일본산업뉴스요약

CASE가 바꾸는 산업사회
지상에서 하늘로 확대되는 영역
일본판 GPS로 정확도 높인다

자동차 업계의 기술인 CASE의 흐름은 과학 기술의 세계에도 영향을 주고 있다. 자율주행 분야에서는 센티미터 단위의 측위를 가능하게 하는 준천정위성 ‘미치비키’, 나아가 환경 문제를 생각해 전동화 한 항공기를 실현하기 위한 초전도 기술 등을 요소 기술로 들 수 있다. CASE의 기술은 지상에서 하늘로 폭 넓은 영역에서 활용되려고 하고 있다.

초 스마트 사회 ‘소사이어티 5.0’ 실현을 위해 핵심이 되는 것은 자율주행 기술이다. 2018년 3월의 미래투자회의에서 의장을 지내는 아베 신조 총리가 “2020년 도쿄올림픽에서 자율주행을 실현한다.”고 말했다. 2019년 6월에 보여준 정부의 ‘민관 ITS(고도도로교통시스템) 구상∙로드맵 2019’에서는 자율주행 시스템의 개발 및 데이터 기반의 정비로 2030년까지 ‘세계 제일 안전에서 원활한 도로 교통 사회’를 구축하는 것을 목표로 한다고 명기했다.

자율주행은 안전 면에서 높은 위치 정확도가 요구된다. 그 위치 결정의 요소 기술이 되는 것이 일본판 전지구측위시스템(GPS)이라 불리는 준천정위성 ‘미치비키’다. 현재 미치비키는 4기 체제로 2023년도의 7기 체제 구축을 목표로 하고 있다. 7기 체제가 된다면 일본의 상공에 항상 4기의 미치비키가 대기하게 되어 미국 GPS에 의존하지 않고 일본의 위성만으로 지상에서 정확한 위치를 정하는 것이 가능하다.

7월 내각부가 추진하는 성청 횡단의 연구 개발 프로그램 ‘전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP)’의 테마 중 하나인 자율주행 연구 개발 계획이 드러났다. 가나자와 대학의 스가누마(菅沼) 교수를 책임자로 하는 연구 그룹이 자율주행 기술에 필요한 인식 기술에 관한 연구 개발을 실시한다. 긴급 시 운전자가 운전하는 ‘레벨 3’, 한정된 영역에서 운전자의 조작이 필요 없는 ‘레벨 4’의 자율주행 기술을 설치한 실험 차량을 개발한다. 미치비키를 이용 가능한 시스템의 구축 및 인식∙판단의 알고리즘 설치를 시험 차량에 실시해 도쿄도 바다 근처에서 주행 실증 시험을 실시한다.

나아가 드론을 이용한 물류 및 농업 기계의 정밀 운용 등에 미치비키를 활용한 실증 실험이 이루어지고 있다.

일본항공기개발협회(JADC)에 따르면 항공 여객 수요는 꾸준히 늘어 2038년까지 현재의 2.3배로 증가한다고 한다. 한편으로 국제항공운송협회(IATA) 등은 2050년까지 이산화탄소(CO₂) 배출량을 2050년 대비 50%까지 줄이는 목표를 내걸고 있다.

그러기 위해 항공기의 제트 엔진을 전기로 움직이는 모터로 대체하는 ‘항공기의 전동화’가 전 세계에서 검토되고 있다. 규슈대학의 이와쿠마(岩熊) 교수는 “향후 100~200인승의 항공기가 늘어 이 기체들이 전동화의 표적이 된다.”고 본다.

우주항공연구개발기구(JAXA)는 2018년 7월 전동화 기술을 이용한 항공기의 실현과 항공기 산업을 창출하기 위한 컨소시엄을 출범했다. IHI 및 가와사키중공업, 스바루, 히타치제작소, 미쓰비시전기 등 산학관의 50개 기관 이상이 참가한다.

