EV 격전 시대, 개발 처방전

늦출 수 없는 EV의 차별화

전기자동차(EV)는 단순히 내연기관을 모터로 전환한 자동차를 말하는 것이 아니다. 참신한 프로포션, 넓은 내부, 높은 응답성∙분해능의 운동제어에 기초한 뛰어난 안정성과 승차감 등 설계에 따라서 지금까지 이상으로 매력적인 자동차를 만들 수 있다.

과제인 항속거리도 길어졌다. 디젤차 수준의 가격을 실현하겠다고 공표한 업체도 나왔다. 현실이 된다면 보급은 단번에 가속될 것이다. 환경 규제의 강화를 배경으로 많은 자동차기업이 속속 시장에 투입하고 있다. 경쟁 격화는 피할 수 없다. EV의 차별화가 관건이다.

전기자동차(EV)의 개발은 기업의 장벽을 초월한 총력전의 양상을 보이고 있다. 그 필두가 독일 폭스바겐이다. EV전용 플랫폼을 개발하여 그룹 전체에서 공용하며 대폭의 저비용화를 목표하고 있다. 자동차업체가 EV로 시프트하는 이유는 환경 규제가 점점 강화되고 있기 때문이다. 잇따른 새로운 EV의 투입으로 EV 경쟁은 격화되고 있어 차별화가 한층 중요해졌다.

폭스바겐은 ‘가솔린차 수준의 항속거리를 보유한 EV를 디젤차 수준의 가격으로 시장에 투입한다’는 목표를 위해 빠르게 움직이고 있다. EV 전용 플랫폼 ‘MEB’를 개발. 독일 아우디, 스페인 SEAT, 체코 Skoda Auto, 폭스바겐 상용차 등의 폭스바겐그룹에 전개한다. MEB 적용 차량의 연간 판매 목표는 폭스바겐 단독으로 2020년에 15만대, 25년에 100만대다. 그룹 차원에서는 누계 1,000만대 이상의 MEB 적용 차량 판매를 목표하고 있다.

플랫폼은 진화할 수 있는 것일까

아이폰으로 구글로 검색해 페이스북으로 소통하며 아마존 사이트에서 구매한다. GAFA로 불리는 미국 IT 대기업은 사람들의 일상에 깊이 파고들어 일본을 포함한 세계의 다양한 시장을 잇따라 독점해 가고 있다. 강점은 ‘플랫폼’ 타입의 비즈니스에 있다.

그런데 그 플랫폼을 둘러싸고 우월적 지위를 남용한 탈세, 데이터의 부정 이용 등의 왜곡이 발생되고 있다. 일본을 비롯한 각국의 정부는 새로운 규제 및 디지털 과세에 나서기 시작했다. 플랫포머는 앞으로 어떻게 진화해 나갈 것인가? GAFA의 강점을 다시 한번 모색해 나가면서 ‘포스트 GAFA’의 세계를 전망해 본다.

GAFA라고 하면 플랫포머를 뜻한다는 해석이 완전히 정착되었다. 그러나 진짜 강점은 플랫폼에만 있는 것이 아니다. GAFA에게 도전하기 위해서는 그들의 정체를 파악해 강점을 이해할 필요가 있다.

GAFA, 즉 미국의 구글, 애플, 페이스북, 아마존닷컴은 얼마나 강력한 능력을 지니고 있을까? 먼저 매출과 영업 이익, 시가 총액의 모든 것이 국내 탑인 도요타자동차와 실적을 비교해 보도록 하겠다.

재료개발, 적은 데이터로 성능을 예측

정보과학을 구사하여 재료를 개발하는 머티리얼즈 인포매틱스(Materials Informatics)의 분야에서 적은 데이터로 성능을 예측하는 해석 방법이 각광을 받고 있다. AI를 이용해 신재료 설계를 탐색하려는 시도가 활발했지만, AI에게 학습시키기 위한 충분한 데이터를 손에 넣지 못한다는 것이 커다란 걸림돌이 되었다.

