※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1883호(2019. 2. 12. 발행)에 기고한 원고입니다.

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독일 탈원전 이어 탈석탄 결정, 빌게이츠는 4세대 원자로 개발 추진.pdf
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지난 1월 말, 세계최대 석탄 소비국 중 하나인 독일은 2038년까지 자국 내 84기의 석탄 화력 발전소를 모두 폐쇄할 예정이라고 밝혔음

 

이번 발표는 유럽에서 영향력이 가장 크다고 할 수 있는 독일이 이산화탄소 배출량 삭감에 이전까지보다 더 많은 노력을 하겠다는 의지의 표현으로 읽히고 있으며, 따라서 다른 나라의 행보에도 영향을 미칠 것이란 전망이 나오고 있음

 

온실가스 감축에 대한 국제적 합의를 이행하기 위한 조치로 나온 것이기는 하지만, 자국 내에서 사용되는 전력의 40%를 석탄 화력발전으로 충당하고 있는 독일이기 때문에, 이번 석탄 화력발전소 폐쇄 결정은 세계인들의 주목을 끌고 있음

 

이번 결정을 발표한 곳은 독일의 광산업계, 전력회사, 학계, 환경단체 등 각계 전문가 28명으로 구성된 독일 탈석탄위원회인데, 작년 7월부터 약 7개월간에 걸친 치열한 논쟁 끝에 2038년까지 석탄 화력발전소의 운영을 중단하라는 권고안을 내놓게 된 것임

 

위원회는 가능한 한 2035년까지 폐쇄시기를 앞당기는 방안에 대해서도 추가 검토 요청을 하였는데, 위원회의 합의안은 향후 독일 정부의 승인을 통해 공식 결정안이 됨

 

독일은 이번 석탄 발전소 폐쇄 결정에 앞서, 2011년 발생한 일본 후쿠시마 원전 사고 이후에 2022년까지 모든 원자력 발전소를 폐쇄한다는 결정을 내린 바 있음

 

원자력 발전소 중단을 발표한 직후에는 독일의 많은 기업들이 외국의 경쟁 기업에 비해 경쟁력이 떨어지게 될 것이라 반발하는 등 강한 비판들이 난무하였음

 

주요 공장들의 독일 철수가 이어질 것이라는 전망이 제기되기도 하였고, 환경에는 나쁘지만 저비용의 기존 발전소들을 환경에는 좋으나 고비용의 발전소로 대체하려는 정부 정책에 대한 지속적인 문제 제기가 이루어졌음

 

그러나 20191월말 현재 독일은 자국 내 19기의 원자력 발전소 중 12기를 완전히 폐쇄했으며, 원자력 발전소 폐쇄 작업은 순조롭게 진행되고 있음

 

원자력 발전소 중단에 이어 석탄 화력발전소까지 폐쇄하기로 결정했다는 것은 향후 독일이 2038년까지 국가 전력의 65~80%를 재생가능 에너지로 충당해야 함을 의미함

 

이러한 목표는 달성이 불가능해 보이지는 않는데, 2018년에 독일에서는 재생가능 에너지가 석탄 기반의 발전량을 웃돌았으며, 자국 내에서 소비되는 전력의 41%를 재생가능 에너지로 조달하는 데 성공하였기 때문

 

재생가능 에너지 발전량 달성보다는 발전소 폐쇄에 따른 고용 문제 해결이 더 어려울 것으로 보이는데, 독일의 공공기업과 노동조합의 석탄 화력발전소의 유지를 강하게 지지하기 때문

 

독일에서 석탄 산업에 직접 종사하는 노동자는 약 2만 명, 간접적으로 연결된 노동자의 수는 약 4만 명으로 추정되는데, 이들을 어떻게 전환할 것인가 새로운 과제로 부상하고 있음

 

기후변화 대응을 이끌고 있는 독일이 탈원전에 이어 탈석탄까지 결정함으로써 선진국들을 중심으로 에너지 정책 전환이 탄력을 받을 수 있는 계기가 마련된 것으로 보임

 

독일은 오랫동안 전지구 차원의 기후변화 대응에서 리더십을 구축해 왔으며, 탈원전 선언 이후 신재생 에너지를 적극 육성해 왔지만, 원자로 폐쇄에 따른 전력부족을 해소하기 위해 석탄 화력에 의지하면서 미세먼지와 온실가스로부터 자유롭지 못했던 것이 사실

 

독일 정부는 점차 심각해지고 있는 기후변화 상황에 대응하려면 석탄 화력을 지속하는 것은 적절치 않다는 결론에 도달한 것으로 보임

 

독일을 포함한 세계 200개국이 2015년에 맺은 기후 변화에 관한 국제협약, 일명 파리 협약은 전세계 평균 기온 상승을 ‘2도 미만으로 억제하기 위해 온실가스 배출 감소와 관련된 여러 목표를 설정하고 있음

 

탈석탄위원회는 석탄 화력발전소의 폐쇄가 성공적으로 진행되면, 독일은 2030년까지 이산화탄소 배출량을 1990년 대비 45%, 2050년까지는 1990년 대비 20%까지 감축한다는 목표를 달성 할 수 있을 것이라 전망하고 있음

 

한편 MS 설립자 빌 게이츠는, 기후변화에 대응한다는 목적은 동일하지만, 그 해결책으로 차세대 원자력 기술의 개발을 추진해야 한다는 주장을 펴고 있어 관심을 모으고 있음

 

워싱턴포스트에 따르면 빌 게이츠는 실제로 첨단 원자로 개발 지원을 이끌어 내기 위해 연방 의원들 설득에 나서고 있고, 이미 관련 사업과 관련한 상당한 예산이 배정되고 있다고 함

 

빌 게이츠는 자신의 블로그를 통해, 기후변화 문제를 해결하기 위해 핵에너지 연구 부문에서 미국의 주도적 역할을 복원하고 선진적인 핵개발 기술이 적극 도입되도록 정치 지도자들을 설득하는 것을 2019년의 목표로 세웠다는 뜻을 밝혔음

 

워싱턴포스트에 따르면 빌 게이츠는 자신이 설립한 연구 기업 ‘TerraPower(테라파워)’10억 달러를 투자하였으며, 민간 투자자들로부터 10억 달러를 추가로 조달할 예정이라고 함

 

여기에 민주당과 공화당 양당의 의원들과 면담하고 원자력이 필요성을 설득한 결과 새로운 원자로 기술 개발을 위해 22,100만 달러의 예산 승인을 이끌어냈다고 함

 

빌 게이츠는 태양광이나 풍력 등 신재생 에너지는 안정적인 공급을 기대하기 어려운 반면, 열화우라늄을 사용하여 장기간 연료 교환이 불필요한 진행파 원자로를 이용한 발전은 기후변화에 충분히 대처할 수 있는 이상적인 에너지원이라 주장하고 있음

 

원자력 발전의 최대 이슈는 사고의 위험인데, 빌 게이츠는 기본적으로 위험에 대응하는 최선의 방법은 기술을 포기하는 것이 아니라 그 기술의 완성도를 높이는 것이란 입장을 견지하고 있으며, 기술 혁신을 통해 사고를 방지할 수 있다고 보고 있음

 

빌 게이츠가 제안하는 진행파 원자로4세대 원자로로서 꿈의 원자로라고도 불리지만 아직은 아이디어 차원이며 경제적 타당성에 대해 논란이 있는 기술임

 

진행파 원자로(Trailing Wave Reactor, TWR)MIT2009년 세계 10대 유망 기술로 선정한 바 있는데, 아이디어 자체는 이미 1950년에 제시되었을 정도로 누구나 생각해 봤음 직하나 구현은 그 만큼 어려운 기술이라 할 수 있음

 

[ 그림  2]  빌게이츠가 개발을 지원하는 진행파 원자로 (자료: Hertz)

 

현재 가동 중인 원자로가 천연우라늄(U-235)을 분리하여 연료로 사용하고 그 분리 과정에서 발생한 U-238 혹은 열화우라늄을 방사성 폐기물로 처리하는 반면, 진행파 원자로는 폐기물을 핵분열 물질로 전환시켜 다시 연료로 사용할 수 있게 하자는 것임

 

열화우라늄에 증식파(Breeding Wave)를 쏘아 '플루토늄(Pu)-239'로 증식시킨 후 발생하는 연소파(Burning Wave)를 이용해 Pu-239를 핵분열시켜 에너지를 발생시킨다는 아이디어

 

진행파 원자로의 최대 장점은 한번 연료를 넣으면 최장 60년까지 발전소가 가동된다는 것이며, 플루토늄까지 완전히 연소시키고 나면 남는 폐기물들도 안정적인 비방사성 물질과 독성이 약해진 매우 작은 양의 방사성 물질들 뿐임

 

60년 동안 연료를 추가하거나 교체할 필요가 없기 때문에 인간의 오류로 인한 사고 위험도 훨씬 줄어들게 되어 구현만 된다면 가히 꿈의 원자로라 할 만한데, 실제로 아직은 꿈같은 이야기로 프로토타입조차 만들어지지 않은 상태임

 

원자력 전문가의 대부분은 테라파워가 목표로 하는 진행파 원자로의 개발에는 엄청난 개발비용이 소요되고, 실제 상용화 기술로 완성되어 원자로가 건설될 때까지는 수십 년이 걸릴 것이라며 반대하는 입장에 있는 것으로 알려져 있음

 

또한 환경단체들은 차세대 원자로는 중앙집중형 전력 공급 방식이어서 신재생에너지에 기반한 지역 중심의 그리드로 나아가려는 최근 흐름에 배치된다는 점을 지적하고 있음

 

실현가능성에 논란이 있지만, 미 에너지성이 4세대 원자로의 실용화 목표를 2030년으로 잡고 있기 때문에, 기술 발전 속도에 따라 신재생에너지와 좋은 경쟁관계를 이룰 수도 있을 전망

 

1979년에 발생한 스리마일 섬 원자력 발전소 멜트다운 사고 이후 미국의 여론은 반()원자력으로 기울어져 있으며, 소위 평화를 위한 핵에너지연구에 대한 사회의 관심은 해마다 감소하고 있고 원자력 분야 기업은 투자자들에게 별 인기가 없는 상황

 

이런 상황에서 영향력이 상당한 빌 게이츠가 새로운 원자로 기술 개발을 들고 나와 본인이 직접 거액을 투자하고, 민간 투자와 공공 예산 지원을 이끌어 내고 있는 것이기 때문에, 미국의 미래 에너지 정책에 변화를 가져오게 될지 귀추가 주목되는 것임

 

이 기술의 현실성에 비관하는 과학자들은 테라파워를 비롯한 차세대 원자력 발전 업체들이 십년 이내에 전세계에 차세대 원자로를 상업적으로 배포할 수 있다고 주장하는 것은 일반인들의 오해를 낳는 부적절한 것이라 비판하고 있음

 

진행파 원자로 역시 기후문제 해결과 모든 인류의 보편적 에너지 복지를 목표로 하고 있어 근본 취지는 신재생에너지 추진과 다르지 않기 때문에, 향후 환경과 에너지 상황에 따라 상보적인 기술로 발전할 가능성도 배제할 수 없음

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중국 허베이성 ‘빚꾸러기 지도’ 앱 공개, 전국민 신용평가시스템의 일환.pdf
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중국 허베이성 고등 인민법원은 빚을 지고 갚지 않는 사람이 반경 500m 이내에 있을 경우 경보를 발신하는 앱의 운영을 시작하였음

 

앱의 명칭은 ‘a map of deadbeat debtors(악성 채무자의 지도, 老賴地图)’, 위챗(WeChat, 微信) 메신저에서 접속할 수 있으며, 경보 수취뿐만 아니라 근처에 있는 채무자의 정보도 앱을 통해 확인이 가능함

 

[ 그림  1]  악성 채무자의 정보를 알려주는 지도 앱 (자료: CNet)

 

앱을 이용하면 채무자에 관한 정보를 누구나 접근하여 볼 수 있어, 빚을 갚을 여유가 있음에도 돈이 없는 척하는 노회한 사람들을 쉽게 알아낼 수 있다고 함

 

단지 여기저기 빚을 내고 다니는 빚꾸러기를 알려주는 데만 목적이 있는 것이 아니라, 일부러 갚지 않는 악성 채무자들을 구별하는 데도 목적이 있다는 것

 

허베이성 고급 인민법원은 이 앱이 정부의 재정을 강화하고 사회적으로 신뢰할 수 있는 환경을 만들기 위한 정책의 일환이라고 설명하였음

 

중국 정부는 사회신용시스템이라는 전국 단위 국민평가시스템의 도입을 추진하고 있는데, 2020년까지 전 국민을 신용 점수로 평가할 예정

 

지금까지는 각각의 도시와 성에서 각기 다른 버전의 사회신용시스템을 도입하고 있었지만, 중국 정부가 모든 정보를 통합하여 거대한 데이터베이스를 구축한다는 계획

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양자컴퓨팅 선도기업들, 양자컴퓨터 소프트웨어 개발자 확보 경쟁 시작.pdf
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현재의 컴퓨터와는 완전히 다른 원리로 움직이는 양자컴퓨터에 대한 기대가 높아짐에 따라, 구미의 기업들 사이에서 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발자 확보 경쟁이 시작되고 있음

 

작년 12월 실리콘밸리에서 열린 양자컴퓨터의 비즈니스 활용에 관한 국제 컨퍼런스인 ‘Q2B Conference’에서는 여러 기업들이 양자 소프트웨어 개발자 지원 정책을 발표하였음

 

유럽의 항공기업 에어버스(Airbus)', 고성능 컴퓨팅의 성능 향상이 한계에 이르고 전혀 만족스럽지 않게 됨에 따라 고도의 항공물리 시뮬레이션에 더 많은 컴퓨팅 파워가 필요해졌으며, 컴퓨팅 패러다임의 변화를 위해 양자 컴퓨터용 소프트웨어 개발에 도전 중이라 설명

 

