재료의 접합 혁명, 차세대 접착제 활용

경량화와 대응 재료의 다양화

‘접합 혁명’이 시작되었다. 경량화 및 재료의 다양화로 인해 지금까지의 용접에서 접착제로의 전환 및 겸용이 발전하고 있는 것이다. 그것을 견인하고 있는 것은 자동차의 차체를 접착제로 접합하는 ‘구조 접착 기술’. 앞서고 있는 유럽과 미국 기업은 한층 더 경량화를 위한 접착제 활용에 적극적이다.

산업기술종합연구소와 도쿄공업대학에서 구조접착기술의 연구를 리드하고 있는 사토 씨와의 인터뷰와 우수한 구조용접착제를 개발한 국내 접착제 제조사 3사에 의한 기고를 통해 접합 혁명의 현황을 들여다 본다.

■ 도쿄공업대학 사토 교수
구조 접착 기술의 사용

자동차 업계가 자동차의 차체에 ‘구조 접착’ 기술을 사용하기 시작했다. 높은 강도 및 내구성을 필요로 하는 바디의 부재(구조재)를 접착제(구조용 접착제)로 접합하는 수법이다. 구조접착기술이 주목을 모으는 이유는 3가지 있다.
(1) 경량화에 유리, (2) 이종 재료의 접착이 가능, (3) 비용 절감에 유리

볼트나 리벳 등의 채결 요소를 사용하지 않기 때문에 채결 부분을 압도적으로 가볍게 할 수 있다. 또한 용접으로는 어려운 다른 종류의 금속끼리나 금속과 수지의 접합 등도 비교적 쉽게 이뤄진다. 이 구조접착기술의 활용이 ‘접합 혁명’의 정체이다. 자동차 업계에서는 지금, 서로 다른 재료를 적재적소에 사용함으로써 대폭적인 경량화를 시도하고 있다.

집도 사랑도 유전자로 결정된다

2014년에 확산된 개인 유전자 검사 서비스가 다음 단계로 이행하고 있다. 검사 결과를 활용하여 커스터마이즈한 상품이나 서비스를 개발한다. 그러나 앞서는 미국 기업을 따라잡기 위해서는 과제도 많다.

2018년 11월, 한 상업시설에 전시된 일본의 전통 침실. 바이오테크 기업 Euglena 산하의 유전자검사 회사 Genequest의 다카하시 사장이 침대 위에서 편안히 쉬고 있다. 이 방은 다카하시 사장의 유전 데이터를 이용해 설계한 ‘게놈하우스’다.

건성 피부에 맞춰 보습 효과가 좋은 식물 소재로 만든 시트. 알레르기 물질이나 싫어하는 담배 냄새를 제거하는 특별 소재의 공기청정기, 산호 소재 벽지, 쾌적한 기상 시각에 켜지도록 설정한 조명. 대형 디스플레이 영상은 외향적이라는 성격 분석 결과에 맞춰서 제작되었다.

전시는 파나소닉의 디자인 스튜디오 'Future Life Factory'가 Genequest에 의뢰하여 실현하였다. 유전자를 이용해 본인도 인지하지 못하는 알레르기 물질을 발견하는 일도 있다. 설계사의 경험을 바탕으로 만들었던 디자인에 공통의 기축이 만들어지게 된다. Genequest의 다카하시 사장은 “사업화를 전제로 한 전시는 아니지만 이런 새로운 생활이 가까운 미래에 실현될 수 있다는 것을 보여주고 싶었다”라고 말한다.

도호쿠대학, '마시는 체온계' 시작

IoT로 건강 상태를 관리하는 미래가 다가오고 있다. 컨디션의 이변을 다양한 센서로 포착하여 건강 관리나 질병 예방에 활용한다. 건강검진을 매일 받을 수 있는 생활을 목표로, 도호쿠대학의 연구팀이 유니크한 기기를 개발 중이다. 우선은 건강 상태를 나타내는 몸 속 체온을 측정하는 ‘마시는 체온계’를 시작하였다.

‘마시는 체온계’는 알약 모양이었다. 직경 9mm, 두께 7mm의 크기다. 입으로 들어가 위에 도착하면 산성의 위산이 전극에 닿으면서 충전이 시작된다. 장에 들어가면 축적한 전기로 30분마다 체온을 측정하여 데이터를 몸 밖으로 차례대로 전송한다.

한쪽 면은 마그네슘과 플라티나 전극이 노출되어 있다. 안에는 전기를 축적하는 콘덴서나 무선통신 코일이 내장되어 있다. 발전 구조는 레몬에 2개의 전극을 꽂으면 전기를 얻을 수 있는 현상과 같다.

건강 상태를 알기 위해서는 몸 안의 다양한 정보를 수집해야 한다. 이때 기댈 수 있는 것이 몸에 넣거나 몸에 장착하거나 해도 안전한 센서다. ‘마시는 체온계’를 제대로 만들 수 있을지 여부는 연구 개발의 행방을 좌우한다. 현재의 설계에서는 마시고 하루 뒤에 배출될 때까지 ‘심부 체온’에 해당하는 소화관 내의 온도를 거의 단속적으로 실측할 수 있다.

