일본산업뉴스요약

미래산업사회, 차세대 서플라이체인 (11)
머티리얼즈 인포매틱스
재료∙소자 개발을 일체화

-- 전환점 --
2050년 재료∙디바이스 개발은 인포매틱스(정보과학)이 널리 사용되고 있다. 재료의 조성과 소자의 최적한 구조를 인공지능(AI)으로 예상해 실제 시제작을 거듭해 제품을 완성한다. 연구자의 경험과 AI를 조합시키면 개발 속도는 비약적으로 향상한다. 재료 개발과 디바이스 개발의 시차는 없어진다.

재료 개발에 인포매틱스를 이용하는 머티리얼즈 인포매틱스(MI)는 “화학 산업을 장치 산업에서 서비스 산업으로 변화시킬 잠재력이 있다.”며 나카오(中尾) 아사히카세이 부사장은 기대한다. 화학 업체가 만든 제품을 제공하는 것이 아닌 망라적인 데이터를 축적해 고객의 요구에 맞추어 제공하는 비즈니스 모델이 상정된다. 기업은 응답성에서 경쟁하게 된다.

일본 국내에서 MI의 연구가 본격화된 것이 2015년이다. 3년 동안 성공 사례가 축적되고 움직임이 빠른 기업부터 열전재료와 자성재료 등에 도입이 시작되고 있다. 물질∙재료연구기구의 무로마치(室町) 연구원은 “해를 거듭할수록 좋은 반응을 얻는 기업이 증가하고 있다. 미래에 재료 개발에 커다란 전환점이었다고 회상할 것이다. 그것이 지금이다.”고 본다.

-- 1년 동안 100배 --
NEC는 스핀류 열전변환 재료에 MI를 활용했다. “도입 1년 동안 성능이 100배 향상되었다.”며 IoT 디바이스 연구소의 이시다(石田) 주임연구원은 쓴 웃음을 짓는다.

재료를 체계적으로 합성하여 자동 계측하고 이 데이터를 AI에 학습시켜 성능을 결정하는 인자를 찾아냈다. 개발한 열전변환 시트는 작은 온도차를 전력으로 바꾼다. 체온과 플랜트 폐열로 발전해 IoT 시대의 센서 네트워크를 지탱할거라고 기대된다.

도요타자동차는 차량 모터용 네오디뮴 자석의 개발에 MI를 활용했다. 네오디뮴 자석에 섞는 세륨 전자의 상태가 성능을 좌우한다는 것을 밝혀내 네오디뮴 사용량을 절반으로 줄였다. 첨단재료기술부 쇼지(庄司) 팀장은 “EV화가 진행되면 방대한 네오디뮴이 필요해진다. 개발 속도를 올리지 않으면 따라잡지 못한다. MI는 필수적이다.”고 설명한다.

-- ‘주류’로 --
MI는 현재 재료 분야의 성공이 공유되게 된 단계이다. 재료의 조성과 미세 구조 등 심플하며 데이터를 모으기 쉬운 것부터 성과를 올리고 있다. 향후 5~10년 동안 재료 개발의 주류가 될 것이다.

다음 목표는 디바이스의 소자 구조와 재료의 최적화이다. 미세전자제어기술(MEMS)의 기본 구조를 기판 위에 만드는 것과 병행하여 재료와 소자 구조의 상성을 검증하는 등 재료와 디바이스의 개발이 일체화된다. 재료를 개발하고 디바이스에 응용하는 시차가 없어진다.

NEC의 요로즈(萬) IoT디바이스연구소 소장대리는 “열전변환 시트는 양산하기 쉬운 심플한 구조가 주효했다. 단순한 소자부터 MI 활용이 추진된다.”고 예상한다. 한번 제품 셰어와 조성 데이터를 확보하면 후발 주자에게 따라 잡혀도 데이터를 토대로 단기간에 대항 제품을 만들 수 있다. 요로즈 소장대리는 “데이터와 AI가 없다면 언젠가는 경쟁할 수 없게 된다.”고 지적한다.

-- 끝 --