Yano E plus 2026년 8월호(NO.221)
발행빈도 : 월 1회 발행(연 12회)
≪차세대 시장 트렌드≫
광전융합 재료의 최전선(1)~총론: 광전융합이 가져오는 새로운 재료 패러다임~(3~31페이지)
~전자·빛·스핀·열 등 다자유도의 통합이 진행되는 가운데,
광전융합이 가져오는 새로운 패러다임의 큰 그림을 제시한다~
들어가며
1. 데이터 사회의 장벽: 연산 성능을 망치는 ‘이동 비용’
2. 패러다임 전환 선언: 디바이스 구조에서 ‘재료 설계’로의 회귀
3. 다자유도의 통합이라는 새로운 시각: 크로스·코릴레이션(Cross-Correlation)의 개척
4. 광전융합이 그리는 미래: 아키텍처의 재정의
5. 광전융합 재료의 전체 시장규모 예측
【그림·표1. 광전융합 재료 전체의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2025‑2050년 예측)】
6. 광전융합 재료의 최전선(1) ~총론: 광전융합이 가져오는 새로운 재료 패러다임~에 관련된 민간 기업·대학 등의 추진 동향
6-1. NTT 주식회사
(1) 광전융합이 요구되는 배경: 배선 용량의 장벽과 전력의 장벽
(2) 단일 재료의 한계와 ‘장점만 취하는’ 발상
(3) 핵심이 되는 혁신: 멤브레인 포토닉스 기술
【그림 1. 기존 레이저 구조(좌)와 압도적인 박막화 및 고속화·저소비 전력화를
달성한 멤브레인 레이저 구조(우) 비교
(4) 멤브레인 기술이 이끌어낸 연구 성과
【그림 2. 멤브레인 레이저 칩 어레이】
(5) IOWN 구상에 대한 전망
【그림 3. 네트워크 및 컴퓨팅을 지원하는 멤브레인 기술을 활용한 디바이스의 발전】
6-2. 국립연구개발법인 산업기술종합연구소(AIST)
(1) 서론: 증가하는 데이터센터 전력 문제와 광전융합의 필요성
(2) AIST 광전융합연구센터의 사명
【그림 4. AIST에서의 광통신 기술개발 과정】
(3) 5개 연구팀이 수행하는 다각적 접근
【그림 5. AIST의 최근 대표적 연구성과 사례】
【그림 6. 광전융합 기술의 로드맵】
(4) 산업계와의 협업 플랫폼: ‘차세대그린DC협의회’와 ‘광전코패키지기술검토부회’
(5) 개발자에게 전하는 메시지: 일본의 강점을 활용할 기회
【그림 7. AIST Si 포토닉스 컨소시엄 개요
6-3. 국립대학법인 도쿄과학대학
(1) 급속히 확대되는 데이터센터 시장: 사업자 구조에서 드러나는 본질
【표1. 세계 주요 상장 데이터센터 REIT 비교】
(2) 단거리 배선의 진화: 광전융합에 대한 절실한 니즈
【그림 8. 단거리 광통신의 개념】
(3) 차세대 인터페이스 ‘CPO’와 그 구현 과제
【그림 9. CPO 개념도】
(4) 연결기술 혁신: 3차원 폴리머 미세선이 열어가는 미래
(5) 정리: 산업 구조를 이해한 뒤의 연구 개발
6-4. 국립대학법인 도호쿠대학 / 국립연구개발법인 양자과학기술연구개발기구
(1) 현대 정보사회의 한계와 새로운 정보 담체에 대한 요구
(2) 스핀 공간구조: 반도체에서의 파동성 정보 담체
① 영구 스핀 회전 상태와 높은 안정성
② 파동으로서의 정보 표현과 다중 병렬성
【그림 10. 파동성 정보 담체(전자스핀 공간구조)를 이용한 다중 표현 및 병렬 정보처리 개념】
(3) 광전융합을 실현하기 위한 기술기반
