탄소중립은 커다란 비즈니스 기회

도시바, 히타치, 미쓰비시중공업의 전략

2020년 10월의 스가(菅) 수상의 선언으로 갑자기 관심이 높아지고 있는 ‘탄소중립(Cabon Neutral)’. 일찍이 환경 대책이라고 하면 비용이 드는 것에 비해 메리트가 적다는 인상이었다. 그러나 어디까지나 과거의 이야기이다. 이제는 탄소중립에 적합하지 않은 기업은 시장이나 투자가로부터 외면당할 수도 있는 상황이다.

반면, 기술을 가진 제조사에게는 커다란 비즈니스 기회라고 할 수 있다. 성(省)에너지·재생 가능 에너지나 수소 활용, 탄소 이용, 송배전 관련 기술은 다방면에 걸쳐져 있다. 일본의 탄소중립 기술을 견인하는 도시바(東芝), 히타치(日立)제작소, 미쓰비시(三菱)중공업의 3대 중전·중공 제조사의 기술과 전략을 취재했다. (탄소중립 특별 취재반)

● 중전 3사가 주력하는 탈(脫) 탄소 사업

구부러지는 경량의 태양전지나 수소를 연료로 하는 화력 발전소, 재생 에너지로 발전(發電)한 전력을 안정적으로 장거리 송전하는 고압 송배전망(Power-Grid)---. 이것은 도시바와 미쓰비시중공업, 히타치제작소와 같은 대기업 중전 제조사가 시행하고 있는 ‘탄소중립 사업’이다.

스가 정권의 ‘탄소중립, 탈 탄소 사회의 실현’의 선언은 유럽의 활발한 탈 탄소의 움직임에 부응하여 다양한 환경 대책을 실행하고 있던 기업들의 참여를 촉구했다. 특히 에너지 산업이나 도시 기반의 구축에 관련된 중전 제조사는 탄소중립의 움직임을 커다란 비즈니스 기회로 보고 있다.

SPAD를 이용하여 CMOS를 초월

소니는 Dynamic Range(DR)가 124dB로 넓고, 촬영 속도가 250프레임/초(fps)로 높은 새로운 이미지 센서를 시작(試作)했다. 이것은 일반적인 CMOS 이미지 센서로는 달성하기 어려운 성과다. 상세한 내용은 21년 2월에 열린 반도체업계의 올림픽이라고 부르는 국제학회 ‘2021 International Solid-State Circuits Virtual Conference(ISSCC 2021)’에서 발표했다. 고속이동체를 촬영해도 흔들림 없는 ‘Global Shutter(GS)’에 대응하므로 Machine Vision 용도를 상정하고 있다.

수광소자에 SPAD를 이용한다. SPAD는 입사(入射)한 하나의 광자(Photon)에서 눈사태처럼 전자를 증폭시키는 ‘애발란치 증배(Avalanche Multiplication)’를 이용하기 때문에 감도가 높아 어두운 곳에서 촬영하는 데 적합하다.

SPAD를 이용함으로써 일반적인 CMOS 이미지 센서로는 달성하기 어려운, 120dB 이상의 DR과 250fps로 높은 프레임 속도를 양립시킨 글로벌 셔터 대응 제품을 실현할 수 있었다. 120dB라는 DR은, 달빛 정도(0.1lux)부터 태양광(10만 lux)까지 촬영 가능하다. 실용상, 거의 대부분의 어두운 곳부터 밝은 장소까지를 촬영할 수 있는 수준이라고 할 수 있다.

또한 넓은 DR, 높은 프레임 속도를 실현하면서 노이즈가 낮은 점도 특징이다. 

건설 테크와 부동산 테크의 중간 위치

“우리들의 타깃 중 하나가 ‘Built Environment Tech’다”. 미국 실리콘밸리에 주재하면서 현지 스타트업 기업과의 협업을 담당하는 오바야시구미 비즈니스이노베이션추진실의 사토(佐藤) 부장이 온라인 취재에서 이렇게 말했다. 'Built Environment Tech’는 직역하면 ‘건물 환경 테크’다. 알 것 같으면서도 조금은 애매한 표현이다.

사토 부장에 따르면 건설 테크(Construction Tech)와 부동산 테크(Property Tech)의 중간 정도의 위치라고 한다. 건설 테크처럼 건물이나 사회 인프라를 만드는 단계의 테크놀로지가 아니라 건설한 후에 초점을 맞춘다는 점에서 부동산 테크에 가깝다. 그러나 부동산업의 ‘중심’인 매매나 임대 중개 등은 메인 타깃이 아니다.

알기 쉽게 설명하면, 건물 완공 후 운용 단계에 있는 건물을 센서나 취득한 데이터, 어플리케이션을 통해 보다 좋은 모습으로 바꿔 나가는 테크놀로지다. IoT(사물인터넷)를 활용해 공조나 조명 등을 제어해 쾌적함을 높이면서 에너지 소비량을 삭감하는 스마트 빌딩이나 그 요소 기술 등은 건물 환경 테크에 꼭 들어맞는다.

