주택은 ‘사람을 감싸고 있는 로봇’

5년 후를 내다본 미래의 집

편백나무 향이 나는 방에서 새소리가 들리고, 나뭇잎 사이로 내리쬐는 햇살처럼 흔들리는 조명이 복도를 비춘다. 사람과 조화를 이루는 이러한 ‘미래 주택’이 도쿄도 스기나미(杉並)구에 등장했다. 이 미래 주택을 기획한 사람은 로봇 연구자인 이시구로(石黒) 교수이다.

“주택은 사람을 감싸고 있는 커다란 로봇과 같은 존재이다”. 안드로이드 연구의 1인자인 오사카대학의 이시구로 교수에게는 주택도 로봇처럼 보인다. 하지만, 오늘날의 주택에는 “사람의 생활을 풍부하게 하기 위한 기술이 충분히 탑재되어 있지 않다”라고 지적한다.

이시구로 교수가 생각하는 최신 기술이 가득 탑재되어 주택이란 어떤 모습일까? 이 물음에 답하기 위해 지은 것이 ‘ivi house’이다. 이시구로 교수와 하세코(長谷工)코퍼레이션이 공동으로 개발했다.

이 주택의 테마는 ‘생명을 내포하고 있는 주거가 사람과 조화된다’이다. 빛이나 소리, 향기 등의 연출을 통해 ‘주택의 생명감’을 표현, 기존과는 다른 주택의 모습을 제안했다.

올 3월에 준공된 ivi house는 목조 2층 건물로, 연면적은 약 100m². 설계·시공은 하세코코퍼레이션이 2020년에 자회사화한 호소다공무점(細田工務店, 도쿄)이 담당했다. 가장 먼저 눈에 띈 것은 나무들이 늘어서 있는 것과 같은 종형 루버를 사용한 외장이었다. 외부로부터의 시선을 차단하는 역할도 하고 있었다. 인테리어는 호텔처럼 고급스럽게 완성되어 있었다.

Starlink 안테나의 10분의 1, 자동차 및 드론으로의 탑재 노려

‘휴대전화를 사용하기 어려운 장소에서도 고속 통신을 가능하게 하는 저궤도(LEO: Low Earth Orbit) 위성통신을 모빌리티 세계로’. 샤프와 미쓰비시케미컬, 정보통신연구기구(NICT), TecLab(도쿄)은 7월 30일, LEO 위성용 안테나와 모뎀을 통합한 초소형·경량의 유저 디바이스를 공동 개발하기로 합의했다고 발표했다.

-- 타깃은 자동차 --
LEO 위성통신의 선구자인 미국 SpaceX의 고속 인터넷 서비스 ‘Starlink’용 페이즈드 어레이(Phased array, 위상 배열) 방식 평면 안테나의 크기는 594mm×383mm×39.7mm이다. 샤프도 선박 등에 탑재하는 것을 목표로 하고 있으며, 올해 안에 실용화하기 위해 크기 446mm×446mm×66mm, 무게 약 7kg의 유저 디바이스 개발을 추진하고 있다.

한편, 이번 공동 개발에서 목표로 하는 것은 약 200mm×200mm×30mm로, 현재 개발 중인 모델 부피의 10분의 1 정도이며, 무게 약 1kg의 초소형·경량의 유저 디바이스이다. 자동차나 드론 등 모빌리티로의 탑재를 목표로 하고 있다.

자동차에 표준 탑재되면 이동통신 전파가 닿지 않는 지역에서 사고나 고장 등의 문제에 직면해도 자동차 딜러와 연락할 수 있는 등, 서비스 향상으로 이어진다. 샤프는 ‘제2회 SPEXA 국제 우주 비즈니스전’(7월 30일~8월 1일, 도쿄빅사이트)에서 이 유저 디바이스의 목업 등을 선보였다.
 