① 빛–스핀파의 직접 변환
② 전기적 제어에 의한 연산 기능
(4) 응용 시나리오와 산업 임팩트
① 차량 내 정보 처리로의 확장
【그림 11. 차량용 ECU에서의 광통신 도입 및 광전융합 정보처리 적용 이미지】
② 칩 내부·칩 간 광전융합
③ 데이터 센터로의 파급 효과
(5) 다른 기술과의 비교에서의 위치
【표2. 파동성 정보 담체(전자 스핀파)에 의한 다중 표현 및 병렬 정보처리 개념】
(6) 향후 전개와 사회 구현을 위한 로드맵
(7) 결론: 광전융합 재료가 열어가는 새로운 정보 기반
7. 광전융합 재료의 최전선(1)~총론: 광전융합이 가져오는 새로운 재료 패러다임~에 관한 과제와 향후 전망
7-1. 과제
(1) 빛과 전자의 물리적 계층 간의 차이
(2) 재료 체계의 분리와 통합 설계 미숙
(3) 모델링과 실험의 괴리
(4) 산업 구현을 위한 스케일업 과제
7-2. 향후 전망
(1) 빛·전자·스핀·포논의 다자유도 통합 설계
(2) AI·데이터 기반 융합 설계기반 구축
(3) 이분야 협업을 통한 신산업 창출
(4) 광전융합을 통한 새로운 패러다임의 사회 구현
HVDC(고압 직류 송전) 시장성 탐색(1) (32~58페이지)
~다카이치 정권 하에서 에너지 정책의 핵심을 이루는 HVDC
해상 풍력용, AI 데이터센터용, 지역 창생에 그 가능성을 탐구한다~
들어가며
1. 에너지를 중심으로 돌아가는 세계 정세의 배경
1-1. 에너지에 의한 안보와 지정학적 위험의 연계
(1) 미국
(2) 유럽
(3) 중국
1-2. 경제 경쟁력
1-3. 탈탄소(GX)와 “GX-ETS”
1-4. 에너지 전환 과도기에서의 혼란
2. 제7차 에너지 기본계획
【표1. 제7차 에너지 기본계획의 핵심】
【표2. 제7차 에너지 기본계획: 4가지 주요 토픽】
2-1. 온실가스 감축 목표의 업데이트
2-2. 에너지 수급의 큰 변화
2-3. 전원 구성(에너지 믹스)의 전환
2-4. 재생가능 에너지의 정의
3. 2030년도 재생가능 에너지 도입 예상량
3‑1. 2040년도 에너지 수급 전망
【표3. 2040년도 에너지 수급 전망】
3-2. 2030년도 재생가능 에너지 도입 예상량
【표4. 2030년도 재생가능 에너지 도입 예상량】
3-3. 해상 풍력발전과 HVDC
【그림 1. HVDC란】
【그림 2. HVDC 시스템 블록도】
【그림 3. HVDC 시스템 이미지도】
4. 다카이치 정권 하에서 주목도가 높아지는 HVDC(고압 직류 송전)
4-1. ‘전력의 강인화’와 ‘저렴한 공급’의 양립
4-2. 해저 케이블 방어와 경제 안보
4-3. 차세대 에너지 기술과의 친화성
5. 중요성이 커지는 HVDC의 배경
5-1. 재생가능 에너지의 보급·안정화·통합화
(1) 원격지에서의 송전
(2) 시스템 안정화
5-2. 지역 간·주파수 간 전력 융통
5-3. 전력 송전 효율 및 비용 억제
(1) 송전 손실 감소:
(2) 비용 억제
5-4. 데이터센터의 에너지 절감
5-5. 재해 시 대응
5-6. 파워 일렉트로닉스 기술의 진화
6. 수도권 일극 집중의 문제점
6-1. 거대 재해 위험(국가 존속 위기)
(1) 기능 마비
(2) 피해 확대
6-2. 지방의 인구 감소와 쇠퇴(지방의 피폐)
(1) 청년 유출
(2) 생활 인프라 유지의 어려움
6-3. 수도권의 과밀·생활 환경 악화(도시 문제)
