설계는 모든 가치의 시작을 알리는 중요한 과정이다. 다양한 분야 중 특히 제조업에서 강조되는 공정이다. 1월 초 개막한 ‘제58회 국제전자제품박람회(CES 2025)’ 현장에도 다양한 제조 설계 솔루션이 등장해 다음 세대의 혁신을 예고했다. 이러한 설계 기술은 오래전에는 수작업으로 진행됐으나, 컴퓨팅 기술의 발전으로 컴퓨터지원설계(CAD), 컴퓨터 지원제조(CAM), 컴퓨터응용해석(CAE) 등 다양한 기법이 등장했다. 이를 기반으로 현재는 고도화된 설계 솔루션이 시장을 형성하고 있다. 특히 ‘설계의 시작점’으로 알려진 CAD는 2D 도면 및 3D모델링 데이터를 다루는 기술로, 컴퓨터 소프트웨어를 통해 대상물을 설계·엔지니어링하는 방법론이다. CAD 시장이 점차 거대화됨에 따라 프로세스의 직관성과 간소화, 설계 품질 향상 등의 과제에 직면했다. 또한 ‘제품 출시 기간 단축’이라는 요구사항도 충족해야 하는 상황이다. 설계·모델링 역사의 ‘산증인’ 솔리드웍스…CAD 대표 모델로 자리매김 프랑스의 버추얼 트윈 기술 업체인 다쏘시스템은 ‘3D익스피리언스(3DEXPERIENCE)’ 플랫폼을 선보이고 있다. 이 플랫폼에는 12가지 산업 분야에서 활용 가능한 다양한 기술
모터의 고장이나 이상으로 인한 모터 효율 저하는 장기간 지속될 수 있고 이는 상당한 경제적 손실로 이어질 수 있기 때문에 점점 더 많은 기업들이 이 부분에 주목하고 있다. 이 글에서는 일반적인 모터 고장이 모터의 작동 효율에 미치는 영향과, 예측 진단 유지관리 솔루션인 아나로그디바이스(Analog Devices Inc., ADI)의 OtoSense™ 스마트 모터 센서(SMS)가 모터의 작동 효율을 얼마나 높일 수 있는지에 대해 살펴본다. 이와 함께 OtoSense™ SMS 애플리케이션이 이산화탄소 배출과 전기 에너지 비용을 얼마나 줄일 수 있는지를 보여주는 두 가지 사례도 소개한다. 인더스트리4.0은 기술, 로보틱스, 인공 지능(AI), 자동화를 결합함으로써 보다 효율적이고 효과적인 제조 공정을 구현하는 4차 산업혁명이라고 평가된다. 산업 분야는 전 세계 에너지 사용량의 37%를 차지하는데, 이 가운데 70%의 에너지가 모터에 의해 소비된다. 따라서 모터를 최대 효율로 작동시킬 수 있다면 전 세계 전력 소모의 10%를 줄일 수 있을 것이다. 달리 말해, 이는 상태 기반 모니터링(condition-based monitoring, CbM)과 예방 정비(predi
2023년 7월부터 국내 최초로 ODVA는 최근 산업계의 화두인 PROCESS 계장의 디지털화 기술인 이더넷-APL을 소개하는 기술 연재를 시작했다. 이 기술은 업계에서 잘 알려지지 않은 분야이기에, 「이더넷-APL 길라잡이」라는 명칭으로 15호를 끝으로 기술 연재를 마무리했다. ODVA는 2023년 11월부터 제조업 벤더들을 대상으로 ‘이더넷-APL 국제 인증’ 사업을 시행하고 있다. 국내 PROCESS 계장 제조 벤더와 ODVA 회원사가 ‘이더넷-APL 국제 인증’을 받으면, 향후 제품 수출에 큰 도움이 될 것이다. 참고로, 인증에 대한 자세한 사항은 ODVA 웹사이트(www.odva.org)의 ‘Request Ethernet-APL Conformance Test Services’ 페이지에서 확인할 수 있다. 이번 자동화 기술지에서 새롭게 연재하는 기술 내용은 5G 네트워크에 EtherNet/IP를 활용하고 클라우드 환경을 위해 시간 민감 네트워크(TSN)를 이용하는 내용을 다룬다. 이 연재는 총 3회로 나누어 진행될 예정이며, 이는 ODVA가 발표하는 새로운 산업 통신 기술의 일환이다. 개요 산업용 사물인터넷(IIoT) 기술은 빠르게 발전하고 있으며,
