생성 AI와 제조업

혁신의 파도, 제 4차 AI 붐

제 4차 AI 붐의 도래라고도 불리는 생성 AI(인공지능)의 등장으로 제조업의 현장도 완전히 달라질 것으로 보인다. 생성 AI가 문서 작성이나 일상적인 정보 수집을 지원할 뿐만 아니라, 재료 개발부터 보수 점검에 이르기까지 모든 업무에서 활용되기 시작되고 있다. 기존 AI에는 없는 새로운 리스크도 지적되고 있는 가운데, 생성 AI와 제조업은 어떻게 함께 해야 할까? 선행 사례를 통해서 기대와 과제에 대해 살펴본다.

Part 1. 새로운 조류
모든 밸류체인에서 활약, 사람과 함께 작업해야 가치를 낳는다

새로운 문장이나 이미지 등을 만들어내는 생성 AI(Generative AI)의 물결이 제조업에도 밀려들고 있다. 생성 AI는 문서 작성이나 요약, 디자인 등, 업종이나 직종을 불문하고 활용이 확산되고 있으며 활용 장면은 더욱 늘어날 것으로 전망된다.

방대한 데이터를 학습한 대규모 언어 모델(Large Language Model: LLM)을 무기로 지금까지 없었던 ‘스마트함’을 얻게 된 AI는 제조업에서도 재료 개발에서 품질 관리에 이르기까지 모든 상황에서 업무 변혁을 가져올 가능성이 있다.

실제로 제조 업계에서 생성 AI에 대한 기대는 인력 부족 등을 배경으로 급속히 높아지고 있다. 

설계 공수 1/30로 줄어, 소니세미컨덕터솔루션즈와 캐논이 검증

반도체 IC(집적회로) 개발에 AI(인공지능)/기계학습 기술을 적용하여 설계 비용 및 기간을 줄이거나, IC를 고도화시키는 사례가 늘고 있다. 처리해야 할 데이터량이 증가해 IC가 대규모·복잡화되고 있는 한편, IC 설계 기간 단축 및 소비전력 절감이 요구되고 있기 때문이다.

이러한 상황을 배경으로 IC 설계에서 사용되는 EDA(Electronic Design Automation) 소프트웨어(이하 EDA 툴)에 기계학습 기술이 도입되고 있다. 이미지 센서의 신호 처리 IC를 사용해 기계학습 기술이 적용된 EDA 툴의 성능을 평가한 결과를 소니세미컨덕터솔루션즈와 캐논이 각각 ‘Cadence LIVE Japan 2023’(2023년 7월 14일, 요코하마 시)에서 발표했다.

IC설계에서는 성능(처리속도)과 소비전력, 칩 면적과 같은 복수의 요구 사양을 충족시키는 것이 요구된다. 하지만 요구 사양간에 서로 맞지 않는 케이스도 적지 않다. 예를 들면, 고성능(고속)의 IC는 소비 전력과 칩 면적이 커져 버린다. 한편, 칩 면적을 작게 하면 성능이 낮아질 수 있다. 이 때문에 EDA 툴을 사용할 때에는 어떤 요구를 우선시할 것인가를 파라미터로 지정할 필요가 있다.

하지만 파라미터의 설정을 잘못하면, 원하는 사양의 설계 결과를 얻을 수 없게 된다. 

디스플레이나 웨어러블 기기로의 도입 위한 연구개발 추진

질화갈륨(GaN)을 이용한 발광소자 연구개발 열기가 뜨거워지고 있다. 질화갈륨계 반도체 국제학회 'ICNS'에서는 LED 디스플레이나 웨어러블 기기와 같은 차세대 영상표시 기기를 위한 새로운 발광소자 발표가 잇따랐다.

-- 질화갈륨계 반도체로 적색 LED --
최근 디스플레이 분야에서 주목 받고 있는 것이 마이크로 LED이다. 액정 디스플레이에 비해 자발광형으로 명암비(콘트라스트비)가 높고, 소비전력도 낮추기 쉽다. 무기 재료이기 때문에 자발광형 유기EL에 비해 수명이 길고 고휘도라는 특징을 가지고 있어 차세대 디스플레이로 주목 받고 있다.

이미 업무용 대형 디스플레이에서는 실용화되고 있으며, TV나 PC, 스마트폰, 스마트워치와 같은 민생 기기로의 도입을 위한 연구개발이 추진되고 있다.　이처럼 이점이 많은 마이크로 LED이지만, 과제도 있다. 영상표시에 필요한 적색과 녹색, 청색의 삼원색 LED칩을 개별적으로 구동용 트랜지스터 기판에 구현하는 데 시간과 인력이 소요된다는 점이다.

이것을 해결하는 방법 중 하나로 삼원색의 마이크로 LED를 1장의 웨이퍼로 제조하는 ‘모놀리식화’에 대한 연구가 추진되고 있다.

