테슬라의 제조 혁신 (후편)

전동엑슬 1,000달러 이하, 차세대 EV가 쥐고 있는 패

2030년까지 연간 2,000만대의 전기자동차(EV)를 생산하겠다고 선언한 미국의 테슬라. 그 야망을 실현하는데 빼놓을 수 없는 것이 비용 저감이다. 2023년 3월에 개최한 설명회 '2023 Investor Day'에서 보여준 ‘차세대 EV가 쥐고 있는 패’를 해설하는 후편 기사는 전동 파워트레인과 충전 인프라의 비용 저감 대책이나 부품의 안정적인 조달을 위한 테슬라의 방침을 정리한다.

테슬라가 전동 파워트레인 비용을 대폭 낮춘다. 희토류 금속을 전혀 사용하지 않는 구동용 모터를 개발해, 인버터에 탑재하는 탄화규소(SiC) 파워반도체는 기존 시스템 대비 75%나 줄인다. 저가 EV 전용으로 준비한 자동차의 심장부가 보이기 시작했다.

테슬라에서 파워트레인 부문을 통괄하는 콜린 캠벨(Colin Campbell) 부사장은 “차세대 파워트레인 비용을 1,000달러까지 낮추었다. 다른 자동차 업체는 이 숫자에 근접하지 못했을 것이다”라고 확신에 찬 자신감을 보이며 이렇게 말했다. 테슬라가 3월 1일에 투자자를 대상으로 개최한 설명회 '2023 Investor Day'에서 한 말이다.

여기서 말하는 전동 파워트레인은 구동용 모터와 인버터, 감속기로 구성된 일체형 유닛을 말한다. 이른바 전동액슬(e액슬)과 동의어다.

JAXA와 ACSL, 새로운 모양의 프로펠러로 소음 저감

우주항공연구개발기구(JAXA)와 드론 전문기업 ACSL은 드론 보급을 위한 과제 중 하나인 비행 시 ‘소음’을 저감하는 프로펠러를 공동 개발해 그 효과를 확인했다.

-- 날개 2개의 기존 프로펠러와 비교해 음압 에너지 환산으로 41% 저감 --
기존의 날개 2개의 프로펠러와 비교해 음압 에너지 환산으로 41% 저감되는 최대 2.3dBA의 저소음 효과를 얻을 수 있었다고 한다. dBA는 인간의 가청역이나 주파수의 차이에 따른 소리 차이를 고려하여 보정한 특성 음압 레벨이다.

국내에서는 22년 12월에 드론의 '도시지역에서 보조자 없는 육안외 비행'인 '레벨4'가 법률상으로 규제가 풀리고, 앞으로는 시가지 등 사람의 생활권을 고주파로 비행할 것으로 예상된다. 그러나 현실에서는 안전성 확보와 동시에 비행시 소음이 사회 구현에 큰 과제가 되고 있다.

-- 저고도 비행 시에 80~100dB --
일반적으로 엔진차의 주행 시 소음은 60dB 정도인데 반해 멀티콥터형 드론은 1.1m의 저고도 비행 시 소음이 80~100dB로 상당히 시끄럽다.

스킬의 능동 학습과 대폭적인 고도화 실현
 
NEC가 자체 로봇 제어 기술을 강화하고 있다. 최신 개발 성과를 소개하는 발표회를 2023년 3월에 개최, 난잡하게 놓인 물건을 로봇 팔이 지정 장소로 옮기는 ‘Pick & Place’ 태스크 등을 시연했다. 물건 위치나 각도 등의 실행 전후의 조건을 지시하기만 하면 ‘Pick’ ‘Move’와 같은 개별 동작 계열과 팔의 궤도를 자동 생성해 실행할 수 있는 것이 특징이다.

NEC는 이전부터 로봇의 동작을 자동 생성하는 기술을 개발해 왔다. 이번 기술이 기존 기술들보다 강화한 점은 크게 2가지다. 우선, 로봇의 개별 동작(스킬이라고 부른다)을 사람이 프로그래밍하는 대신에 시뮬레이터를 이용해 능동적으로 학습하는 기술을 도입한 점. 다른 하나는 동작 계열의 생성에 비선형 계획법을 도입함으로써 계산 시간을 크게 단축했다는 점이다.

-- 새로운 작업에 단시간에 대응 --
NEC의 제어 기술은 (1)동작 계열이나 궤도 생성을 담당하는 태스크/동작플래너와, (2)개개의 스킬을 실행하는 제어 방책이라는 2단계 구성을 채택하고 있다. 스킬의 학습방법은 (2), 비선형 계획법의 도입은 (1)의 개량에 해당한다.

스킬 학습 기술은 2022년 10월에 열린 ‘International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS 2022)’, 비선형 계획법은 2021년 6월에 열린 ‘International Conference on Robotics and Automation(ICRA 2021)’에서 각각 보고되었다.

국내 신흥기업 3사, 개발 가속화

핵융합발전의 조기 실현을 향한 움직임이 활발해지고 있다. 요소기술 개발이 추진되면서 구미의 스타트업 기업들과 정부기관들이 핵융합발전 계획을 잇달아 앞당기고 있기 때문이다. 일본의 핵융합발전 관련 스타트업 기업들도 대규모 자금 조달을 실시하는 등, 사업 확대와 개발 가속화에 주력하고 있다. 국내 스타트업 3사의 기술 전략과 향후 경영 방침을 정리했다.