저출산 고령화가 진행되어 생산 연령 인구가 감소하고 있는 일본에서는 개호나 재활에 관련된 인력 부족이 우려되고 있다. 후생노동성의 조사에 의하면, 2040년에 개호 인력은 약 69만 명 부족할 것으로 추정되고 있다. 그 대책으로서 로봇을 간호·재활 현장에서 적극적으로 활용하는 것이 기대되고 있다. 언어 재활 분야에서도 이를 담당하는 언어청각사의 인력 수가 충분한 의료기관 등의 비율이 40% 정도에 머물러 있으며, 대부분의 의료기관에서는 충분한 인력 수가 확보되지 않은 상황에 놓여 있다. 이러한 상황에서 커뮤니케이션 로봇을 실어 증상이 있는 이용자에 대한 언어 재활에 활용하려는 시도가 추진되고 있다. 이 글에서는 주간 서비스에서 실시하는 언어 재활에 커뮤니케이션 로봇을 활용하는 대응에 대해 보고한다. 언어 재활에서 사회자의 역할 언어 재활은 언어장애 개선이나 인지기능 유지, 언어기능 저하 예방에 중요한 역할을 하고 있다. 언어 재활에는 여러 가지 방법이 있는데, 그 중 하나의 방법으로서 레크리에이션 요소를 가미한 집단형 언어 재활이 있다. 이 방법은 실어 증상을 가진 몇 명의 이용자가 모여 사회자인 언어청각사 밑에서 재활을 하는 것으로, 레크리에이션의 요소를
제조업체들은 자사와 파트너 기반 디지털 서비스 및 역량을 통합하여 소프트웨어 정의 공장(Software Defined Factory, SDF)을 구축하고 있다. 이 과정에서 하드웨어(HW)와 소프트웨어(SW)를 분리하고 주요 산업 자산을 가상화하여 유연성을 높이고 보안을 강화하며 유지보수 비용을 줄이고자 한다. 예측 유지보수, 인공지능(AI), 디지털 트윈과 같은 기술을 활용하면 공장 운영 최적화와 제품 품질 향상이 가능해진다. IT 분야에서는 이미 SW 정의 네트워킹(SDN) 모델이 등장했다. SW 정의 생산 네트워크는 동적인 연결성, 복원력, 보안을 제공하며 SDF를 지원하기 위한 필수 요소이다. 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 SW 정의 네트워크의 핵심 역할을 한다. 이번 세션에서는 CNC가 생산 시스템에서 어떤 역할을 하는지, 그리고 이러한 새로운 모델로 전환하기 위한 주요 아키텍처와 고려사항을 다룰 예정이다. 또한 SW 정의 네트워크가 ODVA 기반 산업 자동화 시스템에 어떻게 적용될 수 있는지 논의한다. 산업 네트워크를 위한 CNC의 필요성 중앙 집중형 네트워크 컨트롤러(CNC)는 산업 네트워크를 자동으로 배포, 구성, 유지관리 및 모니터
유엔의 보고서에 의하면 세계는 장래 초고령 사회가 될 것으로 예상된다. 일본에서는 개호 인력의 부족이나 고령자의 사회적 고립도 큰 문제가 되고 있다. 사회적 고립은 사망 위험을 약 30% 증가시키고, 인지증의 진행을 가속시킨다고 보고되어 있다. 인지증의 예방에는 인지기능 자극 요법과 같은 비약물 요법이 유망하다. 따라서 노령자 복지 시설에서는 거주하는 노령자가 고립되지 않도록 정기적으로 레크리에이션 활동을 하고 있다. 이 글에서는 우리가 지금까지 실시해 온 고령자 복지 시설의 레크리에이션 활동에 대해 총괄한다. 우선은 우리 연구를 도와주고 있는 시설에서 직원에게 앙케이트를 실시해 레크리에이션 활동에 관련된 과제를 밝혀냈다. 여기서 나온 과제를 해결하는 방법으로서 레크리에이션 프로그램을 개발해 시나리오형 로봇 레크리에이션(이하 시나리오형 RAR(Robot Assisted Recreation))으로 제안했다. 다음으로 시나리오형 RAR의 유효성에 대해 주관적 평가로서 시설 직원의 앙케이트 조사 및 객관적 평가로서 참가한 고령자의 음성 데이터나 비디오 분석에 의해 밝혔다. 또한 시나리오형 RAR을 시설 스태프만으로 실행할 수 있도록 로봇 조작을 게임 컨트롤러로 실