항공기의 전동화는 연료를 태워 발전기로 발전하고 케이블을 경유해 전력을 모터에 보내는 팬을 돌려 항공기의 추진력으로 삼는 것이 주된 방법이다. 하지만 기존의 발전기와 모터를 이용한 전기 추진계를 항공기에 실으면 현행 엔진의 8배의 무게가 되어 연료 향상은 어려워진다.

이러한 항공기의 전동화 과제 해결에 공헌할 거라고 기대되고 있는 것이 코일 전기 저항을 제로로 하는 초전도 기술이다. 산업기술종합연구소 및 규슈대학의 연구 그룹은 액체 질소를 이용한 고온 초전도체를 이용해 단 면적 1평방미터의 선에 600암페어의 전류를 보내는 선을 개발했다. 그 중에서 전류가 흐르는 부분은 수 마이크로미터 두께의 테이프 상태의 초전도 재료 뿐이다.

이와쿠마 교수는 “대전류를 보내기 위해 코일만으로 큰 자계를 발생시키는 것이 가능해 결과적으로 큰 파워를 얻을 수 있다. 모터의 큰 파워를 끌어내기 위해 필요했던 철심이 필요 없어져 모터의 경량화가 가능하다.”고 강조한다.

초전도 기술은 항공기의 전동화를 위해 발전이 기대된다. 나아가 하늘 나는 자동차 등 새로운 운송 수단을 실현하는데 없어서는 안되는 기술일지도 모른다.

-- DATA, 자율주행 자동차 2030년에 8,390만 대 --
야노경제연구소가 5월에 공표한 조사결과에 따르면 2018년 자율주행 시스템의 세계 탑재 대수는 2,385만 대. 그 후 점차 성장해 2030년에는 8,390만 대에 달할 전망이다.

자율주행의 레벨 별로 본 경우 자동 브레이크 및 충돌 경보 등으로 미국, 유럽, 일본의 신차 표준화가 진행되는 ‘레벨 1’이 2018년에는 2,115만 대로 세계 시장의 88.7%를 차지하고 있다. 2025년 이후 동남아시아국가연합(아세안) 및 인도 등의 신흥국에 수요가 옮겨가 2025년의 2,060만 대에서 2030년에는 1,275만 대로 축소 될 거라고 예측한다.

2020년 이후에 가장 성장하는 것이 스티어링 조작과 브레이크, 엑셀을 동시에 자동화하는 등의 부분적인 자율주행 ‘레벨 2’다. 2023년에는 레벨 2의 시스템이 레벨 1의 탑재 대수를 웃돌아 3,295만 대가 된다고 한다.

한편 레벨 4 이상의 자율주행 기술은 미국, 유럽, 일본, 중국에서 2020년부터 카 셰어 및 공공교통, 물류 등의 분야에서 자율주행 자동차의 시험적 이용이 시작되고 2025년 이후에 확대될 거라고 예측했다. 중국 정부는 인공지능(AI) 및 고도의 통신기술을 도입한 자율주행 자동차(ICV)의 기술 개발과 보급을 지원하고 있으며 중국에서 레벨 4의 자율주행 시스템의 수요는 향후 증가할 거라고 예상한다. 세계 탑재 대수는 2025년에 180만 대이지만 2030년대에는 자가용 차량에 탑재도 기대되어 1,530만 대로 성장할 거라고 보고 있다.

-- 미치비키 --
미국 GPS 및 미치비키 등을 이용한 위성 측위는 여러 대의 위성으로부터 신호에서 지상의 위치와 시각을 특정한다. 지상의 위치 특정에는 최저 4기의 위성으로부터의 신호를 수신할 필요가 있다. 미치비키는 측위 오차를 작게 하는 시스템을 내장하고 있다. GPS와 함께 사용함으로써 수평 방향 6센티미터 이내까지 오차를 보정할 수 있어 자동차 및 농업기계의 자율주행 등에 이용이 기대되고 있다.

일본 내각부는 4기의 미치비키를 이용한 측위 서비스를 2018년 11월부터 개시했다. 2023년도에는 7기가 지구를 돌 계획이다. 2~4호기의 개발 및 운용, 발사 등의 비용은 2,000억 엔 이상이다.

-- 끝 --