[Tokyo Watch] 일본이 주목하는 2024년 기술 트렌드 > global Watch

일본경제는 2023년 실질경제성장률이 1.5~2% 내외로 선방한 것으로 예상되고 있으며, 2024년에도 1% 전후의 견실한 성장세가 예상되고 있다. 1월 1일에 발생한 노토반도에서의 대지진의 악영향이 우려되지만 반도체, 배터리, 탈탄소화, 우주 분야 등에서의 일본정부 지원의 확대로 산업생산 및 산업경쟁력의 강화에 주력하는 흐름이 2024년에도 이어질 전망이다. 

그동안 기술 강국으로서의 위상 약화 및 산업경쟁력 후퇴에 고전해 왔던 일본이 최근 경쟁력 강화에 매진하는 모습인데, 그 성과에는 불확실성도 있으나 이러한 일본 산업의 부흥 전략에서 중요기술 트렌드를 재확인하는 것도 필요할 것으로 보인다. 

□ 희소 자원 회수 기술로 미중 반도체 마찰의 부작용 완화 모색  

일본은 산업경쟁력 측면에서 소위 소부장(소재, 부품, 장비) 분야에서 강점을 유지하고 있다. 반도체 산업의 점유율은 한때 50%를 초과했던 것이 10% 수준으로 추락했으나 반도체 제조 장치의 세계시장 점유율이 30% 정도, 소재 분야는 50%에 육박하는 수준을 유지하고 있다. 이러한 반도체 분야에서의 미중 패권전의 격화는 일본 산업에게 부담인 측면도 있는데, 특히 우려되고 있는 것은 중국이 공급망을 주도하고 있는 희토류 등 첨단 제품용 희소 금속에 대한 중국 정부의 수출규제이다.

이러한 부작용을 극복하기 위해 한미일 등에서의 첨단소재 및 관련 자원 공급망 안정화에 주력하고 있으며, 그 일환으로 일본도 희소 금속의 회수 및 재활용 기술의 개발에 주력하고 있다. 예를 들면 미쓰비시 매테리얼은 리튬이온전지의 리사이클 기술 확립을 위해 시험 플랜트를 건설하기로 했다. 동사는 블랙매스(리튬이온 배터리를 방전, 건조, 파쇄, 선별한 희소 자원 농축 폐기물)에서 리튬, 코발트, 니켈 등의 희소 금속을 회수하고 정제하는 기술개발에 주력해 왔으며, 이들 기술을 후쿠시마현의 공장 내의 시험 플랜트에서 활용할 계획이다.

□ 천연 수소 활용 기술의 개발 모색  

수소를 차세대 원료로 활용해 탈탄소화에 주력하는 방향에서 새롭게 천연 수소가 주목을 받고 있다. 석탄 등의 화석연료로 수소를 만들고 배출되는 이산화탄소를 포집해서 지중에 매설하는 블루 수소, 태양광 및 풍력 등의 재생에너지 전력을 활용해 수전해 장치로 물을 전기분해서 수소를 제조 하는 그린 수소가 추진되어 왔는데, 최근 화이트 수소라고 불리는 천연 수소에 대한 관심도 높아지고 있는 것이다(小杉安由美, 天然水素の動向, Jogmec, 2023.8.31.). 

이 화이트 수소의 원가는 그린 수소는 물론, 블루 수소에 비해 훨씬 저렴할 것으로 기대되고 있기 때문이다. 천연수소의 공급 비용은 광구, 생산 방식에 따라 달라지겠지만 1USD/kg 정도로 예상되고 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 블루 수소의 공급 비용은 1.5～3.0 USD/kg, 그린 수소는 4.0～9.0 USD/kg으로 시산되고 있으며(IEA, Global Hydrogen Review 2022), 일본의 수소 충전소의 판매가격은 약 1,112엔/kg이다. 천연 수소의 원가 경쟁력이 높을 것으로 기대되고 있는 것이다. 

이 천연수소는 미국, 호주, 스페인, 브라질, 오만, 프랑스, 일본 등에서 발견되고 있다. 미국 지질조사소(NSGS)는 세계의 매장량이 1조톤으로 평가하여 세계수요의 수천 년 정도의 규모가 될 가능성도 있다고 한다. 화이트 수소는 에너지 산업에서 세기의 발견이 될 수도 있는 것이다. 다만, 수소는 취급이 어려운 에너지이며, 탐색, 채굴, 운반 과정 전반에서의 전문적인 기술을 개발하여 안정적인 생산 및 공급 체제를 구축할 필요가 있다. 각국과 함께 일본도 관련 기술의 개발에 주력할 것으로 보인다. 수소가 광구에서 쉽게 소실되지 않도록 하는 탐사, 채굴(일부 생산), 운반, 물류 등의 일괄적인 기술개발이 중요할 것으로 지적되고 있다. 수소 발생 부분에 열수를 주입해 수소의 발생을 촉진하는 기술 등도 고려되고 있다. 물, 미생물, 영양소 등을 수소 저류 지층에 주입하고 생물학적 프로세스에 의해 지하에서 수소를 생성하고 회수하는 기술 등이 모색되고 있다(스미토모상사 및 미쓰비시중공업이 출자한 미국계 기업). 

□ 수중 드론 등 군사 기술 강화  

일본 정부는 방위 예산을 증액하면서 국방력 강화와 함께 방위 산업의 수출역량 강화에도 주력하고 있다. 공상과학에서 언급되었던 전자기로 작동하는 레일건의 개발 및 실험에서도 마하 6.6의 세계 최고속을 달성한 바 있다(실용화까지는 각종 기술 과제가 많은 상태이긴 함). 

