Yano E-plus 2025년 7월호(No.208)(일본어판)

Yano E-plus 2025년 7월호(No.208)

 

발행빈도: 월 1회 발행(연 12회)

 

≪차세대 시장 트렌드≫

양자 기술 시리즈(6) ~양자 재료·물성~(3~40페이지)

~고전물리학으로는 설명할 수 없는 물성이

전자·스핀·광자·포논 등 상호작용으로 발현~

 

1. 양자재료란

2. 주목되는 전형적인 양자재료

2-1. 이차원 재료

2-2. 위상 절연체

2-3. 위상 초전도체

2-4. 강상관전자계 재료

2-5. 스핀 액체

3. 양자 물성이란

4. 주목되는 양자물성

4-1. 위상적 성질

4-2. 고온 초전도

4-3. 양자홀 효과

4-4. 스핀트로닉스

4-5. 양자 임계현상

4-6. 양자 혼돈과 양자 얽힘

5. 양자재료 물성에 관한 시장규모

【그림·표1. 양자재료 물성에 관한 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2030-2050년 예측)】

6. 양자재료 물성과 관련된 기업·연구기관의 대응 동향

6-1. 국립대학법인 시즈오카대학

(1)간접 제어에 의한 양자정보처리

【그림1. 양자정보처리의 직접 제어(왼쪽)와 간접 제어(오른쪽)의 이미지】

(2)간접 제어에 의한 변분 양자 고요값 솔버(VQE) 알고리즘의 실장

【그림2. VQE 실장 유니테리 연산의 직접 제어 회로(왼쪽)와 간접 제어 회로(오른쪽)의 차이】

【그림3. VQE의 계산 결과】

6-2. 국립대학법인 도호쿠대학(1)

(1)자성 강유전체의 열의 정류효과를 세계 최초로 관측

【그림4. 자성 강유전체(다강성 물질(multiferroic materials))의 열 정류효과의 모식도】

(2)음파에 의한 자석 방향 제어를 세계 최초로 성공

【그림5. 표면 음파에 의한 자석 방향의 제어. 결정 중 원자의 회전 진동에 의한 음파가 자석에 전달되면 음파의 회전 방향에 따라 자화가 제어】

【그림6. 연구에 이용한 디바이스. 압전체 기판 상에 빗살 전극 2개와 Ni 박막 세선이 제작됨】

【그림7. Ni세선의 표면 음파 인가의 효과. 수직 자기장이 감소하는 과정에서 표면 음파를 인가하면 최종적인 자석의 방향을 제어할 수 있다】

(3)수학 원리로 고주파 신형 음향 도파로 개발

【그림8. 본 연구에서 실현한 Topological 음향 도파로와 실험 개념도. 오른쪽에 금속의 미세주기 구조를 제작해, 왼쪽으로부터 전파해 온 표면 탄성파(빨강과 흰색의 줄무늬)를 주사형 마이크로파 임피던스 현미경으로 가시화한다(녹색: 주사형 마이크로파 임피던스 현미경의 캔틸레버). 상단(파란색)과 하단(갈색)의 금속 패턴은 다른 위상을 가지고 있어, 이에 의해서 경계를 따라 전파하는 특수한 표면 탄성파가 존재한다】

【그림9. (a)위상이 다른 두 종류의 미세 금속 패턴 A, B의 SEM상. (b)(c)주사형 마이크로파 현미경으로 관측한 요철상과 2.4GHz의 표면 탄성파에서 유래한 대비】

(4)나선 자성체의 비틀림 방향을 이용한 실온 구동 신형 메모리 동작 실증

【그림10. (왼쪽)실험에 이용한 MnAu2 단결정 박막 디바이스. (오른쪽)전류 펄스에 의한 카이랄성 메모리의 쓰기·읽기】

【그림11. 나선자성합금 MnAu2 백금Pt의 2층 디바이스 카이랄성 검출 개념도. 전류를 인가하면 카이랄성에 따른 횡전압 시그널이 발생】

6-3. 국립대학법인 도호쿠대학(2)

