중력 축전 시스템의 대두

유럽과 미국에서, 소프트뱅크 등 출자

유럽과 미국에서는 재생가능 에너지의 대량 도입이 진행되면서, 그 출력 변동을 평준화 혹은 잉여 전력을 축전할 필요성이 높아지고 있다. 그 결과, 낡아서 거의 사라진 기술부터 완전히 새로운 기술까지 다양한 축전 기술이나 에너지 축적 매체가 각광을 받으면서 개발 러시가 일어나고 있다. 그 중에서도 대부분의 투자가들이 주목하고 있고, 실용화도 시작된 것이 신형 중력 축전 시스템이다.

중력 축전이란, 전기로 모터 또는 윈치를 움직여 추를 아래에서 위로 들어 올리는, 즉 전기에너지를 추의 위치에너지로 변환해 ‘축전’하는 기술이다. ‘방전’ 시에는 추를 떨어뜨려 그 위치에너지를 전력으로 변환한다. 참고로 위치에너지는 추의 질량이 m, 중력 가속도가 g, 끌어올리는 높이가 h일 때 mgh가 된다. 손실을 무시하면, 약 1kWh의 전력량으로 약 3.67톤의 추 1개를 100m 끌어올릴 수 있다는 계산이 나온다.

중력 축전 자체는 새로운 기술이 아니다. 양수발전 시스템으로서 100년 이상 전부터 전력 계통에서 널리 사용되고 있다. 물을 ‘추’로서 사용하고 있는 것이다. 그러나 기존의 양수발전 시스템에는 과제가 많다. 예를 들면, 응답시간이 수십 초~100초로 재생가능 에너지의 출력 변동을 흡수하기에는 늦다는 점이다.

기존형 양수발전의 지금까지의 주된 용도는, 점심 시간의 전력 수요의 급감 등과 같은 화력발전의 응답이 늦는 몇 분 단위의 수요 변동을 보충하는 것이었다. 한편, 재생가능 에너지의 출력 변동은 초 단위이기 때문에, 수십 초의 응답시간으로는 출력 변동을 흡수하기에 늦다. 그리고 ‘축전’과 ‘방전’의 1사이클의 효율(종합 효율)이 최대 70%라는 점도 과제 중 하나이다. 

기술자 1만8,000명 체제로

도요타자동차는 소프트웨어 및 커넥티드 기술의 내재화를 가속화하기 위해 그룹 차원에서 소프트웨어 기술자 규모를 1만 8,000명으로 늘릴 방침이다. 올 8월에 개최되었던 소프트웨어 및 커넥티드 분야에 관한 설명회에서 도요타자동차의 야마모토 집행임원은 이렇게 밝혔다.

도요타자동차는 “원리·원칙을 중시하고 중요한 기술은 내재화한다”(야마모토 집행위원)라고 하는 기본적인 사고방식을 가지고 있다. 지금까지는 제조 장치와 ECU(전자제어유닛), 수소 관련 기술 등의 내재화를 추진해왔다. 향후에는 “소프트웨어가 상품성을 좌우하는 중요한 요소로 자리잡을 것이기 때문에 이 분야의 내재화에 주력해나간다” (야마모토 집행위원)라고 한다.

이와 같은 소프트웨어 전략에서 중요한 역할을 담당하는 것이 우븐플래닛홀딩스(Woven Planet Holdings)가 개발하는 차량용 소프트웨어 플랫폼 ‘아린(Arene)’이다. 하드웨어와 소프트웨어를 분리할 수 있어 ‘소프트웨어 퍼스트’를 가능하게 한다. “지금까지는 하드웨어가 모두 완성되어야 소프트웨어 평가를 할 수 있었다.

향후에는 하드웨어가 없어도, 컴퓨터 상의 시뮬레이션으로 소프트웨어를 개발·평가할 수 있게 된다. 결과적으로 소프트웨어의 품질 향상과 함께 개발 리드타임을 줄일 수 있다”(야마모토 집행위원)라고 한다. 도요타자동차는 아린을 5년 이내에 실용화하는 것을 목표로 하고 있다.

