차량용 카메라 시스템 시장의 중장기 전망 차량용 카메라는 차량의 편의 장치가 증가되는 추세에 따라 운전자 편의 보조 장치로 성장하고 있고, 현재는 자율주행 레벨에 따른 안전장치로 급성장하고 있다. 많은 카메라 중 특히 운전자 관점에서 운전자의 눈과 같은 역할을 하는 카메라가 이에 해당된다고 볼 수 있다. 과거 저화소 카메라가 대세였다면, 지금은 고화소(2M이상) 카메라의 수요가 증가하고 있다. 최근 트렌드는 자동차에 차량 주변을 볼 수 있는 SVM(카메라군 1set)과 전방 영상을 녹화하는 DVRS 카메라(1EA)와 자율주행 Level 2인 전방 센싱용 카메라(1EA) 등 총 3개 군 카메라가 탑재되고 있다. 향후에는 전방 및 전방 주변과 측전후방을 센싱하는 카메라(3EA)와 운전자 및 승객을 센싱하는 카메라 (3EA) 등 차량에 8EA 이상 카메라가 탑재될 것으로 전망된다. 차량용 카메라 제품군 중에 센싱용 카메라는 2~8M의 고화소 센서를 탑재하고 있다. 또한 개체인식 결과를 자동차가 조향 및 제동을 하는 중요한 신호로 사용을 하고 있다. 이는 일반 Viewing 카메라보다, 성능 요구 사양이 상당한 수준의 고품질을 요구하는 것이라고 볼 수 있다. 즉 광
기존 산업 오토메이션 분야의 증기·천연가스 등의 유체 관리나 거래 등에 더해, 최근에는 탄소 중립에 대한 대응 등 유량 계측의 고정도화 요구는 여전히 중요시되고 있다. 여기서는 디지털 통신을 활용해 관리 호스트 경유로 유체 정보를 다운로드함으로써 고정도 계측을 실현한 차압 전송기 기반 질량 유량계의 최신 기술, 실류 시험 결과를 소개한다. 또한 IoT화·스마트화를 바탕으로 한 장래 동향에 대해 디지털 트랜스포메이션(DX) 실현을 위한 상위 시스템의 유량계 데이터 유효 활용의 관점에서 가능성을 설명한다. 차압·압력 전송기 기반 유량계 측정기기로서 차압·압력 전송기의 용도는 그림 1에 나타낸 바와 같이 유량 측정, 압력 측정, 레벨 측정의 세 가지 용도로 분류된다. 측정 대상의 종류는 액체, 가스, 스팀 등 폭넓게 대응할 수 있으며, 기기의 비용이 비교적 저렴하다는 특징이 있다. 또한 기기의 보수·조정 작업이 제로점 조정 등으로 끝나고, 가동 중에 정기적으로 기기를 현장 교정에 보낼 필요도 없어 관리가 용이한 특징도 있다. 이 차압·압력 전송기에 오리피스판 등의 조리개 기구로 대표되는 유량 프라이머리 기기를 조합해 유량 계측에 사용한다. 이 경우 조리개 기구에서
지난 호에는 이더넷의 요구 조건에 대해서 개략적으로 살펴봤다. 또한 이더넷-APL에 적용되는 모든 기술적 특성에 대해서도 소개했다. 이번 글에서는 이더넷-APL의 주요 기술적 특성과 국내외 시장에 대해서 살펴본다. 이더넷-APL의 채택 이더넷은 상호운용성에 대한 강력한 요구사항이 있는 환경에서 신뢰할 수 있는 통신 기술임이 입증됐다. 이것은 산업현장, 사무실 및 건물, 그리고 많은 개인 주택단지에도 적용된 바가 있다. 이더넷 기술의 고도화는 제품개발과 프로토콜 스택에 있어서 네트워크망의 계획, 설치 후 커미셔닝 및 여러 문제를 해결할 수 있는 다양한 도구들을 사용하여 널리 수용할 수 있도록 환경 조성하는 것을 포함한 개념이다. 끊김 없는(seamless)는 설치는 빠른 도입, 높은 참여도를 보장하므로 모든 사용자에게 장기적인 비즈니스 환경을 제공한다. 따라서 프로세스 자동화 시스템의 수명 주기업무의 당사자들, 예컨대 벤더, 종합 건설사 및 엔지니어링 회사, 건설현장의 테스크포스 부서 해당 책임자, 시설을 관리하는 공무 및 보전설비 관리자, 계측 제어 부, 동력 및 운전관리 부서운영 담당자, 석유, 석유화학, 종합화학공장 공정부서 책임자, 운영반장 등은 이더넷