현재 일본 내각부가 주도해 진행하고 있는 ‘문샷(Moonshot)형 연구개발 제도’라고 불리는 프로젝트가 있다. 이 제도는 초고령사회나 지구온난화 등과 같은 중요한 사회 과제에 대응하기 위해 국가가 매력적인 목표(문샷 목표)를 내걸고 도전적인 연구개발을 추진하는 것이다. 목표는 현재 1부터 9까지 설정되어 있으며, 그중 하나가 문샷 목표 3 ‘2050년까지 AI와 로봇의 공동 진화를 통해 스스로 학습․행동해 사람과 공생하는 로봇을 실현’하는 것이다. 저자는 이 목표 중에서 ‘활력 있는 사회를 만드는 적응 자재 AI 로봇군’이라는 프로젝트를 진행 중이다. 2050년의 사회상으로 제창하고 있는 것은 ‘스마터 인클루시브 소사이어티(Smarter Inclusive Society)’로, 이것은 다양한 AI 로봇이 공익 시설(상업 시설, 문화 시설, 관광 시설, 스포츠 시설, 개호 시설, 병원, 보육 시설 등)에 배치되어 사회 인프라로 기능함으로써 ‘누구나 언제 어디서나 안심하고 AI 로봇을 사용하는 것이 당연하게 되어 모든 사람이 적극적으로 사회에 참여할 수 있는 활력 있는 사회’이다. 이러한 스마터 인클루시브 소사이어티를 실현하기 위해 본 프로젝트가 검토하고 있는
최근 연삭반을 이용한 초정밀 연삭가공에서 EV 관련 부품가공이 큰 화제이다. 미국과 유럽, 아시아 각국은 카본 뉴트럴(Carbon Neutral) 사회 실현을 위해 여러 가지 사업에 국책 수준의 투자를 하고 있으며, EV는 그 가운데서도 가장 주목받고 있는 분야라고 할 수 있다. 특히 EV 관련해서 큰 움직임을 보이는 것이 중국이다. 현재 중국은 구입 보조금이나 조세 감면 조치와 같은 우대 조치 도입에 의해 EV 산업을 국가의 주간 산업으로 성장시켰다. 그 결과 국제에너지기관(IEA)의 발표 데이터에 의하면, 중국의 신차 판매 대수에서 EV·PHEV가 차지하는 비율은 2022년 시점에서 29%였다. 3대 중 1대가 전기자동차라고 할 수 있으며, EV의 충전 스탠드에 관해서는 176만기를 가동하고 있다고도 보고되고 있다. 또한 중국 기업이 2023년 시점에서 판매 대수 세계 1위를 마크했다. 이 사례로부터 중국 국내에서 EV의 수요는 매우 높아지고 있으며, 동시에 그 부품을 가공하기 위한 설비의 수요도 높아질 것으로 예상할 수 있다. 아래의 그래프는 5년간 ㈜오카모토공작기계제작소가 중국에 수출한 연삭반 판매 추이를 나타낸 것이다. 중국용 사용자의 대부분은 EV
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 지난 호에서는 이더넷-APL케이블의 다섯 가지 실드[Sheld]방법의 대안을 제시했으며. 이번 호에서는 제어기를 다중 와이어 벌크 케이블에 적용하거나, PROFIBUS PA, EtherNet/IP, PROFINET, DeviceNet, HART 등에 적용하는 시스템 마이그레이션의 예를 설명코자 한다. 제어시스템이 없는 기본 점검 기본 점검(제어 시스템 없이)은 표준 PC/노트북이나 네트워크 모니터링 시스템을 사용하여 수행된다. APL 세그먼트를 가동한 후, 네트워크 모니터링 시스템 등을 사용하여 APL 장치의 작동을 테스트한다. 이러한 테스트의 장점은 최소한 장치와의 연결이 가능한지 확인할 수 있다는 점이다. 제공되는 정보는 사용되는 도구에 따라 다를 수 있다. 이 테스트는 커미셔닝(commissioning) 단계
