건설용 3D프린터 (1)

기본 사항을 알아본다

대기업 뿐만 아니라 중소 건설회사들도 뛰어들기 시작한 건설용 3D프린터 시장. 그러나 아직도 건설용 3D프린터가 어떠한 메커니즘으로 프린트하고, 어떠한 특징이 있는지에 대해 설명할 수 있는 사람은 많지 않다. 이번 특집에서는 쉽게 접할 수 없는 건설용 3D프린터의 기본 사항에 대해 알아본다.

건설용 3D프린터에서 많이 쓰이는 것이 시멘트 계열 재료이다. 프린터의 선단에 있는 노즐이 수평으로 이동하면서 일정량의 모르타르를 연속해서 토출하고, 1층씩 쌓아가며 복잡한 형상의 구조물을 조형해 나간다. 층 당 두께는 1cm~수 cm로, 프린터에 따라 다르다.

적층 경로는 FDM(Fused deposition modeling)방식이 기본이다. 오바야시구미(大林組)와 같이 프린터와 펌프를 연동해 제어하여 토출의 개시나 정지를 자유자재로 할 수 있도록 해 경로의 자유도를 높인 케이스도 있다.

재료로 사용되는 모르타르에는 압송 시 높은 유동성을 가지며 노즐에서 토출된 후 점성도가 높아져 무너지지 않는 성능(틱소트로피성, Thixotropy)이 요구된다. 적층 후에 무게로 무너지지 않도록 단시간에 굳는 성질도 반드시 필요하다. 하지만, 너무 빨리 굳으면 층간에 비연속층이 생기기 쉽기 때문에 주의가 필요하다.

100년 기업은 디지털로 새롭게 변혁할 것인가?

‘사업과 업무 기반을 디지털의 힘으로 변혁해 나간다’. 파나소닉그룹이 IT기업식 개혁에 도전하고 있다. 올 4월에 전환된 지주회사 체제 아래, 주력 회사 중 하나로 자리매김하고 있는 곳이 공급망의 DX(디지털트랜스포메이션)를 지원하는 파나소닉커넥트이다.

파나소닉커넥트는 AI(인공지능) 등 소프트웨어를 활용해 전통적인 제조 능력을 강화. 제품 판매를 통해 지속적인 수익을 창출하는 리커링(Recurring)을 목표로 수익 구조를 개선하고, 나아가 그룹 전체의 변혁에도 앞장서고 있다. 100년 역사를 지닌 일본 제조업의 상징적 존재인 파나소닉은 디지털의 힘으로 어떻게 새롭게 변혁할 것인가?

Part 1. ‘제품 판매’에서 탈피
소프트웨어의 힘으로 성장

‘전통적인 모노즈쿠리(장인 정신)기업으로서의 힘을 소프트웨어를 활용해 단련한다’. 이것은 파나소닉그룹이 추진하고 있는 디지털 변혁의 요체이다. 자사의 업무 방식 및 업무 프로세스를 재검토해 제품 판매에서 서비스까지 지금까지 해결하지 못한 과제에 도전하고 있다.

항속 거리 1,000km 이상, 10분만에 배터리 80% 충전

중국의 CATL(寧徳時代)은 6월 23일, 자사의 제3세대가 될 차량용 배터리팩의 새로운 설계 ‘CTP(Cell To Package) 3.0’과 그것을 NMC(Ni-Mn-Co)계 배터리에 적용한 배터리팩 ‘치린(Qilin)배터리’를 정식 발표했다. 냉각 시스템을 최적화함으로써 배터리 본래 부피를 6% 증가시키고, 배터리팩으로서의 중량 에너지 밀도를 최대 255Wh/kg로 높였다고 한다.

이것은 현행 차량용 배터리팩으로는 세계 최고 수준이다. 또한 냉각을 강화함으로써 급속충전 성능이 향상되어 10분만에 충전율 80%가 가능해졌다고 한다. CATL은 이 배터리팩을 2023년에 양산해 출하할 예정이다.

-- 냉각 시스템의 부피를 압축해도 성능은 향상--
미국 테슬라의 전기자동차(EV)에 사용되고 있는 배터리셀의 중량 에너지 밀도는 270Wh/kg 이상으로 보이지만, 배터리셀을 모듈화해 배터리팩으로 만든 후에는 체적 에너지 밀도가 그 60% 이상 낮아져버린다. 모듈과 배터리팩의 케이스, 그리고 냉각시스템의 체적이 필요하기 때문이다.

CATL은 2019년 이후 모듈 케이스를 생략한 배터리팩 재설계를 반복해왔으며, 이번 CTP 3.0이 3세대에 해당한다. 이번 새로운 설계의 가장 큰 포인트는 냉각 시스템을 

새로운 서비스와 시스템의 등장

BOPIS(Buy Online, Pickup In Store)란, 소비자가 EC(전자상거래) 사이트에서 사전에 주문한 상품을 매장에서 받을 수 있는 서비스나 시스템을 말한다.

