Yano E-plus 2025년 9월호(No.210) (일본어판)

 

Yano E-plus 2025년 9월호(No.210)

 

발행빈도: 월 1회 발행(연 12회)

≪차세대 시장 트렌드≫

머티리얼 DX 시리즈(2) ~계산과학과 시뮬레이션 기술~ (3~34페이지)

~시뮬레이션 기술의 정밀성 향상 및 신재료 설계의 효율화를 추진해

혁신적인 재료개발 실현~

 

1. 계산과학과 시뮬레이션 기술은 머티리얼 DX의 핵심기술

2. 계산과학과 시뮬레이션 기술 기법

2-1. 마이크로 스케일: 제1원리 계산과 양자화학 계산

2-2. 메소 스케일: 분자동역학법과 몬테카를로법

2-3. 매크로 스케일: 유한요소법과 페이즈필드법

2-4. 최적화와 탐색: 베이즈 최적화와 역설계

2-5. 통합적 접근법: 멀티 스케일 모델링과 데이터 구동 설계

 

3. 머티리얼 DX에 대한 계산과학과 시뮬레이션 기술의 시장규모 예측

【그림·표1. 머티리얼 DX의 계산과학과 시뮬레이션 기술의

일본 및 WW 시장규모 예측(금액:2025-2050년 예측)]

 

4. 머티리얼 DX의 계산과학과 시뮬레이션 기술과 관련된 기업·연구기관의 대응동향

4-1. MI-6(엠아이식스) 주식회사

(1) MI-6의 기본적인 서비스

【그림 1. MI-6의 기본적인 서비스 개요】

① Hands-on MI®

【그림 2. 'Hands-on MI®' 서비스에서 제공하는 다양한 MI 접근법의 예】

② miHub®

【그림3. 연구자의 탐구와 성과를 이끌어내는 MI 플랫폼 miHub®의 개요】

③ Lab Automation

(2)소재산업 발전을 위한 MI-6의 대응

① MI Conference

② miLab

4-2. 공익재단법인 계산과학진흥재단(FOCUS)

(1) FOCUS 주요 사업 개요

【그림 4. FOCUS의 주요 사업】

(2)과제 해결 대응

①데이터 부족

(a)머티리얼 첨단 리서치 인프라(ARIM) 사업

(b)데이터 창출·활용형 머티리얼 연구개발 프로젝트(DxMT)

(c)과학연구용 AI 기반 모델 개발 및 공용(AGIS)

②계산 자원 부족

[그림5. '후가쿠(富岳/슈퍼컴퓨터의 이름)'의 차세대가 될 새로운 플래그십 시스템의 개발·정비 스케줄]

③인재 부족

【그림 6. 효고현 머티리얼즈 인포매틱스 연구회 참가】

(3)산업 이용 확대 대응

[그림 7. '후가쿠'와 FOCUS 슈퍼컴퓨터의 활용】

4-3. 국립대학법인 도쿄대학

(1)머티리얼 첨단 리서치 인프라(ARIM)

(2)'ARIM-mdx 데이터 시스템': 재료연구용 실험 및 시뮬레이션의 통합 데이터 탭

[그림 8. 'ARIM-mdx 데이터 시스템의 개요]

(3)'ARIM-mdx 데이터 시스템'의 특색

①실험 데이터와 계산 데이터를 일원화 관리, 풀 리모트로 해석

【그림 9. 데이터를 일원 집약하는 'ARIM-mdx 데이터 시스템'의 컨셉】

②실험 데이터 수집 및 공유 효율화

【그림 10. 데이터 추출 + 클라우드로의 전송 + 데이터 분류 흐름】

③고성능 데이터 분석 환경 정비

④다른 연구기관과의 연계

4-4. 국립연구개발법인 일본원자력연구개발기구(JAEA)

(1)기계학습×분자동역학으로 고정밀, 대규모, 고속 계산 실현

【그림 11. 기계학습 분자동역학법을 이용한 산화토륨의 융해 시뮬레이션】

(2)기계학습 분자동역학법 적용 사례

①유리의 무질서 구조 속에 숨어 있는 새로운 질서 발견

【그림 12. 실리카 유리의 기계학습 분자동역학법 시뮬레이션 결과】

②방사성 원소의 토양 흡착 메커니즘

【그림 13. 방사성 원소의 토양에 대한 흡착 구조를 결정하는 요인】

③점토 광물에 대한 세슘 흡착 작용

【그림14. 점토광물의 구조와 복수의 흡착 사이트를 본뜬 세슘의 점토광물에 대한 흡착 메커니즘의 모식도]