예를 들어 딥러닝으로 재료의 성능을 예측하려고 한다면 수만~수억 건의 데이터가 필요하게 된다. 지금까지의 논문을 모두 합쳐도 그와 같은 수량의 실험 데이터는 얻을 수 없다. 여기에서 탐색의 범위를 현명하게 좁혀 감으로써 적은 데이터로 효율적인 결과를 얻을 수 있는 해석 방법의 연구가 진행되고 있으며 재료 개발의 현장에서도 사용되기 시작했다.

연구가 활발해 진 계기는 2011년에 미국이 시작한 ‘머티리얼즈 게놈 계획’이다. 지금까지 시행착오로 시행되었던 신재료의 개발을 정보과학을 통해 효율화시킴으로써 “신재료의 개발 기간을 절반으로 줄인다”는 것을 목표로 국가 차원에서의 연구를 추진했다.

4년 후인 2015년에 유럽, 중국, 한국이 각각 동일한 국가 프로젝트를 개시. 일본에서는 독립 행정 법인의 물질∙재료연구기구(NIMS)가 화학 제조사 등과 함께 연구 컨소시엄을 설립했다.

결로로 세계를 물 부족으로부터 구한다

공기로 물을 만들어 내는 장치의 실용화가 진행되고 있다. 냉각 장치로 발생시킨 결로를 저장해 마실 수 있게 정화시킨다. 정전이 되어도 사용할 수 있도록 발전기를 탑재한 장치도 등장했다. 재난 피해 지역에서 이용할 수 있을 것으로 예상된다. 인구 증가와 기후 변동으로 심각해 지고 있는 세계적인 물 부족을 공기가 해소해 줄 수 있을지에 기대가 모아 지고 있다.

폭발적인 인구 증가와 기후 변동에 따른 가뭄으로 세계적인 물 부족이 우려되고 있다. 미국 싱크탱크인 세계자원연구소는 2040년까지 중동, 중앙 아시아, 북아프리카를 중심으로 한 33개국의 물 부족이 심각한 수준에 이르게 될 것으로 예상하고 있다. 경제협력개발기구(OECD)는 2050년에 세계 인구의 40%에 상당하는 39억명이 극심한 물 부족에 처하게 될 것이라고 경고했다. 어떠한 대처도 하지 않는다면 사회 불안으로 이어질 수 있다.

여객기의 폐자재로 집을 건축하는 등 자연 환경을 배려한 작품으로 유명한 미국의 건축가 데이빗 허츠 씨는 기상천외한 아이디어로 환경 구제에 나서고 있다. “대기 중의 수증기를 모두 모은다면 14경(京) 리터(경은 10의 16승)의 물이 된다. 지구 전체를 3cm 높이의 물로 커버할 수 있는 양이다. 세계적인 물 부족을 공기가 해결해 줄 것이다”. 지구상의 담수는 흐르는 하천보다 대기 중에 더 많은 양이 포함되어 있다. 그럼에도 불구하고 거의 활용되고 있지 않다고 한다.

도쿄이과대학, 정극 재료의 열화 낮춰

도쿄이과대학의 고마바 교수 연구팀은 차세대 배터리 중 하나인 ‘칼륨이온전지’에 사용되는 새로운 전해액을 개발했다. 리튬이온전지에서 전해액으로써 사용되는 2종류의 물질을 혼합해 시험해 본 결과 정극 재료의 열화를 낮추는 등 성능 향상을 확인했다. 칼륨이온전지는 리튬이온전지보다 고출력이고 낮은 가격에 만들어낼 수 있는 것으로서 주목 받고 있어, 이번 성과로 실용화에 한 걸음 전진했다고 연구팀은 보고 있다. 연구팀은 쇼와전공과 협력해 실용화를 목표로 하고 있다.

