건설용 3D프린터 (2)

실용화 원년, 토목구조물의 공공 공사 투입

형틀을 사용하지 않고 구조물을 조형할 수 있어 생산성을 높이는 기술로 주목 받고 있는 건설용 3D프린터. 프린터로 만든 하수통이 처음으로 공공공사에서 설치되었고, 옹벽이나 연석 설치 계획도 추진되고 있다. 올해는 건설용 3D프린터 실용화의 원년이 될 것으로 보인다.

-- 건설용 3D프린터로 만든 토목 구조물 --
국토교통성 도사(土佐)국도사무소의 도로 개량 공사에서 처음으로 건설 3D프린터로 만든 집수조가 설치되었다. 이를 시작으로 올해에는 다수의 공공공사에서 인쇄 조형 계획이 추진되고 있다. 스타트업 기업 폴리우스(Polyuse, 도쿄)에 따르면 20~30개의 공사에서 추진될 전망이다.

올 2월 25일, 고치(高知) 현 아키(安芸) 시의 난고쿠아키(南国安芸)도로 아카노하시(赤野橋) 하부공사 현장에 100여명의 견학자들이 몰려들었다. 목적은 올 1월에 현지에 설치된 건설용 3D프린터로 만든 집수조를 보기 위해서이다. 설치된 집수조는 외관 상 일반 집수조와 차이가 없었다.

집수조의 크기는 1m×1m×1m, 조형한 곳은 시멘트계 건설용 3D프린터를 개발하는 폴리우스. 공공공사에서 3D프린터로 조형한 본설 구조물 설치는 첫 시도였기 때문에 견학자들의 관심이 높았다.

2025년 100억엔 매출을 목표로

NEC가 양자컴퓨터 상용화에 앞서 최적화 문제의 사업부문을 설립했다. 슈퍼컴퓨터와 인공지능(AI) 등 이미 실용 가능한 기술을 이용해 물류 및 생산 계획 책정 등을 지원. 2025년에 매출 100억엔을 전망하고 있다.

NEC는 올 4월, 기업의 과제를 최적화 문제로서 푸는 사업 부문을 설립했다. 양자컴퓨터의 상용화를 목표로, 우선은 슈퍼컴퓨터와 인공지능(AI) 등 바로 사용할 수 있는 기술을 이용할 방침이다. 물류 및 생산 계획 책정 등의 효율화를 지원해, 2025년 100억엔의 매출을 내다보고 있다.

NEC는 최적화 문제에 특화된 양자 어닐링(Quantum Annealing) 머신을 독자적인 양자비트 기술을 이용해 2023년에 실현한다는 목표를 내걸고 있지만, 당분간은 시험적으로 운용될 전망이다. 한편, 최적화 계산 응용에 대해서는 검증을 통해 양자 기술을 사용하지 않는 현행 기술로도 충분히 사업이 될 수 있을 것이라는 확신을 얻었다고 한다. 이를 바탕으로 40명 규모의 '양자컴퓨팅 사업통괄부'를 마련했다.

가장 먼저 주력하는 것은 최적화 문제를 효율적으로 푸는 어닐링이라고 부르는 알고리즘을 이용한 'NEC Vector Annealing' 서비스이다. 독자적인 벡터 타입의 슈퍼컴퓨터를 어닐링 계산에 이용하는 것으로, 

중국, TOP500 진입 회피?

“슈퍼컴퓨팅에서 일본, 미국의 힘에 굴복했다”. 5월 30일, 이러한 표제가 해외 언론들의 헤드라인을 장식했다. 독일 함부르크에서 개최된 ‘국제 슈퍼컴퓨팅 회의’에서는 슈퍼컴퓨터 처리성능 랭킹 TOP500 여름버전을 발표. 2020년부터 2년간의 여름과 겨울, 총 4연패를 거둔 일본의 ‘후가쿠(富岳)’(후지쯔)가 미국의 ‘프론티어(Frontier)’(미국 HPE)에게 선두를 내어주었다.

HPL(High Performance LINPACK) 벤치마크 결과, 미국 AMD의 CPU/GPU를 사용하는 프론티어는 후가쿠의 2.5배인 1.102엑사플롭스(플롭스:초당 부동소수점 연산횟수)를 발휘, 세계 최초의 엑사플롭스 슈퍼컴퓨터로 인정받았다. 프론티어가 설치된 오크리지 국립연구소에서 튜닝을 거듭해 1엑사 이상을 신청한 것은 발표 사흘 전이었다.

-- 엑사급에서 경쟁하는 미국과 중국 --
하지만 이번 프론티어의 '1위 탈환'을 관계자들은 싸늘하게 보고 있다. 중국이 이미 2대의 엑사급 슈퍼컴퓨터를 가동했다는 정보가 돌고 있기 때문이다. TOP500 발표 직전, ‘중국은 2025년까지 엑사급을 10대 가동할 것’이라고 영국 파이낸셜타임스가 보도.

‘중국 관련 소식통이 ‘2026년에 10엑사급 1대를 가동할 계획’이라고 정정했다’ 등의 보도가 잇따랐지만, 중국은 이번 TOP500에 엑사급 슈퍼컴퓨터를 신청하지 않았고 10년 만에 처음으로 중국은 5강에 들지 못했다.

오므론, 시뮬레이션 강화

오므론은 산업용 로봇과 각종 제어기기를 통합 제어하는 ‘로봇 통합 컨트롤러’의 시뮬레이션 소프트웨어인 ‘시스맥 스튜디오(Sysmac Studio) 3D 시뮬레이션’의 티칭 기능을 강화했다.

