Yano E-plus 2022년 10월호(No.175) (일본어판)

●2022년 지방은 스스로의 가치를 다시 정의하고 새로운 자본형성을(3~5페이지)

주식회사 야노경제연구소 대표이사 사장 미즈코시 다카시

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≪차세대 시장 트렌드≫

소립자 기술의 응용(6~52페이지)

~기초연구는 장시간이 필요. 하지만 밝혀진 기본 원리는 기존기술의 한계를 타파하며 획기적인 제품으로 이어질 가능성을 내포하고 있다~

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1. 기초 학문과 그 응용

2. 소립자와 소립자 기술

[표1. 소립자의 역할과 분류]

3. 소립자 기술의 응용분야

3-1. 계측분야

3-2. 에너지분야

3-3. 의료분야

4. 소립자 기술 응용에 관한 시장규모

[그림·표1. 소립자 기술 응용에 관한 일본 및 WW 시장규모 추이와 전망(금액:2020-2025년 예측)]

[그림·표2. 소립자 기술 응용에 관한 수요분야별 WW 시장규모 추이와 전망(금액:2020-2025년 예측)]

5. 소립자 기술 응용과 관련된 기업·연구기관의 대응 동향

5-1. 대학공동이용기관법인 고에너지가속기연구기구(KEK)(1)

(1)초전도 가속공동 기술을 이용한 cERL에 의한 의료용 RI 제조 실험

①99Mo의 일본 공급체제의 확립이 목표

②cERL

[그림1. cERL의 초전도 가속공동 저온유지모듈(cryomodule)의 외관]

[그림2. cERL가속기 주회부(앞쪽)에서 본 조사 빔라인(중앙)]

[그림3. 타깃 조사부]

③초전도 가속공동을 이용한 전자 가속기에 의한 99mTc/99Mo 제조 시험

[그림4. 광핵반응에 의한 방사성]

[그림5. 광자 도달거리와 광핵반응 단면적]

[그림6. 방사능 공간 분포]

④실험 결과

[그림7. 조사 실험의 결과. Mo표적의 깊이 1cm지점(수량 최대부분)에서 생성된 핵종]

5-2. 대학공동이용기관법인 고에너지가속기연구기구(KEK)(2)

(1)뮤온 가속의 실현

[그림8. J-PARC MLF의 빔라인]

[그림9. 뮤온 선형가속기의 모식도]

(2)뮤온 g-2/EDM의 정밀 측정

[그림10. J-PARC에서 g-2/EDM의 정밀 측정의 모식도]

(3)투과형 뮤온 현미경

(4)뮤온 산란법에 의한 고해상도 이미징

5-3. 학교법인 주부대학

(1)뮤온 핵 융합 원리

①뮤온 핵 융합 원리

[그림11. μ CF사이클의 모식도]

[그림12. 뮤온 비 평형 플라즈마 핵 융합의 새로운 이론]

②뮤온 핵 융합로의 새로운 아이디어

[그림13. 자장도 관성력도 쓰지 않는 핵 융합 영역의 유지 개념의 창출~

세계최초의 램제트(램압력) 이용에 의한 제어 뮤온 핵 융합 장치 개념도]

[그림14. 충격파로 고밀도 실온 가스 영역을 유지·정상·불안정한 핵 융합]

[그림15. 뮤온 비 평형 플라즈마 핵 융합 중성자원 시스템의 모식도]

[그림16. 핵 융합 중성자원에 의한 LLFP, MA의 단수명화 플랜트 개념도]

③뮤온 핵 융합 실현의 가능성

[그림17. 최근 연구 진전]

5-4. 국립대학법인 도쿄대학

(1)뮤온검출법

(2)가시화 기술 "뮤온검출법"을 이용하여 구조물 내부를 투시 화상화하는 시스템의 공동개발

[그림18. (왼쪽)측정 대상 (오른쪽)뮤온검출법에 의한 측정결과]

(3)뮤온검출법의 바다에 대한 전개

[그림19. TS-HKMSDD를 구성하는 뮤온검출법 센서모듈의 외관]

[그림20. 도쿄만 아쿠아라인 지상부의 외관(상)과 도쿄만 아쿠아라인 전체상에서 설치된 TS-HKMSDD의 위치(Mu 표시가 있는 부분)(하)]