4-5. 학교법인 와세다대학

(1)심볼릭 회귀를 이용한 화학 원리·법칙 자동 추출

【그림 15. 유전적 프로그래밍의 모식도】

【그림 16. 심볼릭 회귀를 이상 기체의 상태방정식에 적용한 사례】

(2)양자화학 계산과 기계학습을 활용한 화합물 자동동정 시스템 개발

【그림17. 스펙트럼 정보를 이용한 화합물 동정 시스템의 흐름】

(3)양자화학 계산에 대한 정밀도 보증 시스템 개발

[그림 18. 후보 화합물의 자동 생성 흐름]

 

5. 머티리얼 DX의 계산과학과 시뮬레이션 기술의 과제와 미래 전망

5-1. 과제

(1)고정밀과 계산 비용의 트레이드오프

(2)모델의 타당성과 검증의 어려움

(3)인력 부족과 분야 횡단의 어려움

5-2. 장래 전망

(1)멀티 스케일 통합의 심화

(2) AI와의 융합을 통한 지식 확장

(3)산업적 응용 분야로 계산과학 확장

 

촉역각(햅틱스) 시장성 탐색(2)~세계 촉역각센서의 시장 예측과 메이커 동향~(35~56페이지)

~촉각센서/역각센서/감압센서/차세대 촉역각센서의 2035년 시장 예측·수요분야별 동향·메이커 40개사 동향~

 

1. 세계 촉각센서의 특징과 메이커의 동향

1-1. 촉각센서의 특징

1-2. 일본 촉각센서의 메이커별 방식 및 특징

[표 1. 일본 메이커별/촉각센서의 방식·특징 일람 ①]

1-3. 해외 촉각센서의 메이커별 방식·특징

[표 2. 해외 메이커별 / 촉각센서의 개요 일람]

1-4. 촉각센서의 수요분야별 사용상황

(1)의료 분야에서 활용되는 촉각센서

(2)FA 로봇 분야에서 유망시되는 일본 메이커의 촉각센서

2. 세계 역각센서 업체의 동향

2-1. 일본 역각센서 메이커의 12사별 방식 및 특징

[표 3. 일본 메이커별 / 역각센서의 방식 · 특징 일람]

2. 해외 역각센서 11개사의 업체별 개요

【표 4. 해외 메이커별 / 역각센서의 개요 일람】

2-3. 일본/해외 역각센서 기업들의 동향

(1)일본 역각센서 메이커의 동향

(2)일본 역각센서 내제 메이커의 동향

(3)해외 역각센서 메이커의 동향

2-4. 역각센서 기대 수요처 로봇·자동차

2-5. 로봇용 역각센서 기업들의 동향 6축 역각센서

3. 촉각·역각센서 시장의 동향과 시장규모 추이 예측

[그림, 표1. 촉각, 역각센서 WW 시장규모 예측(수량, 금액: 2022-2035년 예측)]

4. 감압센서 시장의 실태와 미래

4-1. 감압센서의 개요

【표 5. 촉각센서와 감압센서의 비교】

4-2. 일본 감압센서의 메이커 11사별 방식·특징

[표 6. 일본 메이커별 / 감압센서의 방식 · 특징 일람]

4-3. 해외 감압센서 메이커 5개사별 개요

[표 7. 해외 메이커별/감압센서의 개요 일람]

4-4. 감압센서 시장의 동향과 시장규모 추이 예측

[그림·표2. 감압센서 WW 시장규모 예측(수량·금액; 2022-2035년 예측)]

4-5. 일본 감압센서 시장 추이 및 예측

[그림·표3. 감압센서 일본 시장규모 예측(수량·금액; 2022-2035년 예측)]

5. 차세대 촉역각센서 시장의 동향과 미래

5-1. 플렉시블 촉각센서의 수요 동향·앱 동향

【표 8. 플렉시블 촉각센서의 수요 동향·앱 동향】

5-2. 필름식 압력 분포센서의 새로운 조류와 기업 동향　

(1) 촉각센서/감압센서/필름식 압력 분포센서의 비교

[표 9. 촉각센서/감압센서/필름식 압력 분포센서의 비교표]