리튬이온전지는 납 축전지 등 기존의 2차 배터리에 비해 많은 전기를 저장하거나 고전압에서 사용할 수 있는 등의 특징이 있어 전기자동차 등으로의 응용이 추진되고 있다. 하지만 주재료인 리튬은 특정 지역에서 밖에는 산출되지 않아 전극에 희귀금속을 사용하는 경우가 많다. 이 때문에 원재료의 가격이 급등할 경우 영향을 받기 쉽다는 단점이 있다.

이를 해결하기 위해 보다 손쉽게 확보할 수 있는 소재를 이용한 배터리 개발이 활발하다. 고마바 교수는 리튬 대신 칼륨을 이용하는 축전지 개발을 추진하고 있다.

칼륨이온은 리튬이온에 비해 주변의 분자와 상호작용하는 힘이 작기 때문에 이온이 보다 자유롭게 움직일 수 있다. 이 때문에 저항이 20~30% 적어져 2배 이상의 큰 출력을 낼 수 있을 것으로 기대되고 있다.

도입 효과를 최대화 하는 AI 비즈니스

현재의 인공지능(AI)은 정말 지금까지 컴퓨터가 서툴렀던 영상이나 음성, 수열, 문자열의 의미를 구분하는 능력을 급속하게 발전시켜 나가고 있다. 가족사진을 보고 누구인지를 알아보는 것이 어린이도 가능한 정도로 인간에 가깝게 되었으니 정말 대단한 일이다.

이 사실에 AI연구자는 흥분하여 아직 확실하게 약속되지 않은 장래를 예측하여 ‘AI가 만능이다’는 착각에 빠지는 경우도 있다. 많은 미디어가 AI는 ‘인간과 동일한 방법으로 학습’ ‘대국관을 판단하고 한 수를 둔다’는 등의 실제와 다른 표현을 쓰거나 업무 현장을 모르는 학자의 사고 실험에 지나지 않는 ‘인간의 고용이 없어진다’ 등의 토픽을 자극적으로 표현하기도 한다.  

다소 과장하는 형태로 AI의 제품이나 서비스를 발표하는 기업은 인건비 삭감 효과를 어필하기 위해 ‘디지털 노동력(Digital Labor)’이라는 표현을 쓰기도 한다. 마치 자의식과 책임감을 가지고 사회 상식을 갖춘 인간과 같이 대응하여 행동하는 기계가 실현될 것과 같이 말이다.

‘인공지능’이라는 단어의 영향도 있어 AI에 관한 여러가지 오해가 만연되어 있는 것이 실정이다. 

광∙고주파 디바이스가 개척하는 올 무선 시대
와세다대학 이공학술원 전자물리시스템학과 가와니시 테쓰야 교수

지금까지 빛과 전파는 통신을 지탱하는 기둥으로서 하드웨어 기술의 양대 분야를 이루어 왔다. 빛과 전파는 서로 영향을 미치면서 발전해 온 역사가 있다. 대서양 횡단 통신케이블의 실용화 후에 이탈리아의 전기 기술자 길레모 마르코니에 의한 장거리 무선 전송이 실현되었다.

그 후에는 위성 통신기술의 발전으로 전파가 지구 전체를 하나로 연결하는 중심 역할이 되었다. 현재는 광파이버가 대용량 장거리 통신을 담당하고 있다. 그러나 빛이 개척한 대용량 통신이 당연시되는 세계에서는 전파의 역할은 줄어들기는커녕 오히려 그 반대라는 것은 이미 잘 알려져 있다.

2030년에는 데이터 통신 수요 중에 동영상이 약 75%, IoT(사물인터넷)에 의한 것이 12% 정도를 차지할 것으로 예상되고 있다. 전자는 대량의 데이터를 단시간에 처리할 필요가 있는데 반해, 후자의 경우는 산발적으로 발생하는 데이터의 효율적인 수집이 요구된다. 네트워크에 대한 요구는 크게 다르다.