해체 현장에서 박리 작업 불필요, 가시마와 교에이제강이 협력

가시마(鹿島)와 대형 전기로 제조 업체인 교에이제강(共英製鋼)이 유해물질이 묻은 금속 폐기물의 무해화·재자원화를 위해 협력한다. 건물 해체 공사에서 발생되는 석면이나 납이 함유된 도료 등이 묻어 있는 금속 폐기물을 전기로를 이용해 무해화하여 철강 제품으로 재생한다. 양 사는 협업을 통해 양 사 간의 금속 폐기물 회수 및 운반 체제를 강화하여 국내 각지의 해체 현장으로 확대해 나가는 것을 목표로 한다.

가시마가 해체 공사에서 발생되는 유해물질이 묻어 있는 금속 폐기물 처리를 교에이제강에 의뢰. 교에이제강은 전기로로 유해물질을 무해화하는 용융 처리를 해 철근 등의 철강 제품으로 재생한다. 이 제품을 가시마가 구입해 시공하는 프로젝트에 사용하는 흐름이다.

지금까지는 해체 현장에서 금속 폐기물에 묻어있는 유해 물질을 그 자리에서 박리한 후 금속 스크랩으로 처리하거나, 매립 처리하고 있었다. 현장의 박리 작업에 있어서 작업자의 부담이나 안전 위생, 주변 환경에 대한 배려가 과제였다. 이번 협업으로 유해물질을 전기로의 용융 처리로 무해화할 수 있기 때문에 현장에서의 박리 작업이 불필요해져 노동 환경 및 생산성 향상을 기대할 수 있다.

앞으로 유해물질이 포함된 금속 폐기물은 해체 공사의 증가로 인해 대량으로 발생할 것으로 전망되고 있다. 가시마와 교에이제강에 따르면, 재건축 등의 시기가 임박한 교량이나 철탑 등, 1960년경에 지어진 건조물의 대부분에는 납 함유 도료가 사용되었다고 한다.
 

앱과 동영상으로 현장 교육이 편하게

일본에 온 외국인 기술자들이 현장에서 고전하는 장애물 중 하나가 언어나 문화 차이로 인한 안전관리의 어려움이다. 하지만 AI(인공지능)를 이용한 지원 서비스가 등장하면서 현장의 수용 부담이 줄고 있다.

건설현장에서 언어장벽으로 고민한 경험이 있는 외국인 기술자가 현장용 안전대책 지원 서비스를 개발했다. 2022년에 AVETE(도쿄)를 설립한 인도 출신의 우탐 드위베디(Uttam Dwivedi) 대표이사 CEO다.

인도공과대학교 칸푸르와 도쿄대학에서 토목공학을 배운 후, 안도하자마에서 AI 등에 의한 현장 작업의 업무 효율화에 종사했다. 그 경험들이 창업으로 이어졌다.

우탐 CEO는 “건설현장의 업무를 파악하기 위해 수시로 국내 현장을 방문했지만 일본 자체의 안전 관련 기준과 전문용어를 이해하는 데 어려움을 겪었다”라고 회상했다. 언어나 지식의 벽을 없애고, 안전 작업에 필요한 중요 정보를 이해/공유할 수 있는 시스템을 AI로 실현하고 싶다고 생각했다.

AVETE는 AI를 이용해 현장의 안전 교육이나 안전 관리를 지원하는 2개의 서비스 ‘연수AI’ ‘안전AI’를 전개하고 있다. 두 서비스 모두 외국인 기술자도 다룰 수 있도록 앱에서 일본어와 영어를 전환할 수 있다. 장기적으로는 다른 언어에도 대응할 계획이다.
 

카르나바이오가 중국 Dobot의 로봇 도입, 야간에 작업

수십만 엔의 초저가 로봇팔을 사용하는 사례가 바이오 분야에서도 등장했다. 고베(神戶)시에 거점을 두고 있는 바이오 벤처인 카르나바이오사이언스(Carna Biosciences)는 신약 개발 연구에 필요한 실험 작업을 로봇팔로 자동화했다. 중국 Dobot Robotics의 초저가 4축 로봇팔 ‘MG400’을 도입해 분석∙평가(Assay) 장치에 측정 대상 물질을 투입∙배출하는 작업을 야간에 자동으로 실시하고 있다.