넓은 의미에서는 ‘Click & Collect’와 같은 뜻이지만 Click & Collect는 택배박스나 드라이브스루 등 집 이외의 다양한 수취 장소를 선택할 수 있는 반면에 BOPIS(보피스)는 매장 수취로 한정하고 있는 점이 다르다. 현재 일본에서 널리 보급되고 있는 것은 BOPIS이다.

실제 점포를 보유한 사업자가 BOPIS를 이용하는 메리트는 크다. 소비자 스스로 상품을 받으러 오기 때문에 개별 상품을 집으로 보낼 필요가 없어 택배 비용을 줄일 수 있다.

사업자는 BOPIS로 들어온 주문에 따라 점포 재고를 충당하거나 점포의 상품 보충용 트럭에 BOPIS용 상품을 실어 전달하면 된다. 점포를 보유한 강점을 살린 서비스이기 때문에 EC 전업 사업자와의 차별화로 이어진다. 점포 방문을 촉진함으로써 방문한 김에 구매도 노릴 수 있다.

고정석 폐지는 선명, 과제는 커뮤니케이션

-- 종식 후에는 '완전 출근 30%' 전망 --
코로나19 수습 후의 출근율 평균은 71%다. 대형 부동산 서비스 업체인 CBRE(도쿄도)가, 국내 기업의 오피스 전략 담당자를 대상으로 실시한 앙케이트 조사(조사 기간은 2022년 1~2월)에서, 코로나19 이후의 출근율 전망을 공개했다.

조사에서는 2021년 여름 코로나19 5차 유행 때와 코로나 수습 후 출근율에 대해, '10% 미만' '10% 이상 20% 미만'으로 10% 포인트씩 선택지를 제시해 해당되는 출근율을 응답하도록 했다. 5차 유행 때의 평균 출근율은 48.2%였다. 응답은 ‘50% 이상 60% 미만’이 22.2%로 톱이었다.

한편, 코로나 수습 후의 예정 출근율의 평균은 5차 유행부터 20% 포인트 이상 상승해 71.0%를 기록했다. 수습 후 응답은 ‘100% 출근’이 가장 많은 21.1%. 코로나19 사태에도 텔레워크를 실시하지 않았고, 앞으로도 예정이 없다는 기업이 6.7% 있었기 때문에 총 27.8%가 코로나 수습 후 완전 출근한다는 계산이 나온다.

조사를 담당한 CBRE의 이가라시(五十嵐) 디렉터는 “규모가 작은 기업일수록 출근율이 높은 경향에 있었다. 특히 사용면적이 100평 미만인 소규모 기업에서는 조사 시점인 2월에 이미 32.8%가 완전 출근을 하고 있다”고 설명했다.

카 일렉트로닉스를 중심으로

2021년 11월에 열린 ‘제26차 유엔 기후변화협약 당사국 총회(COP26)’에서, 지구의 평균 온도 상승을 2050년 1.5℃ 미만을 목표로 한다고 정했다. 일본에서도 20년에 정책으로서 ‘2050년 탄소중립’을 선언하며 탄소중립을 위한 대응을 가속화하고 있다.

2050년까지 그린 전력으로 이행하고, 전기 그리드 및 수소 그리드에서 에너지를 공급하고, 탄소순환 기술이나 에너지 매니지먼트를 통해 탄소중립과 에너지 비용의 최소화가 진전될 것이다. 그 가운데 산업부문의 탄소 배출량과 에너지 비용 삭감이 제조 비즈니스의 경쟁력을 크게 좌우하게 될 것으로 보인다.

이와 같은 배경에서 자동차로 눈을 돌리면, (C)커넥티드, (A)자율주행∙ADAS(Advanced Driver Assistant System), (S)공유&서비스 및 (E)전동화의 방향(CASE)으로 크게 진전하려 하고 있다.

자동차 분야에서도 탄소중립은, CASE 혁명에서 비즈니스 변혁과 기술혁신을 추진하는 데 있어서 필수 요건이 되었다. 탄소중립이나 자원 순환의 관점에서, 사회 전체에서의 이들 자동차와 차량탑재 기기가 갖는 의미를 생각하고, 필요한 구현 기술의 방향성을 모색해 나갈 필요가 있다.

도시바가 세계를 리드

안전하다고 믿고 있는 통신수단이, 양자 시대의 도래로 신뢰성을 잃게 된다. 양자컴퓨터가 실용화되면 지금까지 주류였던 암호를 용이하게 돌파하는 알고리즘이 생겨난다. 대항책으로 양자암호통신에 세계가 주목하여, 비즈니스상의 거래에도 활용이 기대되고 있다.

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