RPOFINET IRT는 왜 필요한가? 실시간 통신 프로토콜로 분류되는 PROFINET, EtherCAT 및 EtherNet/IP와 같은 산업용 통신 프로토콜들은 이미 1밀리초 정도의 빠른 사이클 타임과 10~100마이크로초의 지터를 달성할 수 있다. 하지만, 이 수준의 성능으로도 충분하지 않은 경우들이 있다. 현실적으로 데이터를 전송하고 처리하는 데 시간이 걸리기 때문이다. 또한 특정 애플리케이션에서는 생산 단계가 올바르게 수행되도록 데이터의 전송 및 처리 시간을 정확하게 동기화하는 것이 매우 중요하다. 특히 모션 제어 분야의 경우, 표준 실시간 PROFINET의 사이클 타임이 더 이상 충분히 빠르지 않고 지터 및 결정론 같은 다른 주요 지표가 이미 필요한 표준을 충족하지 못하는 지점까지 증가하면서 데이터 통신 속도와 성능에 대한 요구가 더 중요해졌다. 예를 들어 로봇 팔은 부품을 집어 올리거나 처리하기 위해 특정 시간에 정확하게 지정된 위치에 있어야 한다. 팔이 약간만 빠르거나 늦게 움직여도 프로세스의 심각한 중단을 초래할 수 있다. 이 경우, 신속하면서도 안정적인 데이터 전송 및 처리가 필요하다. PROFINET IRT는 표준 실시간 통신이 한계에 도달
연결된 기기와 데이터에 대한 비용 효율적인 보안 환경을 구축하는 것은 많은 기업에게 중요한 과제이다. 물론, 연결 및 통신에 대한 표준을 활용할 수도 있지만, 처음부터 해당 기기에 필요한 인증서와 키를 주입할 수 있다면 더 효과적이지 않을까? 대부분의 경우, 이러한 보안 영역은 제조 과정에서 이루어진다. 공장에는 고객이 인증기관 장비를 직접 운영할 수 있도록 안전한 공간이 마련되어 있다. 그러나 제품이 배치되는 환경에 따라 각기 다른 구성이 필요할 수 있으며, 이러한 보안 자산을 공장 현장에서 처리할 경우 새로운 과제가 발생하게 된다. 고객의 특화된 요구에 따라 맞춤형 소량 생산(Batch 단위)을 구축하는 것은 상당한 비용이 소모되고, 납기도 길어질 수 있다. nRF 클라우드 보안 서비스(nRF Cloud Security Service)는 배포 단계에서 원격으로 기기를 네트워크에 등록할 수 있는 프로비저닝 솔루션을 제공한다. 이를 통해 일반적인 방식으로 기기를 생산할 수 있도록 제조 과정을 간소화하고, 제조 및 운영 환경에서 보안을 강화할 수 있다. 이 글에서는 nRF 클라우드 보안 서비스에 대한 개요와 이 서비스를 통해 어떻게 효율적으로 셀룰러 IoT를
“AI는 현재 ‘황금기’를 맞이하며, 한때 공상과학으로 여겨졌던 문제들까지도 해결하고 있다.” (제프 베조스) 그럼에도 불구하고 AI에 대한 의견은 여전히 엇갈린다. 골드만삭스 그룹의 짐 코벨로(Jim Covello)는 1990년대 후반의 닷컴 열풍과 최근의 암호화폐 붐을 언급하며, AI에서도 이와 유사한 현상이 나타날 수 있다고 경고한다. 반면 같은 회사의 조셉 브릭스(Joseph Briggs)는 AI가 업무의 약 4분의 1을 자동화해 경제 성장을 촉진할 것으로 전망하고 있다. AI를 차세대 대세로 보는 의견에 동의하든 반대하든, 픽테 웰스 매니지먼트의 동 첸(Dong Chen)이 언급한 단기 투자 테마는 주목할 만하다. 그의 세 가지 주요 트렌드 중 두 가지는 AI와 산업 부문의 가능성을 나타내며, 이는 전기화, 탈탄소화, 디지털화와 같은 산업 전환 동향과도 밀접하게 연결되어 있다. 산업용 AI를 통한 모멘텀 확보 산업용 AI는 제조 기업이 오퍼레이셔널 엑설런스(Operational Excellence)에 도달하도록 돕는 중요한 도구로, 에너지 전환 목표 달성에 핵심적인 역할을 한다. AI 모델에 내장된 안전 가드레일을 통해 기업은 효율성을 높이고 설비