2020년까지 양자컴퓨터를 도입할 계획인 에어버스는 항공물리 시뮬레이션을 양자 컴퓨터로 구현할 수 있는 소프트웨어 개발자를 모집하기 위해 ‘Airbus Quantum Computing Challenge(에어버스 양자 컴퓨팅 챌린지)' 프로그램을 전개하고 있음

 

챌린지 프로그램을 통해 뽑힌 소프트웨어 개발자는 2020년 이후 도입될 양자컴퓨터를 사용할 수 있으며, 직접적인 자금 지원도 받을 수 있음

 

[ 그림  1] Q2B  컨퍼런스의  VC  패널 토론 (자료: QC Ware) 

기업들이 양자컴퓨터용 소프트웨어 개발자 확보에 나선 배경에는 슈퍼컴퓨터 업계가 성능 향상을 사실상 단념하고 딥러닝 연산에 적합한 수준의 연산 능력에만 특화되어 가고 있기 때문

 

슈퍼컴퓨터의 성능 향상이 둔화되고 있는 주된 이유는 집적회로의 트랜지스터 수가 1년 반~2 년마다 2배가 된다는 무어의 법칙이 종언을 고하고 있는 것이지만, 슈퍼컴퓨터 업계의 최근 사업전략 변화에서도 기인함

 

슈퍼컴퓨터의 부동소수점 방식에는 실수를 32 비트로 처리하는 단정밀도(single precision), 64 비트로 처리하는 배정밀도(double precision), 128 비트로 처리하는 4배정도(quadruple precision)이 있음

 

슈퍼컴퓨터 업계는 지금까지 물리 시뮬레이션에 필요한 배정밀도의 부동소수점(FP64) 연산 성능을 끌어 올리는 데 주력해 왔으나, 최근에는 이를 포기하고 딥러닝 연산에 사용되는 단정밀도나 그 이하의 부동소수점 연산 성능 향상에 특화하려는 모습을 보이고 있음

 

에어버스의 경우 연간 IT 예산의 3%를 슈퍼컴퓨터에 투입하고 있기 때문에, 에어버스에게 슈퍼컴퓨터의 성능 향상 둔화는 미래의 우려가 아니라 이미 현재의 고민이며, 따라서 양자컴퓨터에 앞으로 더 많은 기대를 걸 수밖에 없는 상황

 

에어버스처럼 그 동안 슈퍼컴퓨터에 거액을 투자해왔던 기업이나 정부기관들로부터 양자컴퓨터로 패러다임 전환이 시작되고 있는 현상은 주목할 만한 현상임

 

양자컴퓨터로 전환을 대표하는 주자는 미 공군인데, Q2B 컨퍼런스에 등단한 공군 연구소(Air Force Research Laboratory, AFRL)는 미 공군의 양자 정보과학 전략에 대해 설명하였음

 

AFRL은 양자컴퓨터가 기계학습 및 최적화, 새로운 재료를 발견하기 위한 시뮬레이션 등에서 활용이 기대된다고 전망하며, 현재 미 공군이 양자컴퓨터 프로그래밍 언어와 알고리즘에 중점적으로 투자 중이라 밝혔음

 

Q2B 컨퍼런스의 VC(벤처캐피탈) 패널 토론에는 에어버스와 미 공군 외에도 골드만삭스, BMW, 스페인의 대형 금융기관인 BBVA 등이 참여해 양자컴퓨터에 대한 각 기업의 기대와 대응 상황을 설명하였음

 

양자컴퓨터가 현재 컴퓨터의 성능을 압도적으로 상회할 것인지는 아직 확실하지 않으나, IBM과 구글 등 양자컴퓨터 제조업체들은 수년 내에 등장할 ‘NISQ’라는 하드웨어가 현재 컴퓨터 의 성능을 충분히 상회할 가능성이 있다는 견해를 밝히고 있음

 

NISQNoisy Intermediate-Scale Quantum Computer의 약어로 오류가 있는 중간 규모 양자 기술을 의미하는데, 이 정도만 되어도 현행 컴퓨터의 성능을 능가할 것이란 전망이 나옴에 따라 선진 기업들은 과감히 양자컴퓨터에 대한 선행투자를 시작하고 있는 것임

 

이런 가운데 양자컴퓨터 개발 스타트업인 미국의 리게티 컴퓨팅(Rigetti Computing)’도 소프트웨어 개발자 콘테스트인 ‘Rigetti Quantum Advantage Prize’를 시작하였음

 

이 대회는 리게티 컴퓨팅이 현재 평가판으로 제공 중인 양자컴퓨터의 클라우드 서비스를 이용하여 양자 어드밴티지(Quantum Advantage)’를 입증한 연구자나 개발자에게 최대 100만 달러의 상금을 수여함

 

양자 어드밴티지IBM이 주창하는 개념으로, 양자컴퓨터가 현재의 컴퓨터보다 높은 성능과 예측 정확도를 제공하고, 보다 저렴한 비용으로 연산을 수행하는 등 실질적인 이점을 보여주는 발전 단계를 가리킴

 

[ 그림  2]  리게티 컴퓨팅의 양자컴퓨팅 개발자 대회 (자료: Nima Alidoust)

 

리게티 컴퓨팅이 거액의 상금을 내걸고 대회를 진행하는 것은, 많은 연구자와 개발자들이 양자컴퓨팅을 시험해보게 함으로써 양자컴퓨팅의 실용적인 용도를 탐구하고 그 속에서 진가를 검증하려는 목적이라 할 수 있음

 

양자컴퓨터가 단순한 버즈워드로 끝날지, 아니면 정말 세상을 바꿀 수 있을 것인지는 하드웨어뿐만 아니라 양자컴퓨팅 소프트웨어의 발전에 의해서도 좌우될 것임

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전기차 모빌리티의 미래를 결정할 새로운 패러다임의 충전기술들.pdf
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[ 요 약 ]

 

친환경 모빌리티로 전기차에 대한 관심이 높아지고 있지만, 우리나라 전기차 보급률은 2017년 기준 0.1%, 선진국의 경우도 1% 정도에 불과한데, 여러 요인이 있지만 충전의 어려움이 주요 요소로 꼽히고 있음. 케이블을 이용한 충전방식에서 탈피해, 주차하는 동안 충전이 가능한 무선충전이나 도로를 달리면서 주행하는 다이내믹 무선충전 등 새롭고 혁신적인 충전기술을 모색해 나갈 때 전기자동차와 새로운 모빌리티의 미래는 비로소 우리 실생활 속에 현실화될 수 있을 것임

 

 

[ 본 문 ]

 

환경부가 201811월에 발표한 자료에 따르면, 2018년 연간 국내 전기자동차 판매대수는 3만 대를 넘어섰으며, 전기차 보급사업이 시작된 2011년 이래 누적 보급대수는 46,968대임

 

전기자동차 보급사업 첫해 판매된 전기차는 338대였으며, 2014년에 연간 판매량 1천 대를 넘었고, 2017년에 처음으로 연간 판매량 1만 대를 넘어선 13,826대를 기록

 

20181월부터 9월까지 판매된 전기차는 21,375대인데, 판매 속도 증가 추이를 고려할 때 환경부는 2018년 연간 판매대수가 3만대를 넘어설 것으로 추정한 것

 

환경부는 현재 추세대로라면 올해 전기차 연간 판매대수는 5만대 내외로 추정하고 있으며, 누적 판매대수는 10만 대 내외가 될 것이라 보고 있음

 

[1] 2011~2018.09 국내 전기차 및 공공 급속 충전기 보급대수 추이

구분

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018.9

전기차

연간 판매대수

338

753

780

1,075

2,907

5,914

13,826

21,375

누적 보급대수

338

1,091

1,871

2,946

5,853

11,767

25,593

46,968

공공 급속충전기

연간 설치기수

33

85

59

60

100

154

442

755

누적 설치기수

33

118

177

237

337

491

933

1,688

<자료> 환경부(2018.11), IITP 정리

 

작년까지 9개 모델이었던 전기차가 2019년에는 최대 17개 모델까지 늘어나고, 대형 세단차량이나 스포츠유틸리티차량(SUV), 스포츠카 등으로 다양해져 소비자의 선택폭이 넓어질 것이기 때문에 보조금 감액에도 불구하고 판매대수가 급증할 것이라는 판단

 

환경부가 20189월 진행한 친환경차 국민인식조사결과에 따르면 전기차 이용 경험이 없는 시민들도 75%가 조건에 따라 구매를 검토 중인 것으로 나타났으며, 이런 근거를 토대로 환경부는 2022년까지 전기차 누적 35만대 보급을 목표로 하고 있음

 

국내 전기차 판매대수 증가율이 2017년부터 J-커브를 그리고 있기는 하지만, 전체 자동차 시장에서 전기차가 차지하는 시장점유율은 다른 나라에 비해 아직 낮은 편

 

국제에너지기구(IEA)가 발표한 ‘Global EV Outlook 2018’ 보고서에 따르면, 2017년에 전기차가 가장 많이 판매된 나라는 중국으로 579천 대의 전기차가 판매되었으며, 2017년까지 누적 보급대수 기준으로도 중국은 약 123만 대로 세계 1위를 기록

전세계전기차보급대수.pdf
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그 다음 많이 판매된 국가는 미국으로 2017년에 약 20만 대가 판매되었으며, 미국의 2017년 기준 누적 전기차 보급대수는 약 76만대임

 

2017년 기준으로 전체 자동차 시장에서 전기차가 차지하는 비중을 보면, 점유율이 가장 높은 국가는 노르웨이로 무려 39.2%를 기록하고 있으며, 2위를 아이슬란드로 11.7%

 

중국은 2.2%로 세계 4위이며, 주요 선진국들을 보면 독일 1.6%, 미국 1.2%, 일본 1.0%로 대략 1% 이상의 점유율을 보이고 있음

 

우리나라의 경우 2017년 말 기준으로 차량 등록대수는 2,253만 대이므로 전기차의 시장점유율은 0.1% 수준이며, 2018년을 기준으로 추정해도 대략 0.2% 수준으로 주요 선진국들에 비하면 아직 낮은 수준이라 할 수 있음

 

[표 2] 2017 주요 국가 전기차 시장점유율 비교

국가

노르웨이

아이슬란드

스웨덴

중국

독일

미국

일본

한국(추정)

점유율

39.2%

11.7%

6.3%

2.2%

1.6%

1.2%

1.0%

0.1%

<자료> International Energy Agency(2018.3), IITP 정리

 

전기차 보급률을 결정하는 요인들은 다양하고 국가별 특성도 있지만, 우리나라의 전기차 시장점유율이 낮은 현실적 이유로는 충전의 어려움이 꼽히고 있음

 

[1]에서 보듯, 정부는 전기차 보급사업과 함께 공공 급속충전기 설치도 병행해 오고 있으며, 20189월 현재 전국에 약 1,700 기가 설치되어 있음

 

정부가 2022년까지 누적 35만 대 보급을 목표로 하고 있기 때문에 향후 수년 간 공공 급속충전기 설치도 비례해 늘어날 것으로 전망되긴 하지만, 이는 어디까지나 공공 인프라이기 때문에 충전의 편의성을 높이려면 주거지 인근에 충전소 설치가 필요함

 

전 국민의 70% 이상이 아파트에 거주하는 우리나라는 아파트 주차장에 충전기를 설치하는 것이 가장 효과적인데, 현재 한국전력은 전기차를 보유하거나 보유 예정인 주민이 있는 아파트를 대상으로 무료로 충전소를 설치해주는 사업을 실시하고 있음

 

[ 그림  1]  아파트 주차장에 설치된 충전기 (자료: 오토데일리)

 

아파트형 충전소는 보통 아파트 주차면 중 일부를 전기차 전용 주차면 겸 충전소로 할당하여 설치하게 되는데, 한전이 임의로 설치하는 것은 아니고 요건이 충족되어야 함

 

요건이란 충전소 설치에 대해 입주자대표회의나 관리소장의 동의를 받아야 한다는 것이며, 입주자대표회의가 없을 경우 전체 입주자 3분의 2 이상의 동의를 얻어야 함

 

그런데 이 동의서를 받는 것이 결코 간단한 것이 아니어서, 주차장 면수가 부족한 아파트일수록 소수의 전기차 소유자들을 위해 주차면을 할당하는 일에 부정적인 경우가 많음

 

게다가 작년 9충전방해금지법이 발표되어, 전기자동차 충전구역 내에 일반 자동차가 주차를 하거나 물건을 쌓아 놓은 경우 충전을 방해한 것으로 간주해 과태료가 부과됨에 따라, 아파트 입주민들의 충전소 반대 입장이 보다 강화되는 경향도 나타나고 있음

 

이 때문에 전기차 구매 계약까지 했다가 입주자대표회의 동의를 얻지 못해 구매계약을 철회하는 경우도 적지 않은데, 주거지 근처에서 간편하게 충전하기가 어렵다는 점은 전기차의 시장점유율을 늘리는 데 상당한 걸림돌이 되고 있음

 

전기차의 충전 이슈는 자동차 운용의 편의성과 직결될 뿐 아니라, 배터리와 전기차의 무게, 전기차의 가격 등에도 영향을 미치기 때문에 전기차 보급 촉진에 중요한 요인이 됨

 

전기차의 충전은 자동차의 연료 주입과는 다른데, 전기차 충전소를 현재의 주유소만큼 곳곳에 설치한다고 해도 완전히 해결되지 않는다는 데 주목할 필요가 있음

 

전기차 충전은 여러모로 스마트폰의 충전과 상당히 유사한데, 우선 배터리가 바닥나면 아무리 급속충전을 한다고 해도 1시간 가까이 기다려야 하며, 급속 충전을 할 수 있는 곳을 아무리 많이 늘린다고 해도 자동차 주유처럼 몇 분 안에 끝낼 수는 없음

 

전기차 충전 장소가 많지 않고 충전하는데 시간이 오래 걸리다 보니 한 번의 충전으로 최대한 먼 거리를 주행할 수 있게 하기 위해 배터리 용량이 증가하는 경향도 나타나고 있는데, 이는 오히려 충전의 편의성을 더욱 떨어뜨리는 악순환을 낳는 원인이 되기도 함

