'배터리 교체'로 EV의 게임 체인지

EV 및 배터리 제조사들의 전략에 큰 전환

이용자가 배터리를 충전하는 것이 아니라 교체해 사용하는 배터리 교환 서비스가 모바일, 전동이륜, 그리고 전기자동차(EV)로 급속히 확산되기 시작하고 있다.

배터리 교환 서비스가 보급된다면 기존의 EV 배터리 및 그 충전과 관련된 대부분의 과제, 그리고 전력계통의 부하 집중 문제와 재생 가능 에너지의 출력 변동 문제 등, 대부분이 해결된다. EV와 배터리에 요구되는 요건도 크게 바뀔 것이다. 이러한 움직임은 EV 및 배터리 제조사들의 전략에 큰 전환을 불러일으킬 것이다.

Part 1. 동향
대만과 중국에서 배터리 교환 서비스 인기, EV 제조업체들의 대규모 경쟁 시작

전동이륜과 EV에 관련된 '게임 룰'이 크게 바뀔 것으로 보인다. 배터리를 충전하는 것이 아닌, 통째로 교체하는 서비스가 대만과 중국을 중심으로 빠르게 확산되고 있기 때문이다. EV의 경우, 기계를 이용해 최단 1분만에 배터리를 교환할 수 있다. 이로 인해 EV 충전과 관련된 많은 과제들이 거의 해소되고, 동시에 배터리에 요구되는 요건도 높은 에너지 밀도에서 저렴함과 충‧방전 사이클 수명의 길이로 바뀌게 된다.

전동이륜용 배터리 교환 서비스가 본격적으로 보급되고 있는 곳은 대만이다. 전동 스쿠터 제조사인 대만의 고고로(Gogoro)가 2015년에 시작한 서비스는 올 8월, 계약한 이용자가 50만 명에 이르렀다.

항속거리 10% 증가

전기자동차(EV) 등 전동 차량의 구동모터에서 철심(코어)에 사용되는 재료를 기존 전기강판에서 다른 것으로 대체하려는 움직임이 나오고 있다. 모터의 고회전화로 인해 증가하는 에너지 손실을 줄이고 효율을 높이기 위해서이다. 히타치금속과 도호쿠(東北)대학 발 벤처기업인 도호쿠마그네트인스티튜트(TMI)는 손실을 줄일 수 있는 모터 코어 재료를 개발해 구동모터에서의 실용화에 도전하고 있다.

최근 자동차업체들은 높은 탑재성을 중시하며 모터의 소형화에 대한 요구를 강화하고 있다. 하지만 출력도 포기할 수는 없다. 소형화와 고출력화를 양립하는 대책으로 모터의 고회전화가 추진되고 있다. 모터의 출력은 토크와 회전수의 곱으로 결정되며, 토크는 모터의 부피에 비례한다. 모터를 소형화하면서 출력을 높이기 위해서는 고회전화가 필요하다. 현행의 EV에서는 회전수가 많은 것이 약 2만rpm에 달한다.

고회전화와 함께 회전수가 증가할수록 커지는 철손(鐵損)을 줄이는 것도 필수적이다. 모터 코어를 구성하는 전기강판에는 각 강판마다 두께 방향으로 와전류가 흐른다. 전기강판 1장이 두꺼울수록 와전류에 의해 철손이 커지기 때문에 두께를 얇게 해 철손을 줄이는 것이 일반적이다.

양자컴퓨터의 케이블이나 커넥터에서 빛나는 일본 기업의 장인기술

2023년은 일본에게 ‘양자컴퓨터 원년’이 될 것이다. 국산 하드웨어의 실제 기기가 처음으로 가동되기 때문이다. 양자컴퓨터 개발은 미국 IBM과 구글 등이 앞서고 있지만 일본도 추격하고 있다.

양자컴퓨터의 구성 부품에는 일본 중소기업의 제품이 많이 사용되고 있다는 점도 간과할 수 없다. 본 특집은 현재 가장 활발하게 개발되고 있는 초전도 방식에 초점을 맞춰 양자시대 도래의 열쇠를 쥘 기술에 대해 살펴본다.

초전도 양자컴퓨터는 극저온에서의 작동이나 노이즈 내성 등 다양한 특수하고 뛰어난 성능을 각 부품에 요구한다. 마이크로파 신호를 부품이나 기기에 전달하는 케이블, 이들을 연결하는 커넥터도 예외가 아니다. 장인기술과 노하우를 가진 일본 기업이 소재나 가공 방법에서 시행착오를 거듭하고 있다.

초전도 양자컴퓨터용 희석 냉동기에서 압도적인 존재감을 지닌 핀란드의 Bluefors. 특히 Bluefors 전용 케이블에서는 100% 가까운 시장 점유율을 보유하고 있다고 한다. 절대 영도에 가까운 10밀리켈빈 부근에서 실온까지의 마이크로파 신호 송수신에 이용하는 동축케이블 전반을 개발/제조한다.
 

가시마가 채점하는 앱을 개발

가시마는 타설 후 콘크리트의 표층 품질을 인공지능(AI)이 채점하는 앱을 개발했다. 태블릿 단말기로 대상을 촬영하면 AI가 평가하고, 평가 이유도 표시된다. 채점 결과 등을 토대로 타설 계획을 재검토해 콘크리트 구조물의 품질을 높인다.