우크라이나 전쟁 등에서도 주력 무기가 된 드론 군비 개발에도 주력, 미쓰비시중공업과 NTT는 수중 드론의 개발에 나서고 있다(NEC、防衛技術で新事業, 三菱重工・NTTと水中ドローン, Nikkei, 2023.11.4.). NEC는 잠수함용 수중 음파 탐지기 기술을 수중 드론에 활용할 전략이며, 동사는 미쓰비시중공업, NTT와 협력해서 2024년도에도 사업화할 방침이다. 

□ 항(抗)노화 의약품의 조기 상업화 모색 

노화는 암, 치매 등의 원인으로 밝혀지면서 노화 현상 자체를 젊을 때부터 저렴한 의약품으로 억제하려는 연구가 일본에서도 진행되고 있다. 체세포 치료로 유명한 교토대학교의 야마나카 교수는 피부 등의 세포에 ‘야마나카 인자’라고 하는 4가지 종류의 유전자를 주입하는 것만으로 iPS(유도만능 줄기 세포)에 의한 항노화, Re-programing을 실현하기도 했다(細胞の時計は巻き戻るか　抗老化薬、経済力で若さに差？老化の研究㊥, Nikkei, 2023年9月2日). 

이러한 노화와 질병의 관계 연구 과정에서 부분적인 성과물을 활용한 각종 질병의 치료 및 건강 증진 대응 요법의 개발이 가속화될 것으로 보인다. 이미 한 개에 약 10엔 밖에 안 되는 당뇨병 치료약인 Metformin은 노화 방지와 관련한 효과와 함께 심혈관 질환, 암의 리스크를 낮출 수가 있는 것으로 알려져(정확한 검증은 안됨) 건강할　때부터 복용 하는 경우도 확대되고 있다. 노화를 촉진하는 GLS-1이라는 효소도 밝혀져 이를 억제하는 약제의 개발에 도쿄대학의학연구소 등이 주력하고 있으며, 비만성 당뇨병, 동맥경화증, 비 알콜성 지방간의 증상 개선에 성과를 보이고 있다. 

첨단의약품은 비싸고 국가 건강보험 재정을 압박하는 문제도 있으나 노화 메커니즘의 연구와 함께 저렴한 의약품을 개발하거나 첨단 푸드테크놀로지와 융합적으로 활용하면서 저비용의 건강증진 및 치료 효과를 추구하는 노력이 중요해질 것으로 보인다.  

□ 생성형AI 응용 기술과 로봇 활용 확대  

미국 빅테크 기업 주도로 발전하고 있는 생성형AI를 일본에서도 자체 개발하는 한편, 이를 구체적으로 산업 현장에 응용하는 대기업이나 스타트업들의 개발 노력이 강화될 것으로 보인다. 특히 생성형AI로 산업 및 서비스 로봇의 고도화에 주력해 산업 현장에서의 생산성 향상 노력이 강화되는 추세에 있다. 

스타트업 기업인 pluszero(도쿄)는 기계설계사업을 전개하는 어비스트와 공동으로, 생성형AI를 활용하여 3D 모델이나 설계 도면의 제작, 또한 모델과 도면의 품질 체크까지를 자동화하는 설계 툴의 개발에 주력하고 있다(石橋拓馬, 「ChatGPTの先」, 日本のスタートアップが次世代AIで機械設計を自動化, 日経クロステック/日経ものづくり, 2023.10.20.). 한편, Turing(치바현)사는 생성형AI를 활용한 멀티모달 AI의 성능 향상, 전용 칩 개발에 주력하면서 완전자율주행 EV 개발에 주력하고 있다. 생성형AI가 로봇, 자동차 등 기계의 상황 인지 능력을 향상시키고 운전자와 AI가 말로 커뮤니케이션 할 수 있는 기능을 개발할 전략이다. 

□ EV 성능 향상 위한 기술 개발 

2024년에는 미국, 유럽에서 다소 전기자동차(EV)화가 지연되는 한편, EV 경쟁력을 확립한 중국기업의 세계시장 점유율 확대가 예상되고 있다. 2023년에 세계 1위 자동차 수출국의 지위에서 2위로 밀려난 일본기업으로서는 2024년에도 1위 탈환이 어려울 전망이다. 이러한 가운데 일본기업으로서는 구미 각국의 EV 트렌드 약화를 기회로 활용해서 EV의 경쟁력 향상을 위한 연구개발을 강화할 것으로 보인다. 

도요타는 차세대 배터리인 전고체전지의 개발을 중장기적 차원에서 주력하는 한편, 배터리 이외의 EV 경쟁력 강화를 위해 기가 프레스를 활용한 자동차 조립공정의 생산성 향상에 주력하고 있다. 또한 일본의 강점인 파워 반도체를 활용한 EV의 경쟁력 향상에도 주력할 것으로 보인다. 차세대 파워 반도체인 GaN(질화 갈륨) 소재를 기판에 활용해서 EV의 성능 향상에 나서고 있다. 파워 반도체는 EV의 모터와 배터리를 연결하는 제어장치에 탑재되며, 전력 제어 성능이 중요한데, 기존의 실리콘 기판의 제품보다도 GaN 기판의 제품이 훨씬 높은 성능을 발휘할 수 있다. 

물론, 중국도 미국의 첨단 반도체 견제로 중간 기술인 파워 반도체에 주력하면서 자동차 산업에서의 패권 확립에 더욱 주력할 것으로 보여 일본기업과 중국기업의 파워 반도체 개발 경쟁이 점차 격화될 것으로 보인다.  

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