 

전기차 배터리 용량이 커지면 가정용 교류전원을 이용한 출력 3kW의 충전으로는 밤새해도 완전 충전을 할 수 없으며, 50kW 출력으로 급속 충전을 해도 30분 이상이 걸리게 됨

 

결국 급속충전으로만 충전하는 경향이 나타날 텐데, 스마트폰과 마찬가지로 급속 충전은 전기차의 배터리 수명을 단축시키는 원인이 됨

 

또한 배터리 용량 증가는 전기차 가격의 인상으로 이어지며, 차량 전체의 무게를 증가시켜 연비에도 좋지 않은 영향을 주게 됨

 

충전과 관련해서는 급속 충전의 규격이 국가별, 전기자 제조업체별로 다른 표준화의 문제도 있지만, 표준화는 차치하고라도 우선은 전기차 소유주가 집 근처에서 충전하기가 쉽지 않고, 급속 충전을 하더라도 30분 이상 기다려야 한다는 문제를 해결할 필요가 있음

 

전기차 충전 문제 해결을 위한 시도는 다각도로 전개되고 있는데, 우리나라에서는 최근 아파트형 거주형태에 적합한 이동형 충전기보급사업이 시작되었음

 

 이동형 충전기는 기존 아파트에서 주차장의 일부 주차면을 전기차 충전기 설치 장소로 할당하는 것이 현실적으로 쉽지 않은 문제를 해결하기 위한 대안이 될 수 있음

 

 이동형 충전기의 기본 컨셉은 전기차용 주차면을 할당하는 것이 아니라 전기차 충전 요금을 별도 과금할 수 있는 콘센트를 할당하는 것임

 

[ 그림  2]  이동형 충전기 이용방법 안내 (자료:  EV-Line)

 

아파트 주차장 곳곳에는 콘센트가 설치되어 있는데, 이동형 충전기 사업자에게 요청하면 이 콘센트들을 모자분리해주는데, 모자분리란 전기료를 별도 산정하기 위해 하는 작업임

 

모자분리된 콘센트 옆에는 RFID 태그가 부착되는데, 전기차 소유주는 사용자 식별 모듈이 내장된 충전 케이블을 RFID에 갖다 댄 후 충전을 하면 됨

 

해당 콘센트에서 발생한 전체 전기요금은 이동형 충전기 사업자가 한전에 먼저 납부하게 되고, 사업자는 충전 사용자별로 전기 이용량에 따른 요금을 청구하는 받게 됨

 

주차장 내 최대한 많은 콘센트를 모자분리 할 수 있게 된다면 이동형 충전기의 장점은 명확한데, 전기차 전용으로 주차면을 할당할 필요가 없어 입주민들 설득이 쉬워지며, 전기요금이 별도 산정되기 때문에 입주민들이 전기차 요금을 같이 낸다는 오해도 불식시킬 수 있음

 

그러나 이동형 충전기가 완벽한 해결책은 아닌데, 모자분리를 하기 위해서도 입주자대표회의나 관리소장의 동의가 필요한 것은 마찬가지이며, 모자분리가 가능한 고압전기실이 있는 아파트나 대형건물에서만 가능하다는 제약도 있음

 

무엇보다 가장 큰 번거로움은 가정용 교류전원을 이용한 충전이기 때문에 충전 효율이 좋지 않아 케이블을 밤새 꽂아 두어도 별로 만족스럽지 못하다는 것임

 

이동형 충전기는 혁신적이거나 미래형 충전 기술이라 보기는 어려우며, 아파트 주차장에 충전기 설치하는 것이 현실적으로 매우 어려운 일이 되고 있는 우리나라에서 일반차와 전기차 소유자간 갈등을 없앨 수 있는 수단으로서 의미가 크다고 볼 수 있음

 

참고로 현재 국내 ‘500 세대 이상 신축아파트의 경우 전체 주차면수의 50분의 1에 해당하는 개수 이상의 이동형 충전용 콘센트를 설치하도록 의무화되어 있음


세계적으로 전기차의 새로운 충전 방식으로 현재 실용화 논의가 활발한 것은 무선전력전송(Wireless Power Transfer, WPT)' 기술임

 

무선전력전송(WPT) 기술 역시 전기차와 스마트폰의 유사성을 보여주는데, 기본적으로 스마트폰 무선 충전기술을 전기차의 충전에 응용하려는 시도임

 

WPT의 작동방식을 보면, 우선 노면에 송전 코일을 매립하고, 이 코일에서 차체의 밑부분에 설치된 수전 코일에 전자유도 응용기술인 자기공명결합방식으로 전력을 공급하게 한 다음, 이 전력을 전기차의 배터리로 보내 충전하는 순서임

 

[그림 3] 무선전력전송(WPT)의 기본 컨셉 (자료: Charged EVs)

 

WPT의 가장 이상적인 구현형태는 송전 시스템을 모든 주차면 바닥에 매립하는 것으로, 이렇게 되면 주차를 하는 시간 동안 충전이 가능하게 되므로, 현재처럼 이용자가 충전을 위해 케이블을 연결하는 번거로움이 사라지게 됨

 

무엇보다 주차장 전체가 곧 충전소가 되기 때문에 충전소를 크게 늘릴 수 있는 효과를 달성할 수 있고, 충전이 수시로 이루어지게 되므로 배터리 용량을 지금처럼 크게 할 필요가 줄어들어 차체 무게 감소와 전기차 가격 인하에도 도움을 줄 수 있음

 

전기차 충전의 어려움이 배터리의 용량 증대, 차체 가격 인상, 전기차에 대한 불만으로 이어지는 악순환 대신, WPT의 편의성은 배터리 용량 감속, 차제 가격 인하, 전기차 선호도로 이어져 전기차 보급을 선순환을 이끌어 낼 수 있게 되는 것임

 

WPT는 이미 많은 자동차 관련 기업들이 연구해오고 있는데, 미국의 와이트리시티(WiTricity)'퀄컴(Qualcomm)'이 각각 진영을 구축하여 상용화 경쟁을 벌이고 있음

 

와이트리시티는 MIT의 연구 프로젝트가 기업으로 발전한 케이스로 진동 자기장 기반의 공명유도결합을 사용하여 무선 전력 전송 장치를 제조하는 엔지니어링 기업이며, 퀄컴은 전자유도의 기술을 개량하여 자계공명결합방식에 의한 WPT 기술을 개발하고 있음

 

현재 양사 WPT 기술의 주된 차이는 송수전 코일의 형상인데, 와이트리시티가 동심원 모양의 서큘러 코일(Circular Coil)'을 이용하는 반면, 퀄컴은 루프가 2개 있는 ’Double D(DD)‘라 불리는 형상의 코일을 이용하고 있음

 

와이트리시티 진영에는 도요타, 닛산, 혼다 등 주로 일본의 자동차 업계가 참여하고 있으며 우리나라 현대자동차도 20184월 라이선스 계약을 체결하였음

 

퀄컴 진영에는 리카르도, 리어 등 2016년까지 주로 영국과 미국 업체들의 참여가 활발했으나, 2017년 이후에는 한 건의 라이선스 계약만 체결하는 등 최근 다소 주춤함 모양새

 

WPT의 국제 표준화는 자동차 관련 기술 표준화 단체인 미국 자동차엔지니어협회(SAE)에서 진행 중인데, WPT 표준인 ‘SAE J2954’의 표준화 작업은 2019년 완료를 목표로 하고 있어 올해 연말을 전후에 WPT 시스템을 탑재한 전기차 출시 러시가 시작될 것으로 보임

 

시장조사기관 와테크 에이전시(WhaTech Agency)는 전세계 무선 전기차 충전시장이 2020년부터 2025년까지 연평균 118%씩 급성장할 것으로 전망하고 있음

 

물론 WPT도 몇 가지 기술적 과제가 있는데, 시내 주행만 놓고 본다면 WPT로 충전 문제를 상당부분 해소할 수 있으나 장거리 주행일 경우는 아직 미흡하며, 전자파 유해 이슈도 있음

 

WPT는 기본적으로 케이블 충전에 비해 충전효율이 떨어지는 것이 단점인데, 스마트폰의 무선 충전에서 보듯 코일의 위치가 잘 맞지 않으면 하지 않느니만 못할 수도 있음

 

전기차에서도 무선 충전 효율을 높이려면 노면 밑의 송전 코일과 전기차의 수전 코일 위치가 잘 맞아야 하는데, 주차지원시스템의 도움을 받거나 자율주행차가 정확한 위치에 주차해주기 전까지는 운전자의 주차 스킬에 따라 충전 효율에 차이가 발생할 수 있음

 

반대로 생각하면, 무선 충전이 제대로 되려면 코일이 매립된 위치 위에 정확히 주차해야 한다는 점을 주지시킴으로써 간접적으로 주차 문화가 개선되는 효과도 기대할 수 있음

 

[ 그림  4] WPT  시스템이 도입된 주차장 (자료: Charged EVs)

 

충전 효율을 높이기 위한 기술도 개발 중이며 대표적인 것이 양방향 WPT'인데, 전기차 측에도 'DC-DC 컨버터'를 추가하여 지면 쪽의 DC-DC 컨버터와 함께 최적 제어함으로써 양 코일 사이의 거리가 떨어져 있어도 전송 효율이 낮아지지 않게 하는 기술임

 

양방향 WPT는 충전 효율을 높이는 장점이 있기는 하나, 전기차 쪽에 DC-DC 컨버터를 추가해야 하고 전기차의 코일도 대형화해야 하기 때문에 자체가 무거워지는 단점이 있어 그 동안 자동차 업계에서는 채택을 꺼려하는 경향이 있었음

 

그러나 최근 들어 전기차 배터리에 충전된 전력을 집으로 보내는 V2H(Vehicle to Home)이나, 그리드에 보내는 V2G(Vehicle to Grid) 기술이 등장해, 차체 무게 증가의 문제를 상쇄하고 남을 만큼의 이점을 얻을 수 있게 됨에 따라 다시 관심을 보이는 업체가 늘어나고 있음

 

낮은 충전 효율은 시내 주차장 대부분에 WPT 시스템이 갖춰지고 이용자가 시내 주행만 한다면 문제될 것이 없으나 장거리 주행에서는 불안 요인이 될 수 있으며, 따라서 WPT 시스템을 채택한 전기차라도 배터리 용량을 마음 놓고 크게 줄이기 어려운 한계가 있음

 

한편 무선충전 기술의 전자계 누출은 출력이 낮아지는 문제와 함께 인체 유해성 이슈도 불러일으킬 수밖에 없는데, 현재 진행 중인 WPT 표준화 작업에서도 ‘WPT 시스템의 누설 전자파 강도와 안전성 확보에 대한 지침이 중요하게 다뤄지고 있음

 

WPT에서 한걸음 더 나아가는 기술은 주차중일 때뿐만 아니라 도로에서 주행하는 도중에 필요한 전력을 얻을 수 있게 하는 것으로 다이내믹 무선전력전송(Dynamic WPT)'이라 부름

 

다이내믹 WPT의 기본 컨셉은 일반 도로 또는 주요 고속도로에 WPT를 이용한 송수전 시스템을 부설하자는 것인데, 크게 도로 주행 중 신호로 인해 정차하게 되는 동안 충전하는 방식과 말 그대로 달리면서 전기를 공급받는 방식으로 나눠볼 수 있음

 

주행 중 정차하는 동안 충전하자는 아이디어는 전체 주행시간의 25%는 신호등 앞에 서 있는 시간이라는 사실에 착목한 것인데, 도쿄대학 연구팀이 한 간선도로의 215km 구간을 관찰한 결과 신호등 정지선에서 뒤쪽으로 30m 구간에 서 있는 시간이 총 운행시간의 25%였음

 

[ 그림  5]  다이내믹  WPT  아이디어의 배경 (자료: Nikkei Electronics)

 

관찰 결과에 따라 연구팀은 신호 정지선 뒤쪽으로 30m 구간에만 도로 밑에 WPT 시스템을 부설하고 그 위에 정차하는 전기차에 송전할 경우를 시뮬레이션 하였음

 

그 결과 간선도로 215km 구간을 주행하는 전기차의 배터리 충전상태에는 조금밖에 변하지 않았고, 자동차 배터리의 전원을 거의 사용하지 않고도 주행이 가능한 것으로 나타났음

 

신호에 잘 걸리지 않은 차량의 경우는 상대적으로 배터리가 더 소모되었고, 반대로 자주 신호에 걸린 경우는 배터리 잔량이 늘어나기도 했는데, 그 차이는 최대 4.09kWh 정도였음

 

이 아이디어는 이미 상용화되어 있기도 한데, 미국 텍사스에서 전기 버스 운행서비스를 제공하고 있는 'Metro McAllen(메트로 맥앨런)‘2015년부터 버스가 정류장에 정차하는 동안 급속 충전하는 시스템을 도입해 배터리 용량보다 훨씬 긴 거리 구간을 운행하고 있음

 

이처럼 주행 중 급속 충전을 위한 WPT 시스템 및 전기차 개발 시도가 여러 나라에서 전개 중인데, 송전쪽(노면쪽) 시스템을 가능한 단순하게 하여 부설 비용을 절감하는 것이 관건이라고 하며, 비용은 의외로 낮을 것으로 추정되고 있음

 

주행 중 정차하는 동안 충전하는 것에서 더 나아가 도로 위를 달리면서 충전을 받을 수 있는 궁극의 다이내믹 WPT 기술 개발도 진행 중에 있음

 

신호가 없는 고속도로에서 전기차의 주행 중 급전 충전이 가능하다는 것을 증명한 업체도 있는데, 퀄컴은 2017년에 자체 제작 시스템을 통해 길이 100m의 실험 도로에서 최대 20kW의 급속 충전을 받아 시속 100km로 달리는 실험을 성공시킨 바 있음

 