“우주 산업의 성장에는 '상사'가 필요” -- Space BD에게 듣는다

우주를 활용한 신규사업에 대응하고 싶지만 그를 위한 노하우나 커넥션이 없는 기업에게, 우주 공간에 물건을 옮기기 위한 계획 제시, 기술 조정, 발사, 운용 지원까지 전체적으로 서포트하는 기업이 있다. ‘우주 종합상사’인 Space BD이다. Space BD의 사장이자 공동 창업자인 나가사키(永崎) 씨에게 우주 비즈니스의 현상황과 전망 등에 대해 물었다.

Q: 귀사는 우주 상사를 표방하는 있는데, 실제로 어떤 사업을 전개하고 있나?
A: 우리의 주된 고객은 ‘우주 공간에 어떠한 물건을 가지고 가고 싶은 사람들’이다. 그러한 고객에게, 인공위성 발사 서비스나 ISS(국제우주스테이션)에서의 실험 서비스, 우주 기기의 조달∙판매 서비스 등을 제공하고 있다. 국내뿐만 아니라 해외 고객들도 있다.

우리 서비스의 중심에는 JAXA(우주항공연구개발기구)로부터 획득한 권리가 있다. JAXA에서는 민간기업에 위탁하고 싶은 안건을 지속적으로 공모하고 있다. 당사는 지금까지 발사 기회에 관한 공모를 모두 획득해 왔다. 예를 들면, ISS에 물건을 옮기고, 거기서 우주 공간으로 방출하거나, 선외의 우주 공간에서 노출 시험을 하고 지상으로 가지고 돌아가거나, 혹은 차세대 H3로켓의 빈 틀을 독점적으로 취급할 수 있는 권리 등이다.

예를 들면, 위성 발사 서비스의 경우는 지금까지 약 50기 정도의 위성이나 그 부품 및 컴포넌트를 수주하고 있다. 이 중에는 이미 발사된 것도 있고, 앞으로 발사할 것도 있다. 그러나 이 기수는 국내에서는 당연히 탑이고, 전세계에서도 존재감을 갖고 있다고 자부하고 있다. 당사는 이 서비스를 발전시켜 발사 장벽을 점점 낮추다 보면, 신규 참가가 더 증가하면서 지식과 돈이 이 업계에 모이게 되고, 위성을 사용한 다양한 사업이 꽃을 피울 것이라고 기대하고 있다.

블랙박스로 고정밀 지도 생성

도요타자동차의 자회사 우븐 플래닛 홀딩스는 8월, 자동지도 생성 플랫폼 AMP의 실용화를 위한 설명회를 개최했다. AMP는 전용 측정 차량을 사용하지 않고, 위성 사진이나 항공 사진, 차량용 카메라 영상 등을 통해 센티미터 수준의 고정밀 지도를 생성하는 기술이다. 

위성 사진이나 항공 사진을 사용해 지상의 넓은 범위를 일괄로 데이터화하고 동시에 차량용 카메라 영상 등을 사용해 지도 데이터의 갱신 빈도를 높인다. “차선이나 도로 노면 표시 등 도로 위의 오브젝트뿐만 아니라 그 연결이나 의미 등도 지도를 통해 파악할 수 있다”(우븐 플래닛 홀딩스)라고 한다.

차량용 카메라로는 첨단운전자보조시스템(ADAS)용 카메라와 함께 블랙박스와 같은 저가의 카메라도 시야에 넣고 있다. 일반적으로 블랙박스용 카메라는 ADAS용 수준으로는 교정(Calibration)되어 있지 않으며, 데이터 추출이나 지도 데이터로의 반영도 어렵다고 한다.

우븐 플래닛 홀딩스는 블랙박스를 포함한 다양한 센서를 통해 데이터를 수집해 지도를 갱신하는 기술을 2018년부터 미국의 카메라(CARMERA)와 공동으로 개발해 왔다. 올 7월에는 카메라의 인수를 발표. 카메라의 기술을 본격적으로 활용하고, AMP를 미국 시장에 전개할 때에도 카멜라의 노하우를 활용해나갈 방침이다.

GUI(그래픽 사용자 인터페이스)를 이용해 애플리케이션 개발

로우코드와 노코드는 프로그램 개발 언어를 사용한 코딩 대신 GUI(그래픽 사용자 인터페이스)를 이용해 애플리케이션을 개발하는 방식이다. 개발자는 마우스 조작으로 시스템 화면의 구성이나 모듈 간의 관련 지음 등을 설계할 수 있다. 로우코드 개발은 일부 개별 커스터마이즈 등을 코딩으로 보완하는데 반해, 노코드 개발에서는 전혀 코딩을 작성하지 않는다는 점에 차이가 있다.

