Industry 4.0의 새로운 무대

탄소중립과 5G, 하노버메세 2021 보고

세계 최대 규모의 산업박람회인 하노버메세는 21년에는 디지털판 ‘HANNOVER MESSE 2021: Digital Edition’(21년 4월 12~16일)으로서 열렸다. 10주년을 맞이한 ‘Industry 4.0’가 카본뉴트럴(탄소중립)에 대한 의식 고양과 5G의 실용화 진전 등으로 인해 차기 모습을 점점 드러내고 있다. 그 현상을 주요 강연 프로그램과 독일 기업의 제품 발표를 통해 해설한다.

전면 디지털 이벤트이기는 하지만 회기는 예년 ‘하노버메세’와 마찬가지로 4월에 5일간 열린다. 첫날에 독일의 메르켈 총리가 원격으로 참가해 개회를 선언한 것도 예년과 같은 형태였다.

화제의 중심은 탄소중립, 5G 등 최신 트렌드다. 11년에 ‘Industry 4.0’가 제창된 이래 10주년을 맞이하면서 제조업 DX(디지털 트랜스포메이션)의 다음 단계를 어떻게 만들어 나갈 것인가가 큰 테마였다.

이벤트 기간 중에 약 9만 명의 등록 참가자가, 약 350만의 페이지뷰와 약 70만의 검색, 라이브 스트리밍 시청은 약 14만 건을 기록했다. 주최자인 도이치 메세의 요헨 퀘클러 CEO는 “예상 이상으로 호의적인 반응이었다. 그러나 실제 이벤트를 완전히 대체하는 것은 무리다”라고 말했다. 경험을 살려 22년 이후에는 “실제와 디지털의 적절한 조합을 추구해 나가고 싶다”라며 하이브리드화에 의욕을 보였다.

2029년까지 100만 양자비트를 목표로

구글이 양자컴퓨터에 관한 로드맵을 발표했다. 캘리포니아 주에 개발 거점을 신설해 ‘양자 데이터센터’로 사용. 2029년까지 오류 정정이 가능한 100만 양자비트 달성을 목표로 한다는 것이다.

이와 같은 로드맵은 5월 18일(미국 시간)에 개최된 연례 컨퍼런스 ‘Google I/O 2021’에서 발표되었다. “현재의 양자비트는 매우 깨지기 쉽다. 이를 해결하기 위해 차기 마일스톤(Milestone)은 오류 정정을 통해 정보를 잃지 않고 보관·유지할 수 있는 논리적 큐비트(양자비트)를 만드는 것. 수 년이 걸리는 프로젝트가 될 것이다”. 구글의 피차이 CEO는 기조 강연에서 이렇게 말했다.

구글은 2019년 가을, 자사의 양자컴퓨터가 기존형 컴퓨터에서는 불가능한 계산 능력을 갖추고 있다는 것을 나타내는 ‘양자 초월성(Quantum Supremacy)’을 실증했다. 하지만 현재 구글의 양자 프로세서 ‘시카모어(Sycamore)’는 양자비트의 수가 54개로 적어 오류 정정이 불가능하다.

구글이 목표로 하고 있는 것은 기존형 컴퓨터로는 불가능한 규모의 ‘양자 화학 시뮬레이션’ 등을 할 수 있는 실용적인 양자컴퓨터이다. 이를 위해서는 양자비트의 오류 정정이 불가결하다. 1,000개의 물리적 큐비트가 연동하여 양자 정보가 사라지지 않는 1개의 논리적 큐비트를 만들어 낸다고 한다. 오류 정정이 가능하고 실용적인 성능을 가진 양자컴퓨터를 구현하려면 100만 개의 물리적 큐비트가 필요하다.

도쿄올림픽 3개 경기장에서의 내용 공개

도쿄올림픽∙패럴림픽 조직위원회, NTT, NTT도코모, 인텔은 2021년 7월 1일, 도쿄올림픽대회에서 5G를 활용하는 쇼케이스 개요를 공개했다. 대회 기간 중에 3개의 경기장에서 ‘TOKYO 2020 5G PROJECT’를 실시. 새로운 스포츠 관전 체험 제공을 시험한다. 이 프로젝트에는 NTT, NTT도코모, 인텔이 기술 면에서 협력한다. 또한 NHK(일본방송협회)와 일본민간방송연맹도 협력자에 이름을 올렸다.

가나가와현에 위치한 에노시마 요트하버에서 열리는 요크경기에서는 최고의 현장감을 느낄 수 있는 통신기술을 도입. 21년 7월 25일부터 8월 4일까지 기간(예정)에 관객석을 대상으로 실시한다.

지금까지 요트경기는 망원경 등을 이용해 방파제에서 관전하는 수밖에 없었다. 이번에 해상에 폭 50m의 와이드 비전을 설치. NTT가 개발에 참여한 초와이드 영상 합성 기술 ‘Kirari!’를 도입, 경기 직전에 촬영한 영상을 떨어진 장소에 있는 와이드 비전에 전송한다. 라이브 통신을 통해 가로방향 12K 해상도의 영상을 비춘다.