지난 호에는 이더넷-APL의 이해에 대해서 개략적으로 살펴봤다. 이더넷-APL 시스템은 배선이 대부분 이더넷 선으로 1,000m까지 연장되므로 PROCESS 계장 보수 유지비가 대폭 줄어드는 효과가 있고, PROCESS 계장 배선의 축소는 상대적으로 공장의 부지비가 줄어듦으로써 공장 건축비의 축소로 이어진다고 설명했다. 또한 이더넷-APL은 배선이 간단하고 강력한 2-와이어 기술의 이점과 이더넷(인터넷)의 장점을 결합하여 프로세스 플랜트 분야에서 최고의 성능과 원활한 데이터 액세스를 제공한다는 점도 밝혔다. 지난 호에 이어 이번 글에서는 이더넷의 요구 조건에 대해서 살펴본다. 10BASE-T1L을 이더넷-APL의 주력 망으로 채택한 이유는? 4차 산업혁명과 스마트 팩토리 보급 확산으로 공장 자동화를 넘어선 공장 자율화를 실현하려는 노력이 이어지고 있다. 또한 코로나19 팬데믹이 장기화됨에 따라 세계적으로 비대면 기조가 강화 되여 원격 솔루션을 도입하려는 기업들이 늘고 있는 추세다. 자율 시스템과 원격 솔루션을 제대로 운영하기 위해서는 대량의 인터넷 데이터를 신뢰성 있게 전달하는 통신 인프라 구축이 필수다. 최근 5G를 필두로 하는 무선통신 솔루션이 한국에서
기후변화 억제에 관한 다자간 국제협정으로 2015년 파리협정(COP21)이 채택된 이후 유엔의 지속가능한 개발 목표인 ‘SDGs’에서도 에너지 관련 항목이 선정됐다. 일본에서는 온실효과 가스 배출량을 2030년까지 26% 감축(2013년도 대비)하는 중기 목표를 세우고 있다. 이처럼 환경 문제가 주목을 받으면서 기업들은 에너지 절약 대책을 추진하게 됐다. 태양광 발전과 같은 재생가능 에너지를 도입해 전기의 에너지 절약은 충분히 대책이 되어 있는 한편, 열의 에너지 절약은 도입 비용이나 비용 대비 효과가 불투명해서 대책이 불충분한 경우가 있다. 산업 부문의 용도별 에너지 소비량에서는 전체의 56%를 열에너지가 차지하고 있어 열의 에너지 절약을 추진함으로써 에너지 절약 효과를 더욱 기대할 수 있다. 한편, 공장에서 열에너지는 보일러 설비에서 공급되는 증기가 일반적이다. 공장 내 증기 흐름의 한 예를 그림 1에 나타냈다. 보일러에서 만들어진 증기가 헤더를 통과해 반송 배관에서 각 건물로 분배된다. 배관 중간에는 증기가 식어서 액체로 되돌아온 드레인 물이 체류하기 때문에 스팀 트랩을 설치해 배관 내의 드레인 물을 배출하고 있다. 건물 내의 설비 근처까지 운반되어 온
이번에 계측자동제어 학회지에 표기 해설 기사의 의뢰를 받았는데 유체 계측 분야 자체가 상당히 넓은 영역이기 때문에 객관적인 기사를 제공할 수 있을지는 의문이지만, 적어도 TC30(관내유량계측 위원회)의 위원장 및 TC131 공기압기기시스템 위원회의 위원장을 15년 이상 맡은 경험을 바탕으로 이 분야의 최신 화제를 소개하고 싶다. 전반에는 등온화 압력 용기를 이용한 비정상 유량 계측 제어의 화제를 소개하고, 후반에는 대형 층류식 유량계와 오리피스 유량계의 비교 검토 및 카르만 와류식 유량계의 수치해석을 소개한다. 최근 20여 년 유량 계측은 에너지 절감을 위해, 또한 공기압 시스템에서는 공기 유량을 적분하면 압력이 되기 때문에 동특성 관리의 목적으로 이루어져 왔다. TC131에는 유량계측 위원회라는 명칭이 붙어 있다. 따라서 최근 10년 유량 계측에 관한 요망이 강해지고 있다고 생각한다. 압축성 유체 시스템의 동특성 관리 등온화 압력 용기는 그림 1과 같다. 이 용기 내에는 아주 작은 직경의 구리선이 봉입되어 있다. 봉입률은 체적 밀도가 4%이지만, 압력 변화에 따른 열 변화를 구리선이 흡수할 수 있다. 이 특징으로부터 기체의 상태방정식에서 용기 내로 충전하거
