산업기술/제조/경영

Nikkei Business_2016.04.25 특집 (p24-43)

IoT 가 변화시키는 세계
이길 기회는 센서에 있다

우리가 사는 사회의 다양한 정보를 측정하고 수집하는 「센서」.
모든 사물이 인터넷으로 연결되는 「IoT 시대」는, 센서가 가져다 주는 데이터가 없이는 성립이 안 된다. 데이터가 가치를 만들고, 경제를 움직이는 원동력이 된다. 시리즈 특집 「IoT가 변화시키는 세계」의 제 1탄은, 호시탐탐 이길 기회를 노리는 기업들의 최전선을 찾아간다.

센서의 소형화, 성 전력화, 저가격화 등에 의해, 여러 가지 사물에 센서가 들어가는 시대가 왔다. 2023년에는 년간의 센서 생산수량이 1조 개를 넘는 「Trillion 센서 시대」가 도래할 것으로 예측하고 있다.

Part. 1 「1조 개」센서의 시대
천차만별의 새로운 비즈니스

IoT 의 계속되는  확대로, 센서가 도처에 흩뿌려지는 세상이 된다. 그러한 「Trillion 센서 시대」를 살아 남는 열쇠는, 곤충의 촉각에서도 잠자고 있었다. 2020년 7월 24일 오후 8시, 신 국립경기장. 관중들의 환호가 어느 순간, 조용해 졌다고 생각되는 가운데, 팡파레가 어둠을 물리치고 울려 퍼졌다. 제 32회 올림픽 경기대회, 동경올림픽의 개막이다.

대회장의 번화함과는 반대로, 상공에서는 조용히 수 대의 드론이 선회를 계속하고 있다. 세계로부터 이날을 즐기기 위해 동경을 방문한 관중들을 테러로부터 보호하기 위해서다. 드론은 폭발물이 회장에 들어올 수 없도록 「눈」이 아닌 「코」의 이점을 살린 것이다. 이 드론이 탑재하고 있는 것은 일본이 세계에 자랑하는, 폭발물을 검지 가능한 누에나방의 촉각을 응용한 특수한 최첨단 센서가 사용되고 있었다. 센서를 싣고 있는 드론은 폭발물 탐사를 위한 것이다.

-- 수 Km가 떨어져 있어도 문제 없음 --
그런 것이 있을 리가 없을 것이라고 말하지 말지어다. 동경대학 첨단과학기술연구센터 소장인 간자키(Ryohei Kanzaki)교수는, 곤충이 가진 뛰어난 후각능력을 센서화하여, 사회에 잠재해있는 다양한 문제를 해결하는 연구를 진행하고 있다.

우선은 실내의 공간에서 특수한 냄새를 감지하여, 수색하는 요소기술의 확립을 목표로 한다. 「체육관에서 사용될 수 있는 곳까지 갖고 가고 싶다」고 간자키 교수는 말한다. 생물의 후각의 시스템을 그대로 센서에 전용하는 등, 이전에는 생각할 수 없었으나, 그 정도의 높음과 응용범위의 넓음에 높은 기대가 모아지고 있다.

곤충은 개에 필적하는 뛰어난 후각을 갖고 있다. 예를 들면 나방의 무리 (비행하는 것)라면, 냄새의 물질을 수 Km 떨어진 장소에서 맡고, 그 장소를 목표로 날아오는 것이 가능하다. 간자키 교수가 곤충의 후각에 착안한 이유는 감도의 높이 만이 아니다. 곤충만의 다른 하나의 특징이 있었기 때문이다.

곤충의 촉각의 내부에는 수용체로 불리는 센서부가 있다. 그 센서 부에 특정의 냄새물질이 부착하여 전류가 흐르면, 뇌에 신호가 보내져, 「냄새물질의 발생지로 날아가라」등의 지령이 내려진다. 곤충의 수용체 중에는, 1~수종류의 냄새물질에만 반응하는 것이 발견되고 있다. 이것이 센서로서 활용하는데 적합하다. 여러 가지 냄새가 존재하는 환경에서, 특정한 냄새에만 반응을 하는 것이 센서로서는 뛰어날 수 있기 때문이다. 