로우코드 개발은 프로그래밍 기술을 가진 기술자가 단기간에 보다 간단하게 애플리케이션을 개발하는 경우에 이용하는 경우가 많다. 반면, 노코드 개발은 프로그램 개발 언어에 대한 지식이 없는 업무 부문 담당자도 애플리케이션 개발이 가능하다. 하지만 채택하는 개발 툴에 따라 개발자에게 요구되는 스킬에는 차이가 있다.

두 가지 모두 프로그램의 가독성이 높고, 출시 후의 유지보수나 기능 변경, 추가를 쉽게 할 수 있다는 장점이 있다. 코딩이 줄면 인위적 실수를 막을 수도 있다. 애플리케이션을 단기간에 개발할 수 있기 때문에, 먼저 프로토타입을 작성해 업무 부문 등의 피드백을 받으면서 개발을 진행하는 애자일(Agile) 형식의 개발에도 활용하기 쉽다.

미국의 가트너는 로우코드 개발이 2024년까지 애플리케이션 개발 전체의 65% 이상을 차지할 것이라고 예측하고 있다. 일본에서도 경제산업성이 발표한 '2025년의 절벽'에서 복잡해진 기존 시스템의 존재가 경제에 미치는 영향을 지적했다. 이러한 점에서 손쉽게 개발할 수 있는 로우코드/노코드 개발의 활용은 일본 기업에서도 추진될 것으로 전망된다. 

새로운 모빌리티 혁명, 이동과 도시의 미래

북구의 핀란드에서 제창된 MaaS의 컨셉은, 순식간에 세계를 석권하고 일본에도 커다란 영향을 미쳤다. 2018년에 출간한 전작 ‘MaaS ~ 모빌리티 혁명의 앞에 있는 전 산업의 게임 체인지’로부터 1년여의 기간 동안 일본에서도 MaaS의 실증프로젝트가 많이 생겨나고, 본격적인 상용서비스가 시작되었다. MaaS가 지역활성화와 교통 과제를 해결하는 수단으로, 혹은 자동차 업체나 교통사업자의 성장전략의 첫번째로 그 가능성에 많은 플레이어들이 공감하고 사회 실장을 위한 첫걸음을 내딛었다.

이러한 MaaS의 소용돌이에는 모빌리티 관련 산업만이 아닌 부동산 디벨로퍼나 의료, 헬스케어, 전력회사, 소매, 보험회사, IT 업체, 통신업체, 상사 등의 다종다양한 업태가 모빌리티를 활용한 사업개발을 검토하고, 중장기 경영방침 안에서 Mobility, MaaS에의 대응을 표명하고 있다.

일본정부도 ‘미래 투자 전략 2018’에서 국가의 플래그쉽 프로젝트로 설정한 것을 필두로, 각 부처에서 검토회나 시책의 입안, 실증 실험의 지원을 추진하는 등, 일본에서의 MaaS의 출발점으로 만들고 가고 있다.  

CASE 시대의 자동차 사회를 리드하는 모빌리티 솔루션

[1] 탄소중립의 실현을 위한 환경 대응 기술
・파워트레인의 전동화를 통한 환경 부하 저감
・환경보호나 안전∙쾌적 수요에 부응하는 이륜차의 전동∙전자제어화
・2050년 탄소중립을 위한 스마트 파워 매니지먼트에 관한 연구 개발

[2] 안전∙안심을 제공하는 자율주행기술∙전동화
・안전∙안심을 제공하는 자율주행을 위한 대응
・자율주행/선진운전지원시스템의 진화를 지원하는 센싱 기술
・안전∙안심∙쾌적을 실현하는 차량 통합 제어 기술
・섀시 서브시스템의 전자 제어 기술

[3] 쾌적한 교통 사회를 실현하는 커넥티드기술∙서비스화
・안전성과 쾌적성을 양립하는 자율주행용 차량탑재 유닛
・모빌리티 오퍼레이터의 EV 시프트를 지원하는 커넥티드카 플랫폼
・디지털 기술이 개척하는 새로운 모빌리티 서비스