초음파는 기체·액체·고체에 상관없이 매질이 있으면 전파된다. 초음파는 일반적으로 가청 주파수(20kHz) 이상의 주파수 음파를 가리키는데, 사람이 듣는 것을 목적으로 하지 않는 경우, 가청 주파수 내라도 초음파라고 부르고 있다. 초음파의 이용은 ①거리 계측이나 센싱 등 계측 신호로서 취급하는 경우, ②초음파 부양이나 세정 등 힘이나 에너지로서 취급하는 경우, ③센서나 필터 소자 등의 기능성 부품으로서 취급하는 경우로 나눌 수 있다. 또한 매질로 이용을 나누면, 고체 중의 이용은 초음파 탐상기, 금속의 절삭·가공이나 접합, 초음파 현미경, 클락용 수정 진동자, SAW 필터 소자 등이 있고, 액체 중(수중)에서는 초음파 진단장치, 어군탐지기, 유속계, 초음파 세정, 고체 입자의 분산·유화, 안개화 등 다방면에 이용된다. 이들에 대해 공기 중의 이용은 거리계나 차재용의 초음파 센서 등이 있는데, 그다지 많다고는 할 수 없다. 이것은 기체 중에 대출력의 초음파 에너지가 방사되기 어렵기 때문이다. 진동체로부터 방사되는 음향 파워는 매질에 고유의 값인 고유 음향 임피던스 ρc(ρ는 매질의 밀도, c는 매질 중의 소리 전파 속도)의 크기로 결정된다. 공기의 밀도 ρ는 액
최근 강력한 공중 초음파에 관한 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그 중의 하나인 공중 초음파를 이용한 촉각 제시의 연구가 2008년에 시작됐다. 강력한 공중 초음파의 비선형 효과를 활용하는 기술의 대표 예로는 파라메트릭 어레이라고 하는 초지향성 스피커가 있는데, 그 기원은 1980년대까지 거슬러 올라간다. 파라메트릭 어레이와 촉각 제시의 페이즈드 어레이(Phased array)(이후 Airborne Ultrasound Tactile Display, AUTD)의 구성 요소는 거의 동일했지만, AUTD에서는 집속 빔에 의해 공간의 1점에 보다 강한 음장을 만들려고 한 것이 약간의 차이였다. 수천 파스칼이 넘는 음압, 즉 전형적인 공중 파라메트릭 어레이보다는 두 자리 이상 높은 에너지 밀도에 의해 촉각을 생성할 수 있다는 것이 확인되어 초음파 촉각 제시의 연구가 순조롭게 시작됐다. 이때 개발된 초음파 페이즈드 어레이는 강력 공중 초음파를 쉽게 만들어낼 수 있는 귀한 장치이기도 했다. 주변의 물체에 조사해 보면 경량 물체를 움직일 수 있는데다가, 음향류의 생성, 액체의 기화 촉진 등 현저한 효과를 눈앞에서 확인할 수 있어 공중 초음파 연구 영역이 확대되기도 했다.
이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 지난 호에 이어 이 글에서는 이더넷-APL 케이블의 다섯 가지 실드(Sheld) 방법의 대안을 제시코자 한다. 그리고 시운전의 단계로 APL 네트워크 설치의 허용 테스트를 소개한다. 케이블 실드 취급 다양한 유형의 APL 장치는 케이블 실드를 잠재적 평형 시스템에 연결하는 다양한 방법을 제공한다. 그림 1은 케이블 실드를 연결하는 여러 방법에 대한 개요를 보여준다. · 대안(1) : 실드는 APL 커넥터의 3번 단자에 연결된다. 피그테일(pig tail)은 연결에 유도성을 추가하고 케이블 실드의 효율성을 저하시킨다. · 대안(2) : 실드는 실드 클램프에 연결된다. APL 장치 제조업체가 허용하는 경우 피그테일을 생략할 수 있다. 이는 시간과 노력을 절약하며, 실드 연결과 잠재적 평형 시스템 간의 임피던스를 줄인다
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