‘레벨4’ 드론의 개발

ACSL, 일본 국내 제1호기 인증

2028년도의 국내 시장 규모는 2022년도 대비 약 3배인 9340억엔으로 성장한다(임프레스 종합연구소 조사). 이렇게 급성장이 예측되는 드론 시장에서 기폭제가 된 것은, 일본에서 2022년 12월 5일에 해금된 유인지대(제삼자 상공)에서의 보조자 없는 육안 비행, 이른바 ‘레벨4 비행’이다.

그 실현에 꼭 필요한 것이 안전성 인증을 얻은 기체로, 일본의 드론 업체 ACSL이 제1호가 되었다. 레벨4 드론은 어떻게 탄생했을까? 그 궤적을 따라가보자.

-- 비행시간을 40% 단축 --
2023년 3월 24일, 닛폰유빈(일본우편)은 국내 최초로 드론(무인항공기)의 레벨4 비행을 이용한 배송을 시험적으로 도쿄도 오쿠타마초에서 실시했다. 약 1kg의 짐을 탑재한 드론은 오쿠타마우체국 옥상을 이륙. 차량이 오가는 도로와 주택 상공을 지나, 최고 시속 36km 속도로 편도 약 4.5km 떨어진 산간지역 주택으로 향했다.

드론은 미리 설정된 경로를 약 9분 만에 비행해 목적지인 주택 마당에 착륙. 기체에서 짐을 자동으로 내리고 다시 상승해 원래의 경로를 따라 오쿠타마우체국으로 무사히 귀환했다.

가정 환경에서 Spot을 사용한 로봇 강화학습도

미국 Meta Platform(구 페이스북)은 심층학습 기술의 거장인 얀 르쿤(Yann LeCun) 씨가 Chief AI Scientist로서 재적하는 등 AI 기술에 주력하는 기업으로 알려져 있다. 파이토치(PyTorch) 개발, 컴퓨터비전, 그리고 대규모언어모델과 같은 자연언어처리 이미지가 강하지만 실은 로봇용 AI 기술에도 주력하고 있다.

2018년 무렵에 미국 CMU(카네기멜론대학)가 위치한 피츠버그에 자사의 연구 거점을 개설. CMU 출신의 로봇 연구자를 많이 채용해 로봇 AI의 연구에 주력하기 시작했다. 2019년에는 로봇용 기계학습 컨퍼런스 ‘CoRL 2019’에서 한 번에 4개의 논문을 발표. 로봇 분야 연구를 시작했다는 것을 커뮤니티에서 강렬하게 어필하기 시작했다.

Meta의 연구조직 FAIR(Fundamental AI Research)에서 로봇 분야의 Research Director를 CMU의 Jessica Hodgins 교수가 처음에 맡았었지만 현재는 미국 Georgia Institute of Technology(GT)의 Dhruv Batra 교수가 맡아 연구를 이끌고 있다. 로봇 AI에 대해서는 처음에는 이론적 연구가 많았지만 발족한 지 5년이 지난 지금은 로봇 실기를 사용한 보다 실천적인 연구에 착수하고 있다.

이번에는 그런 Meta의 로봇 AI 연구의 일례로서 ‘ASC(Adaptive Skill Coordination)’라는 기술을 살펴보자. 로봇 AI 연구에는 미국 구글도 상당히 주력하고 있다.

80%가 ‘악의적인 멀웨어 공격’을 걱정

BlackBerry Japan이 정리한 ‘BlackBerry 제조업 사이버 보안 조사’에 따르면, 생산설비나 기계 등을 제어하는 OT(Operational Technology, 운영기술)에 대한 공격에 대해서, 일본 제조업의 IT 의사 결정자의 61%가 “IT 인프라보다 OT의 보안 대책이 어렵다”라고 응답했다.

상정하는 OT에 대한 공격 종류를 보면 78%가 '악의적인 멀웨어 공격'을 우려하고 있었다. 다음으로 많았던 것은 ‘피싱 공격’으로 69%, ‘비악의적인 내부자에 의한 부정 접속’이 56%였다. BlackBerry Japan은 “세계 평균과 비교해 보면, 일본의 경우는 사업 계속을 저해하고, 산업에 손해를 미치는 위협에 대한 우려가 현저하게 높다”라고 분석했다.

조사에서는 특히 보안 리스크가 높은 레거시 시스템에 대해서, 가동하는 OS의 종류도 조사했다. 이미 지원이 종료된 ‘윈도우 7’을 이용하고 있는 시스템이 31%, ‘윈도우 8’을 이용하고 있는 기업이 27%였다. 조사에 따르면, ‘61%가 보안 리스크와 관련된 이유로, 낡은 하드웨어의 OS의 업데이트를 제한하고 있다’고 한다. 조사에서는 ‘59%가 클라우드 기반 솔루션으로 이행을 시작했다’는 것도 알았다.

조사는 2023년 3월에 글로벌에서 실시. 일본 국내 250명을 포함한 제조업 IT 의사결정자 1,500명을 대상으로 했다.

수명은 6000회로 장수명

도시바는 2023년 11월 28일, 5V급 고전위 양극 재료인 스피넬 구조의 니켈 망간 산화물(LNMO)과, 고용량이면서 고출력의 음극재료인 니오브티타늄계 산화물(TiNb2O7：NTO)을 이용한 새로운 리튬이온 2차전지(LIB)를 개발했다고 발표했다.