시스맥 스튜디오 3D 시뮬레이션은 로봇과 주변기기의 움직임을 연동시켜 검증하는 소프트웨어이다. 옵션 기능으로서 로봇 팔에 카메라를 장착해 실시하는 제품 검사의 티칭 작업을 실제 로봇이나 검사 대상물 없이도 시스맥 스튜디오 3D의 가상 공간에서 수행할 수 있다. 오므론의 NJ501-R300 등 6개 기종을 대상으로 올해 4월 15일부터 옵션 판매에 들어갔다.

오므론에 따르면, 기존의 현물과 실제 제품을 이용한 티칭에 비해 작업 공수를 대폭 삭감할 수 있다고 한다. 예를 들어, “실물 티칭의 경우, 하루가 걸렸던 20~30점에 달하는 자동차 부품의 검사 작업을 시스맥 스튜디오 3D의 새로운 기능을 사용하면 약 1시간에 마칠 수 있다”(오므론).

티칭 작업의 경감에서 특히 위력을 발휘하는 것이 검사하고 싶은 부분을 가상 공간 내(시스맥 스튜디오 3D의 조작 화면상)의 작업으로 지정·등록하는 ‘스냅 기능’이다. 가상 공간 내에서 검사 위치를 지정·등록해 로봇 팔의 궤적과 카메라 촬영의 동작을 자동으로 설정할 수 있다는 점도 장점이다. 

오바야시구미와 소재 벤처기업 TBM이 개발

오바야시구미와 소재 벤처기업인 TBM(도쿄)은, 가볍고 환경 부하가 낮은 천장재를 공동으로 개발해, 불연재료 국토교통성 장관 인정을 취득했다. 오바야시구미가 개발한 금속박 복합시트와 TBM이 개발한 석회석을 주원료로 하는 신소재 LIMEX(라이멕스)를 사용했다. 앞으로 도장한 제품에서도 불연재료 장관 인증을 취득할 예정이다. 4월 25일에 발표했다.

LIMEX는 석회석의 주성분인 탄산칼슘 등 무기물을 50% 이상 함유한 복합소재다. 석회석과 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지를 가열하여 반죽해 제조한다.

TBM LIMEX사업본부의 오카자와(岡澤) 디자이너는 “기존의 플라스틱 제품과 비교해 석유 유래 수지 사용량을 줄일 수 있어 제조 시 CO2 배출량을 대폭 줄일 수 있다”라고 설명했다.

오바야시구미와 TBM이 개발한 '불연화 LIMEX 천장재'의 구성은 다음과 같다. 우선 LIMEX를 골판지와 같은 3층 중공(Hollow) 허니콤 구조로 가공해, 천장재의 기재가 되는 중공시트를 만든다. 그리고 이 중공시트의 한쪽 면에 알루미늄박과 박엽지로 이루어진 금속박 복합시트를 붙여 불연화한다.

자동차의 전동화 및 에너지 매니지먼트에 공헌

1. 파워 일렉트로닉스의 새로운 시대
파워 일렉트로닉스의 새로운 진화는 1950년대 중반, 실리콘 반도체 재료를 베이스로 한 사이리스터의 발명부터 시작되었다. 이후 사회에서의 기술 개발과 그 전개를 거쳐, 파워반도체는 성능 향상과 비용 삭감 면에서 명백하게 큰 발전을 이루었다. 회로의 개선과 함께 파워 일렉트로닉스를 베이스로 한 시스템은 진화를 거듭해 효율화, 고속화를 달성하면서 전력 밀도와 신뢰성이 향상되었다.

2. 용도의 확대
사회적인 메가 트렌드는 탄소중립이다. 많은 나라에서 2050년까지 탄소중립 실현을 목표로 하고 있다. 전력은 그 유연성과 높은 효율로 인해 중요한 역할을 담당하게 될 것으로 생각된다. 일부 사회 예측에 따르면, 에너지 믹스에서의 전력 비율이 2배 이상이 될 것이라고 한다. 파워 일렉트로닉스와 그 기본적인 반도체의 역할이 정말 중요해졌다.

지금까지 재생가능 에너지, 공업화나 자동화, 조명, 철도 수송, 컴퓨터용 전원, 송배전 등 다양한 분야가 그 기술을 견인해 왔다. 장기적으로는 EV/HEV, 데이터센터, 축전지 저장, 그리고 E-fuel(E연료)을 얻기 위한 Power-to-X의 보급은 파워 일렉트로닉스에 의해 제어 처리되는 kW~GW급 시스템이 대량으로 필요해질 전망이다.

네슬레의 도전, SDGs를 사업전략으로

왜 세계최대의 식품회사는 ‘식품 메이커’에서 ‘영양∙건강∙웰니스기업’으로 변신을 기한 것일까? 약 20여년에 걸쳐 회사를 이끌어 온 저자가 말한다.

- 고령화와 만성질환의 증가로, 식을 뚤러싼 환경은 어떻게 변화 되었는가?
- 생명과학이 가져다 주는 새로운 해결책은?
- 공업화로 극적으로 변화한 식품은, 인류의 진보에 어떻게 공헌하여 왔는지?
- 늘어가고 있는 세계인구의 건강과 생명을 어떻게 지킬 것인지? 
- 유전자 연구는 식품이나 식생활의 의미를 어떻게 변화시켜 가는지?

제1장 미래의 영양
제2장 식품의 공업생산, 시작부터 현재까지
제3장 늘어가는 인구의 건강과 생명을 지킨다.
제4장 생명과학이 가져오는 혁명