일본산업뉴스요약

차세대 선도자
무선으로 IoT센서에 급전
안전하고 튼튼한 정보망 목표
가와하라 요시히로(川原圭博) 교수 / 도쿄대학 대학원 정보이공학계 연구과

IoT가 실현되면 지금까지 보이지 않았던 정보가 수집되고 새로운 가치가 생겨난다. 그러나 그 실현을 위해서는 대량의 센서를 이용하여 안정적으로 전력을 공급해야 한다. 도쿄대학의 가와하라 교수는 무선으로 에너지를 보내는 방법 개발에 도전하고 있다.

전자파는 에너지나 정보를 무선으로 떨어진 장소에 전달하는 수단으로서 텔레비전이나 라디오, 휴대전화 등 많은 기술에서 이용되고 있다. 송신된 전자파 중 수신 안테나에 흡수되지 못한 것은 공간 속에 확산된다. 가와하라 교수는 사용되지 못하고 떠도는 전자파를 전력으로 변환하여 센서와 같은 저소비 전력기기에 무선 급전하는 연구를 하고 있다.

안테나로 수신한 에너지는 미약하지만 축전지에 수십 초 정도 머물게 함으로써 센서를 작동시키는 버튼 배터리만큼의 전력을 얻을 수 있다고 한다. 2010년에는 도쿄타워에서 송신한 전파 에너지를 추출하는 실험도 하였다. 직선거리 6.3km에 있는 도쿄대 혼고캠퍼스에서 에너지를 수신하여 온도를 감지하는 센서를 작동시켰다.

가와하라 교수는 이 기술을 농업에 응용하여 무선 급전할 수 있는 토양센서도 개발하였다. 설치한 지점의 토양 수분량이나 강우량, 온도를 알 수 있다고 한다. 텔레비전의 전파를 사용한 충전은 도심에서밖에 사용할 수 없기 때문에 전용의 무선 급전용 발신기를 밭에 하나 설치한다. 복수의 센서가 자동으로 충전되어 작동하는 구조다.

농장에 1대 설치된 데이터 집약기에 정보를 수집할 수 있다. 광대한 밭의 상황을 상세하게 볼 수 있어 데이터에 기반한 효율적인 농업이 가능해진다고 한다.

지금까지도 태양광 발전 등을 사용한 발전시스템은 있었지만 기후 등의 조건에 따라 발전효율이 변하여 다루기 어려웠다. 무선 급전의 경우는 항상 충전할 수 있기 때문에 안정적인 모니터링이 가능하다고 한다.

통신에 관심을 갖게 된 계기는 학생시절 때 경험한 아르바이트였다. 1996년 12월 31일, 신년맞이 라이브가 전화선을 통해 롯폰기에서 전세계로 발신되었다. 대학 1학년이었던 가와하라 씨는 발신시스템 개발에 관여하였다. “우리가 세계에 음악을 발신하고 있다는 뭐라 말할 수 없는 뿌듯함이 있었다”라고 회상한다.

새로운 기술이 세계를 변화시키는 것을 목격하고 스스로도 기술을 만들어 세계를 바꾸고 싶다는 생각을 하게 되었다. 그러나 연구자의 길이 아닌 기업 입사를 선택했다.

당시에 인터넷관련 기업이 집중되어 있던 시부야(渋谷)를 ‘비트밸리(渋:Bitter, 谷:Valley)’라고 불렀다. 대학 3학년 때는 그곳에서 아르바이트를 했는데 종업원의 대부분은 문과였다. 기술이라기 보다는 멋있는 사업 모델로 한방을 터뜨리겠다는 생각의 사람이 많았다.

비트밸리에서 최첨단의 인터넷 기술을 배우는 한편으로 조금씩 의문도 갖게 되었다. 이 때 가와하라 교수는 연구자의 길을 가기로 결정하였다. 처음에는 통신속도나 품질을 개선하기 위한 알고리즘 개발 등의 소프트 연구를 했지만 서서히 흥미는 하드로 옮겨갔다. “진정한 의미에서 IoT를 실현하기 위해서는 사물과 인터넷의 접속성을 생각해야만 했다”.

모든 사물 안에 내장하기 위해서는 함부로 사용해도 망가지지 않는 강도, 성(省)전력성, 그리고 저가여야 한다. 이 생각이 가와하라 교수의 연구 원점이 되어 무선 급전 개발로 이어졌다. 금속입자가 섞인 특수한 잉크를 사용하여 회로를 인쇄하는 기술 등도 사용하여 저가의 1회용 센서 개발도 목표하고 있다.

15년에는 과학기술진흥기구(JST)의 전략적 창조연구 추진사업 총괄실시형 연구(ERATO)의 프로젝트 리더를 맡게 되었다. 그 이름도 ‘만유(萬有) 정보망 프로젝트’. 센서뿐 아니라 로봇, 웨어러블 기기의 IoT화를 목표하고 있다. 무선 급전도 포함하여 과혹한 자연 환경 속에서도 자립하여 가동하는 안전하고 튼튼한 정보망을 지향한다.

“세상에는 최적화할 수 있는 것이 많다. 보이지 않기 때문에 하지 못할 뿐이다”라고 가와하라 교수는 단언한다. 우주에 존재하는 모든 사물이 연결되면 어떤 미래가 펼쳐질까? 가와하라 교수의 눈에는 미래 세계가 펼쳐져 있을지도 모른다.

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