그린 수소의 생산 경쟁

차세대 수전해는 재료 경쟁

탄소중립 실현에 세계의 관심이 집중되고 있는 가운데 재생 가능 에너지, 축전지 등에 이어 각국의 보조금과 투자자 자금이 몰리기 시작한 것이 그린수소를 만들기 위한 전해장치이다.

대량 생산으로의 투자 금액도 크지만, 수소 가격을 낮추기 위해서는 기술적인 브레이크스루(돌파구)가 필요하다. 국내 기업으로는 파나소닉과 도레이, 도시바그룹, 다이요유덴(太陽誘電) 등이 지금까지의 일렉트로닉스 기술을 활용해 경쟁에 참여, 존재감을 드러내고 있다.

제 1부: 동향
세계가 그린수소에 진심, 생산 계획은 2년 만에 100배 증가한 규모로

탄소 중립의 실현을 위해 생산 시 이산화탄소(CO₂)를 실질적으로 배출하지 않는 그린수소에 세계가 주목하기 시작했다. 특히 재생 가능 에너지 유래의 그린수소에는 각국 정부 및 투자자들로부터 거액의 보조금과 자금이 몰리면서 대규모 생산 계획이 추진되고 있다. 그린수소를 생산하는 수전해 장치 시장도 매우 높은 성장이 전망되고 있다.

지금까지 세계 각국·지역은 재생 가능 에너지에 투자해 주로 전력 부문의 탈탄소화를 추진해 왔다. 이것이 성공을 거두면서 유럽 등을 중심으로 2040~2050년에는 전력 부문의 탈탄소화를 달성하는 목표를 세우기 시작했다.

BYD ‘SEAL’의 열관리 시스템

중국 BYD의 전기자동차(EV) ‘SEAL’의 분해 리포트, 제4회는 열관리시스템이다. 핵심 부품이 9개의 솔레노이드 밸브를 갖추고 있었기 때문에 분해반은 ‘노나 밸브’라고 이름 붙였다. 노나는 라틴어로 9를 뜻한다. 미국 테슬라가 ‘열 사령탑’으로 채택한 8개 밸브의 ‘옥토 밸브’에 편승한 이름으로 만들어 봤다.

프론트 후드 아래의 모터 룸에서 한층 이채로운 큰 부품이 나타났다. 여러 개의 냉매 배관이나 냉각수 호스가 접속된 그 부품은 SEAL의 열관리시스템의 핵심이다. EV 전체의 열을 낭비 없이 활용하면서 공조나 배터리의 온도를 최적으로 유지하는 역할을 담당한다.

노나 밸브의 9개의 솔레노이드 밸브 중 6개는 냉매의 유로를 전환하는 개폐 밸브였다. 공조의 난방/냉방이나 배터리의 가온/냉각을 전환하거나 응축기나 열교환기에 연결되는 회로를 개폐한다. 나머지 3개는 냉매의 압력을 조절(감압)하는 팽창밸브다. 각각 냉방용, 난방용, 배터리용이다.

우선은 노나 밸브 주변의 냉매 회로부터 살펴보자. 노나 밸브에는 10개의 냉매 배관이 접속돼 있었다. 각각 압축기(콤프레셔), 차량 실외 응축기(콘덴서), 공조시스템(HVAC) 내의 응축기와 증발기(Evaporator), 그리고 배터리의 5개의 컴포넌트로 이어지는 왕복 배관이었다. 

카메라나 무게 센서를 사용, 검출 정밀도에 개선의 여지

“어, 정말 이걸로 결제가 끝난 건가요?”라고 소비자가 걱정하는 점포가 등장했다. NTT 데이터와 다이에이가 이온푸드스타일 요코하마니시구치점에 개설한 워크스루 점포 'CATCH&GO'다. 매장 넓이는 약 50㎡로, 400여 종의 상품을 판매하며 최대 12명의 소비자가 들어갈 수 있다. 2023년 10월 27일에 영업을 시작했다.

소비자는 스마트폰으로 전용 앱을 실행해 입장 게이트에 QR코드를 대고 들어간다. 점포 내에서 자유롭게 상품을 고른 후에 가지고 돌아가면 된다. 전용 앱에 신용카드나 결제 앱 'PayPay'를 등록해두면, 점포에서 나가는 것과 동시에 전용 앱을 통해 상품 결제가 완료된다.

소비자 직접 상품의 바코드를 찍고 결제 작업을 하는 셀프 계산대형과 달리, 워크스루형은 바코드 스캔이나 계산대 앞에서 대기할 필요가 없다. 소비자가 당황할 정도로 원활하게 정산이 완료된다. 모르는 사람이 보면 도둑질로 오해할 수도 있을 정도다.

이러한 상품의 자동 정산을 뒷받침하는 것은 점포 천장에 설치한 35대의 카메라와, 모든 상품 선반에 배치한 무게 센서다. 카메라로 상품의 상태를 추적하는 것과 동시에 무게 센서로 선반에서 상품이 빠졌는지를 인식한다.

