컴퓨팅에 광전융합기술

실리콘 포토닉스 시대, 드디어 도래

최근 생성 AI(인공지능)의 붐으로 데이터센터의 전력 소비량이 급증하고 있다. IEA(International Energy Agency, 국제에너지기관)의 예측에 따르면, 2026년 데이터센터의 전력 소비량은 2022년과 비교해 2배 증가. 그 양은 일본의 전력 소비량과 맞먹는다고 한다.

이것을 해결할 게임 체인저 기술로 주목 받고 있는 것이 광(光)기술이다. 전기를 이용한 신호 전송을 빛으로 대체하는 것으로, 소비전력을 극적으로 줄일 수 있다. 일본에서는 NTT가 IOWN(Innovative Optical and Wireless Network)을 통해 추진, 인텔 등 해외 기업들도 연구개발을 추진하고 있다.

제1부: 시장 동향
전기 의존, 이제는 한계, 실리콘 포토닉스 시장이 급성장

데이터센터의 절전화 수요를 배경으로 빛과 전기를 하이브리드로 이용하는 '광전융합’ 기술에 이목이 집중되고 있다. 기판 간이나 칩 간을 광으로 접속함으로써, 전기신호에서 문제가 되고 있는 전력손실을 크게 절감할 수 있다. 전 세계적으로 투자가 몰리고 있으며, 2028년에는 시장 규모가 2022년의 약 10배인 6억 달러 규모가 될 전망이다.

유럽의 EV 시프트 계획은 재검토 불가피

신차 판매 중 3대 중 1대가 '하이브리드 차량'. 유럽에서 하이브리드차가 팔리고 있다. 2017년부터 2023년까지 6년간 신차 판매에서 하이브리드차의 비중은 30.7포인트나 증가했다. 한편으로 전기자동차(EV)는 13.1포인트 증가에 그쳤다. 유럽 각국은 보조금을 비롯한 각종 우대책을 쏟아냈지만 유럽위원회가 추진해 온 EV 시프트에는 여전히 힘이 실리지 않고 있다.

유럽은 2035년까지 모든 신차를 제로 에미션으로 하는 기본방침을 내걸고 있다(합성 연료 ‘e-fuel’만을 사용하는 차량을 제외). 그 때문에 여기에서는 엔진을 탑재한 플러그인하이브리드차(PHEV)를 하이브리드차에 포함했다. 즉, 이른바 HEV(스트롱 하이브리드차와 마일드 하이브리드차)와 PHEV를 합계한 것을 하이브리드차로 본다.

다만 ACEA가 20년까지 PHEV를 EV에 추가해 ‘ECV(외부충전가능차)’로 분류하고 있었기 때문에, 여기서 제시한 EV 데이터는 2017~2020년은 EV+PHEV, 2021~2023년은 EV뿐이다. 따라서 하이브리드차는 2017~2020년까지는 HEV만, 2021~2023년은 HEV+PHEV다.

2017년 2.8%였던 하이브리드차는 23년 33.5%까지 비중을 높였다. 연평균 약 5.1포인트의 성장세를 보이고 있다. 이에 2017년 1.5%였던 EV는 2023년 14.6%까지 비중을 높였다. 하지만 연평균으로 보면 약 2.2포인트의 성장에 그쳤다.

AI메디컬서비스, 성능 평가가 달라 승인 취득에 어려움

“인공지능(AI)과 사람이 협력해 위암의 조기 발견에 실패하는 것을 막고 싶다”. AI메디컬서비스(이하, AIM)의 다다(多田) CEO는 3월 4일에 판매를 개시한 내시경 화상 진단 지원 소프트웨어 ‘gastro AI-model G’의 발표회에서 이렇게 말했다.

이 소프트웨어는 위의 내시경 화상을 AI로 해석하고, 조기 위암 가능성이 있는 장소를 표시해 의사의 진단을 보조하는 것이다. 사실, AIM에게 있어 의료기기제조판매승인(약사 승인)을 취득하기까지의 여정은 결코 쉽지 않았다.

-- 감별 AI에서 검출 AI로 사양 변경 --
AIM이 약사 승인 취득을 목표로 의약품의료기기종합기구(PMDA)와의 상담을 개시한 것은 2019년 9월. 코로나19 등의 영향으로 예정된 스케줄에서의 협의가 어려웠다고 한다.

AIM은 2021년 8월, PMDA에 신청을 제출. 이 단계에서는 위암 여부를 판정하는 감별 AI로 신청했다. 구체적으로는 'AI가 화상에서 종양을 검출해 그 위치와 신뢰도를 수치로 표시한다'라는 사양이다.

유전자 발현과 화합물 합성에도 착안

산학 연대의 신약 개발 AI(인공지능) 프로젝트 ‘DAIIA’에서는 기존의 신약개발 프로세스를 효율화하는 AI 뿐만이 아니라, “근미래적인 신약 개발”(나고야(名古屋)대학 대학원 정보학연구과의 야마니시(山西) 교수)을 실현하는 AI 개발도 추진하고 있다. 기존의 신약 개발 AI로는 어려웠던 '도전적 신약 개발'을 실현해 일본 제약기업들이 경쟁력을 높여나갈 수 있도록 할 계획이다.