이런 방식은 도로 충전(Road Charging)'이라 불리는데, 마치 현재의 버스전용차선처럼 전기차 충전 전용차선을 두어 전기차들이 도로를 달리며 충전이 되는 것을 비전으로 하고 있음

 

WPT의 단점 중 하나라 송수전 코일의 위치가 정확해야 충전이 양호하다는 점을 감안하면 다이내믹 WPT의 충전효율은 운전자에 따라 편차가 클 것으로 추측해 볼 수 있지만, 이런 문제는 미래의 전기차가 자율주행차가 된다면 해결될 수 있을 것임

 

[그림  6]  전기차 충전 전용차선 아이디어 (자료:  fleetcarma)

 

한편 주행 중 급속 충전이 반드시 무선일 필요는 없는데, 전철이나 트롤리(트램) 같이 유선으로 전력을 공급받아 주행하는 방식을 전기차에도 구현하려는 시도가 있음

 

혼다자동차는 고속도로 일부 구간의 가드레일에 전력을 공급하는 트롤리선(접촉선)을 두자는 제안을 하고 있는데, 전기차에는 집전을 위한 로봇 팔(arm)을 두어 전기를 받을 때만 팔을 밖으로 뻗어 트롤리선에 접촉하면서 달리게 하자는 것임

 

이 방식은 유선 공급이기 때문에 WPT에 비해 초고출력 전원 공급이 가능한 것이 장점인데, 시속 150km로 달리는 자동차에 450kWh를 급속 충전할 수 있음이 확인되었음

 

즉 단시간에 많은 전력량을 공급받을 수 있기 트롤리선을 부설하는 구간도 단축시킬 수 있는데, 시속 100km로 주행하는 승용차라면 전체 주행 구간의 5% 구간에서 충전을 받으면 됨

 

[그림 7] 차량에서 충전용 로봇팔이 나와 가드레일의 트롤리선을 통해 충전

 

주행 중 충전이 가능한 다이내믹 WPT가 구현된 전기차는 현재의 전기차와는 전혀 다른 모습이 될 것인데, 이런 면에서 전기차의 미래를 결정짓는 것은 새롭고 혁신적인 충전기술이 될 것임

 

다이내믹 WPT와 도로 위 충전이 구현된다면 사실상 언제 어디서나 충전이 가능한 환경이 되므로, 전기차에 탑재하는 배터리는 최소화할 수 있고 주행거리는 거의 무제한이 될 것이며, 차체가 가벼워지니 차량 가격과 충전 요금도 낮아질 것임

 

아파트 주차장에 충전기 설치를 위해 입주민의 동의서를 받으러 다니며 황당함을 느껴야 하는 현재의 다이내믹 WPT가 구현되었을 때의 모습을 비교해 보면 전기차 보급에서 가장 중요한 것이 무엇인지는 자명함

 

현재 전기차 충전 인프라 구축 계획은 급속 충전기의 설치 대수 증가에 초점이 맞춰져 있지만, 급속으로 충전해도 최소 30분 이상, 일반 충전일 경우 밤새 충전해야 하는 전기차의 특성상 설사 충전소가 현재의 주유소 수만큼 늘어난다 해도 편의성 문제는 여전히 남을 것임

 

전기차, 자율주행차, 수소차 등 새로운 모빌리티에 대한 논의가 본격화되고 있지만, 지금까지의 충전 방식에서 벗어나 새로운 방향을 모색해 가지 않는다면 전기자동차와 새로운 모빌리티의 미래는 어쩌면 오지 못할 수도 있음


이런 면에서 전기차의 미래를 결정짓는 것은 새로운 충전 인프라가 될 것이며, WPT이든 다이내믹 WPT이든, 태양광 패널을 덮개로 하는 차량이든 혹은 또 다른 무엇이든, 혁신적인 충전기술과 이 기술을 탑재한 전기차의 개발이 향후 전기차 시장 경쟁의 화두가 것임

 

[그림 7] 차 지붕을 태양광 패널로 한 포드의 컨셉카 (자료: fleetcarma) 

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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1881호(2019. 1. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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마이크로소프트 대형 약국 체인과 제휴, 소매업 큰손들과 아마존 추격.pdf
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마이크로소프트는 최근 미국의 대형 약국 체인인 월그린 부츠 얼라이언스(Walgreens Boots Alliance)’헬스케어 관련 시스템 개발을 위한 전략적 제휴를 체결했다고 발표

 

월그린의 디지털 변혁을 마이크로소프트가 지원하는 것이 이번 제휴의 주된 목적이며, 제휴 기간은 7년간이고 연구 개발을 위해 양사가 공동으로 자금을 투자하게 됨

 

[ 그림  1]  월그린과  MS 의 제휴 (자료: Microsoft)

 

양사는 MS의 클라우드 서비스인 애저(Azure)’MSAI(인공지능) 플랫폼을 활용해, 의약품 판매에 관련된 새로운 유통 모델을 개발한다는 계획

 

월그린은 미국 최대의 약국 체인으로 미 전역에 2017년 말 기준으로 7,980개 매장을 두고 있으며, 2017년 매출은 827 5000만 달러로 전미소매업협회(NRF)의 매출 순위에서 6위를 기록하고 있음

 

NRF의 매출 순위에서 3위를 차지한 아마존닷컴은 의약품의 인터넷 판매업을 하고 있는 필 팩(Pill Pack)’을 인수하는 등 최근 헬스케어 부문을 강화하려는 모습을 보이고 있음

 

이 때문에 월그린이 이런 아마존의 움직임에 대항하기 위해, 클라우드 분야에서 아마존과 경쟁 관계에 있는 마이크로소프트와 손을 잡은 것이 아니냐는 분석이 나오고 있음

 

한편 마이크로소프트는 월그린과 제휴 일주일 전에 NRF 순위 2위인 식품 슈퍼마켓의 대기업 크로거(Kroger)’와도 전략적 제휴를 발표한 바 있음

 

크로거는 자신들이 ‘Retail as a Service(리테일 애즈 어 서비스)’라 부르는 새로운 매장 시스템 등을 구축할 때 MS의 애저를 우선 협상 클라우드로 선정하였는데, 2017년 기준 크로거의 점포수는 3,902 개이고 매출은 1,1589,000만 달러임

 

크로거의 RaaS는 아마존의 오프라인 매장인 아마존 고(Amazon Go)'와 유사하게 계산대가 없는 무인 매장인데, MS와 협력을 통해 우선 2개 매장에 시스템을 설치해 시범운영한 후 향후 모든 매장으로 확대한다는 계획

 

이번 제휴는 아마존이 아마존 고에 이어, 아마존닷컴 쇼핑몰에서 평점 별 4개 이상이 상품만 판매하는 아마존 포 스타(Amazon 4 Star)' 매장을 오픈하는 등 오프라인 행보를 강화하면서, 기존 소매 유통업체들의 아마존에 대한 견제심리는 더욱 커진 가운데 나온 것

 

마이크로소프트는 이미 작년 7월에도 미국 소매 최대 기업인 월마트(Walmart)5년간 전략적 제휴를 맺은 바 있어, 올해 초 연이어 체결한 두 건의 제휴로 MS는 미국 1, 2, 6위의 소매 대기업과 손을 잡고 아마존 포위망을 구축한 셈이 되었음

 

이런 경쟁관계로 인해 차마 아마존웹서비스(AWS)를 이용하기가 꺼려지는 대형 소매업체들이 적의 적을 찾게 되면서 마이크로소프트가 어부지리를 얻고 있는 상황인데, 실제 MS는 아마존이 사업 확장을 할수록 MS에 더 많은 기회가 생길 것이란 말을 공공연히 하고 있음

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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1881호(2019. 1. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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웨어러블 다음은 체내에 넣어 사용하는 '임플랜터블'의 시대.pdf
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2020년 이후에는 스마트 글래스나 스마트 워치 등 웨어러블 기기가 한층 진화하여, ‘임플랜터블(Implantable, 체내 삽입형)’이라는 새로운 기기의 보급이 확산될 전망

 

웨어러블 기기가 얼굴에 착용하거나 손목에 차는 식으로 몸의 외부에 장착해 사용하는 것이라면, 임플랜터블 기기는 체내에 집어넣는 방식으로 사용하는 컴퓨터와 센서 기기를 의미하는데, 스마트 콘택트렌즈, 디지털 메디슨, 나노 머신 등이 대표적

 

[ 그림  1]  임플랜터블 기기의 주요 유형 (자료: Getty Images)

 

스마트 콘택트렌즈는 마이크로컴퓨터나 센서를 내장한 렌즈로, 눈물의 양 등을 측정하여 사람의 건강 상태를 체크하고, AR(증강현실)을 비춰주기도 함

 

디지털 메디슨(Digital Medicine)은 센서 등을 삽입한 약으로, 환자가 의사가 처방한대로 복용하고 있는지 등을 파악할 수 있게 해주는 역할을 함

 

나노 머신 또는 나노 로봇은 사람의 혈관 등을 순회하는 초소형 컴퓨터로, 질병 여부를 확인하고 그 자리에서 의료적 처치까지 할 수 있음

 

임플랜터블 기기를 개발하고 있는 대표적 기업은 미국의 스타트업 프로테우스 디지털 헬스(Proteus Digital Health)'로 오츠카제약과 제휴하여 디지털 메디슨을 재빨리 상품화하였음

 

프로테우스 디지털 헬스는 오츠카제약의 미국 내 의약품 개발·판매 자회사인 오츠카파마수티컬D&C와 디지털 메디슨 프로젝트를 전개하고 있는데, 2017년에 이미 미 식품의약국(FDA)의 승인을 받았으며 2020년경에 미국에서 본격적으로 판매할 계획임

 

두 회사가 만든 디지털 메디슨 제품은 ‘Abilify MyCite(어빌리파이 마이사이트)’인데, 오츠카제약의 항정신성 약품인 어빌리파이에 1 mm2 정도의 칩을 포함하는 알약 및 센서 부착 패치, 스마트폰 앱으로 세트가 구성되어 있음

 

작동 방식을 보면, 환자가 칩이 들어 있는 약을 먹고 이 약이 위장에 도달하면 칩은 미약한 전류 신호를 내보내게 되고, 환자가 복부에 착용하는 센서 내장 패치에서 이 신호를 포착해 정상적으로 복약했음을 스마트폰 앱으로 알려줌

 

이 개인 정보들을 취합하면, 의사는 태블릿이나 PC의 대시보드 프로그램을 통해 여러 환자의 복약 상황을 한 눈에 확인할 수 있게 됨

 

[ 그림  2]  디지털 메디슨  ‘ 어빌리파이 마이사이트 ’ (자료: Proteus Digital Health)

 

디지털 메디슨은 개인정보 처리에 충분히 유의한다면 의료비 절감, 복약법과 치료효과 사이의 상관관계 규명 등에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있음

 

환자가 약을 제대로 복용하게 하는 것은 매우 오래된 숙제인데, 특히 어빌리파이 같은 항정신성 의약품의 경우 부작용 등을 우려해 일부러 먹지 않는 환자도 있고, 먹지 않았으나 먹었다고 생각하는 환자나 자신은 정상이기 때문에 먹을 필요가 없다고 강변하는 환자도 많음

 

지금까지는 누가 얼마나 약을 복용하고 있는지를 정확하게 파악할 수 있는 수단이 없었고, 환자 자신도 정확히 모르는 경우가 많았는데, 디지털 메디슨은 이러한 문제의 해결 방법으로 기대를 모으고 있음

 

처방대로 복용하지 않을 경우 치료기간이 길어지거나 재발을 초래해 의료비의 상승을 가져오는데, 미국에서는 정신 질환의 치료비를 주로 정부가 부담하기 때문에 정확히 약을 복용했는지 확인할 수 있는 디지털 메디슨은 의료비 절감에도 상당한 기여를 할 수 있음

 

프로테우스 디지털 헬스는 개인정보의 취급에 상당한 주의가 기울여야한다는 것을 전제로, 수많은 환자의 복약 데이터가 축적되면 약의 복용법과 증상 악화 사이의 상관관계를 발견해 내 복약 상황에 따른 치료 예측에 활용할 수 있을 것으로 보고 있음

 

실제로 이 기업은 세계 최초로 디지털 약을 처방한 미네소타 보건대학과 공동 연구를 진행해 오고 있으며, 최근 샌프란시스코에서 개최된 미국 임상종양학회 소화기암 심포지엄(ASCO-GI 2019)'에서 디지털 종양 약물치료를 위한 새로운 모델을 발표하였음

 

또한 프로테우스 디지털 헬스의 공동 창업자이나 회장인 앤드류 톰슨은 스위스 다보스에서 열린 '2019 세계경제포럼(WEF)'에서 디지털 메디슨의 치료 성과에 대해 발표하였음

 

착용한 채로 자면 시력을 교정해주는 각막 교정술 렌즈’(일명 드림렌즈)를 비롯한 특수 콘택트렌즈를 개발하는 유니버설 뷰(Universal View)'는 현재 스마트 콘택트렌즈를 개발하고 있음

 

유니버설 뷰는 2020년까지 스마트 콘택트렌즈의 설계·제조에 필요한 사양과 개발 환경을 정리하여 플랫폼을 갖추고 여러 렌즈 제조업체 등에 제공한다는 계획인데, 제품화 시기는 이르면 2023~2024년경이 될 것으로 보고 있음

 

[ 그림  3]  유니버설 뷰의 스마트 콘택트렌즈 (자료: Universal View)

유니버설 뷰는 스마트 콘택트렌즈에 글루코오스(포도당) 센서 및 제어용 마이크로컴퓨터 등을 삽입하는데, 센서에서 얻은 정보는 스마트폰을 통해 클라우드 서비스에서 축적되고 분석됨

 

눈에서 직접 얻을 수 있는 정보의 가치는 아주 높은데, 가령 당질 제한 다이어트를 하는 사람이 많지만 탄수화물을 줄이면 정말 당질을 줄일 수 있는지, 글루코오스와 어떤 관련이 있는지는 사실 불명확한 면이 있는데, 스마트 콘택트렌즈에서 얻은 데이터를 분석하면 이런 관계를 규명할 수 있을 것으로 기대되고 있음

 

임플랜터블 기기의 구현과 확산을 위한 최대 과제는 데이터의 안전한 처리인데, 획득한 생체(바이탈) 데이터는 궁극의 개인 정보인 만큼 획득·수집·보관에 엄정한 주의가 요구됨

 

법 규정을 통과하거나 당국의 승인을 받는 것도 어려운 일인데, 스마트 콘택트렌즈의 경우 전례가 없어 새로운 규정이 필요하게 될 가능성이 높으며, 이러한 난제를 해결할 수 있다면 몸에 좋은 컴퓨터의 시대가 열리게 될 것임

 

한편 임플랜터블 기기가 상용화된다면 이용자가 자신의 데이터를 제공하는 대신 혜택을 얻는 개인 DaaS(Data as a Service)'의 흐름을 가속화 하는데도 기여할 것으로 예상됨

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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1881호(2019. 1. 29. 발행)에 기고한 원고입니다.