사이타마대학, 작업 실패를 회피하는 기술 개발

사이타마(埼玉)대학 연구팀은 생성 AI(인공지능)를 활용해 로봇이 작업을 실패할 것 같을 때 스스로 동작을 수정할 수 있는 기술을 개발했다. 사람의 직관적인 동작에 의해 로봇을 제어할 수 있게 된다. 자율성이나 강건성(Robustness)이 요구되는 작업에도 로봇의 용도가 확대될 수 있을 전망이다.

이번 기술에서는 로봇이 작업 대상물에 접촉했을 때의 힘의 응답으로부터 작업의 성패를 예측하고, 실패할 경우, 자율적으로 수정하기 위한 동작(회복 동작)을 생성한다.이 기술을 병 따기에 응용한 데모에서는 로봇 암에 설치된 병따개와 병뚜껑이 접촉했을 때, 힘이 가해지는 정도를 통해 성공인지 실패인지를 예측. 실패할 것 같을 때에는 병따개의 좌표를 수정해 병뚜껑을 확실하게 분리했다.

병 따기 작업은 병따개와 병뚜껑의 상대 위치가 수평 방향으로 수 밀리미터 어긋나도 실패하기 때문에 로봇에 의한 자동화가 어려운 작업이다. 병따개와 병뚜껑이 잘 맞물리면 간단하게 병뚜껑을 분리할 수 있지만, 조금이라도 어긋나면 병뚜껑에 힘이 잘 가해지지 않아 분리하기 어렵다. 실패했을 때, 혹은 실패할 것 같은 경우의 회복 동작도 포함해 미리 동작을 프로그래밍하는 것은 비용 등의 관점에서 현실적이지 않다.

병 따기 작업뿐만 아니라, 회복 동작을 자율화할 수 없다는 이유로 지금까지 로봇을 적용할 수 없었던 작업은 많이 있다. 

경이로운 생산 리드타임 단축

공작기계 제조 업체인 나카무라토메 정밀공업(中村留精密工業, 이시카와 현)이 2023년 10월 1일, 새로운 공장 ‘마기(MAGI)’를 가동시켰다. 새로운 ‘모듈러 생산’에 대한 아이디어를 형상화한 공장이다.

생산 리드타임을 기존의 25일에서 15일로 열흘이나 단축하고, 수주에서 출하까지의 기간을 기존의 약 5개월에서 약 한 달 반으로 줄일 계획이다. 어떻게 이것이 가능할까? 필자가 직접 가동 개시 직전의 마기를 방문해 목격한 그 생산 기술과 새로운 아이디어 발상의 비밀을 소개한다.

경이로운 리드타임 단축. 10월 1일, 호쿠리쿠(北陸) 지방의 중견 공작기계 제조 업체 나카무라토메정밀공업이 새로운 공장 ‘마기’를 가동시켰다. 그 이름의 유래는 신약성경에 등장하는 ‘동방의 세 현인’. 매직(마술)의 어원이기도 하며, 슬기롭게 공정을 정리한다는 의미를 담았다.

하지만 이것이 과장된 표현이라고 단언할 수 없다. 고객으로부터 주문을 받아 출하할 때까지의 리드타임을 기존의 약 5개월에서 1/3 이하인 한 달 반 정도로 단축할 계획이기 때문이다. 

새로운 플레이어, 새로운 통신 네트워크의 모습 (후편)

전편에서는 5G(제5세대 이동통신 시스템)의 등장과 보급으로 통신 시장 플레이어의 구도가 변화하고 있다는 점에 대해 소개했다. 후편에서는 5G와 그 이후인 Beyond 5G/6G(제6세대 이동통신 시스템)가 목표로 하는 새로운 통신 네트워크의 모습에 대해 구체적인 이용 씬을 포함해 전망해본다.

5G는 사회 및 산업의 기반을 목표로 하고 있다
5G는 사실 그 이전인 4G(제4세대 이동통신시스템)까지와 동일한 네트워크이지만, 목표로 하는 방향에는 차이가 있다. 4G까지는 사람이 커뮤니케이션을 하기 위한 통신 수단이었지만, 5G는 여기에 더해 사회 및 산업의 기반이기도 하다.

그렇다면 어떤 경위로 5G는 사회 및 산업의 기반이라는 방향으로 가게 되었을까? 세계 모바일 통신 업계의 트렌드가 만들어지는 대표적인 장소로 매년 스페인의 바르셀로나에서 개최되는 국제 회의∙전시회인 ‘MWC(Mobile World Congress) Barcelona’가 있다. 세계 통신 업계의 많은 기업들이 참가해 세계를 향해 정보를 발신. 참가자가 매년 10만 명 규모의 업계 최대 이벤트이다.

소형, 고출력으로 다양한 분야를 혁신

레이저광은 단색성이 강하고 고휘도로 먼거리까지 도달할 수 있으며, 한 점에 에너지를 집중시킬 수 있다. 이러한 특징을 살려 최근에는 용도가 급격하게 확대되고 있다. 레이저 장치와 디바이스 자체의 기술혁신도 가속화 되고 있어, 레이저의 상식이 크게 변화되고 있다.

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