새로운 시스템을 JASM 건설현장에 도입, 골재를 재사용

가시마는 2023년 8월 23일, 액화탄산가스(CO₂)를 사용해 건설현장에서 사용 후 남은 콘크리트나 사용되지 않고 처분된 콘크리트 등의 폐콘크리트 제로를 실현하기 위한 시스템을 개발해 건설현장에서 실제로 운용했다고 발표했다. 폐콘크리트를 골재와, CO₂를 고정해 중화한 처리토로 재생한다고 한다.

가시마의 이 새로운 시스템은 대규모 건설현장에서 일반적으로 설치하는 탁수 처리장치와 폐콘크리트 등으로부터 모든 골재를 분리하는 스파이럴 분급기, 전(前)처리조, 그리고 CO₂를 혼합 및 고정하는 특수 혼합장치 등을 조합한 것이다.

순서는 다음과 같다. 우선, 애지테이터 트럭에서 폐콘크리트를 스파이럴 분급기에 투입해 골재를 분리한다. 스파이럴 분급기는 미세한 골재도 분리가 가능해 후공정인 탁수 처리장치의 배관 막힘 방지 및 탁수 처리장치에 가해지는 부하를 저감할 수 있다. 분리된 시멘트와 골재의 세정에 사용된 물은 전처리조에서 혼합된다.

특수 혼합장치에서는 전처리조에서 보내져 온 시멘트 슬러리에 CO₂를 혼합 및 고정해 pH를 11이하로 한다. 지금까지 시멘트 슬러리의 pH 농도는 탁수 처리장치로 낮추어왔다. 

VR(가상현실)용 3차원(3D) 아바타 파일 포맷

VRM은 VR(가상현실)용 3차원(3D) 아바타 파일 포맷이다. VRM에 대응하는 애플리케이션이라면 서비스에 관계없이 동일한 아바타를 이용할 수 있다.

동영상 사이트 '니코니코 동화(ニコニコ動画)' 등을 제공하는 디완고(Dwango)가 최초로 VRM 사양을 공개한 것은 2018년 4월이다. 이후 2019년 4월, 디완고와 함께 NTT도코모(현 NTT코노큐)와 클러스터, HIKY 등의 메타버스 관련 기업, 게임 개발 환경을 제공하는 유니티테크놀로지스재팬 등으로 구성된 ‘VRM 컨소시엄’이 설립. 이 컨소시엄이 베타 버전을 거쳐 2022년 9월, ‘VRM 1.0’의 정식 버전을 발표했다.

VRM은 3D 모델 파일 포맷 'glTF'를 기반으로 하고 있다. glTF가 앱 실행 시 데이터를 불러오는 ‘런타임 로드’에 적합했기 때문이다. 또한 glTF는 인체에 국한되지 않고 다양한 3D 모델을 다룰 수 있는 반면, VRM은 인체의 3D 모델로서 다루기 쉽게 하기 위해 제약을 주었다. 또한 표정 설정 등 아바타에 특화된 기능을 추가했다.

-- 아바타의 ‘인격권’ 규정 --
VRM의 특징 중 하나는 아바타의 인격을 규정하는 라이선스 정보를 부가할 수 있다는 점이다. 아바타를 조작할 수 있는 유저를 정의하거나, 아바타의 행동에 제한을 줄 수 있다.

네트워크를 지원하는 오퍼레이션

대규모의 통신 고장은 일상생활이나 경제활동에 막대한 영향을 미치기 때문에 보다 강인한 네트워크가 요구된다. 본 특집에서는 NTT연구소에서 추진하는 시스템 고장에 대해, 네트워크의 저항력을 높임으로써 서비스 영향을 억지하고, 회복력을 높임으로써 복구 시간을 단축하는 로버스트 네트워크의 실현을 위한 대응에 대해 소개한다.

・높은 강인성의 네트워크를 지원하는 오퍼레이션
네트워크 시스템 고장의 내성 강화를 위한 오퍼레이션 기술을 중심으로 한 연구개발 대응에 대해 소개한다.

・대규모 시스템 고장 시의 ‘네트워크 상황의 조기 파악’
복잡화/다양화되는 네트워크 서비스의 네트워크 상황과 서비스 영향의 신속한 파악을 가능케 하는 연구개발 대응에 대해 소개한다.

・네트워크의 강인화를 실현하는 설계 제어 기술
네트워크의 신뢰성 향상을 도모하기 위한 엔드투엔드의 신뢰성 설계로서, 네트워크의 리던던시, 제어 플레인의 강인화, 엔드투엔드 통신의 로버스트화에 대해 소개한다.

기술은 일류, 자금은 3류를 피하자

첨단분야의 기술개발에서 민간기업이 주도적인 역할을 담당하는 관민 파트너쉽이 세계적인 새로운 조류가 되고 있다. 선행하는 미국은 이 대응을 핵융합로에 대응하는 방향으로 움직이고 있다. 한편 일본은 세계에서 유일하게 ‘자국만으로도 핵융합로를 제조 가능한’ 기술력을 가지고 있고, 기업의 경쟁력도 높다.

관민 파트너쉽은 일본 국내에서는 우주항공연구개발기구(JAXA)가 우주개발분야에서 선행하여 채택하고 있으며, 핵융합로 개발에서도 같은 움직임이 나올 가능성이 있다.

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