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하늘·땅·바다에 등장한 차세대 모빌리티, MaaS의 한 축을 담당할 전망.pdf
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[ 요 약 ]

 

구글 산하 웨이모가 2019년 들어 자율주행 택시 서비스를 시작함에 따라 서비스 형태로 기동성을 확보하는 ‘MaaS(Mobility as a Service)’ 시대의 서막이 올랐음. 그러나 자율주행차가 곧 MaaS를 의미하는 것은 아닌데, 자율주행차 외에도 최근 수년 사이 ‘비행자동차, 콩코드, 하이퍼루프, 전동 선외기’ 등 육상은 물론 하늘과 바다에서 빠르고 편리한 이동을 지원할 차세대 모빌리티 기업들이 연이어 등장해 상용화 경쟁을 펼치며 MaaS에 대한 기대감을 한층 높이고 있음

 

 

[ 본 문 ]

 

육지하늘바다에서 보다 빠르고 간편하게 이동할 수 있게 해주는 차세대 모빌리티들이 연이어 선보이고 있는 가운데, 현재 상용화에 가장 근접한 새로운 탈 것은 비행자동차임

 

아직 명확한 정의는 없지만 비행자동차는 일상적인 이동을 위해 이용할 수 있는 새롭고 간편한 하늘의 모빌리티로, 2030년대에는 도시와 도시 근교의 하늘을 메울 것으로 보임

 

비행자동차는 크게 두 가지 형태가 있는데 하나는 지상 주행도 할 수 있는 것으로, ‘드라이브(drive) 모드에서는 자동차로서 지상을 이동하고 비행(flight) 모드에서는 고정 날개와 회전 날개를 갖춘 항공기로 변형하여 비행하는데, 2019년부터 순차적으로 제품이 판매될 예정

 

또 다른 형태는 회전 날개(로터)를 통해 수직이착륙(VTOL, Vertical Take Off and Landing)이 가능하며, 이 로터를 전기 동력으로 구동하는 eVTOL

 

eVTOL은 내연기관을 이용하는 기존 헬리콥터에 비해 연비 향상 및 유지보수 부담의 경감이 가능하기 때문에 운영비용의 대폭적인 절감을 기대할 수 있는 것이 장점이며, 내연기관에 비해 소음 또한 줄일 수 있는 이점이 있음

 

이런 장점 때문에 eVTOL에어 택시하늘의 라이드 공유를 기치로 내걸고 도시와 도시 근교의 단거리 이동을 지향하는데, 자동차 라이드 공유에 비해 이동시간은 불과 몇 분의 1밖에 되지 않으므로 머지않아 이용비용이 차량 공유보다 더 낮아질 가능성도 있음

 

[1] 2019~2020년 출시 예정인 주요 비행자동차(Fling Car)

구분

Transition

PAL-V Liberty

Switchblade

제조업체

Terrafugia

PAL-V

Samson Sky

출시 예정 시점

2019

2020

2019

예상 가격

40~50만 달러

40만 달러 이상

시계비행(VFR) 모델 12만 달러

(키트 가격, 직접 조립 필요)

특징

접고 펴는 고정형 날개

회전날개를 이용하는 자이로콥터

지상 주행 시속 200km 이상

<자료> IITP 정리

Terrafugia의 Transition

 

PAL-V의 Liverty

 

Samson Sky의 Switchblade

 

eVTOL은 이용자가 급증하고 시장이 단숨에 급성장할 가능성이 있기 때문에, 항공업계와 MaaS(Mobility as a Service)업계, 투자자 등으로부터 현재 뜨거운 관심을 받고 있음

 

독일 포르쉐 산하 포르쉐 컨설팅(Porsche Consulting)’의 예측에 따르면 eVTOL기를 이용한 새로운 모빌리티 서비스는 2025년부터 서서히 시작될 것으로 보임

 

포르쉐 컨설팅은 eVTOL기의 수는 2035년에 약 23천대, 이를 이용한 서비스 등을 포함한 전체 시장 규모는 320억 달러로 성장할 것이라 내다보고 있음(보수적 예측으로는 3천대-40억 달러, 낙관적 예측으로는 43천대-580억 달러로 전망)

 

이 미래의 거대 시장에서 주도권을 잡기 위해 현재 대기업부터 스타트업까지 약 100역 개 기업들이 eVTOL기나 이를 이용한 도시항공교통분야에 물밀 듯이 참여하고 있음

 

독일 컨설팅 기업 롤란트 베르거(Roland Berger)’의 조사에 따르면 약 50여 개 기업이 치열한 eVTOL기 개발 경쟁을 벌이고 있는데, 항공업계는 물론 전기자동차에서 기른 모터와 인버터, 2차 전지 등의 전동화 기술을 무기로 자동차 업계에서도 참가하는 양상이 나타남

 

투자자들의 관심과 기대도 커서 포르쉐 컨설팅에 따르면 이미 누계로 30억 달러가 eVTOL 개발에 투자되어 있다고 하는데, 2016년에만 5억 달러가 투자된 것을 기화로 2017년 이후에도 유사한 투자 흐름이 지속되고 있음

 

eVTOL 스타트업 중에서도 거액의 자금 조달에 성공한 사례가 있는데, 가령 미국의 Joby Aviation(조비 에이비에이션)과 독일의 Lilium(릴리움)1억 달러 이상의 투자를 유치하며 항공, 자동차 산업의 거인들과 경쟁에 나서고 있음

 

[그림  1] eVTOL  시장 선점을 위한 항공업계와 자동차업계의 경쟁 (자료: XTECH)

 

도시 간 이동이 아닌 대륙 간 이동으로 눈을 돌리면, 초음속 여객기 콩코드가 퇴역한 지 10년이 넘은 지금, 미국 스타트업을 중심으로 초음속 여객기를 부활시키려는 움직임이 나오고 있음

 

스타트업들은 콩코드 시대보다 진화한 공기역학 기술과 재료 기술, 시뮬레이션 기술 등을 구사하여 초음속기의 과제인 큰 소음과 높은 연비 등의 문제를 해결하려고 하는데, 실현만 된다면 서울-샌프란시스코를 6시간 이내로 비행하는 것이 가능함

 

초음속기를 개발하는 대표적 스타트업은 ‘Aerion(애리언)’‘Boom Technology(붐 테크놀로지)’인데, 애리언은 첫 번째 제품인 비즈니스 제트기 ‘AS2’ 모델의 첫 비행을 20236월로 잡고 있고, 같은 해 10월에 최초의 대서양 횡단 비행을 할 예정임

 

이후 인증을 거쳐 2025년 상업 비행을 목표로 하고 있는데, 현재 비즈니스 클래스와 퍼스트 클래스로 이동하는 비즈니스맨들은 아마 2030년대에는 초음속기로 이동하게 될 전망

 

애리언은 기체의 인증과 양산은 Lockheed Martin(록히드 마틴), 제트엔진은 GE의 항공기 엔진 부문인 GE 에이비에이션(GE Aviation), 조종석 시스템은 Honeywell(하니웰)과 각각 협력하고 있으며, GE 에이비에이션은 초음속기용 제트엔진의 기본 설계를 마쳤음

 

AS2는 마하 1.4의 순항 속도로 비행 할 수 있으나 최대 승객 수는 12명에 불과한데, 애리언은 AS2를 실용화 한 이후 마하 1.6, 마하 1.8, 마하 2.0 이상으로 단계적으로 고속화하는 동시에 기체를 대형화하여 더 많은 승객을 실을 수 있도록 할 계획을 가지고 있음

 

붐 테크놀로지는 일본항공(JAL)1천만 달러를 투자하고, 20대 분의 우선 구매권을 획득 한 것이 알려져 주목을 받은 초음속기 스타트업임

 

붐 테크놀로지는 첫 번째 상용 모델인 Airliner(에어라이너)에서 단숨에 마하 2.2를 실현하고 비즈니스 클래스 사양의 좌석에 승객 45~55명이 탈 수 있는 중형기를 이르면 2025년 안에 구현하겠다는 계획을 가지고 있음

 

[ 그림  2]  애리언의  AS2 와 붐 테크놀로지의 에어라이너 (자료: 각사 웹사이트)

 

한편 이들 스타트업 외에 대형 항공기 제조업체인 록히드 마틴도 NASA와 함께 초음속 여객기 연구 개발을 진행 중이며 2021년까지 첫 비행을 할 예정이어서, 2020년대에 들어서면 스타트업과 대기업 간 초음속기 개발 경쟁이 더욱 치열해질 전망

 

하늘에 콩코드가 있다면 땅에서도 새로운 초고속 모빌리티의 연구 개발이 가속화 되고 있는데, 캡슐형 탑승 파드(POD)를 음속 수준으로 이동시키는 ‘Hyperloop(하이퍼루프)’가 대표적

 

하이퍼루프가 최고 시속 1,200km의 속도를 실현할 수 있는 것은 공기 저항을 극한까지 줄인 감압 터널 (튜브) 내에서 마찰이 없는 부상식 탑승 파드로 이동시키기 때문

 

초전도가 아닌 영구 자석을 이용해 상전도 기술로 실현하기 때문에 현재의 고속철도에 비해 빠르면서 도입 및 운영비용을 낮출 수 있는 가능성을 내포하고 있음

 

이런 아이디어는 오래되었지만, 일론 머스크가 2013년에 주장하며 주목을 끌게 되었고, 현재 ‘Virgin Hyperloop One(버진 하이퍼루프 원)’‘Hyperloop Transportation Technologies(하이퍼루프TT)’ 같은 신생기업들이 지자체 및 공공기관 등을 끌어들여 신생기업이라고는 생각되지 않는 거액의 자금을 투입해 맹렬한 속도로 연구개발을 진행하고 있음

 

현재 앞서가고 있는 곳은 하이퍼루프 원으로 2014년 창업 이래, 이미 24,500만 달러의 투자를 유치해 2021년 이후 가동 개시를 목표로 연구 개발에 박차를 가하고 있음

 

 2017년에 본격적인 실증 시설인 ‘DevLoop(데브루프)’를 완성하였으며, 이후 각종 실증 시험을 전개 중에 있음

 

 미국 밖에서도 연구 개발 거점을 마련했는데, 20188월에는 스페인 국영 인프라 기관인 ADIF와 안달루시아 지방에 연구개발센터를 2020년까지 설치하기로 합의했으며 면적은 약 19,000 m2200~300 명의 연구원을 둘 예정임

 

하이퍼루프 원은 모빌리티 용도뿐만 아니라 물류에 적용하는 방안도 염두에 두고 타당성 조사를 시작했는데, 가령 미주리 주에서 캔자스시티와 콜롬비아, 세인트루이스의 3개 도시를 연결하는 노선을 상정하고 타당성 조사를 시행하였음

 

[ 그림  3]  하이퍼루프 원의 시험 주행 (자료:  Curbed)

 

조사 결과 캔자스시티와 세인트루이스 사이의 이동 시간은 약 3시간 30분에서 28분으로 단축 할 수 있는 것으로 나타났으며, 게다가 인프라 시설비용은 기존 고속철도에 비해 40% 이상 절감 할 수 있는 것으로 나왔음

 

하이퍼루프 원의 뒤를 쫓는 것이 하이퍼루프TT인데, 총액 1억 달러 이상의 자산을 바탕으로 연구 개발을 가속화하고 있으며, 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 독점 라이선스를 받은 자기부상 기술을 무기로 세계 최초의 상용 서비스 개시를 노리고 있음

 

하이퍼루프TT는 항공우주 산업의 노하우를 하나로 묶기 위해 프랑스 Airbus(에어버스)의 본사가 있고 항공우주산업 클러스터가 있는 툴루즈에 연구시설을 두었으며, 여기에 풀 스케일의 실증 시설을 설치하였음

 

한편 일론 머스크의 SpaceX(스페이스X)는 하이퍼루프 관련 기술을 겨루는 ‘Hyperloop Pod Competition’을 개최하고 기술 발전을 촉진하고 있는데, 이 대회에는 항공기 제조업체, 전자기기 제조업체 등의 지원을 받은 세계적인 대학과 연구기관들이 참여하고 있음

 

새로운 모빌리티 혁명은 바다에서도 조용히 전개 중에 있는데, 그 기수는 2차 전지의 전력만으로 추진력을 얻는 풀 전동의 선외기(船外技)’

 

선외기(Outboard)는 배 밖에 있는 기계라는 뜻으로, 보트의 추진을 위해 배 뒤쪽에 달게 되는 동력기기를 말하며, 반대로 배 안에 설치하는 동력기기는 선내기라고 부름

 

풀 전동 선외기는 플레저 보트(Pleasure Boat)나 레크리에이션 보트라 불리는 소형 선박의 항행에 사용되는데, 내연기관을 사용하는 지금까지의 선외기에 비해 연비 향상 및 유지 보수 부하의 경감뿐만 아니라, 소형·경량화를 통한 수명 연장이 가능한 것이 특징

 