개발한 앱은 콘크리트 표면의 자국이나 윤기, 기포, 균열, 시멘트 반죽 누출, 골재 노출 등 6개 항목에 대해 각각 1~4점 사이에서 점수를 매겨 평가한다. 점수가 높을수록 품질이 좋다는 의미이다.

이 평가 기법은 가시마가 요코하마국립대학의 호소다(細田) 교수와 공동으로 13년에 개발. 가시마는 콘크리트 타설 후에 사내 검사를 통해 점수를 매겨, 타설 시의 상황과의 상관관계 등을 분석해 타설 계획 개선이나 아이디어에 활용해 왔다.

다만 기존에는 기술자가 콘크리트 표면을 육안으로 채점했기 때문에 사람에 따라 점수를 매기는 방법에 차이가 있었다. 같은 콘크리트라도 평가가 다르면 개선을 위한 대응도 달라진다.

가시마기술연구소 토목재료그룹의 와타나베(渡邉) 상석연구원은 “현장마다 조건이 다르기 때문에 대응이 다른 것이 반드시 나쁜 것은 아니다. 

‘SASE'를 해설한다

클라우드 활용이나 텔레워크 증가를 배경으로 'SASE(Secure Access Service Edge)'라는 서비스에 주목하는 기업이 늘고 있다. 보안 및 네트워크에 관련된 복수의 기능을 통합한 서비스다. SASE는 어떤 서비스일까? 주요 기능의 동작 구조, 유저 측의 구현 방법 등을 알기 쉽게 해설한다.

Part 1. 요구하는 역할
거점이나 단말기를 종합적으로 보호하는 '제로 트러스트'에서도 활약

‘SASE’에 대한 관심이 높아지고 있다. 하지만 SASE의 개념은 광범위하기 때문에 알기 어렵다. SASE의 정의는 ‘이용 기업에서 인터넷의 입구가 되는 ‘엣지’에서 동작하며, 다양한 기술을 조합해 안전한 통신을 실현하는 아키텍처나 서비스’이다. 미국의 글로벌 IT 리서치 기업인 가트너가 19년에 제창했다.

가트너 재팬의 조사에 따르면, 22년 4월 시점에서 약 30%의 일본 기업이 어떤 형태로든 SASE를 이용하고 있다고 응답했다. 가트너 리서치&어드바이저리부문의 이케다(池田) 부사장은 “클라우드 서비스의 보급 등으로 기업의 네트워크 환경이 변화하면서 새로운 구조가 필요하게 되었다”라고 말한다.

광전송/오픈광 인터페이스/지연 메니지먼트/네트워크 OS/ /실시간 정보 수집

본 특집에서는 통신 인프라를 지원하는 각각의 링크 시스템, 서비스 노드 시스템, 컨트롤 시스템에 있어 APN(All-Photonics Network)의 조기 실용화 가속. 그리고 화이트박스 스위치와 이동 및 고정 융합형 네트워크 운용의 고속화를 위한 기술 확립과 조기 상용화 추진을 목표로 NTT 네트워크 이노베이션센터에서 추진하고 있는 다양한 제품과 네트워크 기술에 대해 소개한다.

1. APN의 조기 실용화 가속을 위한 광전송 기술
IOWN(Innovative, Optical and Wireless Network)을 뒷받침하는 APN 실현을 목표로 광전송 네트워크의 실용화를 위한 기술 개발 및 시스템 개발에 대해 소개한다.

2. 네트워크 디스어그리게이션/ 이동 및 고정 융합형을 위한 서비스 노드 구성 기술
화이트박스 스위치용 네트워크 OS, ‘Beluganos’ 및 '네트워크계 플러거블(Pluggable) 부가가치 기반 기술’에 대하여 각각 제공하고 있는 네트워크 기능의 개요를 소개한다.

3. 네트워크 운용의 고속화를 위한 네트워크 컨트롤 시스템 구성 
현명한 캐리어의 함정 – 고신뢰의 모바일 네트워크의 구축 방법 

대규모 장해를 넘어선다 

KDDI의 대규모 장해를 필두로 통신 장해가 계속되고 있다. 사람들의 생활에 불가결한 인프라가 되어 있는 모바일 네트워크가, 더 다양한 산업의 디지털화를 지원하는 플랫폼으로 그 역할을 확대시켜 나가고 있는 중이었다. 모바일 네트워크의 강인화가 없이는 고신뢰의 디지털사회롤 만들 수 없다. 

장해의 대책에 한층 더 신중하게 대응을 시작한 총무성과 통신사업자의 움직임, 실은 이전부터 진행되고 있던 모바일 아키텍쳐의 재고와 기업측에 필요한 대책을 철저하게 리포트한다.

[제1부] 모바일 네트워크의 재출발
장해시에도 연결되는 모바일 – Full Roaming방식의 조기도입 결정 

[제2부] 모바일 아키텍쳐의 재고
Part 1 복잡화의 역사를 극복하라 – 네트워크 장해의 구조적 원인
Part 2 모바일 강인화의 지름길 – 5G네트워크는 강하고 유연하다 
Part 3 Local 5G를 실험장으로 – 모바일 아키텍쳐의 최신 정보 

[제3부] 기업 네트워크의 재설계
현명한 캐리어의 함정 – 고신뢰의 모바일 네트워크의 구축 방법