이 신형 LIB는 기존 LIB와 달리 코발트(Co)를 일절 사용하지 않고, 음극에 리튬(Li)이 나뭇가지 형태로 석출돼 단락될 가능성이 거의 없고, 부반응에 의한 가스 발생도 없어 매우 안전하다.

그러면서도 에너지 밀도는 리튬인산철계 LIB(LFP)와 비슷하거나 다소 높아 충방전이 매우 빠르다. 도시바에 따르면 0%에서 80%로 충전하는데 5분이면 된다고 한다. 그리고 저온에 강하고, 섭씨 60도의 고온에도 강하다. 또한 충방전 사이클 수명이 약 6,000회로 길다. 용량은 1.5Ah라고 한다.

-- LTO/NTO 음극 배터리의 마지막 과제를 고전위 양극으로 커버 --
도시바는 지금까지 음극에 LTO(Lithium Titanate Oxide)를 이용한 자체 LIB ‘SCiB’를 개발해 전기자동차(EV)와 신칸센 등 다양한 용도로 실용화하고 있다. 일반적인 LIB에 비해 안전성이 높고, 수명이 길며, 급속 충방전이나 저온에 강하다는 많은 특징을 갖고 있다.

오바야시구미가 개발한 디자인 설계자용 툴, 오피스가 대상

오바야시구미는 건축설계 프로세스 초기 단계에서 건물의 에너지 절약 성능을 빠르게 평가할 수 있는 툴을 개발했다. 외피 부하를 판단지표로서 ZEB(Zero Energy Building) Ready(기준 1차 에너지 소비량에서 50% 이상을 삭감한 건축물) 달성 가능성을 평가한다. 대상이 되는 건물 용도는 오피스 빌딩이다. 7월 27일에 발표했다.

미리 설계해 둔 건물의 3차원 모델에, 구조체 열관류율이나 유리의 태양열 취득률 등을 입력하면 수십 초 만에 달성 가능성이 'LOW' 'MIDDLE' 'HIGH'로 표시된다. 취재할 때 시연에서는 약 35초 만에 결과가 나왔다.

이 툴을 이용하는 것은 주로 디자인 설계자다. 오바야시구미 설계본부 설비설계부의 기무라(木村) 부장은 “전기나 공조 등의 설비만으로는 ZEB Ready를 달성하기 어렵다. 설비 사양이 상세하게 정해져 있지 않은 설계 초기 단계부터 달성을 위해 건물의 외피를 적절히 계획할 필요가 있다”라고 말한다.

건물 외피 성능 외에 차양이나 루버, 외벽의 요철 등 3차원 모델 모양에 따른 차양 효과도 계산 결과에 반영한다.

2027년에 5000억엔 예측, 2016년의 30배 이상 성장

최근에 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle) 기술이 크게 진화하면서 농업이나 인프라 설비 점검에 활용하는 일이 증가하고 있다. 그 시장 규모도 2027년에 5,000억엔 이상으로 예측된다. 2016년의 시장 규모와 비교해 30배 이상 성장이 전망된다.

예를 들면 인프라 설비 점검의 경우는 안전한 운용을 위해 각지에 배치된 교량이나 통신 철탑 등 인프라 설비를 정기적으로 점검해야 하는데, 높은 곳에 올라가 작업하는 일이기 때문에 작업자에게는 위험이 따른다. 저출산/고령화로 인한 인구 감소와 더불어 위험 작업을 해야 하는 설비 점검자의 수가 매년 감소하는 것이 문제가 되었다.

그래서 작업 안전화와 점검 작업의 효율화를 위해 UAV에 탑재된 카메라로 촬영해 대용하는 것이 검토되고 있다. 파일럿은 지상에서 UAV가 촬영한 이미지를 실시간으로 열람할 수 있기 때문에 UAV를 이용함으로써 높은 곳에 올라갈 필요 없이 안전하게 점검할 수 있다.

인프라 설비 점검 이외에도 물류나 건설 현장의 시공 관리, 방재, 방범 등 다양한 서비스에 활용하는 것을 검토하고 있으며, 각 사는 다양한 시험을 전개하고 있다.

시장의 현상과 시스템의 최신동향 등

Local 5G는 이제부터 본격적인 도입 단계에 돌입한다. 최적의 5G 시스템을 어떻게 선정하고 Local 5G를 활용하여 DX를 어떻게 추진해 나가면 좋을 것인가?

Local 5G시스템을 제공하는 주요 벤더 각 사들, 실제 Local 5G의 도입을 결정한 사용자들을 철저하게 취재하여 Local 5G 시장의 현상과 Local 5G 시스템의 최신 동향, 선정의 포인트 등을 분석해본다. 

Part 1. Local 5G 활용의 현재지 -- 상용화는 ‘영상 전송’ ‘광역 무선LAN’이 관건 
Part 2. 숨겨진 코스트의 철저 비교를 – 시스템 선정의 맥
Part 3. 속출하는 서브스크립트, 렌털 – 용도에 맞는 최적의 선택을
Part 4. 코스트퍼포먼스로 L5G 시장을 개척 – 존재감을 높이는 대만과 한국의 벤더
Part 5. DAS로 변하게 무선설계 – 분산형 안테나가 효과적인 2가지 용도는 
Part 6. 저렴해지는 L5G 단말 – 쇼케이스에서 검증의 장으로 시프트 진행 
Part 7. Wi-Fi로 실현되지 않는 공장을 – 제조업에서 진행되는 AMR의 L5G제어 Part 8. L5G로 스포츠 진흥 – 4K 중계업무의 AI자동화
Part 9. 시스템 선정으로 가시화를 중시 – 전국 최초 공도에 Local 5G를 정비