【그림12. 텐서 네트워크와 홀로그래피 원리의 개념도】

【그림13. 양자 에너지 텔레포테이션의 개념도】

6-4. 학교법인 니혼대학

【그림14. 레이저 광과 원자 기체를 이용한 양자 시뮬레이션의 모식도】

【그림15. (a)6성분의 스핀 자유도를 가진 원자를 충전한 초기 상태 및 중심부에 특수한 광을 조사했을 때의 모습. (b)온도와 광 강도에 대한 엔트로피 특성 및 초기 엔트로피와 달성할 수 있는 온도의 관계에 대한 수치 계산 결과. 여기서 검은 선은 전체가 2성분으로만 구성된 원자 기체인 경우의 계산 결과로, 빨간 선은 본 연구의 프로토콜(a)에 따라 작성했을 경우의 계산 결과】

6-5. 국립대학법인 히로시마대학

(1)후지쯔 차세대 컴퓨팅 공동연구강좌

【그림16. 후지쯔 스몰리서치랩의 전개 상황】

【그림17. 공동연구체제】

(2)히로시마대학의 대응 ~양자화학 계산~

【그림18. 양자화학계산의 전형적인 접근법】

(3)양자화학 계산의 과제와 목표

【그림19. 양자화학계산의 과제와 목표】

【그림20. GPU를 이용해 하트리 포크 방법의 고속화에 성공한 사례】

6-6. 국립대학법인 미에대학

(1)삼체 충돌 진동계

【그림21. 1개의 대형 진동자와 2개의 소형 진동자를 결합한 멀티 진동충격 시스템】

(2)다중 진자를 이용한 에너지 집중 기구와 파력 발전에 대한 응용

【그림22. 에너지 전달 기구를 갖춘 다중 진자의 모식도】

7. 양자재료·물성에 관한 과제와 장래전망

7-1. 과제

7-2. 장래전망

 

스마트 에너지(3) ~분산 협조형 에너지 설계·관리 시스템~(41~69페이지)

~효율적이고 유연한 장래형 에너지가,

탈탄소 사회와 지속가능한 장래를 가속화~

 

1. 분산 협조형 에너지의 설계·관리 시스템이란

1-1. 디지털 기술을 활용한 스마트 에너지 설계 및 예측 기술

(1)목적

(2)특징

(3)중심적인 기술

(4)주요 이용 장면

1-2. 분산 협조형 에너지의 설계·관리 시스템

(1)목적

(2)특징

(3)중심적인 기술

(4)주요 이용 장면

1-3. 양자의 주요 차이점

(1)설계·관리의 대상

(2)관리의 구조

(3)기술의 방향성

2. 분산 협조형 에너지의 설계·관리 시스템의 구체적 내용

2-1. 분산형 에너지 자원(DER)

2-2. 가상발전소(VPP)

2-3. 에너지관리의 자율성과 협조성

2-4. 에너지 거래와 P2P 네트워크

2-5. 수요반응(DR)

2-6. 엣지 컴퓨팅과 실시간 제어

3. 분산 협조형 에너지의 설계·관리 시스템에 관한 시장규모

【그림·표1. 분산 협조형 에너지 설계·관리 시스템의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2030-2050년 예측)】

분산 협조형 에너지의 설계·관리 시스템에 관련하는 기업·연구기관의 대응 동향

4-1. 국립대학법인 홋카이도국립대학기구 기타미공업대학

(1)변동하는 재생가능에너지 수급 조정 공급 시스템

【그림1. 변동 재생가능에너지의 잉여 전력을 에너지 캐리어로 수급 조정에 사용하는 에너지 공급 시스템의 모식도. (a)수소/암모니아, (b)MCH[1]】

(2)저온폐열을 이용한 고효율 축발전 기술

【그림2. CO2 하이드레이트를 이용한 전력용 배터리 구성.