도호쿠대학 등, 가스터빈 연료로 안정적 연소 기술 개발

온난화 가스를 배출하지 않는 암모니아를 가스터빈의 연료로 이용하는 연구개발이 활발해지고 있다. 도호쿠대학은 액체 암모니아를 연료로 해서 직접 연소시킴으로써 화염을 안정화시키는 기술을 개발했다. 또한 도호쿠대학과 IHI, 산업기술종합연구소가 공동으로 화석연료가 주체인 가스터빈에서 액체 암모니아를 적용하기 위한 개발도 진행하고 있다.

현재의 암모니아(NH3)는 수소(H2)의 수송∙저장 등을 담당하는 수소 운반체로서 주목을 받아 왔다. 그리고 이산화탄소(CO2)를 발생시키지 않는 그린 연료로서의 이용도 가시화되기 시작했다.

그럼 왜 기체가 아니라 액체인 것일까? “액체일 경우 도입 비용을 억제해 암모니아를 이용할 수 있다. 비용과 공간을 줄일 수 있고 탄소중립을 추진할 수 있는 수단이 될 것이다”(도호쿠대학 유체과학연구소 고바야시 교수). 물론 기체의 암모니아를 연료로 해서 사용하는 방법도 있다.

단, 암모니아는 액체로서 운반∙수송하기 때문에, 암모니아를 기체로 이용하기 위해서는 증발기와 기체 연료에 압력을 가하는 컴프레서 등의 설비가 필요하게 된다. 액체 암모니아 설비는 도입 비용을 상승시키고, 설치 공간을 차지하는 단점이 있다.
 

사진 업로드 후 10분이면 사방 10km의 피해 상황 추정

SNS에 올라온 이미지를 인공지능(AI)으로 분석해 재해 발생을 감지하는 서비스를 전개하는 Spectee(도쿄)는, AI를 활용해 수해 발생 시의 침수 범위나 침수 깊이를 3D맵에 재현하는 기술을 개발했다. 실시간으로 피해 상황을 가시화함으로써 지방자치단체의 재해 대응 계획 작성 등에 활용한다.

Spectee가 개발한 AI는 SNS에 올라온 이미지 1장으로 침수 범위나 침수 깊이를 가시화한다. SNS에 첫 번째 이미지가 투고되고 나서 AI가 3D맵을 생성하기까지 걸리는 시간은 10분 정도이며, 이미지를 촬영한 지점에서 약 10km 사방의 피해 상황을 추정할 수 있다.

3D맵 생성 후 새로운 이미지가 SNS에 올라오면 해당 이미지 정보를 바탕으로 3D맵을 자동으로 업데이트한다. Spectee의 무라카미(村上) CEO는 “어디로 피난하면 좋을지를 바로 알 수 있기 때문에 피해를 억제하는데 도움이 된다”라고 자신감을 보인다.

-- 목표는 '피해를 예측하는 AI' --
Spectee가 개발한 AI는 2개다. 첫 번째는 SNS에 올라온 문자 데이터와 이미지를 통해 장소를 특정하는 것이다. 

빌딩내 배송서비스를 자동반송로봇으로 대체

자동반송로봇의 실용화를 위한 준비가 착실하게 진행되고 있다. 실내에서는 빌딩내 배송 등으로 실증 실험이 추진되고, 실외에서는 공도 주행의 실증 실험이 본격적으로 이루어지고 있다. 실증 실험의 제1단계는 돌파하고 있으며, 다음의 초점은 배송 로봇을 이용한 서비스의 업무형태이다.

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디지털이 가져다 주는 건설산업의 뉴 노멀  

건설업은 코로나19 팬데믹 이전부터 디지털 기술을 대담하게 도입하지 않으면 해결할 수 없는 ‘3개의 시한폭탄’을 안고 있다. 그 하나가 2024년 1월 1일부터 건설업에 적용되는 시간외 노동(잔업 시간)의 상한 규제로, 장시간 노동의 시정을 목적으로 한 규제는 2019년 4월에 도입되었다.

잔업 시간의 상한을 ‘원칙적으로 월 45시간, 연간 360시간으로 정하여, 연간의 상한을 계 720시간, 한 달의 상한을 100시간 미만 등으로 하여 위반 기업에 벌칙을 부과하는 내용이다. 장시간 노동이 상시화 되어 있는 건설업계에 5년간의 유예가 주어졌지만, 2024년 3월말로 종료가 된다.

두번째는 건설업 기능자(직인)의 대량 이직 문제이다. 일본 건설 연합회가 2015년 3월에 발표한 건설업의 장기비전에서 2014년에 343만명의 기능자 가운데 109만명이 고령화로 2025년까지 이직한다는 충격적인 시산을 발표한 것이다.

게다가 2024년 경부터는 기능자 뿐만 아니라 건설 기술자도 줄어가고 있는 것이다. ‘버블기 입사자’가 일제히 정년 퇴직을 맞이하기 시작하기 때문이다. 회사가 확보하고 있는 기술자의 수에 따라서 수주 가능한 공사의 양이 결정되고 있으며, 제조 경험이 풍부한 베테랑 기술자들이 대량으로 빠지게 되면 기술력도 일시에 저하할 우려도 있어 대단히 고민스러운 문제이다.