(2)주식회사 재팬디스플레이의 개발 동향

(3)설압 제어기 개발

5-3. 광섬유 촉각센서의 새로운 흐름과 기업 동향(니타 주식회사)

5-4. 3차원 힘 벡터 분포 촉각센서(GelForce) 시장의 실태와 미래

 

《주목시장 포커스》

분자 로보틱스(57~98쪽)

~나노 스케일 정밀조작에 기반한 분자 수준의 자율적 기능 제어를 통해

재료합성과 의료분야의 혁신적인 접근법 제공~

 

1. 분자 로보틱스란

2. 분자 로보틱스의 눈에 띄는 기술

2-1. DNA 나노 테크놀로지

2-2. 분자 모터ㆍ액추에이터

2-3 분자논리회로와 정보처리기구

3. 분자 로보틱스가 전개되는 분야

3-1. 의료·바이오 기술 분야

3-2. 나노 매뉴팩처링 분야

3-3. 환경센싱ㆍ모니터링 분야

3-4. 정보처리ㆍ지능재료 분야

분자 로보틱스에 관한 시장규모 예측

【그림·표 1. 분자 로보틱스의 일본 및 WW 시장규모 예측 (금액: 2025-2030년 예측)】

【그림·표2. 분자 로보틱스의 분야별 WW 시장규모 예측 (금액: 2025-2030년 예측)】

분자 로보틱스와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향

5-1. 학교법인 간사이대학

(1)분자 로보틱스 연구의 진화와 도달점

①0th Generation : Molecular Spider (분자 스파이더)

②1st Generation : Amoeba Robots (아메바형 로봇)

③2nd Generation : Slime Robots (슬라임형 로봇)

④3rd Generation : Multi-cellular Robots (다세포형 로봇)

⑤4th Generation : Hybrid Molecular Robots (하이브리드 분자 로봇)

【그림 1. 분자 로보틱스의 진화 시나리오】

(2) DNA를 기반으로 한 광에너지 전송로 개발

①DNA를 기반으로 한 생물 발광 공명 에너지 이동(BRET) 시스템 개발

【그림 2. BRET 시스템의 비교. 기존 시스템(왼쪽)과 DNA를 발판으로 발광 단백질 근방에 형광 색소를 배치한 신개발 시스템 dsBRET(오른쪽)]

②DNA에 고정한 발광 단백질을 분자 내 단분자 여기 광원으로 하는 에너지 전송계 구축

【그림3.dsBRET 시스템. 파랑(위), 녹색(중), 빨강(아래)의 발색이 전달된다】

③dsBRET 시스템의 디스플레이 디바이스 응용

【그림 4. 멀티 컬러 dsBRET 시스템의 예】

5-2. 국립대학법인 규슈공업대학

②신원리 컴퓨터 구현을 위한 분자지능 시스템 구축

(1)분자 규모의 학습 기구 구현

(2)회로 설계: 고전적 조건부 재현 및 응답 가소성·망각 기구

【그림 5】조건 반사 회로 [1]】

(3)실험적 검증과 향후 전개

5-3. 국립대학법인 군마대학

【그림 6. 인공세포의 구축】

[그림 7. 세포막에서의 인지질 비대칭 분포]

[그림 8. 비대칭 막 리포좀을 이용한 단백질 수송]

[그림 9. 인지질-오레오신 비대칭 막 소포 형성]

[그림 10. 인지질-오레오신 비대칭 막 소포의 분열 모델]

5-4. 학교법인 게이오기주쿠 대학

(1)유전자 회로의 수리 모형화

【그림 11. 유전자의 전사, 번역 기구를 이용한 세포 내의 AND 연산 회로】

【그림 12. 유전자 부귀환 회로를 이용한 진동자의 예 [1]】

(2)분자 통신 시스템의 제어

【그림 13. 여러 개의 나노 로봇이 분자 통신 채널을 통해 서로 통신하는 멀티 에이전트

분자 통신 시스템의 개념도]

(3)마이크로 유체 플랫폼

【그림 14. HIL 시뮬레이션용 마이크로 유체 플랫폼 [3]】

5-5. 국립대학법인 도쿄과학대학

(1)분자 로보틱스의 설계 원리

[그림 15. 분자 로보틱스의 배경과 기본 틀

https://link.springer.com/rwe/10.1007/978-3-642-41610-1_189-1】

(2) DNA 하이드로겔: 분자 구조 설계된 소프트 바디

(3)인공 대사계라는 구동 원리: DASH의 설계 사상

(4)마이크로 유체장에서의 소용돌이 형성과 패턴 생성

【그림 17. 동화 프로세스의 실장. (a)DNA의 합성은 RCA반응에 의해 이루어지고, (b)집합은 마이크로 유체 장치 내에서 소용돌이 발생을 이용하여 이루어진다. 논문[2]를 바탕으로 수정 Reproduced/modified from Hamada et al., Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】