간자키 교수의 연구에서는, 이 센서부의 세포에 유전자조작을 가하면, 별도의 특정물질에 반응하는 세포를 만들 수 있는 것도 알게 되었다. 이 기술을 활용하여 냄새 맡을 대상을 「폭발물」이나「마약」등으로 바꾸면 이벤트행사에서의 폭발물탐사나 공항에서의 마약검사 등에 사용 가능성이 있다.

간자키 교수는, 누에나방이 조정 가능한 자동차 형 탐사로봇의 개발에도 성공했다.(사진) 중앙의 구체의 위에 누에나방을 올려놓고, 훼로몬(Pheromone)을 맡게 하면, 냄새의 근원지를 향해 누에나방이 걸어간다. 즉 누에나방은 날개는 있지만 날 수 없다. 걸으면 볼이 움직이고, 그것에 따라 로봇이 주행하는 시스템이다.

현시점에서는 진짜 나방을 사용하고 있지만, 장래에는 곤충의 뇌의 시스템을 해명해서 컴퓨터로 재현한, 인공적으로 만든 수용체와 조합하여 센서로 하는 것을 상정하고 있다. 이번에 구마모토 지진에서도 많은 인명이 희생되었다. 냄새나 온도를 고감도로 검출하는 센서를 개발 가능하면, 살아서 매몰된 사람을 신속하게 발견하는 것으로 이어질 수도 있을 것이다.       

-- 사회문제에 눈을 돌린다 --
센서라 함은, 어떤 대상을 「측정」하는 것이 가능한 전자부품을 말한다. 측정하는 대상은 여러 가지 많이 있지만, 7년 후인 2023년에는 이러한 센서가 1년간에 1조개 이상도 생산될 것이라고 예측하고 있다. 그러한 「Trillion 센서 시대」의 도래는 필연이라고 말할 수 있다. 많은 사물이 인터넷으로 연결되는 IoT 의 세계에서는, 주변의 다종 다양한 것에 센서가 탑재되어 있기 때문이다.

우리의 생활 속에 가장 넓게 침투하고 있는 IoT 제품이 스마트폰일 것이다. 스마트폰으로 가능한 것은 매년 점점 늘어나고 있다. 최신의 iPhone에서는, 화면을 세게 누르면 유사적인 클릭감을 느끼는 「3D 터치스크린 기능」이 더해져 조작의 폭이 넓어졌다. 이러한 새로운 기능의 뒤에는 언제나 센서의 존재가 있다. 3D 터치스크린 기능은 압력을 검지하는 「감압 센서」에 의해 실현되었다.

하나의 제품에 탑재되는 센서의 수가 증가하는 한편, 지금까지 측정할 수 없었던 대상을 측정하는 신형센서도 계속하여 등장하고 있다. 모두에 소개한 곤충의 후각 센서도 그 중의 하나이다. 세계로부터의 주목의 높이로는 사람의 감정이나 뇌의 상태를 보이게 할 수 있는 「뇌파 센서」도 지지 않을 것이다.

오사카대학 산업과학연구소의 세키타니(Tuyoshi Sekitani) 교수의 연구팀은 이마에 붙이는 것으로 가볍게 뇌파를 측정하는 센서를 개발했다. (사진) 보기로는 발열할 때 이마에 붙이는 「냉각 시트」와 똑같다. 단지 이것만으로 뇌로부터 릴랙스를 의미하는 알파 파가 나오고 있는지, 불쾌하거나 흥분을 의미하는 베타 파가 나오고 있는지를 알 수 있다.