유량계는 기체 또는 액체의 단위 시간당 유량(질량 또는 체적)을 측정하는데 사용되는 장치로, 주로 정확한 유량 모니터링이나 유량 제어를 위하여 사용된다. 여기에는 마그네틱 유량계, 코리올리 유량계, 초음파 유량계, 차압 유량계, 용적식 유량계, 터빈 유량계, 와류 유량계, 기타 유량계 등 다양한 종류의 유량계가 있다. 커미조아의 ‘COMI-ULFC’는 초음파 유량제어기로, 한 쌍의 초음파 센서를 이용한 유량계센서, 유량계측 및 제어를 통합한 유량제어기로 구성되며 반도체 제조공정에서 사용되는 다양한 약액의 유량계측 및 제어에 사용될 수 있다. 유량계 센서부는 약액과의 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여 반도체 미세공정에 필수적인 파티클 오염 문제를 해소하였으며 내열성 및 내화학성이 우수한 PFA(Perfluoroalkoxy) 소재로 개발했다. 유량계 계측 및 제어부는 초음파 구동신호발생, 초음파 수신신호 ADC(Analog Digital Conversion), 신호처리 및 TOF(Time Of Flight), 유량계산을 수행하며 기존 시스템들과는 다르게 원칩 솔루션(onechip solution)으로 개발되어 개별 회로 구성에 따른 노이즈와 타이밍 문제를
관로의 유량 계측은 공업을 지탱하는 기반 기술의 하나이다. 가정의 경우, 수도꼭지의 수돗물이나 온수기의 온수 등은 친숙한 유량의 대표적인 예이다. 공업에서는 연료, 천연가스에서부터 수소에 이르기까지 다양한 유체가 관로를 통해 공급되고 있다. 유체의 수송량 관리, 제어 및 거래에 있어 유량을 정도 있게 계측하는 것이 요구되고 있으며, 정도 향상에 대한 높은 요구에 대응하기 위해 다양한 기술 개발이 추진되고 있다. 유량은 단위 시간당 유체의 체적 유량 혹은 질량 유량으로 나타내는데, 모두 체적 혹은 질량의 시간 미분으로 유량의 단위는 체적 혹은 질량과 시간으로 이루어지는 조립 단위이다(즉, 체적 유량 m3/s 혹은 질량 유량 kg/s). 유량 계측에는 온도의 변화나 유량계수 등 불확실한 파라미터가 영향을 미치고 있으며, ‘정도’가 아니라 ‘불확실함’을 이용해 측정값의 신뢰성을 나타내고 있다. 관로의 유량 측정에는 여러 가지 방법이 있다. 용적 유량계인 오벌 유량계나 조임기구에 의한 유량 측정법인 오리피스 유량계, 물체와 흐름의 상호작용을 바탕으로 한 면적식 유량계, 터빈 유량계, 와류식 유량계, 열을 이용한 열식 질량 유량계, 속도 측정을 바탕으로 한 유량 측정
스마트 팩토리, 혁신의 기초가 되다 최근 글로벌 제조 환경이 급변화하고 있다. 코로나19 팬데믹, 기후 변화 등 메가 트렌드와 지정학적 요인이 변화함에 따라 공급망 재편, 디지털화, 탈탄소화 등이 강조되며 제조 환경에 영향을 미치고 있다. 특히, 코로나19 팬데믹을 겪으며 경제, 사회 전 부문에서 디지털화의 잠재력이 강조되는 가운데, 디지털 기술과 그 응용이 향후 기후 중립과 지속가능한 생산 및 소비에까지 기여한다는 인식이 확산되고 있다. 팬데믹 상황은 노동자들이 일을 하는데 제약이 가해져 생산, 운송, 유통이 지연되면서 공급망 혼란을 야기했다. 국내 완성차 생산 업체의 경우 팬데믹 초기에는 팬데믹 관련 제약으로 인해, 현재는 반도체 및 기타 필수 부품 부족으로 인해 생산에 심각한 차질을 빚고 있다. 지금은 완화되고 있지만, 여전히 기업들은 공급망 혼란을 매출 제한 요인으로 꼽았다. 이러한 환경 변화에 대비할 산업 혁신 전략이 바로 스마트 팩토리이다. 스마트폰이 우리 생활에 혁신을 가져다 줬듯이 스마트 팩토리는 품질, 생산성, 물류, 안전 활동 등을 디지털로 변환시키고 최소한의 노동자원으로 다양한 제조지표를 극대화할 수 있다. 스마트 팩토리가 산업계에 소개된