[그림21. TS-HKMSDD의 조위 측정결과(관측점: 지바) 파란선(상)는 TS-HKMSDD로 측정된 조위, 빨간 선(하)는 해상보안청 검조(檢潮)결과]

[그림22. TS-HKMSDD에 의한 조위변동 시의 공간 이미지, 색은 조위를 표시하며 녹색이 가장 낮고 노란 색에서 빨간 색으로 변할수록 높아진다]

5-5. 대학법인 도카이국립대학기구 나고야대학(1)

(1)자기 스커미온으로 새로운 구조를 실현

[그림23. 자기 스커미온의 스핀 구조. 화살표는 스핀 방향을 표시]

[그림24. 스메틱 액정의 모식도]

[그림25. 스커미온 액정의 로렌츠 투과전자현미경 상]

(2)자구벽·스커미온의 관측에 성공

[그림26. 자성체 중의 자기 구조]

[그림27. 자속밀도 분포를 나타내는 로렌츠 투과전자현미경 상]

5-6. 국립대학법인 도카이국립대학기구 나고야대학(2)

(1)방사선 조사에 의한 물의 발광현상의 발견

[그림28. 체렌코프 광 역치 이하의 에너지 방사선 광계측]

(2)발광 이미징을 이용하여 뮤온 빔의 분포 계측에 성공

[그림29. 뮤온에 의한 선량 화상과 발광 화상의 시뮬레이션 데이터]

[그림30. 뮤온 빔 이미징 시스템의 모식도 (왼쪽)측면도 (오른쪽)정면도]

[그림31. 양성 뮤온 빔을 물에 조사하면서 고감도 CCD카메라로 촬영한 뮤온 붕괴 양전자의 체렌코프 광 화 상]

[그림32. 양성 뮤온 빔을 플라스틱 신틸레이터에 조사하면서 고감도 CCD카메라를 이용하여 촬영한 붕괴 전의 뮤온 발광 화상]

5-7. 국립대학법인 홋카이도 대학

(1)중성자 과학의 발전과 홋카이도 대학의 가속기 시설

[그림33. HUNS의 반세기에 걸친 실적]

[그림34. 홋카이도 대학의 현재 가속기(HUNS2) 빔라인 배치]

[그림35. (왼쪽)전자 선형 가속기(전자 LINAC), (오른쪽)전자빔 유도부&중성자 발생원]

(2)중성자 이미징 시스템

[그림36. 중성자 투과법의 원리를 나타낸 모식도]

[그림37. 펄스 중성자 이미징 시스템]

(3)중성자 공명흡수를 이용한 물체 내부온도 이미징

[그림38. 중성자 공명흡수를 이용한 물체 내부온도 이미징]

(4)우주선 소프트 오류 방지

[그림39. 우주선에 의한 소프트 오류]

5-8. 국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구(QST)

(1)방사선에 의한 암 치료와 중입자선 치료

[그림40. 암 치료에 이용되는 방사선 종류]

[그림41. X선 치료와 중입자선(탄소선) 치료의 선량 분포 차이]

(2)중입자선 치료의 원리

[그림42. 중입자선 암 치료의 원리를 나타낸 모식도]

[그림43. 세계최초 중입자선 암 치료 장치 HIMAC의 외관 모식도]

[그림44. 중입자선 치료장치의 치료실(왼쪽)과 회전 조사대(오른쪽)]

[그림45. 3차원 스캐닝 조사 장치]

(3)중입자선 치료 실적

[그림46. 중입자선 암 치료 HIMAC의 치료 실적]

(4) 제5세대 중입자선 치료 장치 "양자 메스"

[그림47)차세대 소형 탄소선 치료 장치: 양자 메스]

[그림48. 레이저 구동 이온 가속방식의 모식도]

6. 소립자 기술 응용에 관한 장래 전망

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일본의 상용차 커넥티드(4)(53~61페이지)

~상용차 커넥티드와 물류 MSPF는 일본 물류를 변혁하다~

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1. 2021년 12월호 정리

2. 모빌러티의 정보 수집

2-1. 물류의 과제 해결의 정리

[그림1. SIP에 의한 과제 해결의 흐름(안)]

[그림2. 물류 솔루션의 개요(물류 관련 시장의 대응(예)]

2-2. 모빌러티의 정보 수집

[그림3. 물류 대강과 SIP의 모빌러티 정보의 수집 이미지]

2-3. 1F, 2F의 논의

[표1. 1F와 2F의 구분]

3. 물류의 모빌리티 서비스·플랫폼(물류 MSPF)

3-1. 상용차의 커넥티드 카

[그림4. 물류의 과제와 물류 MSPF의 관계]

3-2. 커넥티드와 상용차 MSPF로 무엇이 바뀔 것인가?