(1) 과도한 혼잡
(2) 생활비용 상승
(3) 저출산 가속
7. 수도권 일극 집중을 타파하기 위한 해상 풍력발전 및 HVDC
7-1. 지방을 ‘전력 공급의 거점’에서 ‘산업의 거점’으로
(1) 데이터센터의 지방 분산
(2) 고용과 경제 순환 창출
7-2. HVDC가 수행하는 역할
(1) 계통 제약 해소
(2) 해상 송전망 구축
7-3. HVDC가 직면한 과제와 현황
(1) 비용과 투자 위험
(2) 국제 경쟁력
【그림 5. 해상 풍력 발전소에서 도시 지역까지의 HVDC 개념도 (미쓰비시전기)】
8. 지방 창생을 위해 다목적 다단자 직류송전 시스템이 필요해지는 이유
8-1. 지방 재생에너지를 낭비 없이 대도시로 송전한다(대용량·장거리 송전)
(1) 효율적인 송전
(2) 적합지와 수요지의 분리
8-2. 여러 재생에너지 발전소를 유연하게 연결(다목적·다단자화)
(1) “다단자”의 장점
(2) 상호 융통
(3) 사고 시 분리
9. NEDO가 추진하는 다목적 다단자 직류송전 시스템 개발
9-1. 시스템 개요와 특징
(1) 다단자 직류송전(MTDC)으로의 확장
(2) 유연한 네트워크 구축
① 다용도화
② 장거리 송전
③ 시스템 안정화에 기여
④ 인터오페라빌리티 확보
⑤ 해저 케이블 효율화
⑥ 해상 직류송전 시스템 도입
⑦ 높은 신뢰성
⑧ 멀티벤더화
9-2. 주요 개발 로드맵(~2030년도, 2031년도 이후)
(1) ~2030년도까지의 개발 로드맵
① 해상 풍력 10GW 대응 및 CO2 감축
② 시스템·제어 개발
③ 심해 케이블·공법·신형 부설선
(2) 2031년도 이후 개발 로드맵
① 홋카이도~혼슈 구간 HVDC·해저 케이블 설계 확립
② 멀티벤더 상호 연결성 검증
③ 시스템 개발
④ 요소 기술 개발
⑤ 공법·선박 개발
9-3. 다목적 다단자 직류송전 시스템 개발의 배경과 기대되는 효과
(1) 재생가능 에너지의 효율적 활용
(2) 마스터 플랜과의 연동
(3) 인재 양성
(4) 2031년도 이후 전망
10. 일본에서의 직류송전 시스템 개발의 미래
10-1. 연계에서 증가하는 직류 송전
10-2. 연계에서 증가하는 자여식 HVDC
(1) 자여식의 강점
(2) 송전망을 거미줄 형태로 연결하는 ‘다단자화’가 용이
(3) 재해 시 및 정전 시의 “블랙 스타트(정전 복구)” 기능
(4) 무효 전력 제어를 통한 “교류 계통 안정화”
(5) 자여식과 타려식의 비교
【표5. 자여식과 타려식의 비교】
10-3. 광역 계통 연계 마스터 플랜
(1) 광역 계통 연계 마스터 플랜 개요
(2) 광역 계통 연계 마스터플랜 항목별 비용 비교
【표6. 광역 계통 연계 마스터 플랜】
(3) 광역 계통 연계 마스터플랜 구현을 위한 주요 과제
① 파이낸스와 투자 회수의 구조
② 다목적·다단자 직류 송전(MTDC) 기술의 확립
③ 지역내 계통의 전력조류 병목 해소
10-4. HVDC 송전 시스템의 일본 고유 조건 적용
(1) HVDC 심해 케이블 및 설치 공법 개발
(2) 사회 수용성 향상
(3) HVDC 송전 시스템의 향후 이미지
《주목 시장 포커스》
나노×인텔리전스: AI와 양자로 여는 소재 혁명(5) (59~87페이지)
~양자 AI와 물성 연구의 새로운 지평~
고전 계산의 한계라는 장벽을 깨는 전자 구조와 상전이 분석이 비약적인 진전.
