으며, 그 비용은 방대하다. 따라서 유지 관리 사이클의 효율화나 장기 수명화를 도모할 필요가 있다. 본고에서는 통신 인프라에 있어서 보전 계획부터 점검, 진단, 보수∙보강까지의 유지 관리의 라이프 사이클 전반을 라이프 사이클 메인터넌스라 규정하고 실시하고 있는 연구 개발의 방향성 및 그 사례에 대해 소개한다.