Techno Trend beyond 2020

2030년 전망, 기술로 미래를 말한다

2020년을 맞이해 Nikkei Electronics는 올해를 전망하며 2030년을 내다보는 특집을 기획했다. 디스플레이, 5G/beyond 5G/6G, HDD, 실장, 로봇, VR/AR, 배터리, 반도체, AI의 9개 분야(키워드)를 들어 미래기술 동향을 전문 기자가 해설한다.

제1부 디스플레이
2020년에 유기EL로 주역 교대 / 다음은 마이크로 LED로 탈∙텔레비전

20년 가깝게 디스플레이의 주역을 담당했던 액정이 이제 그 자리를 넘겨주게 됐다. 하이엔드 제품인 디스플레이의 거의 대부분에 유기EL이 채용되면서 기업의 제품 전략이나 투자 전략은 유기EL 중심으로 확실하게 바뀐다. 그 다음의 세대 교체는 액정도 유기EL도 패널도 아닌 신기술의 대두다. 마이크로LED가 탈∙텔레비전을 외치며 이름을 올렸다.

20년부터 30년에 걸쳐 디스플레이에서는 2개의 세대교체가 일어난다. 20년에 일어나는 것은 액정(LCD)에서 유기EL(OLED)로의 주역 교체다. 하이엔드 제품인 디스플레이는 유기EL이 되고, 기업은 유기EL을 디스플레이 전략의 중심으로 삼는다. 그 다음 세대교체는 액정도 유기EL도 패널도 아닌 신기술의 대두다.

디스플레이 개발의 원동력도 더 이상 텔레비전이 아니다. 이 세대교체에서 주역을 담당하는 것은 마이크로LED다. 점광원 기술인 마이크로LED가 면광원 패널과는 다른 전혀 새로운 디스플레이 세계를 창출한다.

소프트웨어로 살아남는다

독일 폭스바겐은 디젤 배출가스 조작 사건을 계기로 전기자동차(EV)로 크게 선회했다. 그러나 고비용의 EV로 수익을 창출하는 것은 쉽지 않다. 도요타자동차가 하이브리드차(HEV)에 대한 순풍을 이용해 약진하고 있는 가운데 세계 최대의 자동차업체는 그 지위를 지킬 수 있을 것인가?

Part 1. 정체 타개
소프트웨어 기업으로 탈피하다

폭스바겐이 사운을 걸고 소프트웨어 기업으로 탈피한다. 이유는 디젤 배출가스 조작 사건이 발각되면서 폭스바겐의 기술전략이 정체 상태에 빠졌기 때문이다. 표면적으로는 EV로의 대전환을 외치고 있지만 디젤차의 손실을 메우는 것은 현실적으로 어렵다. 오히려 지금부터는 소프트웨어가 자동차의 가치를 결정한다. 폭스바겐은 이를 간파하고 일찍 대책을 강구했다.

“우리는 자동차기업에서 소프트웨어 기업으로 재탄생한다”. 폭스바겐의 헤르베르트 디스 CEO는 사운을 걸고 전략의 대전환을 단행한다. 앞으로 자동차 기술 혁신의 90%는 소프트웨어를 통해 이루어질 것으로 보고 있기 때문이다.
 

운전의 공격성을 바꿀 수 있는 강화학습 기술 개발

자율주행 기술을 비밀리에 개발하고 있는 미국의 애플. 애플의 자율주행용 AI 기술의 일단이 밝혀지기 시작했다. 애플은 구글, 아마존닷컴, 페이스북 등 AI 첨단기업과 마찬가지로 기계학습 분야 연구자를 많이 채용하고 있다. 이번에는 그들이 개발한 자율주행용 기계학습 기술의 일례를 소개하려 한다.

-- 우여곡절을 거친 자율주행 --
애플의 자율주행 개발 부문은 한 때 200명 규모의 인원을 삭감한다는 뉴스도 보도됐지만 19년 6월에는 자율주행 스타트업 기업 Drive.ai를 인수하는 등 여전히 적극적인 자세를 취하고 있다. 18년에는 애플 출신으로 최근까지 테슬라에서 Senior Vice President Engineering를 맡았던 Doug Field 씨가 다시 애플에 입사. 테슬라에서 Vice President Engineering를 맡았던 Michael Schwekutsch 씨도 19년에 애플에 입사하는 등 인재 채용을 강화하고 있다.


미국 캘리포니아 주에서 공공도로 시험을 시행하는 자율주행 차도 대수를 급속하게 늘리고 있다. 당국으로부터 승인을 받은 차량은 이미 70대 이상에 달한다. 자율주행에 필수 센서인 LIDAR을 자사 개발하고 있다는 소문도 있을 정도다. 그 중에서도 애플이 자율주행 관련해서 주력하고 있는 것이 주위 환경을 인식하거나 운전 행동을 생성하는 AI의 개발이다.
 

항공기, 자동차로의 탑재도 시야에 넣어

극저온에서 전지 저항을 제로로 하는 ‘초전도’를 사용하는 모터 개발이 추진되고 있다. 항공 업계가 월등히 높은 에너지 밀도에 착안. 일본∙미국∙유럽에서 개발이 진행되고 있다. 에너지 효율도 높아 전기자동차 및 철도, 선박으로의 응용도 시야에 넣고 있다.