분자·고체 신소재 설계에도 적용이 확대~
1. 양자와 AI의 교차점에 펼쳐지는 새로운 지평
2. 양자 AI를 통한 물성 이해의 심화
2-1. 전자 구조의 고정밀 분석: 상관의 장벽을 넘다
2-2. 상전이 현상의 이해: 보이지 않는 요동의 시각화
2-3. 시뮬레이션과 실험의 다리 역할: 현실과의 격차를 메우다
3. 기초 연구에서 산업 응용으로의 영향
3-1. 신소재 설계: 에디슨식 접근법에서의 탈피
3-2. 제약·화학 산업: 동적 프로세스를 완전히 장악
3-3. 정보통신·양자 디바이스: 양자로 양자를 창조하는 시대로
3-4. 양자 AI를 활용한 예측형 재료 과학의 완성
4. 나노×인텔리전스~양자 AI와 물성 연구의 새로운 지평~에 관한 시장규모 예측
【그림·표1. 나노×인텔리전스~양자 AI와 물성 연구의 새로운 지평~의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2030‑2050년 예측)】
5. 나노×인텔리전스~양자 AI와 물성 연구의 새로운 지평~와 관련된 민간 기업·대학 등의 활동 동향
5-1. OptQC(옵트큐시) 주식회사
(1) 컴퓨팅의 한계와 ‘빛’이라는 해법
【図1．Global data centre electricity consumption by sensitivity case, 2020-2035】
① 기존 양자 컴퓨터의 ‘불편한 진실’
② 브레이크스루: OptQC의 도전
(2) ‘빛’이 실현하는 계산 혁명
① 대규모화의 핵심: 시간 영역 다중화
【그림 2. 시간 영역 다중화 개념도】
② 5가지 장점
③ NTT와의 전략적 제휴
(3) 로드맵과 에코시스템
① 개발 로드맵
【그림 3. OptQC 개발 로드맵】
② 비전: 랙마운트형 양자 컴퓨터
③ 공동 창조 에코시스템 ‘HIQALI’
(4) AI 개발의 미래와 광양자
(5) 결론: 지속 가능한 미래로
5-2. 주식회사 Quanmatic(콴매틱)
(1) 양자 계산의 현재 위치
(2) AI 예측과 양자 어닐링 머신 최적화 탐색의 통합
(3) 양자 계산 구현 사례
① 로움 주식회사의 반도체 제조 일정 최적화
② 물류 분야에서의 도전: 주식회사 카인즈의 동적 배송 최적화
③ 연구개발을 가속화하는 최적화: 3차원 구조 탐색 및 재료 탐색
【그림 4. 소재 탐색에서 머신러닝(베이지안 최적화)만으로 얻은 결과(좌)와 이후 양자계산 기술(FMQA)을 사용한 결과(우)의 비교】
(4) 대학 연계를 통해 진행되는 기반기술 연구: LHS‑FMQA라는 새로운 방법
(5) 양자 AI가 바꾸는 산업의 미래
5-3. 학교법인 게이오대학
(1) 산업을 변혁하는 양자 기술의 서막
(2) ‘양품’의 기억으로 이상을 감지: 소량 데이터로 작동하는 고정밀 검사
① 소량 데이터 학습으로 검사 업무의 상식을 바꾸다
【그림 5. LED 라이트를 조사해 이미지 데이터를 얻는 과정】
② 핵심을 잡는 ‘양자 커널’의 힘
(3) “귀”를 기울이면 공장 전체의 건강 상태를 파악할 수 있다: 비접촉·원거리에서의 이상 동시 감지
① 공장 내부의 ‘소리’로 모든 것을 감시한다
【그림 6. 양자 커널(좌)과 기존 RBF 커널(우)의 거리별 성능 비교】2), 3)
② 누구에게도 이해되는 ‘시각적 진단’
