자동차 도로의 진화

주행 중 급전이나 자율주행 지원 등

주행 중 급전이나 태양광 발전, 자율주행 지원. 모빌리티의 변혁에 따라 차량의 효율적인 주행 이외의 기능이 차세대 도로에 요구되고 있다. 새로운 재료를 사용한 포장 위를 차량이 주행하는 실증 실험이 이뤄지는 등 도로는 진화가 한창이다. 미래의 도로 건설을 이끌려는 건설업계의 움직임을 확인해본다.

Part 1. 모빌리티에 대응하는 인프라
자동차의 ‘이동’이 최우선이 아니다, 코로나19로 더욱 진화하는 도로

모빌리티의 변혁과 더불어 도로가 변화하고 있다. 그동안 차량의 효율적 주행을 목표로 정비했지만 다양한 기능이 부가되면서 완전히 새로운 모습으로 진화하고 있다. 코로나19로 인한 재택근무 정착 등 생활양식이 변화한 것도 도로의 진화를 뒷받침할 것으로 보인다.

차량의 주행 효율을 추구해온 도로에서 패러다임 전환이 일어나고 있다. 환경문제 등 사회 요구에 부응할 수 있도록 모빌리티가 급속히 변화하고 있고, 그에 발맞춰 도로도 진화하고 있다. 예를 들면, 이산화탄소 배출량을 줄이기 위해 전기자동차(EV)가 보급되면 주행 중에 무선으로 급전하는 시스템을 내장한 포장이 나올 것이다. 거기에 필요한 전기의 일부를 조달하기 위해 도로에 태양광 패널을 부설하는 미래도 생각할 수 있다.

룸바를 뛰어 넘는 생활 혁명, 짐 선반을 움직이는 자율 이동형으로 비용 절감

“2018년에 가정용 퍼스널 로봇을 개발하는 미션을 발표한 이후 지금에 이르기까지의 여정은 순탄하지 않았다. 그래서 이번 로봇은 그 중요한 일보라고 할 수 있다. 퍼스널 로봇을 실현함으로써 앞으로는 더 많은 환경에서 로봇을 움직일 수 있게 될 것이다.”

일본 최대 유니콘인 AI(인공지능) 스타트업 프리퍼드네트웍스(Preferred Networks, PFN) 의 니시카와(西川) CEO는 로봇 사업을 전개하는 자회사 프리퍼드 로보틱스(PFRobotics)가 2023년 2월 1일에 개최한 가정용 자율이동 로봇 '카차카(kachaka)' 발표회에서 이렇게 말했다.

카챠카 본체는 청소로봇 룸바와 같은 모습을 하고 있다. 이 본체가 바퀴가 달려 있어 원하는 방향으로 움직일 수 있는 전용 선반과 연결되어, 짐 등을 실은 선반을 끌고 사용자가 지정한 장소로 이동한다.

PFN은 2018년 10월에 개최된 ‘CEATEC JAPAN 2018’에서 방에 어질러진 물건을 치우는 로봇의 데모를 공개했다. 데모에서는 도요타 자동차가 개발한 생활 지원 로봇 ‘HSR(Human Support Robot)’이 공간에 흩어진 여러 가지 물건들을 인식해 소정의 장소에 버리는 모습을 선보였다.

PFN은 HSR에 가정용 로봇에 불가결한 사물의 인식과 핸들링 기능을 구현. 정리 뿐만 아니라, 택배 수령이나 요리의 손질 등, 가정에서의 다양한 잡일을 처리하는 로봇의 실현을 목표로 한다고 밝혔다.

도시바, 세계 첫 방어시스템 개발

수상한 드론(무인항공기)이 경계 공역 구역에 침입해 왔다. 그러자 배치된 대책용 드론이 이륙해 수상한 드론을 자동으로 추적. 다음 순간 대책용 드론은 그물망을 발사해 수상한 드론을 ‘생포’한다. 그 후에 지정된 장소에 안전하게 내려 귀환한다.

이는 도시바 자회사인 도시바 인프라 시스템(Toshiba Infrastructure Systems & Solutions)이 22년 12월에 후쿠시마 로봇 테스트 필드(후쿠시마현)에서 수상한 드론 대책, 즉 ‘카운터 드론 시스템’을 시연했을 때의 모습이다. 카운터 드론의 수단은 여럿이지만 드론이 공중에서 그물망을 던져 ‘생포’하는 시스템은 세계에 유례가 없다.

물류/측량/점검/농업 등 여러 산업에서 많이 활용되고 있는 드론이지만 악의를 가진 자들에게도 편리한 도구인 것은 사실이다. 실제로 세계에서는 과거에 중요한 인프라 시설을 폭탄 공격하거나 공항에 침입해 기능을 정지시키는 등 반사회적 활동에 악용되기도 했다. 우크라이나 전쟁에서는 민생용 멀티콥터형 드론이 정찰과 전차 공격 등에 사용되고 있다.

-- 2차 피해를 방지 --
이런 가운데 방위라는 관점에서 카운터 드론이 점점 더 중요해지고 있다. 도시바 인프라 시스템이 이번 개발에서 중시한 것은 “2차 피해를 내지 않고 안전하고 확실하게 수상한 드론을 지상으로 떨어뜨린다”(전파시스템사업부의 가마다(鎌田) 부장).