뇌파를 측정할 수 있으면 어떤 메리트가 있을까? 그 응용영역은 실로 폭 넓다. 그 중에서도 세키타니 교수가 크게 기대하고 있는 것은, 인지증이나 소아발달장애라는 뇌와 관련된 병의 진단용도이다. 인지증은 본인은 물론, 가족, 의사 등의 전문가라도 진단하기 어렵다. 그런데 뇌파의 연구의 진전으로, 「어느 뇌파의 특징을 가진 사람은 인지증의 가능성이 높다는 진단이 가능할 수 있게 되었다」. (세키타니 교수)

이럴 때, 가정에서 간단히 뇌파를 측정 가능하다는 의미는 매우 크다. 조기발견으로 진행을 억제하거나, 약의 투여로 증상을 개선시킬 수 있기 때문이다. 인지증 환자는 일본만 500만명, 2025년에는 700만명이 될 것으로 예측되고 있다.              

시트를 붙이고 뇌의 상황을 파악하는 기술을 응용하면, 사람이 염력으로 로봇을 움직이거나, 운전자의 이상을 자동차가 검지하여 자동운전으로 전환하는 것들이 가능해진다. 터널이나 고속도로 등의 인프라시설에 시트를 벽지와 같이 붙이는 것으로, 내부의 철골이 녹슬었을 때에 생기는 미소한 신호(전위차)를 읽는 것이 가능하다.「어느 인프라부터 수선해야 하는지의 우선순위를 정하는 데에 기여될 것이다」. (세키타니 교수)

센서가 활약하는 분야는 향후, 더욱 확대되어 갈 것이 예상된다. 의료·헬스케어나,  인프라나, 에너지 등이 그렇다. 그런 의미에서, Trillion 센서 시대는, 센서를 개발하는 연구자나 센서를 제조하는 메이커만이 관계하는 것이 아니다. 여러 분야의 모든 사람들에게 많은 비즈니스 기회를 줄 것이다.

간자키 교수의 후각센서가 완성되면, 새로운 경비서비스가 탄생할지도 모른다. 세키타니 교수의 뇌파센서가 발매된다면, 새로운 의료서비스나 인프라 관리서비스가 생겨날 가능성이 있다. 비즈니스의 씨앗이 센서의 주위에는 많이 파묻혀 있다. 이것들을 발굴하는 것이야말로 Trillion 시대에 돈 버는 비결이다.

다행이, 그 비즈니스 기회를 손에 넣기에 일본은 혜택 받은 환경에 있다. 전자정보산업협회에 의하면, 일본계 메이커는 세계 센서 시장의 47% (금액 베이스, 2014년)을 점하고 있다. 그만큼 뛰어난 센서 메이커가 주변에 있다는 것이다. 센서 관련의 새로운 비즈니스를 시작할 때, 파트너를 찾기에 좋은 환경을 갖고 있다고 할 수 있다.  

-- 반도체산업의 부진과는 다르다 --
그런데 여기서 이러한 의문을 가진 사람이 있을 것이다. 지금은 센서로 높은 시장점유율을 자랑하는 메이커가 일본에 있지만, 그것도 머지않아 한국이나 대만, 중국의 메이커에게 빼앗기는 것은 아닌지? 센서의 대부분이 반도체로부터 만들어지고 있는 전자부품. 그래서 1980년대 후반에 세계 점유율 반분이상을 보유하고 있으면서, 장기의 부진을 계속하고 있는 일본의 반도체 메이커의 모습을 떠올리고 있는 사람들도 적지 않을 것이다.