[표2. 커넥티드와 상용차 MSPF로 소득할 수 있는 정보]

4. 상용차 커넥티드 카의 시장규모 추이

[표3. 상용차의 트래킹·커넥티드 차량의 시장규모 추이(대수: 2021-2030년 예측)]

[그림5. 상용차의 트래킹·커넥티드 차량의 시장규모 추이]

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≪주목시장 포커스≫

머티리얼 DX 시리즈(4)~MI(유기재료)~(62~99페이지)

~화학적 혹은 생물학적 현상을 해석함으로써 유기재료분야의 MI는 머티리얼 DX의 메인 스트림의 하나~

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1. 머티리얼 DX의 유기재료

2. 머티리얼 DX이 적용되는 유기재료 분야

2-1. 분자 재료

2-2. 바이오 머티리얼

3. 머티리얼 DX의 유기재료의 시장규모 예측

[그림·표1. 머티리얼 DX의 유기재료의 일본 및 WW 시장규모 예측 금액: 2025-2050년 전망]

4. 머티리얼 DX의 유기재료 관련 기업·연구기관의 대응 동향

4-1. Kao 주식회사

(1)Kao의 MI에 대한 대응

[그림1. Kao의 연구개발체제]

(2)DL 기술을 이용한 신소재 개발방법의 개발~AI로 소재개발 기간을 대폭 단축~

①촉매의 사진을 이용한 활성의 예측 모델 작성

[그림2. Cu촉매를 이용한 3급 아민화 반응과 촉매의 사진]

[그림3. 촉매의 사진을 이용한 촉매 활성 예측 모델의 프로세스]

[그림4. Cu촉매의 SEM사진(왼쪽)과 활성 상태를 나타내는 화상(오른쪽)]

②폴리에스테르 수지의 화학 구조식을 이용한 Tg의 예측 모델 작성

[그림5. Tg모델의 작성 과정]

[그림6. Tg에 영향을 미치는 화학구조]

4-2. 학교법인 게이오기주쿠대학

(1)소규모·실험 데이터를 이용한 MI적용의 의의

(2)사례 ①:MI에 의한 프로세스 탐색~층상 물질로부터 고효율 나노시트 합성조건의 탐색~

[그림7. 나노시트 합성에 대한 MI의 적용]

[그림8. 나노시트 합성 실험과 훈련 데이터 취득 방법]

[표1. 실측수율의 결과]

(3)사례 ②:MI에 의한 물질 탐색~LIB의 신규 유기 고분자 음극 활물질 탐색~

[그림9. 전 유기 LIB를 목표로 한 활동]

[그림10. 추출한 3기술어를 이용한 용량의 예측에 이용한 음극 활물질로서 검토하지 않은 11화합물]

[그림11. MI에 의한 탐색으로 얻은 화합물 24의 고분자화에 의한 성능(용량·고 rate 특성·사이클 특성) 향상]

(4)소규모·실험 데이터를 MI에 적용한 결과

[그림12. 일반적인 MI과 소규모 데이터에 따른 실험 주도 MI의 차이]

4-3. 학교법인 고가쿠인대학

(1)VAE(Variational AutoEncoder)를 이용한 리버스 디자인 기술

①리버스 디자인 기술

[그림13. 재료 데이터를 이용한 ML로 새로운 재료를 역 설계하는 이미지]

②VAE기술

[그림14. VAE를 이용한 재료 탐색]

③입력측의 연구

[그림15. 질량 스펙트럼에서 잠재표현을 예측하는 Spectrum Encoder 모델]

[그림16. 2단계 학습순서를 나타낸 모식도]

[그림17. 예측결과]

④출력측의 연구

[그림18. VAE의 출력으로서 잠재표현 공간의 시각화]

[그림19. z공간에서 탐색범위를 확대한 예측 결과]

4-4. 국립대학법인 시마네대학

(1)ML방법

[그림20. 수리 모델의 입력과 출력 (왼쪽)기존 데이터를 이용한 학습 프로세스, (오른쪽)학습 완료 모델을 활용해서 예측치를 얻는다]

[그림21. SVM의 활용]