어감이나 글자가 주는 다소 애매한 느낌이나 스마트 하우스 등 주택 분야도 포함하는지 여부는 차치하더라도, 필자도 웹이나 잡지 기사, 서적을 집필할 때 “이 기술은 건설 테크라고 말하기는 어렵지만 그렇다고 부동산 테크도 아니다”라는 생각을 종종 했었다. 그렇기 때문에 ‘건설 환경 테크’라는 카테고리화에는 납득했다. 

오바야시구미, 포졸리스와 일본제철

오바야시구미와 포졸리스 솔루션(Pozzolith Solutions), 일본제철은 공동으로 내열성이나 내산성에 뛰어난 ‘지오폴리머(Geopolymer) 콘크리트’를 사용해, 온도가 1,000℃ 이상의 용융 슬래그의 거치장인 철근 콘크리트 옹벽을 보수했다. 콘크리트 펌프차로 압송해서 넣었다.

지오폴리머 콘크리트는 플라이애시나 고로슬래그 미분말 등의 산업 부산물에 알칼리 활성제 용액을 섞어서 경화시킨 무기재료다. 재료의 제조 과정에서 발생하는 이산화탄소(℃)를 통상의 콘크리트보다 75% 이상 줄일 수 있다.

기존에는 점성이 높아, 반죽한 후에 20~30분 정도면 굳기 시작하는 문제가 있었다. 그 때문에 펌프 압송에는 적합하지 않았다.

그래서 포졸리스 솔루션이 개발한 전용 혼화제를 사용해서 시공에 적합한 유동성을 유지할 수 있도록 했다. 2시간 정도 상태를 유지할 수 있다. 이번에 보수할 때는 현장에서 반죽했지만, 플랜트 등에서 제조해서 애지테이터차로 운반하는 것도 가능한 시간이다.

키워드: 무인시스템, 내환경, 내고장, 강건함(Robustness)

1. 머리말
최근에 사람을 대신해 다양한 필드에서 작업을 수행하는 무인시스템의 약진이 눈부시다. 우주∙심해∙화산과 같은 혹독한 자연환경을 비롯해 재해지역이나 각종 플랜트와 같은 위험 환경 등 기계시스템에 가혹한 필드까지 그 활약의 영역을 넓히고 있다. 이러한 배경에는 혹독한 환경에 견디고, 오동작을 방지하기 위한 시스템의 ‘강건함’을 향상시키는 기술의 발전이 큰 역할을 담당하고 있다.

여기서 말하는 ‘강건함’이란 제어의 ‘강건성(Robustness)’뿐 아니라 기구나 운용법까지 포함한 ‘살아남아 목적을 달성하는 능력’을 목표한다. 본 특집에서는 ‘강건한’ 시스템을 실현하기 위한 신뢰성 확보 기술, 설계 전략, 운용법, 요소 기술에 관해, 각 방면의 개발 최전선에서 활약하고 있는 분들의 의견을 들었다.

2. 무인시스템의 ‘강건함’이란?
제어공학 세계에서는 예전부터 ‘강건성’(Robustness)이라는 개념이 있었다. 일반적으로는 ‘제어 대상의 모델화 오차나 미지의 외란(Unknown Disturbance) 등의 불확정 요소의 존재에 맞서 희망하는 제어 성능을 유지할 수 있는 것’이라고 정의한다. 이를 무인시스템으로 대체해 보면 ‘시스템이 놓인 환경에서의 방해에 맞서서 부과된 동작 목적(미션)을 확실하게 달성할 수 있는 것’이라고 표현할 수 있을 것이다.

가장 알고 싶은 100의 진실

유전자의 모든 것. --- 먼 옛날의 어느 시점, 인간의 뇌가 사물을 사고할 수 있도록 발달한 단계에서, 우리들 선조는 유전의 움직임에 대해서 전혀 알지 못했던 것은 아니다. 예를 들면 자신의 자식이 다른 자식과 몸체가 다른 것에 대해 아무도 신경 쓰지 않았다고는 생각할 수 없다. 또한 초기의 인류도 우리들과 마찬가지로 적과 아군, 강자와 약자, 지혜로운 자와 어리석은 자를 구별 가능 했다고 추측된다.

선사시대에 살았던 우리들의 선조는 유전에 관한 초보적 지식을 활용하여 시행착오를 반복해 가며 작물이라면 제일 커다란 열매를 키우고, 우유라면 가장 많은 우유를 얻을 수 있는 소를 키웠다. 그들은 후세의 과학자들이 ‘유전학’이라고 부르는 분야를 잘 알지는 못했지만 나름대로 그 길을 열어왔던 것이다.

유전학이란 아주 간단하게 말하면 생물종을 불문하고 양친이 어떻게 유전형질을 자식에게 전할 것인가를 연구하는 학문으로, 형질 계승의 기초를 이해하기까지 과학자는 몇 세기도 걸렸던 것이다. 지금도 그 의미하는 곳을 완전하게 알고 있다고는 할 수 없다.

이상기온과 소비의 변화가 순풍으로

이상기온으로 야채의 공급이 불안정한 가운데, 식물공장을 둘러싼 잠재 니즈가 높아지고 있다. 국내에서는 양식∙중식 시장의 확대가 순풍이 되어, 동남아시아에서 설치를 목표로 하는 기업들이 추진하고 있다. 코스트 삭감도 진행되어 참여하는 유통대기업도 나타나는 등, 바야흐로 보급이 본격화되고 있다.

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