무엇보다 놀라운 것은 그 정숙성인데, 현재의 선외기에서는 상상할 수 없는 수준으로 보통의 목소리로 대화를 계속할 수 있을 정도로 조용함

 

바다의 레저를 바꿀 지도 모를 이 선외기는 곧 현실화될 전망인데, 주역은 시애틀에 본사를 둔 스타트업 ‘Pure Watercraft(퓨어 워터크래프트)’

 

퓨터 워터크래프트는 2011년에 창업되었으며, 창업자이자 CEO인 앤디 레벨레(Andy Rebele)MIT 대학원에 재직하던 시절 보스턴 대학의 조정팀 코치를 겸했던 때의 경험을 토대로 선외기의 전동화 작업을 시작하였음

 

거의 매일 선외기를 단 보트에서 코칭을 하며 선외기의 소리가 너무 크고 자주 고장이 나는 데 질린 경험이 있어, 선외기의 소음을 완화하고 기구의 부품을 줄이며, 잘 파손되지 않는 전동화 기술에 주목하게 되었다고 함

 

[ 그림  4]  퓨어 워터크래프트의 전동 선외기 (자료: Maritime Propulsion)

 

퓨어 워터크래프트는 전용 2차 전지 팩과 전동 선외기 세트를 20191월부터 판매하고 있으며, 모터 출력은 20kW에 최고 속도는 시속 30 마일 정도인데, 향후 모터 출력을 한층 더 높여 25kW50 마력 수준까지 향상시켜 기존 선외기를 대체한다는 계획

 

보트와 선외기의 접속부에는 마치 API와 같은 표준 사양이 있어, 가령 미국의 경우 'American Boat & Yacht Council ABYC)‘가 규정하는 표준 사양을 준수하는 보트라면 어떤 기종이라도 퓨어 워터크래프트의 선외기 설치가 가능하기 때문

 

앤디 레벨레는 다양한 보트에 장착 할 수 있다는 것을 어필하기 위해 아주 오래된 골동품 같은 나무 보트에 전동 선외기를 장착해 항행하는 시연으로 언론의 주목을 받기도 하였음

 

전동 선외기는 보트 전체의 무게를 낮춰 항해 효율을 높이고 보트의 중심을 보다 쉽게 잡을 수 있게 하는 안전상의 이점도 있기 때문에, 기존 내연 선외기의 대체 가능성이 높은 편

 

전동 선외기가 내연 선외기를 대체할 가능성이 높은 가장 큰 이유는 무게인데, 전동 선외기의 무게는 92파운드(41.7kg)로 기존 선외기에 비해 약 절반이기 때문

 

자동차의 경우 무게가 공기 저항과 관련이 있긴 해도 저속이 아니라면 무게에 따른 영향을 크게 받지 않는 반면, 배는 무게에 민감해서 무거워질수록 물의 저항이 커져 앞으로 나아가기 어려운 특성이 있는데, 이런 점에서 전동 선외기는 확실한 이점이 있음

 

테슬라의 배터리 기술자였던 직원이 개발했다고 하는 퓨어 워터크래프트의 배터리 팩은 용량이 8.85 kWh로 두 팩을 사용하면 시속 9마일의 속력으로 6시간 정도 구동이 가능함

 

배터리 팩의 무게는 118파운드(53.5kg)로 내연 선외기의 연료탱크 35파운드(15.8kg)보다 무겁지만, 선외기와 합친 전체 무게는 약 210파운드(95.2kg)로 내연기관 선외기 전체 무게인 약 245파운드(111kg)보다 약 15% 가량 가벼움

 

선외기가 보트 바깥쪽에 다는 것이다 보니 전체 무게가 무거우면 배 앞쪽이 들리게 되어 불안함을 낳게 되지만, 전동 선외기기는 무게가 15% 가량 가벼워 중심 균형 잡기가 보다 용이함

 

전동 선외기는 전용 보트까지 개발할 필요가 없기 때문에 스타트업들도 얼마든 참여가 가능하고, 또한 기존 시장을 대체하는 것이기 때문에 시장 규모도 아주 크다는 것이 매력적임

 

퓨어 워터크래프트의 판매가격은 2차 전지 팩을 포함해 14,500 달러인데, 이는 동급의 마력을 갖춘 기존 선외기 가격의 약 2배 정도임

 

그러나 회사 측에 따르면, 전동 선외기의 투입 전력 대비 출력 전력의 비율은 약 70%인 반면, 기존 선외기는 투입 연료 에너지 중 90% 이상이 열과 난류 등으로 소비되어 실제 배의 추진에 이용되는 것은 10% 미만임

 

게다가 기존 내연 선외기의 수명이 4,000 시간 정도이고, 1,500 시간마다 분해와 재조립을 해야 하는 대폭적인 유지보수가 필요한 반면, 전기 선외기의 수명은 약 2만 시간에 유지보수는 불필요하다고 함

 

이처럼 소음이 거의 없고, 효율적 메커니즘으로 부품이 적어 수명이 길고 유지보수가 용이하며, 항해가 쉽고 안전성도 높기 때문에 기존 내연 선외기에 비해 소구력이 있을 것으로 보임

 

앤디 레벨레에 따르면 현재 전세계 레크리에이션 보트와 플레저 보트는 약 8,000만 대이고, 이 중 1,550만 대가 미국에 있는데, 퓨터 워터크래프트는 전세계에서 약 1,400만 대, 미국에서 약 250만 대의 대체를 목표로 하고 있음

 

또한 선외기의 연간 출하량은 경기에 따라 변동 폭이 크지만, 대략 미국에서 26만 대, 전세계에서 130만 대 정도인데, 이 중 표준 사양을 따르고 있는 약 25%의 제품에 퓨어 워터크래프트의 제품을 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있음

 

이처럼 육··공에서 새롭게 등장하고 있는 탈 것들은 지금과는 차원이 다른 속도와 편의성으로 이동성을 제공할 것으로 보여, 입체적인 MaaS 시대의 도래에 대한 기대를 한층 높이고 있음

 

알파벳의 자율주행차 사업부문인 웨이모가 15일 세계 최초로 상용 자율주행 택시 서비스를 시작함에 따라 이제 새로운 모빌리티 시대가 본격적으로 시작되었음

 

GM도 올해 처음으로 자율주행차의 판매를 시작할 예정으로 있는 등, MaaS 서비스의 초반 주도권을 놓고 IT와 자동차 업계 큰 손들이 치열한 경쟁을 예고하고 있음

 

자율주행차가 새로운 모빌리티의 대표주자이고 우리 삶에 가장 밀접한 MaaS가 될 것임은 분명하나, 자율주행차량 서비스가 곧 MaaS는 아니며, 속도와 편의성은 물론 도시와 환경 의 관점에서 볼 때 자율주행차보다 더 관심을 가져야 할 차세대 모빌리티 기술들이 많음

 

자율주행차는 장기적으로 차량 소유를 라이드 공유로 전환시켜, 결과적으로 환경 문제와 교통 체증 문제의 감소에 기여할 수 있으나, 본질적으로는 시속 수십~100km 내외의 이동성을 제공할 수 있는 모빌리티임

 

반면 앞서 살펴본 eVTOL, 콩코드, 하이퍼루프 등은 시속 수백~1,200km 이상의 속도로 이동이 가능해 말 그대로 차원이 다른 이동성을 제공할 수 있으며, 전동 선외기는 지금까지 없었던 수상 모빌리티를 새롭게 창출할 가능성을 내포하고 있음

Future-of-Vertical-Mobility.pdf
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[그림 5] 미래형 도심 모빌리티의 에코시스템  (자료: Porsche Consulting)

 

이들은 어쩌면 자율주행차보다 우리 삶에 더 극적인 변화를 가져올 수 있는 차세대 모빌리티들인데, 가령 전기 항공기 모빌리티 서비스는 통근 거리를 지금보다 수십 배까지 늘릴 수 있어 실리콘밸리 등지에서 발생한 주거비 폭등에 따른 각종 사회문제도 해결할 수 있을 것임

 

또한 일일생활권이란 말의 지역적 범위도 극적으로 확대되어, 서울-LA 간 당일출장도 가능해질 수 있고, 해양 교통과 레저 문화도 새롭게 창출될 수 있을 것임

 

미래의 모빌리티는 어느 한두 가지 차세대 교통수단에 의해 운용되는 것이 아니라, 육해공을 망라한 다양한 모빌리티들 간의 연계를 통해 입체적으로 구성될 가능성이 높기 때문에, 자율주행차를 넘어 새로운 모빌리티 기술의 연구와 상용화에 관심과 투자를 쏟을 필요가 있음

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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1880호(2019. 1. 22. 발행)에 기고한 원고입니다.


▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

인재 찾아 동부로 나서는 미국 기술기업들, 이미 높은 주거비 해결이 관건.pdf



[ 요 약 ]


작년 연말 구글, 아마존, 애플은 사업 거점 및 제2 본사를 뉴욕 등 미국 동부에 조성하겠다는 계획을 앞 다퉈 발표하였음. 거점 확장의 최우선 목적은 인재 확보, 실리콘밸리에 이어 엔지니어 수가 두 번째로 많지만 인건비는 실리콘밸리의 85% 수준인 뉴욕시에는 아마존과 구글의 제2 본사가 입지할 전망. 그러나 실리콘밸리 인건비 상승의 원인이 주거비용 급증 때문임을 감안할 때, 주거비가 이미 실리콘밸리의 1.4배인 뉴욕에 인근 지역 인재들까지 모여들 지는 미지수



[ 본 문 ]


미국의 거대 기술 기업들이 실리콘밸리로 대변되는, 전통적 사업 거점인 서해안을 넘어 벗어나 미국 각지의 여러 도시에 비집고 들어가고 있음


구글, 애플, 아마존 등 글로벌 기술기업 3사 모두 작년 연말에 기존 본사에 버금가는 규모의 새로운 사업 거점 및 제2 본사를 조성하겠다는 계획을 앞 다퉈 발표


실리콘밸리에 본사를 두고 있는 구글은 작년 12월 뉴욕의 사무실을 대규모로 확장할 것이며, 뉴욕 중심부 맨해튼에서 여러 대형 오피스 빌딩을 빌려 구글 허드슨 스퀘어(Google Hudson Square)’라는 새로운 캠퍼스를 조성하겠다고 발표


역시 실리콘밸리에 본사를 둔 애플도 작년 12월 텍사스주 오스틴에 신사옥을 건설한다고 발표했는데, 신사옥 외에도 동부 펜실베이니아주 피츠버그, 뉴욕, 중서부 콜로라도 주 볼더에 새로운 사무실을 설치한다는 계획


애플은 기존 본사와 비교적 거리가 가까운 캘리포니아주의 샌디에이고와 컬버시티, 워싱턴 주 시애틀에도 새로운 사무실을 추가 설치할 계획


한편, 구글과 애플에 앞서 서해안 시애틀에 본사를 두고 있는 아마존 역시 새로운 거점으로 제2 본사를 뉴욕시와 워싱턴 DC 근교에 조성하겠다고 발표한 바 있는데, 3사가 비슷한 시기에 사업 거점을 미국 동부와 중부에 추가로 조성하겠다고 나선 것


[1] 아마존, 애플, 구글의 사업 거점 확장 계획

기업명

위치

면적(평방피트)

신규 고용

향후 인력운용

투자

아마존닷컴

뉴욕

400

25천명

25천명

25억 달러

버지니아 알링턴

400

25천명

25천명

25억 달러

테네시 내쉬빌

100

5천명

5천명

23천만 달러

애플

텍사스 오스틴

580

5천명

15천명

10억 달러

구글

뉴욕

170

7천망

14천명

10억 달러

<자료> IITP 정리

 


세 기업 중 가장 큰 규모의 계획을 발표한 곳은 아마존닷컴으로, 2017년부터 미국 동부 대도시 중에서 물색하던 2 본사(HQ2)’의 위치로 고심 끝에 두 곳을 선정


부지는 뉴욕시 퀸스 자치구의 롱아일랜드시티 지역과 워싱턴 DC에 가까운 버지니아 알링턴시의 내셔널랜딩 지역으로, 아마존은 두 거점에 각각 25억 달러를 들여 400만 평방피트(112,400)의 오피스를 짓고, 25천 명씩의 신규 직원을 채용할 계획


당초 한 곳으로 예상됐었던 제2 본사를 두 곳으로 나누게 된 결정적 이유는 우수 IT 인력이 많은 뉴욕 맨해튼과 워싱턴 DC 양쪽에서 모두 접근이 용이하도록 하기 위해서라고 함


두 곳의 제2 본사와 함께 아마존은 테네시주 내쉬빌에도 23천만 달러를 투자해 새로운 물류 시설을 짓고, 5천 명을 신규 고용하여 2019년에 가동을 시작하겠다고 밝혔음


세 곳의 신규 거점 조성을 위한 투자액은 총 523000만 달러이고, 신규 고용 수는 도합 55천 명인데, 아마존의 보도자료에 따르면 신규 채용 직원들의 평균 연봉은 15만 달러가 될 것이라고 함


아마존이 제2 본사 중 한 곳으로 선정한 롱아일랜드시티는 아마존이 뉴욕판 실리콘밸리를 만들고 싶어 하는 곳으로, 선정 이유는 광고 사업 확대로 분석되고 있음


롱아일랜드시티는 맨해튼 섬과 이스트 강을 사이에 두고 인접해 있으며, 이스트 강의 가운데에 있는 루즈벨트 섬에는 2017년에 설립된, 컴퓨터 과학 교육과 기업가 육성에 주력하는 대학원대학인 코넬 테크(Cornell Tech)의 캠퍼스가 있음


뉴욕은 실리콘밸리나 같은 동부의 보스턴에 비해 우수한 이과대학이나 대학원이 적은 것이 약점이었으며, 이에 위기감을 느껴 뉴욕시가 유치한 것이 바로 코넬 테크임