(a)충전 모드, (b)방전 모드】

(3)양성자 교환막(PEM) 수전해 셀의 변동 재생가능에너지 추종 성능

【그림3. 실험 장치의 구성. (a)테스트 시스템, (b)테스트 셀[3]】

(4)차세대 화력발전: 저류 CO2와 그린수소에 의한 메서네이션을 수반하는 CCUS가 장착된 고체산화물형 연료전지(SOFC) 복합 시스템

【그림4. Oxy-Combustion을 이용한 CO2 회수·저장을 수반하는 SOFC-CC】

4-2. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소 재생가능에너지연구센터

(1)전력 계통의 관성력 문제

(2)전력 계통의 관성 저하에 대응하는 GFM 인버터 기술 개발

【그림5. 일반적인 실증(왼쪽)과 대비한 차세대 실험실 시험기술(HIL)의 모식도(오른쪽)】

(3)계통 안정성을 위한 재생가능에너지 비율에 관한 영향 평가

【그림6. 인버터에 의한 재생가능에너지 비율 증가에 따른 계통 안정성

평가 결과. 실선의 짙은 색과 옅은 색은 각각 중부하시와 경부하시의 상태를 나타낸다】

4-3. 국립대학법인 도쿄대학

(1)분산 협조 시스템의 포지션

【그림7. 분산 협조 시스템 설계의 포지션】

(2)전력시장에서 분산화에 따른 사회실장 분야의 확대와 도입

【그림8. 분산화에 따른 분산 전원·IoT기기 시장의 확대 및 도입】

(3)분산 협조 시스템 설계 사례

①전력 융통 거래 플랫폼의 시스템 구성

【그림9. 전력 융통 거래 플랫폼의 시스템 구성 사례】

②P2P 블록체인을 이용한 전력 거래 시스템의 공동 실증실험

③P2P 개인 간 전력거래를 활용한 주택지에서의 탈탄소 추진

【그림10. P2P 개인간 전력거래를 활용한 도쿄도 세타가야구의 탈탄소 추진 사례】

4-4. 학교법인 후쿠오카대학

(1)전력의 에너지 캐리어로의 변환

(2)암모니아 전해 합성의 의의

【그림11. 그린 암모니아 사회의 이미지】

【그림12. 물과 질소로 직접 암모니아를 만드는 방법의 모식도】

(3)수소 투과막을 이용한 전기화학 시스템에 의한 물과 질소의 암모니아 합성

【그림13. 암모니아 전기화학 셀의 모식도】

【그림14. 전기화학 셀의 단면도(A)와 장치의 배관도(B)】

【그림15. 신규 개발한 촉매의 전자 현미경 사진】

5. 분산 협조형 에너지의 설계·관리 시스템에 관한 과제와 장래 전망

5-1. 과제

(1)데이터 관리 및 보안

(2)시스템의 상호운용성과 표준화

(3)실시간성과 제어의 복잡성

(4)수요예측의 정확도와 관리

(5)엣지 컴퓨팅과 분산 처리의 정합성

(6)피크 부하와 공급의 조정

(7)에너지 거래와 규제의 정비

(8)인프라 정비와 초기 비용

(9)사회적 수용과 유저 교육

5-2. 장래 전망

(1)AI와 기계학습을 통한 예측 정확도 향상

(2)블록체인을 통한 에너지 거래와 투명성 향상

(3)엣지 컴퓨팅의 진화와 현장에서의 실시간 제어

(4)디지털 트윈에 의한 에너지 시스템 고도 관리

(5)지역별 에너지 자급과 탄소중립 실현

(6)에너지 인프라의 유연성과 재구성성 향상

(7)EV와의 연계와 V2G 보급

(8)새로운 에너지 서비스 창출

(9)정책과 규제 강화를 통한 지원

 

《주목시장 포커스》

커넥티드 디바이스 시스템 시리즈(1자동차 UI/UX 디바이스 시장④(70~86페이지)

~세계의 텔레매틱스&OTA 디바이스~

~세계 텔레매틱스 & OTA 서비스와

관련 시스템 기기의 장래 시장 예측~

 

머리말

1. TCU(텔레매틱스 컨트롤 유닛)의 가능성 탐색

1-1. TCU와 커넥티드 카의 차이점

【표1. TCU와 커넥티드 카의 차이】

1-2. 커넥티드 카 시장 16분류

【표2. 커넥티드 카 시장의 16 분류】

1-3. 텔레매틱스 유닛의 구조도

【그림1. 현재의 TCU(텔레매틱스 컨트롤 유닛) 구조도】

【그림2. (2030년 이후)존형 아키텍처의 TCU 구조도】

1-4. 텔레매틱스 유닛 시장의 추이

1-5. TCU의 월드와이드(WW) 시장~2040년 예측(1)TCU의 판매 시장규모~2040년 예측

【그림·표1. TCU (텔레매틱스 컨트롤 유닛)의 WW 판매

(2)TCU의 월드와이드 가동대수 시장규모~2040년 예측

【그림·표2. TCU (텔레매틱스 컨트롤 유닛)의 WW 가동대수 시장규모(수량: 2022-2040년 예측)