새로운 연계 지원 서비스 잇따라

정형화된 PC 업무를 자동화하는 RPA 용도가 확산되기 시작했다. 화상인식 및 자연언어처리와 같은 AI와 연계시키는 것이 핵심이다. RPA와 AI의 연계를 지원하는 새로운 기능 및 도구가 잇따라 등장하고 있다.

RPA(Robotics Process Automation) 도구인 ‘Kofax RPA(구 Kofax Kapow)’를 다루고 있는 미국 코팍스의 일본법인은 2019년 여름 이전을 목표로 RPA 도구로 개발한 소프트웨어 로봇에 AI 기술 중 하나인 자연언어처리 기능을 탑재한다는 방침이다.

이보다 먼저 영국 블루프리즘(Blue Prism)의 일본법인은 2018년 11월에 AI 기능을 제공하는 외부 클라우드 서비스와 소프트웨어 로봇을 쉽게 연계할 수 있게 하는 소프트웨어 부품 등을 제공하는 마켓 플레이스 ‘Blue Prism Digital Exchange(DX)’를 개설했다. 소프트웨어 로봇에 화상인식 및 자연언어처리와 같은 AI 기능을 간단히 탑재할 수 있게 하는 것이 목적이다.

2018년 11월에는 브레인패드(BrainPad)가 RPA 테크놀로지스와 공동으로 AI와 RPA를 연계하는 서비스 ‘RPA X AI 도입 지원 패키지 플랜’을 제공하기 시작했다. 새로운 RPA 도구 및 서비스를 활용하면 AI와 업무 시스템을 손 쉽게 연계할 수 있게 된다. 

수기 문자도 순식간에 데이터화

종이에 적힌 정보를 데이터화하는 OCR(광학 문자 판독) 기술이 AI로 인해 진화하고 있다. 범위를 미리 지정하지 않아도 필요 항목을 판독할 수 있고 수기 문자에도 대응한다. 높은 기술을 보유한 스타트업 기업이 속속 참여하며 편리성과 인식 정밀도를 경쟁하고 있다.

매주 거래처에서 수백 장의 종이 청구서가 도착한다. 사명이나 금액, 명세 등 내용에 큰 차이는 없지만 문서 형식은 다양하다. 사원이 한 장씩 확인하며 컴퓨터에 손으로 입력해야 한다.

IT 활용이 활발해지고 전자메일이 보급된 지금도 많은 일본 기업은 종이 문서와의 격투를 벌이고 있다. RPA(Robotic Process Automation)를 도입하여 정형 업무를 자동화하려 해도 입력하고 싶은 정보가 디지털화되어 있지 않으면 그 전 단계에서 멈춰버리게 된다. 손으로 쓴 사인이나 날인은 정보시스템에게 큰 적이다.

이러한 상황에서 주목을 받고 있는 것이 ‘AI-OCR’이다. 종이에 적힌 정보를 자동으로 전자화할 수 있는 OCR과 AI(인공지능)를 조합한 기술로, 신흥 기업이 잇달아 참여하며 개발 경쟁이 과열되고 있다.

실리콘으로 바뀌는 새로운 웨이퍼

본서는 2011년에 출판되었던 ‘최신 파워반도체의 기본과 시스템’의 개정판으로, 우선 파워반도체를 관점으로 한 반도체 입문 서적인 면을 강조하였다. 종래의 입문서는 MOS LSI를 전제로 쓰여져 있는 것이 많았는데, 새로운 관점을 제공하고자 시도하였고 특히 MOS LSI와의 차이점에 대해서 알기 쉽게 노력하였다.

두번째로는 제조 프로세스에 대해서도 포함을 시켰다. 독자층이 파워반도체에 흥미를 가진 문과 계나 이과 계를 불문하고 비즈니스 관계자나 학생을 대상으로 어느 정도 반도체의 기초지식을 가지고 있는 것을 상정하였다. 파워반도체와 관련하고 싶거나 파워반도체로의 길로 나아가려고 생각하는 사람들을 대상으로 하였다.

목차

제1장 파워반도체의 전모를 부감

제2장 파워반도체의 기본과 동작

이번 호에서는 메이덴의 ‘연구 개발’, ‘전력∙에너지’, ‘전철용 시스템’, ‘물 환경 시스템’, ‘ICT’, ‘산업’, ‘자동차 시험 장치’, ‘물류 관계’, ‘유지∙보수’의 각 분야에 대한 헤이세이 30년의 기술 및 제품 개발의 성과를 소개하겠다.

■ 목차

권두언

Ⅰ. 연구개발
1. 파워 일렉트로닉스
2. ICT
3. 공통 기반기술

Ⅱ. 전력∙에너지
1. 변전∙배전 시스템
2. 발전 시스템