<자료> Amazon.com

[그림 1] 뉴욕의 아마존 제본사 예정지


코넬 테크는 코넬 대학과 테크니온 이스라엘 공과대학(Technion-Israel Institute of Technology)이 공동으로 설립한 것으로, 2 본사 부지 바로 옆에 코넬 테크가 있다는 것은 디지털 인재 확보 면에서는 최적의 입지가 될 수 있음을 의미


아마존이 미국 광고 산업의 중심지인 뉴욕에 제2 본사 중 하나를 두려는 배경에는 광고 사업을 더욱 확장하려는 의도가 배어 있다는 분석도 나오고 있음


아마존의 광고 사업은 최근 급성장하고 있는데, 20183분기 실적에서 광고 사업을 중심으로 하는 기타 사업의 매출을 249,500만 달러로 전년 동기 대비 2.2배 증가하였음


아마존의 또 다른 제2 본사가 들어설 내셔널랜딩은 워싱턴 DC에서 포토맥 강 맞은편, 미 국방부 건물인 펜타곤 바로 남쪽에 위치하고 있으며, 선정 이유 중 하나는 AWS 사업과 관련이 있음


AWS(아마존웹서비스) 사업부문은 이미 2017년부터 제2의 사업 거점을 알링턴시의 서쪽에 이웃한 페어팩스 카운티에 마련해야 한다는 뜻을 밝힌 바 있음


페어팩스 카운티에는 AWS가 프라이빗 클라우드를 제공하는 미 중앙정보국(CIA)의 본부가 있는데, 정부 기관의 클라우드 서비스 제공에 주력하고 있는 AWS로서는 단골 고객과 가까운 곳에 오피스를 둘 필요가 있다는 것이 그 근거였음


<자료> Amazon.com

[그림 2] 알링턴의 아마존 제본사 예정지


 국방부 역시 현재 총 100억 달러 규모의 클라우드 전환 계획인 ‘JEDI(Joint Enterprise Defense Infrastructure, 제다이)’를 전개하고 있는데, 만일 미 정부 전체가 함께 클라우드 마이그레이션 방향으로 움직인다면 수백 억 달러 규모의 사업이 발생할 가능성이 있음


 이런 점을 감안 한다면 아마존이 알링턴에 25천명 규모의 제2 본사를 마련하려는 이유는 쉽게 납득이 가는 일


아마존은 보도자료에서 제2 본사 입지를 선정하는데 보조금이 결정 요인 중 하나였음을 인정했지만, 그보다 중요한 기준은 우수한 인재의 확보라는 점을 강조하였음


아마존은 제2 본사를 설치하는 대가로 뉴욕시로부터 152,500만 달러의 보조금을, 알링턴시로부터는 57,300만 달러의 보조금을 각각 지급받을 예정


모두 실적(performance) 기반의 보조금으로 아마존이 실제 고소득 일자리를 창출한 경우에만 지급된다는 조건이 있기는 하지만, 2 본사 건설 투자 금액의 약 절반에 해당하는 20억 달러가 넘는 거액의 보조금이 아마존의 품에 안기게 되는 것임


아마존은 보조금 지급도 입지 선정의 가장 중요한 이유는 아니라 설명하였는데, 실제로 메릴랜드주 몽고메리 카운티는 85억 달러의 보조금을, 뉴저지주 뉴어크시는 70억 달러의 보조금을 각각 지급하겠다고 제사한 바 있음


두 곳 모두 아마존 제2 사업 거점 마련을 위해 투자하겠다는 금액을 상회하는 보조금을 제시했던 것인데, 아마존은 그보다 훨씬 낮은 보조금을 제시한 뉴욕시와 알링턴시를 선택한 것


아마존이 제2 본사 입지 선정의 기준으로 제시한 우수 인재 확보는 보다 자세히 풀어 쓰면 사업 다양화를 위한 필요한 우수 인재 확보 경쟁에서 우위를 점하기 위한 것


인터넷 서점 사업에서 시작하여 20여 년이 지난 지금 아마존은 전자상거래와 클라우드 컴퓨팅의 거인이 되었으며, AI 스피커를 비롯 스마트 가전 분야의 큰손이기도 함


독자적인 글로벌 물류 네트워크를 구축해 방대한 물동량을 처리하는 물류 기업으로서 면모도 가지고 있는 동시에, 영상 작품의 제작·배포, 음악, 전자 책 등 디지털 콘텐츠 사업에서도 상당한 영향력을 보유하고 있음


다양한 분야에서 기술 개발을 추진하는 아마존이 사업 거점이나 인원의 규모를 현재의 두 배로 늘릴 필요성을 느끼는 것은 자연스러운 일임


그러나 실업률 추이가 역사상 최저 수준을 보이고 있는 미국에서는 노동 시장의 경쟁이 격화되고 있는데, 특히 이제는 소매, 자동차, 금융 등 모든 업종이 필요로 하고 있는 소프트웨어 및 AI(인공지능) 분야 엔지니어들을 확보하기 위한 경쟁이 치열해지고 있음


월스트리트저널 등에 따르면 기술 기업들이 집중 포진하고 있는 미국 서해안 지역의 기술 인력 부족 문제가 특히 심각한데, 이 때문에 기업들은 사업 거점을 서해안 이외 지역으로 확장하여 보다 광범위한 지역에서 우수한 인재를 유치하려는 움직임을 보이고 있음


애플은 텍사스주 오스틴에 있는 사업 거점에 10억 달러를 투자해 거점을 확충하겠다고 발표했는데, 애플 거점 전략의 키워드는 반도체


오스틴의 사업 거점에서는 이미 6,200 명이 일하고 있어 현재 상태만으로도 캘리포니아 쿠퍼티노에 있는 본사에 버금가는 규모라 할 수 있음


애플은 향후 오스틴 기지의 면적을 133 에이커(163천 평)로 확장하고 새로 5천 명을 채용할 계획이며, 따라서 향후 오스틴에서 일하는 직원 수는 11천 명을 웃돌게 되는데 사무실은 총 15천 명을 수용 할 수 있게 확장할 방침


오스틴은 미국 반도체 산업 중심지 중 하나로 인텔의 Atom(아톰) 프로세서와 IBMPOWER(파워) 프로세서의 개발 거점이 있고, 삼성전자와 NXP의 생산 기지도 입지해 있음


아이폰 및 아이패드에 탑재되는 CPU‘A 시리즈외에 GPU나 보안 칩도 자체 개발하고 있는 애플에게 오스틴에서 채용 확대는 자연스러운 수순임


애플은 오스틴 거점의 확충과 동시에, 캘리포니아주 샌디에이고와 컬버시티, 워싱턴 주 시애틀에서도 각각 1천 명의 직원을 신규 채용한다고 발표하였음


샌디에이고는 퀄컴의 영향력 하에 있으며, 애플은 이미 이곳에서 모뎀 칩 개발자의 채용을 시작했는데, 어느덧 이제는 반도체 제조업체라 부를 수 있을 정도가 된 애플의 반도체 사업이 앞으로도 계속 확장되어 갈 것임을 시사하는 대목


하드웨어 중심에서 서비스 강화로 변화해 나가야 하는 애플도 아마존과 마찬가지로 우수 인재 확보가 당면 과제인데, 다양한 지역으로 거점을 확장하는 배경에는 이 같은 요구도 작용


아이폰이 기업 매출의 약 60%를 차지하는 애플은 글로벌 스마트폰 시장의 성장 둔화라는 난제에 직면하고 있으며, 타개책으로 애플은 서비스 사업에 주력함으로써 아이폰 사업과 시너지를 창출하는 효과를 도모하고 있음


애플의 서비스 사업은 애플 뮤직, 아이튠즈, 앱스토어, 아이튠즈 무비 등이 있는데, 20184분기 서비스 부문 매출은 전년 동기 대비 16% 증가한 998,100만 달러로 기록


애플의 2018 회계연도 전체 서비스 부문 매출액을 보아도 총 3719,000만 달러로 전년 대비 24% 신장하였는데, 분기와 연간 기록 모두 기업 사상 최고치를 경신한 것


서비스 부문의 매출은 이미 맥과 아이패드 매출을 상회하며 아이폰에 이은 2대 사업으로 성장했는데, 애플은 서비스 부문 매출을 2020년까지 500억 달러까지 확대한다는 계획을 세우고 이를 위해 연구개발 등에서 인력을 늘려가고 있음


<자료> Statista

[그림 3] 2013~2018 애플의 서비스 사업부문 분기별 매출 추이



한편 실리콘밸리에 이어 뉴욕을 제2의 사업 거점으로 발전시키겠다는 계획을 밝힌 구글은, 사업 거점의 입지나 조성 목적으로 볼 때 아마존과 일대 격전이 불가피할 전망 


현재 구글의 뉴욕 사무실 직원 수는 약 7천 명인데, 발표에 따르면 구글은 뉴욕 중심부 맨해튼에서 여러 대형 오피스 빌딩을 빌려 새로운 캠퍼스를 설치하고, 뉴욕의 직원 수를 향후 10년 동안 현재의 2배 수준인 14천 명으로 늘린다는 함


구글은 뉴욕 거점을 영업 부문의 본거지로 삼을 계획인데, 뉴욕은 미국의 광고 산업의 중심지이고, 20183분기 구글의 매출을 보면 86%를 광고가 차지하고 있음


디지털 광고 사업에서 압도적인 1위를 기록하고 있으나 2위 페이스북과 3위 아마존이 계속 추격해 오고 있기에, 자율운전 등 AI(인공지능)에 의한 인간 노동력의 대체를 지향하는 구글이지만 영업 직원의 수는 꾸준히 늘려나간다는 계획


광고 영업 강화 외에 구글의 뉴욕 거점 확충의 목적은 역시 개발력의 강화에 있는데, 구글은 뉴욕을 세계 최고 수준 인재들의 보고로 보고 있으며, 검색과 광고, 지도 서비스, 클라우드 서비스, 기술 인프라, 연구 개발 등에서 필요한 인재를 뉴욕을 중심으로 확보한다는 전략


이런 점에서 보면 뉴욕에서 향후 아마존과 구글의 인재 획득 경쟁은 불가피한데, 앞서 아마존이 제2 본사를 롱아일랜드시티에 설치하려는 이유가 바로 옆에 있는 코넬 테크에서 인재 확보를 위한 것이라 언급했지만, 사실 이 대학의 인재들은 구글이 먼저 눈독을 들이고 있었음


코넬 테크는 2012년 개교 때부터 캠퍼스가 완공된 2017년까지 구글의 뉴욕 사무실을 빌려 강의를 진행한 만큼 구글과 관계가 깊은데, 여기에 아마존이 끼어 든 형국이기 때문에 향후 양사의 인재 유치 경쟁은 과열 양상을 띨 수밖에 없을 것으로 보임


<자료> CBSN

[그림 4] 구글 허드슨 스퀘어와 인접한 아마존 뉴욕


기술기업들이 사업 거점을 확장한다는 소식에 부동산 가격 폭등 등 우려의 목소리가 나오고 있으나, 이미 주거비가 높은 곳이라 오히려 기업들의 인재 확보가 어려울 것이란 전망도 있음


부동산정보업체 CBRE에 따르면 실리콘밸리 지역 소프트웨어 엔지니어의 2017년 평균 영봉은 130,894 달러, 아마존 본사가 있는 시애틀은 128,030 달러였는데, 실리콘밸리에 이어 엔지니어 수가 두 번째로 많은 뉴욕은 112,172달러, 오스틴은 101,150달러였음


이런 면에서 기술기업들이 뉴욕과 오스턴을 주목하는 것은 타당한 전략이나, 한편에선 미 동부에서도 실리콘밸리와 같은 원주민들의 젠트리피케이션 발생을 우려하고 있음


또한 기업들이 원하는 만큼의 인재를 채용하려면 뉴욕 이외 다른 지역에서도 인재들이 유입되어야 하는데, 아파트 평균 월세가 4,042달러로 이미 실리콘밸리의 2,892달러를 상회하는 뉴욕에 단지 높은 연봉만으로 엔지니어들을 불러 모으기는 어려울 것이란 전망도 나오고 있음


이런 이슈들의 해결 여부가 동부 거점 확장 전략의 성패를 가를 수 있을 것인데, 최근 미국에서 전기항공기가 주목받는 것도, 거점에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에 있는 인재들도 출퇴근이 가능케 하여 주거비 상승 이슈 없이 인재를 유치할 수 방안을 제시할 수 있기 때문

댓글을 달아 주세요

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1880호(2019. 1. 22. 발행)에 기고한 원고입니다.