핵융합발전 스타트업인 교토퓨저니어링(본사 기능은 도쿄)은 5월, 미츠비시상사(三菱商事)와 정부계 펀드 등 17개 사로부터 105억 엔을 조달했다. 핵융합로 건설에 필요한 복수의 중요 부재를 생산하고 있는 교토푸저니어링은 조달한 자금으로 연구개발과 인재 확보를 가속화할 방침이다. 올해 안에 엔지니어 등 100명을 채용, 3년 후까지 직원을 현재의 약 3배로 늘린다는 계획을 가지고 있다.

교토퓨저니어링은 플라즈마를 가열해 핵융합 반응을 촉진하는 기기 ‘자이로트론’과 중성자로부터 열을 회수하는 블랭킷 등 핵융합 핵심기술을 복수 개발하고 있다. 해외에서 사업자들이 추진하는 프로젝트가 증가함에 따라, “인재를 늘려도 부족할 정도로 거래가 많이 들어오고 있다”라고 교토퓨저니어링의 나가오(長尾) 사장은 말한다.

현재 교토퓨저니어링이 주력하고 있는 것은 제조 노하우를 활용한 경쟁력 강화이다. 구체적으로는, 약 30개 핵심 기술에 대해 기술성숙도 레벨(TRL)의 개념을 적용해 개발 진척 및 능력 지수를 정량적으로 평가해 원활한 사업화로 연결해나가는 것이다. 

멀티모달의 대규모 언어 모델

GPT-4는 미국의 오픈AI가 올 3월에 발표한 텍스트와 이미지 입력에 대응하는 멀티모달(Multi Modal)의 대규모 언어 모델이다. 채팅 시스템 ‘챗GPT(Chat GPT)’의 유료 버전 등에서 사용할 수 있다.

GPT-4에서 처리할 수 있는 텍스트는 2만 5,000단어(3만 2,768토큰). 기존 GPT-3.5의 최대 4,097토큰보다 약 8배 길어 기존보다 유저의 의도를 반영한 출력이 가능해졌다.

오픈AI가 3월 15일에 공개한 'GPT-4 Technical Report'는 그 정밀도에 관한 여러 검증 결과를 보여주고 있다. 예를 들어 미국 사법시험 모의고사를 풀었을 때 GPT-3.5는 하위 10% 정도의 성적이었지만, GPT-4의 성적은 상위 10%로, 크게 출력의 정밀도가 높아졌다.

스페인어나 일본어 등에서도 GPT-4는 GPT-3.5나 구글의 거대 언어 모델 ‘PaLM’보다 높은 정확도를 나타냈다. 사람이 입력한 다양한 프롬프트(입력문)에 대해 올바른 내용을 제공한 비율을 측정한 결과, 영어로 GPT-3.5를 이용한 경우에는 70.1%, PaulM을 이용한 경우에는 69.3%인 반면, GPT-4에서는 85.5%였다.

영어를 포함한 25개 언어로 70% 이상의 정답률을 보였다. 

특집을 편집하며

현재, 제6세대 이동통신시스템(6G)의 실현을 위한 검토가 각 기관에서 진행되고 있다. 6G에서는 5G의 특징인 '고속 대용량' '저지연' '다수 동시 접속'의 고도화와 더불어 다양한 관점에서의 기술혁신이 기대된다. 그 중 하나로 '초 커버리지 확장'을 들 수 있다.

초 커버리지 확장에서는 LTE나 5G 등의 기존 이동통신시스템에서는 커버할 수 없었던 ‘우주/하늘/바다’라는 공간이 구역화되고, 모든 장소와 연결할 수 있게 된다. 이를 실현하기 위해서는 비지상계 네트워크(NTN: Non-Terrestrial Network) 기술의 진화가 중요하다.

NTN에 의해 위성통신을 비롯해 High Altitude Platform Station(HAPS)이라 불리는 고고도 통신 플랫폼이나 드론, 선박 등 ‘우주/하늘/바다’를 원활하게 연결하는 고도의 정보통신 네트워크의 실현을 기대할 수 있다. 본 특집호에서는 6G의 실현을 위해서 NTN을 뒷받침하는 ‘우주/하늘/바다’의 각 영역에서의 커버리지 확대를 위한 최신 기술 동향에 대해 소개한다.

우선 제1장에서는 NTN을 뒷받침하는 각 기술 영역의 동향과 그 검토 과제를 부감적으로 제시함과 동시에 표준화 동향에 대해 소개한다. 

5G Monetization
 

‘일본의 5G는 해외보다 늦다’는 지적이 많다. 그 요인의 하나로 들 수 있는 것은, 요금인하를 배경으로 한 투자 억제이다. 그러나 근본적인 이유는 5G에 투자하면 할수록 수익을 내는 구조가 되어 있지 않은 것이다. 어떻게 하면 5G는 경제적인 합리성을 가지고 더 높은 부가가치를 만들어낼 것인가? 더 수익을 내는 5G를 둘러싼 현상과 통신사업자 등의 대응을 알아본다.

Part 1. 세계의 Monetization동향 – 속도별 요금 플랜 등장  
Part 2. 5G SA시대의 유력한 수익원 – 슬라이싱으로 새로운 경쟁에
Part 3. TOKOMO와 RAKUTEN이 도전하는 세계시장 – 일본발 Open RAN을 판매 
Part 4. 텔레컴 업계의 API Economy 를 만든다 – 캐리어가 GAFAM과 연대하는 길
Part 5. 억제 단계에 들어간 5G 인프라 투자 – 효율화로 경쟁하는 ‘연결되는’ 환경
Part 6. 5G수익 확대의 열쇠 – NR-DC로 대용량 SA망