【그림 7. 채널 3에서의 2차원 특징 공간에서의 이상 패턴 분류】
(4) 미래 전망: 스마트 팩토리 구현을 위한 로드맵
(5) 정리: 양자 기술이 가져오는 제조업의 진화
5-4. 국립대학법인 전기통신대학
(1) 양자 회로 학습의 표현력을 이론적으로 규명: 세계 최초의 VC 차원 확립과 “양자는 과적합이 발생하기 어렵다”는 특성의 발견
(2) 양자 강화학습의 기반 구축: 탐색의 본질에 양자를 도입한다는 새로운 시각
(3) 랜덤 텐서 네트워크를 이용한 양자 인스파이어드 리저버 컴퓨팅: 학습 가능성이 상전이한다는 발견
(4) 투명형 태양전지의 AI 역설계: TD-DFT×머신러닝×강화학습으로 재료 탐색을 가속화
【그림 8. 예측 모델 구축】
【그림 9. 심층 강화학습과 예측 모델을 이용한 광물성 역설계】
6. 나노×인텔리전스 ~양자 AI와 물성 연구의 새로운 지평~에 관한 과제와 향후 전망
6-1. 과제
6-2. 향후 전망
주요 산업의 소프트웨어 시장 동향(2) 소프트웨어 환경 변화와 어스워크 시장(88~102페이지)
~어스워크 ICT에서의 플랫폼 기업의 역할~
1. 지난 내용 정리
1-1. 일본 제조업의 소프트웨어 시장
(1) 단기적인 소프트웨어 도입
(2) 하드웨어 판매에서 ‘포괄 서비스’로의 전환
(3) 에코시스템이란
【표1. 세계 제조업의 수평 레이어(3층 구조)】
(4) 일본 제조업의 특성
1-2 일본의 어스워크 시장
(1) 어스워크(토공) ICT 업무 흐름과 레이어
【그림 1. 어스워크(토공) ICT 전체도(레이어 구조)】
(2) 어스워크(토공) ICT 진입 사업자
【표2. 어스워크 ICT에 진출한 주요 사업자의 솔루션】
2. 어스워크 ICT 시장
2-1. 어스워크 ICT 데이터 흐름과 사일로화
(1) 레이어 간 데이터 흐름과 표준화
【그림 2. 레이어 간 데이터 흐름과 주요 사업자】
(2) DPF가 안고 있는 과제
2-2. 어스워크 ICT에서의 민간 PF 시장의 동향
【그림 3. 2025년 이전, 업무 흐름의 개념도(레이어 순서에 따라)】
(1) AUTODESK와 설계 회사
【그림 4. 2026년경, 기존 업무 흐름에 AUTODESK의 영향 강화】
(2) 캐터필러 + CTCT + Trimble
【그림 5. 2026년경, 기존 업무 흐름에 CTCT와 Trimble의 영향 강화】
【그림 6. 2026년경, 기존 업무 흐름에 EATHBRAIN과 Bentley의 영향 강화】
(3) 고마쓰+EARTHBRAIN+Bentley
【그림 7. 2030년경, 여러 플랫폼과 에코시스템】
≪타임리 컴팩트 리포트≫
우주 관련 기기 시장 (103~106페이지)
~모방이 아니라 독자적이고 유일무이한 기술을 가지고
우주 산업을 개척하라~
1. 우주 관련 기기 시장이란
2. 시장 개요
3. 세그먼트별 동향
3-1. NA(북미) 지역
3-2. APAC(아시아·태평양) 지역
4. 주목 토픽
4-1. 일본의 우주 개발
4-2. 달뿐만 아니라 화성 및 그 외 탐사, 새로운 우주 공간에서의 실험 시설 구상도 필수
5. 향후 전망
【그림 1. 우주 관련 기기 세계시장 규모 예측(금액: 2024‑2050년 예측)】
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