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이탈리아에서 당뇨병성 발궤양 환자용 기기를 공급하는 ‘Optima Molliter(옵티마 몰리터)’CES 2019 전시회에 발궤양 치료를 위한 IoT 부츠 ‘MOTUS Smart(모터스 스마트)’를 전시


당뇨 발궤양은 당뇨 합병증의 하나로 몸의 말단이 다리에 궤양이나 괴저가 쉽게 발생하여 최악의 경우는 다리를 절단하게 되는 병인데, 절단하게 되면 환자 본인의 삶의 질 저하는 물론 의료비 증가로 이어지기 때문에 어느 나라나 건강상의 큰 문제가 되고 있음


발궤양의 치료는 환부를 보호함으로써 악화시키지 않고 치료를 촉진시키는 것이 중요한데, 걸음을 걸을 경우 발바닥의 신축이나 압력에 의해 증상이 악화되기 때문에, 부츠 형태의 깁스로 고정시켜 보호하는 것이 일반적 방법


그러나 이 방법은 부츠 안의 열기로 인한 불쾌감 때문에 환자가 마음대로 보호 장비를 떼버리거나, 신경 장애로 고통을 인지하지 못해 걸음을 많이 걷게 되어 증세가 악화되기 십상


옵티마 몰리터의 발궤야 치료기인 모터스 부츠는 스키 부츠 모양으로, 발바닥은 둥글게 되어 있어 체중 이동만으로 자연스럽게 앞으로 나갈 수 있고, 발바닥이 받는 하중을 분산시킴


깔창 하나가 발가락쪽, 발중간, 발뒤꿈치쪽의 세 부분으로 나뉘는 것이 특징이며, 강도에 따라 세 가지 깔창이 있어, 환부에 닿는 부분은 부드러운 것을 사용하여 부담을 줄이고 정상 부분은 딱딱한 것을 사용하여 압력을 지탱하게 함


부츠 내 온도와 습도를 낮추기 위해 구멍이 뚫린 소재를 채택했는데, 현재 모터스 부츠 자체는 이미 실용화되어 있는 것이라고 함


<자료> Optima Molliter

[그림 1] 당뇨 발궤양 치료 부츠 모터스 부츠


이번에 전시회에 선보인 모터스 스마트는 모터스 부츠에 센서를 더한 것으로, 센서를 통해 걸음 수나 활동량 외에 부츠를 착용하고 있는지 여부를 감지할 수 있게 하였음


치료 단계에 따라 조금씩 걸음으로써 올바른 걸음을 늘려 나가는 것이 목적이기 때문에 정해진 걸음 수를 초과하는 경우에는 본인이나 의사에 경고 메시지가 전달되며, 환자는 취침 시간 이외에는 항상 부츠를 신어야 하므로 계속 신고 있지 않아도 경고 메시지가 표시됨


미국이 Sensoria Health(센서리아 헬스)가 개발한 무게 8g의 센서에는 압력 센서와 9축 센서, 블루투스 통신 모듈, 배터리가 내장되어 있으며, 발을 넣는 부위의 앞쪽에 고정됨


부츠의 센서는 블루투스 통신을 통해 스마트폰이나 스마트워치 등과 연계되며, 측정 데이터를 클라우드로 보내 의사와 데이터를 공유 할 수 있도록 하였음


<자료> Sensoria Health

[그림 2] 모터스 스마트의 스마트폰 앱 화면


CES 2019에서 혁신상을 받은 모터스 스마트 부츠는 이탈리아 피사 대학과 로마 대학 부속병원 등과 함께 임상 시험을 실시했고, FDA 인증도 획득했으며, 20196월부터 상용화 될 예정



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※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1880호(2019. 1. 22. 발행)에 기고한 원고입니다.


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무어의 법칙 종언 시대, CPU-GPU-DSA의 서버 프로세서 3파전.pdf



인텔의 CPU ‘Xeon(제온)’의 라이벌은 AMD나 암(Arm)의 서버 프로세서만이 아닌데, 급성장 중인 AI(인공지능) 분야에서는 GPU에 밀린 지 오래이며, 새로운 경쟁자도 계속 나타나고 있음


AMD의 리사 수 CEO에 따르면 2021년에는 데이터센터용 프로세서 시장에서 GPU의 점유율이 CPU에 육박하는 수준으로 성장할 전망하였음


리사 수는 데이터센터용 프로세서 시장 규모는 2018200억 달러에서 2021290억 달러로 성장할 것으로 내다보는데, 특히 GPU는 연간 수십 %의 속도로 성장하며 전체 시장의 약 40%를 차지하게 될 것으로 예상하고 있음


향후 성장이 기대되는 대규모 시뮬레이션이나 딥러닝 분야 등은 GPU가 적합한 작업이기 때문이라는 것이 그 이유


<자료> AMD

[그림 1] 2021년 데이터센터용 프로세서 시장 전망


이런 판단 하에 AMD201811월 제품 발표회에서 서버 프로세서 ‘EPYC(에픽)’의 차기 버전인 ‘ROME(, 개발코드명)’ 뿐만 아니라, 새로운 데이터센터용 GPU 제품으로 ‘Radeon Instinct MI60’‘MI50’을 발표하였음


리사 수 CEO는 새로운 GPU 제품들이 7nm(나노미터) 공정에서 처음 생산되는 데이터센터 용 GPU라 설명하며, AMD의 데이터센터 시장 공략은 CPUGPU라는 쌍두마차를 통해 전개될 것임을 강조하였음


AMD의 행보에는 약간의 조바심이 느껴지는데, 그도 그럴 것이 AMD보다 먼저 데이터센터 시장에 진입한 엔비디아(NVIDIA)는 이미 이 분야에서 GPU로 눈부신 성공을 거두었기 때문


엔비디아의 20188~10월 기간 결산을 보면 데이터센터 사업부문의 매출은 79,200만 달러로 2년 전인 20168~10월 매출에 비해 3.3배 증가했는데, 이러한 실적은 데이터센터용 GPU 시장이 얼마나 빠르게 성장하고 있는지 잘 보여주고 있음


사업의 규모가 달라 성장률을 단순 비교하기는 어렵지만, 비슷한 시기에 인텔의 데이터센터 사업부문 매출은 454,200만 달러에서 613,900만 달러로 1.4배 증가하였음


향후 성장이 기대되는 AI 부문의 수요를 노리고 있는 것은 GPU만이 아닌데, 최근 주목받고 있는 기술은 구글의 클라우드TPU'


작년 11월 스탠퍼드 대학에서 개최된 로봇 심포지엄 Bay Area Robotics Symposium(BARS) 2018에 등단한 유명 로봇 스타트업 안키(Anki)의 공동 창업자 마크 팔라투치는 구글)AI 클라우드인 ‘Cloud TPU(클라우드 TPU)’를 사용 중이라 밝혔음


안키가 2018년에 출시한 벡터(Vector)’는 사용자의 친구가 되어 대화 및 게임 등 커뮤니케이션을 통해 즐거움을 주는 장난감 로봇으로, 카메라로 촬영한 이미지에서 사용자의 얼굴을 인식하는 기능과 사용자의 음성을 인식하는 기능 등 고급 AI 기능을 갖추고 있음


안키에 따르면 기계학습 추론 처리 시, 이미지 인식과 같은 가벼운 작업은 벡터 로봇에 내장된 퀄컴의 스마트폰용 프로세서인 Snapdragon(스냅드래곤)으로도 처리 할 수 있음


그러나 음성 인식과 같이 중요한 추론은 스마트폰용 프로세서로 처리하기는 어렵기 때문에 클라우드 측에 맡기는데, 그 클라우드 백엔드에 구글의 클라우드TPU를 사용 중이라고 함


클라우드TPU는 구글이 자체 개발한 딥러닝 전용 프로세서인 ‘TPU(Tensor Processing Unit)’를 종량제 방식으로 이용할 수 있는 구독형 서비스임


TPU2세대인 ‘Cloud TPU v2’ALU(Arithmetic and Logic Unit: 산술논리연산장치)32,768개 탑재하여 딥러닝에 필요한 연산을 초당 180 테라 회(180T FLOPS) 실행할 수 있으며, 3세대 ‘Cloud TPU v3’에서는 초당 420 테라 회 연산이 가능함


<자료> Artificial Intelligence Videos

[그림 2] 수냉식을 채택한 Cloud TPU 3세대


엔비디아의 데이터센터용 GPU의 최신 버전인 ‘Tesla V100’이 딥러닝의 연산을 초당 125 테라 회 실행 가능한 것과 비교해 본다면, 최소한 딥러닝의 성능에 관해서라면 여기에 특화된 구글의 클라우드 TPU가 범용 목적의 GPU를 크게 앞선다고 볼 수 있음


안키와 같은 고도의 기술력을 가진 스타트업이 클라우드TPU를 채택하고 있다는 점은 클라우드 TPU의 압도적 성능을 방증하는 것임


구글이 클라우드 TPU를 선보이자, 뒤이어 화웨이 테크놀로지와 아마존웹서비스(AWS) 역시 딥러닝 전용 프로세서를 개발 중에 있음


화웨이가 201810월 발표한 ‘Ascend 910’은 딥러닝에 필요한 연산을 초당 최대 256 테라 회 실행할 수 있다고 하는데, Ascend 910은 올해 2분기에 정식 출시될 예정임


AWS201811월 딥러닝 전용 프로세서로 ‘AWS Inferentia’를 발표했는데, 올해 하반기부터 클라우드에서 이용할 수 있게 될 이 프로세서는 딥러닝의 연산을 초당 수백 테라 회 실행할 수 있다고 알려져 있음


구글에 이어 주요 클라우드 사업자들이 동참함에 따라, 향후 AI의 워크로드 처리를 놓고 GPU와 딥러닝 전용 프로세서 사이에 경쟁적 본격화될 것으로 예상됨


TPU와 같이 특정 용도에 특화된 프로세서를 도메인 특화 아키텍처(Domain Specific Architecture, DSA)’라 부르는데, 하드웨어 성능 개선의 방법으로 주목받고 있음


DSA의 대표적인 옹호론자는 RISC(축약명령어세트컴퓨터) 프로세서를 고안한 2명의 컴퓨터 과학자로, 스탠퍼드 대학 학장을 역임한 존 헤네시와 버클리 캘리포니아 대학의 교수를 역임한 데이빗 패터슨은 DSA만이 하드웨어의 성능을 향상시키는 길이라 적극 주장하고 있음


<자료> James Hamilton's Blog

[그림 3] 2017 튜링 어워드 수상자


‘Computer Architecture: A Quantitative Approach(컴퓨터 아키텍처: 정량적 접근)’‘Computer organization and design(컴퓨터 구성과 설계)’의 저자로 알려진 두 사람은 2017년 튜링 어워드를 공동 수상한 컴퓨터 과학의 권위자들임

ASIC(주문형반도체)애플리케이션 특화(Application Specific)’, 즉 하나의 응용분야에 최적화된 칩인 반면, DSA는 응용프로그램 보다 범위가 넓은 도메인(산업 및 기술영역)에 특화된 칩이라 할 수 있음

현재 구글 모기업인 알파벳(Alphabet)의 회장을 맡고 있기도 한 존 헤네시는 20185월에 열린 ‘Google I/O’ 컨퍼런스의 강연에서 DSA에 대한 관심이 증가하는 이유로 무어의 법칙의 종언이 다가오고 있기 때문이라 설명


CPU는 지금까지 집적회로의 트랜지스터 수가 1.5~2년마다 2배로 늘어난다는 무어의 법칙에 따라 성능을 향상시켜 왔으나, 현재는 반도체 제조 공정의 미세화가 한계에 다다르고 있음


인텔도 제조 공정의 미세화에 고전하고 있고, AMDIBM의 반도체 제조부문을 인수한 글로벌파운드리즈도 작년에 반도체 제조 공정 신규 개발에서 철수한 바 있음


무어의 법칙이 붕괴되면 단순히 트랜지스터의 수를 늘림으로써 성능을 향상시킬 수는 없게 되므로, 그렇다면 향후 어떻게 성능을 향상시킬 지가 반도체 산업의 화두가 되고 있음


존 헤네시는 시간이 지나면 오래된 아이디어가 다시 새로운 것이 되는 법(Everything old is new again)’이라며, 과거에는 작동하지 않던 DSA가 이제는 성능을 발휘하게 되었다고 주장


과거 범용 CPU 시대에 시도되었으나 당시에는 잘 작동하지 않았던 기술들이 있는데, DSA도 그 중 하나로 용도를 제한함으로써 이제는 오히려 성능을 발휘할 수 있게 되었음


일례로 ‘VLIW (Very Long Instruction Word)’ 아키텍처를 들 수 있는데, 이는 과거 인텔이 64 비트 프로세서인 Itanium(이타늄)에 채택했으나 성공하지 못했던 기술로, 하나의 명령어를 통해 여러 개의 명령어를 처리하도록 하는 방식임


이 방식은 범용 CPUVLIW를 채용할 경우 프로그램에 포함된 복수의 명령어를 병렬로 실행시키기 위한 컴파일러를 개발하는 것이 어려워 잘 작동하지 않았음


그런데 용도를 한정한다면 여러 명령어의 병렬 실행이 용이하게 될 수 있으며, 존 헤네시에 따르면 DSA에서는 VLIW에 의한 성능 향상이 실현될 수 있다고 함


그 밖에도 DSA에서는 높은 범용성을 목표로 하는 CPU에서는 채택하지 못했던 기술, 가령 부동소수점 연산의 정확도를 낮추는 대신 연산 횟수를 늘리는 등의 기술 적용이 가능한데, 실제 이 기술은 구글의 TPU와 화웨이의 Ascend 910 등 딥러닝용 DSA가 채택하고 있음


지금까지는 범용성이 높은 CPU의 성능 개선이 순조롭게 진행되어 왔기 때문에, 틈새시장 전용의 프로세서가 활약할 기회가 주어지지 않았지만, CPU의 성능 향상 방법이 막히면서 다양한 도메인에 다양한 DSA가 등장하게 될 것으로 존 헤네시는 전망하고 있음


실제로 딥러닝 이외 영역에서도 DSA가 등장하고 있는데, 베어풋 네트웍스(Barefoot Networks)SDN(소프트웨어 정의 네트워크) 전용 DSA‘Tofino(토피노)’를 개발하였음


네트워크 기기에서는 패킷 처리의 구조를 하드웨어 단으로 떨어뜨린 ASIC를 사용하는 것이 일반적이었으나, 2010년대에 들어서면서 패킷 처리를 소프트웨어를 통해 정의하는 ‘OpenFlow(오픈플로우)’와 같은 SDN 기술이 주목받게 되었음


SDN 기술에서 소프트웨어 처리는 지금까지 CPU가 담당해 왔으나, 베어풋 네트웍스는 토피노로 CPU를 대체하려 하고 있음


베어풋 네트웍스는 토피노가 초당 테라비트급 패킷 처리가 가능하고, CPU로 처리하는 데 비해 레이턴시(지연)500 분의 1 이하로 할 수 있다며, 토피노의 성능은 ASIC와 맞먹지만 ASIC과 달리 토피노는 프로그래밍을 통한 처리가 가능한 장점이 있다고 주장


서버 프로세서의 분야에서 시작된 혼전은 이제 CPU 사이의 싸움만이 아니며, CPUGPU, GPUDSA, DSACPU 등 서로 다른 아키텍처 간 경쟁으로 발전해 나갈 조짐을 보이고 있어, 앞으로 시장 전개 상황을 주시할 필요가 있음


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