[그림22. GA와 GS조합]

(2)ML을 이용한 고기능 촉매의 설계

[그림23. 물성과 촉매활성의 관계 (왼쪽)통상적인 연구, (오른쪽)실험하지 않은 원소의 효과를 ML로 추정]

[그림24. 원소의 군집 분류]

[그림25. 새로운 첨가물의 탐색 순서]

[그림26. 미분방정식과 GA를 조합한 방법]

[그림27. 스펙트럼과 GA를 조합한 방법]

4-5. 학교법인 주오대학

(1)모리 연구실의 기본 콘셉트

[그림28. 모리 연구실의 기본 콘셉트를 나타낸 모식도]

(2)CO2를 분리 회수 가능한 이온액체(IL) 탐색을 위한 이론연구

①이온액체의 구성요소인 단분자 이온의 데이터베이스 구축

②음이온 효과에 초점을 맞춘 혼합 이온액체에 대한 데이터베이스 응용

[그림29. 양이온과 음이온의 조합에서 얻을 수 있는 IL의 설계 지침으로서의 COSMO-RS법 이미지]

③배기가스 CO2분리 수거성이 뛰어난 이온액체 예측을 위한 ML

[그림30. 테스트 데이터 세트(10,000 IL)에 대한 각 가스의 헨리 상수 로그의 예측치(세로축)으로 계산치(가로 축) 사이의 상관]

4-6. 미쓰비시케미컬 주식회사

(1)머티리얼 DX를 가속하기 위한 HPC 도입

(2)IBM Q에 참가

(3)NISQ 디바이스를 이용한 여기상태의 에너지 계산방법

(4)유기 EL의 발광 메카니즘과 타깃 샘플

[그림31. 유기 EL의 발광 메카니즘]

[그림32. 계산에 이용한 TADF재료의 구조]

(5)계산방법으로 계산결과

[그림33. 계산방법 (왼쪽)Step-I: 기저상태의 계산, (오른쪽)Step-II: 여기상태의 계산]

[그림34. 시뮬레이터의 계산결과와 실험치와의 비교]

[그림35. IBM 양자컴퓨터 실기의 계산결과 (왼쪽)qEOM-VQE법, (오른쪽)VQD법]

(6)양자 단층촬영 방법에 의한 우류 정정

[그림36. 양자 단층촬영 기술을 이용한 오류 저감법의 계산방법]

[그림37. 단층촬영을 이용한 (왼쪽)qEOM-VQE법, (오른쪽)VQD법의 계산결과]

5. 머티리얼 DX의 유기재료의 과제

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≪시기적절 콤팩트 리포트≫

정치용 축전지(ESS) 시장(100~106페이지)

~일본계 메이커, 지금 해야 할 것은 해외시장에 대한 주목

시장 흐름을 읽지 못하는 자에게는 마켓에서 레드카드~

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1. 정치용 축전지(ESS)란

1-1. 가정용 ESS

1-2. 업무·산업용

1-3. 전력계통용

2. 시장 상황

3. 분야별 동향

3-1. 가정용 ESS시장

3-2. 기업·업무용 ESS시장

3-3. 전력계통용 ESS시장

4. 주목 토픽

4-1. 코로나 상황에서도 전력계통용 ESS의 수요는 확대기조

4-2. 차세대 전지 개발과 생산용량 증강으로 축전지 가격은 하락 방향으로

4-3. 성능과 품질 이상의 가격경쟁력과 취사선택을 명확히 하는 것이 요구된다

5. 장래 전망

[그림1. 정치용 축전지(ESS)의 설치장소별 세계 시장규모 추이 예측(금액: 2019-2030년 예측)]

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고기능 필름 시장(107~110페이지)

~시장은 성장기에 돌입했지만 "최근 파도를 탄 확대"는 쇠퇴될 우려

"지금"의 니즈뿐 아니라 "다음" 경쟁력 확보를 위한 개발을 목표로 한다~

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1. 고기능 필름이란

2. 시장 상황

3. 주목 토픽

3-1. 5G대응을 노리고 저 유전 정접·저 흡수의 개량 PI(MPI)의 개발 진행

3-2. LCP수준의 저 유전 정접을 실현한 MPI도 등장, 5G 스마트폰에서 채용

4. 장래 전망

[그림1. FCCL용 PI필름 세계 시장규모 추이 예측(금액: 2019-2023년 예측)]