용융로 내부를 재현해 프로세스 최적화 도모

AGC는 23년 1월 23일, 판유리 원료를 용융하는 '유리 용해 프로세스'에서 플로트 가마 내부의 복잡한 현상을 실시간으로 컴퓨터상에서 재현/예측할 수 있는 생산지원 툴 'CADTANK Online Computation and Optimization Assistant(COCOA)'를 개발했다고 발표했다.

프로세스 최적화를 통한 유리 품질 향상과 제조 비용 절감, 환경 부하 저감에 활용한다. 23년 2월부터 AGC의 플로트 가마에서 운용 검증을 시작했다. 플로트 가마는 고온에서 녹은 액체 주석 위에, 마찬가지로 액상화된 유리 원료를 흘려 판상으로 성형하는 설비를 말한다. 유리 용해 프로세스는 제품의 품질과 밀접하게 관련되어 있어, 제조 비용이나 환경 부하의 저감을 도모하는데 있어서도 플로트 가마 내부의 상세한 상황을 파악할 필요가 있었다.

가마 내부에서는 온도가 높은 곳은 1600℃ 정도의 고온으로 유지되고 있어 상세한 정보를 얻기가 쉽지 않다. 새로운 생산 지원 툴은 다음 두 가지 기능으로 구성된다. 하나는 플로트 가마 내부의 모습을 실시간으로 컴퓨터상에 재현하는 ‘온라인 시뮬레이션’ 기능이다. 툴을 실행하면 플로트 가마 내부에서 관측 가능한 온도나 생산 상황 등 실제 기기의 데이터를 자동으로 취득하고 시뮬레이션을 통해 플로트 가마 내부의 상세한 온도와 용융 유리의 대류를 계산한다.

Fracta Japan, 가상 파이프 서비스

미국 FRACTA의 일본법인인 Fracta Japan(도쿄)은 수도 사업자가 보유한 수도관로 대장의 결손을 AI(인공지능)로 보완하는 서비스 ‘가상 파이프(Virtual Pipe)’를 제공하기 시작했다. 기록이 남아 있는 주변 관로나 수도시설의 정보를 바탕으로 관의 구경이나 소재, 부설 연수를 자동으로 추정한다. 수도 인프라의 전체상을 가시화하여 자치단체가 쉽게 갱신 계획을 세울 수 있도록 한다.

가상 파이프의 요금은 한 사업자 당, 관로에 관한 종이 서류나 CAD 데이터가 있는 경우에 약 500만엔부터다. 사업 합병이나 재해, 직원 부족 등으로 인해 관로 대장에 미비가 있는 자치단체 등 수도 사업자의 이용을 전망하고 있다.

서비스를 이용하려면 우선, 사업자가 보유한 관로의 위치정보나 주변 지역에서 기록이 남아 있는 대장의 데이터를 준비해, 지리정보시스템(GIS)과 연결된 데이터베이스에 정리한다. 이것을 FRACTA가 개발한 알고리즘으로 읽어. 배수지나 정수장 등 수도시설이나 일부 관로의 경과 연수, 그들의 위치 관계를 바탕으로 데이터베이스의 빈칸을 자동으로 채워 나간다.

Fracta Japan은 관로 대장을 완비한 자치단체와 협력하여 지역의 데이터 절반이 소실되었다고 가정하고 데이터 추정을 시도했다. 

연구 성과에 대한 소개

플라즈몬(Plasmon)이란 전하의 소밀파(疎密波)로, 그 제어 기술은 플라스모닉스(Plasmonics)라고 불리며 나노포토닉스, 센서 등으로의 응용이 추진되고 있다. 2차원 반도체에 있어 플라즈몬이 가진 전기적으로 제어가 가능하다는 특징이 최근 주목 받고 있다. 본 특집에서는 NTT 물성과학기초연구소의 2차원 반도체를 이용한 플라스몬 제어에 관련된 연구 성과에 대해 소개한다.

1. 반도체 2차원계를 이용한 플라즈몬 연구의 개요와 전망
NTT 물성연구과학기초연구소에서 추진하고 있는 플라즈몬 제어의 응용 및 플라즈몬을 통한 기초 물성 해명을 목표로 하는 연구의 개요과 그 전망에 대해 소개한다.

2. 그래핀Graphene)을 이용한 테라헤르츠 플라즈몬의 동적 공간 제어
그래핀 플라즈몬의 가둠 및 반사를 전기로 제어한 결과에 대해 소개한다.

3. 초고속 그래핀광-전기 변환 프로세스 해명
NTT 물성연구과학기초연구소가 개발한 초고속 그래핀광 검출기 및 그 측정 기술과 그 결과를 통해 밝혀진 동작 원리에 대해 소개한다.

식육도 공장에서 제조하는 시대

축산업에서 제조업으로.  식육 제조의 방법이 크게 변화되어 가려고 하고 있습니다. 동물을 키워 식육을 얻지않고, 세포를 배양하고 가공하여 식육으로 만드는 새로운 모델입니다. 비즈니스 기회를 잡고자 하는 대형 식품제조회사와 제조장치 제조회사들도 움직이기 시작했다.

https://business.nikkei.com/atcl/NBD/19/00109/00212/

참고자료: https://hjtic.snu.ac.kr/node/12968

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