카르나바이오사이언스는 2003년에 창업. 원래 당시 가네보(鐘紡)의 의료품연구부문이 시작점이다. 1999년에 가네보가 이 연구부문을 네덜란드의 Organon에 매각함으로써 그 일본법인(Organon Japan) 연구소가 되었다. 2002년경에 Organon이 세계적인 구조조정을 실시해 일본의 거점도 축소∙폐쇄될 예정이었기 때문에 연구소 멤버들이 독립해 카르나바이오사이언스를 설립하였다. 자체적으로 의약품을 개발하는 바이오신약개발부문과 대형 제약사 등에 물질의 제공·분석서비스 등을 제공하는 신약개발지원부문이라는 2종류의 사업을 전개하고 있다.

신약개발 사업은 투자와 시간을 필요로 하는 사업으로, 그 자원을 안정적 수익을 기대할 수 있는 대기업을 대상으로 한 신약개발서비스를 통해 보완하는 구조로 되어있다. 이번에 로봇팔을 도입한 것은 후자인 신약개발지원부문이다. 고객 제약사로부터 물질의 분석·평가를 수탁해 그 평가 결과를 납품하고 있으며, 이번에 그 분석·평가 작업의 일부를 로봇으로 자동화했다.
 

뉴트리노의 관측 빈도 8배로

하이퍼 카미오칸데(Hyper-Kamiokande)는 노벨상 수상으로 이어지는 연구 성과를 낸 실험 시설 ‘카미오칸데’와 ‘슈퍼 카미오칸데’의 후계시설이다. 관측 성능이 비약적으로 높아져 세계의 뉴트리노 연구를 주도하는 무대가 될 것 같다.

‘하이퍼 카미오칸데 계획’은 22개국, 640여 명의 연구자가 참여하는 국제공동연구 프로젝트다. 핵심 기관은 도쿄대와 고에너지가속기연구기구(KEK)로, 시설 정비에는 국가 예산 등에서 약 649억 엔을 투입한다. 2028년에 실험 개시 예정이다.

하이퍼 카미오칸데는 기후현 히다시 가미오카초에 있는 광산의 지하 깊은 곳에 만들어진다. 약 26만 톤의 저수가 가능한 대수조에, 약 2만개의 초고감도 광센서를 설치한다.

계획의 주목적은 우주에서 날아오는 소립자 ‘뉴트리노’를 관측하는 것이다. 뉴트리노는 물질의 최소 단위인 소립자 중 하나다. 우주 탄생 기원의 수수께끼를 해명하는 열쇠를 쥐고 있다고 한다. 다만 다른 물질과 거의 반응하지 않아 관측이 매우 어렵다. 물질을 쉽게 빠져나가기 때문에 '유령입자'라고도 불린다.

매우 드물지만, 뉴트리노는 물과 충돌했을 때 ‘체렌코프광(Cherenkov radiation)’이라고 하는 희미한 빛을 낸다. 전자 등을 튕겨내며, 그로 인해 생성된 하전입자가 발하는 빛을 센서로 포착함으로써 뉴트리노를 관측할 수 있다. 수조를 지하에 설치하는 것은 관측에 방해가 되는 우주선을 피하기 위해서다.
 

스마트셀 개발에 스카라 로봇과 양자계산 활용 1부

미생물 등을 이용해 목적 물질을 생산하는 바이오 제조. 그 첫 번째 열쇠는 유전자 변형 등으로 품종 개량을 거듭해 높은 기능을 부여한 세포, ‘스마트셀’의 존재다. 자연 상태 균주(wild strain, 야생주)로는 사업화가 어렵기 때문에 생산 효율을 인위적으로 높일 필요가 있다. 다만, 미생물의 품종 개량은 개발에 10~20년 걸리기 때문에, 과감한 투자가 이루어지지 않는 요인이 되고 있다.

그러나 이제는 1~2년이면 개발할 수 있는 환경이 갖추어지고 있다. 미생물의 최적 대사 경로를 탐색하는 계산 기술이나, AI 등 기계학습을 활용한 패턴 추출과 같은 분석 기술이 발전했다. 수작업 영역에서도 수평 다관절 로봇(스카라 로봇)을 활용한 자동화가 진행되고 있다. 마지막으로는 양자계산을 사용한 세포 내부의 분석 기법까지 나왔다.