【그림 18. DASH에 의한 구조 생성(동화 프로세스). 논문[2]를 바탕으로 수정 Reproduced/modified from Hamada et al., Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】

(5)슬라임처럼 움직이는 '지적' 머티리얼

【그림 19. 슬라임형 분자 로봇의 원형. (a)이동 행동주의. (b)경쟁 행동주의. 스케일 바는 염색된 DNA의 형광 강도를 나타낸다. 논문[2]를 바탕으로 수정 Reproduced/modified from Hamada et al., Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】

(6)기술과 사회를 연결하는 장

5-6. 대학공동이용기관법인 자연과학연구기구 분자과학연구소

(1)배경과 과제

(2)연구 접근법

【그림 20. 암시야 현미경을 통한 DNA 나노입자 모터의 궤적 관찰 실험의 모식도 [1]】

(3)모터의 개량과 성과

[그림 21. 반응속도론과 기하학 모델에 기초한 1입자 트래킹 실험의 운동재현 시뮬레이션 구성 [1]]

(4)금후의 전망

분자 로보틱스에 관한 과제와 미래 전망

6-1. 과제

(1)설계와 제어의 어려움

(2)신뢰성 및 재현성 확보

(3)확장성과 대량 생산

(4)안전성·윤리적 배려

(5)다른 기술과의 통합 과제

6-2. 장래전망

(1)생체모방에서 초생체기능으로

(2)창약·의료 분야의 구현화

(3)분자 인텔리전스와 AI의 융합

(4)환경응답형 머티리얼과의 융합 전개

(5)사회구현과 제도 정비의 진전

 

《주목시장 포커스》

SDV에서의 AI 이용 동향 (2) (99~113페이지)

~2025년의 차량용 앱은 AI 이용의 여명기~

 

1. 이전 내용 정리

1-1. 자동차 분야의 AI 이용 경향

1-2. 차량용 소프트웨어에서 본 SDV

①2018년경 차량용 소프트웨어

②2025년경의 차량용 소프트웨어

③몇 년 후의 차량용 소프트웨어 예측

1-3.SDV의 2가지 흐름

2. SDV 플랫폼에서의 AI 이용 현황

2-1. 2025년의 차량 탑재 소프트웨어의 구분

【그림1. API 구분에 의한 각 애플리케이션 모식도】

【그림2. 2025년의 차량용 소프트웨어의 구분】

2-2. 애플리케이션 소프트웨어군

(1)다른 내비게이션 시스템 벤더의 애플리케이션 사례

【표 1. 도요타 T-Connect 내비킷 초기 화면 메뉴 1 (무료 앱의 예)】

【표 2. 도요타의 바디 계열 앱】

【표 3. Nissan Connect의 사례】

[표 4. Carplay 무료 앱 사례]

[표 5. Android Auto의 무료 앱 사례]

(2) 다른 어플리케이션의 총괄

【표 6. 애플리케이션군 정리】

(3)2025년 차량용 앱의 AI 이용 상황

【표 7. 각 애플리케이션의 AI 이용 상황】

【표 8. 각 애플리케이션의 AI 이용 상황】

【표 9. 각 애플리케이션의 AI 이용 상황】

 

≪시기적절한 콤팩트 리포트≫

방열부재 시장(114~117쪽)

~새로운 업계 개척 및 기술 향상 임박

열+필요 성능을 탑재하여 디지털 시대를 뒷받침하는 역할로~

 

1. 방열부재란

2. 시장 개황

3. 세그먼트별 동향

3-1. 베이퍼 챔버 시장

3-2. 방열갭 필러 시장

4. 주목 토픽

4-1. EV 증가와 자동차 자체의 전장화의 영향으로, 방열부재의 자동차 분야에 대한 수요 신장

5. 장래 전망

【그림 1. 방열부재 세계 시장규모 예측 (금액: 2023-2028년 예측)】

 

l 관련 리포트: 2024년판 방열부재 시장의 현황과 장래전망