그러나 「센서에서는 일본계 메이커의 우위가 계속될 것이다」고 예측하는 전문가가 많다. 경영전략을 전문으로 하는 고베대학 대학원의 미시나(Kazuhiro Misina) 교수도 그 중에 한 명이다. 「정보를 수집하는 통신기술이나 수집된 빅데이터를 해석하는 기술은, 최근 수년에 격이 다르게 발전하여 왔다. 그런데 중요한 데이터를 빨아들이는데 사용하는 센서의 개발은, 그보다는 진행되지 못하고 보틀넥이 되어있다. 센서의 개발에 뛰어난 일본계 메이커가 활약 가능한 절호의 기회가 된다」 (미시나 교수)

반도체산업을 어려움으로 몰아넣은 구도와, 센서를 둘러싼 환경에는 결정적인 차이가 있다. 「일본의 반도체 산업은 일찍이 디지털분야를 철저하게 추구하여 왔다. 그러나 그 영역에서는 미 인텔만이 아닌, 한국세나 대만세 등의 치열한 경쟁에 내몰리면서 일본의 승산은 없었다」고 Towerjazz Panasonic Semiconductor Co (TPSCo)의 Guy Erisdoff CEO는 말한다. 2014년에 파나소닉의 반도체공장을 매수한 이스라엘 기업의 간부이다.

반도체 중에서도 상용제품의 대표가 되는 DRAM으로부터 200년대 초반에 도시바가 철수했다. 별도의 전기 메이커는 합종연횡으로 활로를 모색했지만, 통합해온 엘피다 메모리 (현 마이크론 메모리 재팬)가 2012년에 회사갱생법의 적용을 신청했다. 그 후는 해외세가 좌지우지하는 전개가 계속되었다.

일본계 메이커가 같은 전철을 밟지 않기 위해서 무엇이 필요한지 Erisdoff CEO에게 물으니, 이런 답이 돌아왔다. 「경쟁이 심한 디지털 분야가 아닌, 아날로그를 겨냥하여야 한다」. 디지털 분야라면, CPU 등의 디지털신호 만을 취급하는 반도체이다. 아날로그 분야로는, 세상의 물리현상을 디지털 신호로 바꾸어주는 공정에서 사용하는 제품이다. 센서가 바로 후자에 해당한다.

실제 TPSCo 에서는 아날로그 반도체에 주력하여, 「생산량이 2014년에 비해 1.8배로 증가하고, 매출도 급증했다」(에리스도후 CEO) .
Trillion 시대의 도래는, 일본산업계에 다른 하나의 은혜를 가져다 줄 것이다. 일본의 강점을 가진, 제조장치의 비즈니스의 기회가 늘어나는 것이다.

-- 관련 비즈니스에도 기회 --
그 필두가, 반도체 칩의 절단장치를 만드는 DISCO 이다. 동사는 절단용의 「Blade」에 강점을 갖고, 세계 시장의 70~80%를 갖고 있다. 「센서로 사용되는 반도체의 수가 늘면 늘수록, 소모품비즈니스가 늘고, 앞으로도 낙관할 수 있다」고 세케우 찌 사장은 말한다. 동사는 2015년부터 고객의 반도체공장에 있는 Blade의 소모 정도를 센서로 원격 감시하여, 교환작업의 수고를 덜어주는 대응을 시작하고 있다. 단순히 부품을 판매하는 것이 아닌, 고객이 제조장치를 사용 못하는 시간을 줄이고, 관계를 강화하는 생각이다.

「IoT 가 전개되면, 복수 세대의 제조장치가 동거하게 된다」고 말하는 동경 일렉트론의 가와이 사장. NAND 형 후레쉬 메모리 등의 범용제품에서는 미세가공기술이 추구되는 한편, 센서 등에서는 최첨단 장치가 불필요한 경우도 있기 때문이다. 거기서 동사가 주력하고 있는 것이 「Field Solution」사업이다. 중고장치의 보수와 개조서비스 등을 통하여, 장치의 가동 율을 높이는 비즈니스이다. 「당사의 제조장치 출하대수는 누계로 5만 7000대로, 세계 1의 규모다」라고 말한다 

-- 받아드리고 싶은 정보는 무엇인지? --
메모리나 LSI (대규모 집적회로)라는 제품에서는 단 품종 대량규모의 생산시스템이 적합하다. 그러나 종류가 풍부한 센서의 제조에서는 다품종 소량의 제조가 필요해진다. 이것도 일본 장치산업에는 낭보이다. 막대한 자본력이 있으면 이기는 영역에서는 진다고 해도, 작은 규모의 이점이 통하는 다품종 소량생산이라면, 실력을 발휘할 가능성이 높아지기 때문이다.