“항공기 업계는 2050년의 이산화탄소 배출량을 2005년 대비 절반으로 줄여야 하는 상황에 처해있다. 한 편에서는 항공기 수요가 2050년까지 두 배로 늘어난다는 예측도 있어 1대당 이산화탄소의 배출량을 적어도 4분의 1로 절감하지 않으면 안 된다. 추력원으로는 초전도 모터밖에 없다”. 이렇게 말하는 것은 규슈대학원 시스템 정보과학연구원 전기시스템공학부문 교수인 이와쿠마 씨이다.

이와쿠마 씨는 2019년 4월에 규슈대학이 조성한 ‘선진 전기추진 비행체 연구센터’의 센터장을 역임했다. 규슈대학이 축적해 온 초전도 관련 기술에 주목한 미국 대형 항공기 업체인 보잉 등과 초전도 기술을 전면적으로 도입한 항공기용 추진 시스템에 대한 공동 연구를 추진하고 있다.

항공기 업계의 이산화탄소의 배출량 삭감 목표는 UN조직인 국제민간항공기관(ICAO)이 결정했다. UN은 항공기 제조사를 비롯한 관련 기업의 주주들에게 이산화탄소 절감을 노력하는 기업에 투자하도록 압력을 넣고 있어, 산업계는 목표를 제대로 세우지 않으면 안 되는 상황에 처해 있다.

무인화 시공 VR 기술

구마가이구미(熊谷組)와 도쿄공업고등전문학교는 원격 조작하는 오퍼레이터가 건설기계의 기울어짐이나 진동을 실시간으로 감지할 수 있는 ‘무인화 시공 VR 기술’을 공동으로 개발했다. 재해 복구 등에서 무인화 시공의 효율화나 안전성 향상을 도모할 수 있다. 구마가이구미는 2020년에 현장에서의 실용화를 목표하고 있다.

이번에 개발한 기술에서는 건설기계의 조종석 내부에 장착한 360도 카메라와 가속도 센서로 영상과 소리, 건설기계의 움직임을 기록해 원격조작실로 전송한다.

이 원격조작실에서는 헤드마운트디스플레이(HMD)로 영상을 재생함과 동시에 3자유도 모션 베이스로 건설기계의 움직임이나 진동을 재현한다. 도쿄공업고등전문학교가 개발한, 선수의 시선에서 촬영한 영상이나 움직임을 재현하는 스포츠 관전 시스템 ‘Synchro Athlete’를 응용하고 있다.

조종석 내부에 설치한 360도 카메라만으로는 후방을 보기 어렵기 때문에 건설기계의 상부에도 후방을 보기 위한 카메라를 장착한다. HMD를 장착한 상태로 뒤를 돌아보면 영상이 후방용 카메라로 자동 전환되는 구조다.

현장 작업의 무인화도 고려

TTK(센다이시), NTT컴웨어(도쿄), SUN전자(나고야시), Splashtop(도쿄), NTT도코모는 드론을 사용해 빌딩 외벽 점검 작업을 원격지에서 지원하는 새로운 시스템을 개발 중이다. 5G나 AR(증강현실)과 같은 최신 IT를 최대한 채용했다. 현장을 완전 무인 상태로 만들어 점검하는 것도 고려하고 있다. 점검 작업의 노동력 부족 문제의 해소나 작업자의 위험 경감에 드론이 더욱 활용될 것으로 보인다.

이 시스템에서는 현장의 작업자가 AR 스마트 안경을 장착하고 드론을 조종한다. 드론의 높이나 방향 등의 정보 외에 드론에 장착한 카메라 영상을 AR 스마트 안경에 표시해 작업자의 조종 작업을 지원한다.

작업자의 시점과 드론 시점의 영상은 5G 통신을 경유해 관제센터에 있는 점검자에게 전송된다. 점검자는 영상을 바탕으로 드론의 비행 위치 등을 지시하고 외벽을 바로 점검한다. 드론 제공과 빌딩 점검은 TTK, 5G 통신 시스템 제공은 NTT도코모, AR 스마트 안경 제공은 SUN전자가 각각 담당한다.

-- 5G로 도면 데이터를 전송 --
드론을 외벽 점검에 이용하면 발판을 만들어 사람이 직접 점검하는 것보다 수고를 크게 줄일 수 있다. 게다가 높은 곳에서 작업자가 떨어지는 위험도 없앨 수 있다. 

[릴레이 기사]
FACE the future
<제13회> 철강 제품의 표면 품질 관리를 혁신하는 차세대 온라인 검사에 대한 도전

[특집]
임상 현장을 지원하는 재활(Rehabilitation) 기술의 최전선

[총론]
임상 현장에서의 공학적 지원과 어프로치

[해설]
• 가상 세계와 임상 현장의 융합 -VR/AR/MR의 활용, 효과와 과제-
• 마비 환자의 기능 회복 훈련 지원을 목표한 관절 운동 전달 기술
• 근전(筋電) 피드백 전기 자극 IVES의 개발 –신경 생리에 근거하는 의료기기 개발부터 보급 방책까지-