“기존 방법으로는 제안할 수 없는 단백질이나 화합물의 단서를 얻을 가능성이 있다”. 나고야대학의 야마니시 교수는 DAIIA 에서 자신이 담당하고 있는 ‘오믹스(OMICS) 데이터를 포함한 다계층 데이터를 고려한 신약 개발 AI’에 대해 이렇게 말한다. 오믹스 데이터란 유전자 발현(유전자 정보에 근거한 단백질 합성)에 관한 생명 정보 등을 가리킨다.

DAIIA 에서 개발이 진행되고 있는 AI는 크게 세 가지로 나뉜다. '화합물 프로파일 예측 AI'와 '신규 화합물 제안 AI', 그리고 앞서 언급한 오믹스 데이터를 포함한 다계층 데이터를 고려한 신약 개발 AI이다.

이들 중 화합물 프로파일 예측 AI와 신규 화합물 제안 AI 는 조합되어 사용된다. 각 AI에서는 질환의 원인인 단백질(타깃)과 약의 후보인 화합물의 관계(활성치), 화합물의 성질(체내 동태나 독성 등) 등을 학습시킨다. 학습 데이터는 기본적으로 실험 등을 통해 얻은 것이기 때문에 AI가 제안하는 화학 구조의 범위는 한정된다.

다케나카공무점의 새로운 시스템 ‘설계 BIM 툴’ 시동

다케나카공무점이 건축 설계 업무의 DX(디지털 트랜스포메이션)를 크게 전진시킨다. 2024년 3월 7일에 발표한 '설계 BIM 툴'은 데이터를 기반으로 기본 설계를 진행하기 위한 혁신적인 시스템이다.

설계 정보의 일괄 관리나 설계 작업의 일부 자동화, 작성한 BIM(빌딩 인포메이션 모델링) 모델의 자동 품질 체크 기능 등을 패키지화한, 다케나카공무점의 ‘설계 BIM 툴’이다. 다케나카공무점은 2023년 10월 이후에 기본 설계에 착수한 모든 안건에 원칙 적용해, 설계 업무의 추진 방식을 진화시킨다.

목표는 데이터 드리븐(데이터를 바탕으로 의사결정 등을 내리는 것) 건축 설계이다. 개발을 이끈 다케나카공무점 설계본부 DX추진총괄부의 이케다(池田) 부장은 “설계자의 작업 시간을 단축하면서 부가가치가 높은 제안을 빠르게 제시해 건축주의 의사 결정을 지원하고 싶다”라고 말한다.

설계 BIM 툴은 ‘설계 포털’과 ‘설계 앱’, ‘모델 체커’의 3개로 구성된다. 여기서 핵심은 설계 정보를 관리/공유하기 위한 설계 포털이다. 업무를 통해 만들어낸 데이터를 클라우드에서 일괄 관리하여, 고객을 포함한 프로젝트 관계자들이 쉽게 공유할 수 있도록 했다.

IP주소의 주역이 교체

Part 1. 동향
v6의 보급을 공존 기술이 지원

인터넷을 뒷받침하는 통신 프로토콜인 IP(Internet Protocol)의 주역이 드디어 교체된다. 지금까지 널리 사용되어 온 IPv4를 대신해 차기 규격인 IPv6의 채택이 추진되고 있다.

올 2월에는 일본에서의 IPv6 이용률이 50%를 넘어섰다는 조사 결과도 나왔다. 구글은 자사의 각종 서비스에 IPv6로 접속하고 있는 유저의 비율을 조사해 그 결과를 공개했다. 그 조사에 따르면, 일본에서의 IPv6 이용률은 2월 22일 시점에서 50.57%에 달했다. 세계 전체에서의 IPv6 이용률도 2월 17일 시점에서 45.35%로 50%에 육박했다. 10년 전인 2014년에는 전 세계적으로 3% 정도밖에 이용되지 않았다.

이 외에도 IPv6의 침투를 나타내는 데이터는 많다. 예를 들면, 인터넷이니셔티브(IIJ)는 자사 서버가 취득한 인터넷상의 모든 경로 정보(풀 루트)를 공개하고 있다. 그 가운데 IPv6로 구축된 경로 수는 2023년 9월 시점에서 17만 9,510개 경로에 이른다. 2014년 9월 시점에는 1만 8,543개 경로로, IPv6의 경로 수는 10년 만에 약 10배로 증가했다.

AI를 위한 네트워크

6G는 AI를 위한 네트워크가 된다. 2030년의 상용화를 목표로 하고 있는 6G(Beyond 5G)는 어떠한 미래를 창조하려고 하는 것일까? 지금 확실하게 말할 수 있는 것은, AI가 6G의 최고 중요 항목이 된다는 것이다. 6G를 둘러싼 최신 동향을 철저하게 리포트한다.   

Part 1. 6G가 획득하는 새로운 기능 – AI/로봇 용으로 최적화
Part 2. 5G가 6G로의 지름길 – 5G-Advance로 AI 활용을 검증
인터뷰. 6G로 일본의 강점을 살린다 – NTN과 광으로 세계를 견인
Part 3. 6G의 주력 주파수는 – 7~15GHz 대역이 급부상
Part 4. MWC에서 존재감 나타낸 일본 – 주요 테마는 서브 테라헤르츠파의 활용
Part 5. 해외 주요국의 6G 전략 – 구미와 중국과 한국에 더해, 인도도 활성화