Trillion 센서 시대에, 승기를 잡기 위해서는, 지금부터 IoT 비즈니스의 본질을 이해해둘 필요가 있다.  IoT 는 크게 4개의 공정으로 된다.
사회에 존재하는 다양한 정보를 센서에 의해 계측하는 「센싱 공정」. 이렇게 입수한 정보를 디지털 정보로 교환하는 「디지털화 공정」. 모여진 빅데이터를 해석하고, 각각의 분야에 있어 의미 있는 정보로 분류하는 「빅데이터 해석 공정」. 최후가, 해석한 정보를 실사회에서 기여할 수 있게 하는 「피드백 공정」이다. 

세키타니 교수는, 이러한 공정이 어디에서 실행되고 있는가에 착안하는 것이 중요하다고 한다. 디지털화 공정과 빅데이터 공정은, PC 나 전자회로 안의 “사이버 공간”에서 실시된다. 사이버공간의 최대의 메리트는, 인간이 며칠 걸려도 풀기 어려운 계산을 1초에도 가능한 점이다. 공간적인 제약도 시간적인 제약도 없고, 비용도 거의 들지 않는다.

그런데 이 메리트를 누리기 위해서는, 컴퓨터로 처리 가능한 정보를 “실공간”에서 빨아 들이지 않으면 시작이 안 된다. 여기서 활약을 하는 것이 센서이다. 자사가 제공하고자 하는 비즈니스를 구현시키기 위해서, 어떠한 정보를 수집할 필요가 있는지, 그것을 위해 어떠한 센서가 필요한지를 속속들이 아는 것이 중요하다.

필요에 따라, 센서의 재료를 개발하는 소재메이커와 연대하는 것도 중요해진다. 「이마에 붙이는 뇌파 센서도, 유연한 전극의 개발이 불가결하였다」(세키타니 교수). 다가오는 Trillion 센서 시대에서 승기를 잡는 절호의 토양이 일본에는 있다. 이 찬스를 살리지 않을 수 없다.   

Column: 당신이라면 어떻게 사용할까?
                  --- 최신 “변화하는 종” 센서

1. 정육의 산지까지 「냄새」로 판별 --- 스마트폰에도 들어가는 초소형 후각센서  
2. 드론의 정도를 높이는데 공헌 --- 높이 5cm 차이를 식별하는 절대압 센서


Part. 2 센서비즈니스에서 살아남는다
                  --- 일본 제조업의 「특기」 

급하게 확대되는 센서시장에, 세계의 전자부품 메이커가 계속하여 참여하고 있다.
장인의 기술, 니즈의 파악, 고 정도의 실현 이라는 일본제조업의 「특기」가, 다시 각광을 받는 시대가 된다.  

특기 1 : 「장인의 기술」로 타사를 리드 --- Kyocera, Sony
특기 2 : 「의견 듣기」로 Needs를 수집 : Asahikasei, TDK
특기 3 : 「고 정도」가 가치를 만든다 : Rohm, Murata


Part. 3 투자액은 1/1000로 저감
               --- 세계지도를 새로 칠하는 자객

다종 다양한 센서를 만들어 나누는 혁신적인 생산시스템이 등장한다.
지금까지는 외부에서 조달하여 온 센서나 반도체를 자사에서 내작할 수 있다면, 업계지도가 바뀔 것이다. 


Part. 4 「달러 박스」는 바로 앞에 있다
             --- 트릴리온 센서 시대의 이기는 법


    - 끝 -