1-6. TCU의 월드와이드 참가기업

【표3. TCU의 WW 참가기업 일람】

2. 세계 텔레매틱스 서비스 시장~2040년 예측

【그림·표3. 텔레매틱스 서비스의 WW 판매 시장규모(수량·금액: 2022-2040년 예측)】

3. OTA 솔루션의 WW 시장동향과 2040년 예측

3-1. OTA 솔루션 구조

【그림3. OTA 솔루션 구조도】

3-2. 선진 OEM의 OTA 솔루션 전략

【그림4. 선진 OEM의 OTA 솔루션 전략】

3-2. OTA 솔루션의 WW 가동대수 ~2040년 예측

【그림· 표4. OTA 솔루션의 WW 가동대수 시장규모(수량: 2022-2040년 예측)】

3-3. OTA 서비스의 WW 시장규모~2040년 예측

【그림·표5. OTA 서비스의 WW 시장규모(수량·금액: 2022-2040년 예측)】

3-4. OTA화하여 자동차가 변하는 것

3-5. 파워트레인 OTA 솔루션 보급 로드맵 ~2035년

【표4. 파워트레인 OTA 솔루션 보급 로드맵】

3-6. 세계의 OTA 솔루션 참가 벤더

【표5. OTA 솔루션의 WW 참가기업 일람】

 

자동차용 탑재 소프트웨어 클라우드화 동향(3)(87~95페이지)

~SDV 시장은 2030년에는 1조엔 규모로 가상화도 진전~

 

1. 2025년 6월호까지 정리

1-1. V-ECU의 개발환경

1-2. V-ECU의 이용사례

1-3. 요구되는 V-ECU의 개발환경

1-4. 클라우드 사업자의 가상환경 소프트웨어 개발 지원

1-5. 마이크로컴퓨터 메이커가 제공하는 플랫폼

1-6. IT계 칩 메이커가 제공하는 플랫폼

2. 기타 IT계 칩 메이커가 제공하는 플랫폼

2-1. NVIDIA Corporation

2-2. Intel Corporation、Advanced Micro Devices, Inc.

3. 전체 정리

3-1. SDV가 가져오는 것

(1)마이크로컴퓨터 메이커와 SDV, 그리고 가상화

(2)클라우드 사업자와 SDV, 그리고 가상화

(3)IT계 반도체 메이커와 SDV, 그리고 가상화

3-2. 시장규모 추정

【표1. 국가별 SDV 관련 OEM을 중심으로 한 연구개발비 WW 추계치(금액: 2022-2032년 예측)】

【그림1. 국가별 SDV 관련 OEM을 중심으로 한 연구개발비 WW 추계치(금액: 2022-2032년 예측)】

【표2. 국가별 SDV에서 차지하는 가상화 솔루션 WW 시장(금액: 2022-2032년 예측)】

 

≪타임리 콤팩트 리포트≫

협동로봇 시장(96~103페이지)

~「프로그래밍의 용이화」, 「플랫폼의 다양화」,

「기술 우위성」이야말로, 시장 획득의 열쇠가 된다~

 

1. 협동로봇이란

2. 시장개황

3. 분야별 동향

3-1. 일본시장 ~해외시장 진출이 계속, 일본기업은 기술 차별화에 주력~

3-2. 중국시장 ~주요 제조업 및 마사지용 도입이 시장을 이끌며, 로컬기업 중심의 폐쇄형 시장~

3-3. 한국시장 ~재벌계는 한국을 넘어 해외시장까지 확대 중, 중소 벤처기업은 일본시장에 주력~

3-4. 미주시장 ~제조업에 대한 투자가 증가경향, 노동력부족과 인건비 급증이 계속, 자동화 니즈가 증가~

3-5. 유럽시장 ~독일 자동차업계의 수요가 시장을 이끌고 해외기업 참가로 시장이 활성화~

4. 주목 토픽

4-1. AI 소프트웨어 기술이 시장의 게임 체인저로

4-2. 산업용 로봇 수준의 고속사양 제품과 '듀얼 모드' 제품 제안이 진행 중

4-3. 가반중량 20㎏ 이상의 개발이 진행 중, 자동차 및 물류업계에서 수요증가가 전망

5. 장래 전망

【그림1. 협동로봇 세계 시장규모 추이·예측(수량: 2022-2033년 예측)

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