1940년에 공기식(0.2~1,0Kg/Cm2)신호가 나왔고 전기식(4~20mA)신호가 1960년에 나왔다. 아직도 한국에는 소위 통일신호라 불리는 이 두 개의 아날로그 신호가 현재 한국의 공장에서 온도/압력/유량/레벨/중량 등의 물리량을 측정하여 제어기인 DCS나 PLC로 트랜스미터를 통해 CVVSB 2 ×2C케이블로 전송되고 있다. PROCESS 계장 분야가 이미 시간적으로 너무나 오랫동안 아날로그의 세계에 빠져있었다고 해도 과언은 아닐 것이다. 지금은 4차 산업혁명 시대이며 스마트 팩토리와 이더넷(인터넷 TCP/IP, UDP 통신)이 대세인 시대에 진입한 상태이다. PROCESS 계장 분야라고 해서 계장 기기가 고장이 나지도 않고 잘 돌아 가는데 신종 시스템이 무슨 대수냐? 고 반문하는 CEO나 공장장 등의 의견도 있을 수는 있겠다. 만약에 아날로그 PROCESS 계장 시스템을 현재의 방식에서 새로운 방식으로 전면 교체를 한다면 공장에서는 거미줄처럼 엮여있는 수많은 배선은 어떻게 할 것인가가 가장 심각한 문제가 될 것이다. 아날로그 PROCESS 계장 시스템이 디지털 시스템으로 바뀌는 수가 있더라도 당분간은 아날로그와 디지털 시스템이 병존하며 갈 것으로
수산업에서 지속가능한 어업·수산 양식을 위해 기존의 초음파나 온도계 등과 더불어 카메라를 통해 ‘보는’ 행위가 적극적으로 이루어지고 있다. 또한 얻은 화상·영상 등의 시각 정보를 해석·이용하는 것은 날마다 변화하는 대상 자원과 해양 환경에 대응하기 위해 없어서는 안 되는 것이다. 여기서는 양식어를 위한 개체 식별 기술, 수하식 가리비 양식업을 위한 3차원 계측 기술, 계측 행위로 구성된 심층학습 데이터 세트 생성 툴에 대해 소개한다. 양식어를 위한 개체 식별 기술 수산 양식에서 활어조 내 양식어의 정확한 마리 수를 파악하고 관리하는 것은 사료량과 생산출하량을 조절하기 위해 매우 중요하다. 그러나 대부분의 양식 대상은 수만 단위로 사육되기 때문에 중량 등에 따라 어림잡아 관리되는 경우가 많다. 농업 분야에서 R. Ishiyama 등은 멜론 표면의 그물 모양 무늬를 각 개체에서 고유한 것으로 가정, 사람의 지문 대조 기법과 적응하는 개체 식별 기법을 제안하고 있다. 필자 등은 참고등어의 체표면 무늬에 주목해 태그 등의 부여 없이 정확한 마리 수 관리 및 건강관리를 위한 개체 식별 시스템을 제안하고 있다. 여기서는 참고등어의 개체 식별 기법에 대해 소개한다. 1.
일본 국토의 3분의 2를 덮고 있는 삼림은 국토 보전이나 수원 함양, 지구 온난화 방지와 같은 다면적인 기능을 가지고 있다. 온난화나 이상기후의 영향이 현저해짐에 따라 삼림이 생활에 크게 공헌하고 있다는 것을 알게 된다. 산림의 다면적인 기능을 발휘시키면서 삼림 자원의 순환 이용을 추진해 가는 것이 SDGs나 2050년 탄소중립 실현이라는 목표 달성으로 이어진다. 그러므로 간벌이나 주벌, 그 후의 재조림과 같은 삼림 정비를 착실하게 추진해 가는 것이 필요하다. 또한 자연조건에 맞춰 침엽수와 활엽수를 혼합한 침활혼합림화를 도모하면 다양성이 회복되어 산림 생태계의 보호와 관리를 추진하는 것으로 이어진다. 일본의 경우 삼림의 약 40%는 인공림이다. 삼림 축적은 해마다 증가하고 있으며, 2020년에는 약 54억m3에 달했다고 한다. 이들 중 절반은 50년생을 넘은 상태, 즉 이용기에 있다. 따라서 벌목해서 사용하고 새롭게 심어서 기르는 순환을 촉구하는 것이 기대된다. 목재의 제조․가공에 드는 에너지는 다른 자재보다 비교적 적다는 이점이 있다. 또한 목재를 건축 자재로 사용하는 것은 장기간에 걸친 탄소 저장으로 생각할 수도 있다. 심은 새로운 나무가 자라는 과정에서
식물의 생산 현장에서는 재배하는 식물의 성장 상태나 재배 환경의 계측 정보를 바탕으로 최적의 재배 관리를 하는 정밀 농업(Precision Farming)이나 스마트 농업(Smart Agriculture)이라고 불리는 새로운 농업 스타일이 최근 제창되고 있으며, 농업을 둘러싼 세계에 변화가 일어나고 있다. 이 새로운 농업 스타일은 재배 식물이 가진 기능이나 특징, 재배 환경에 관한 정보를 수집하고 이를 분석해 최적의 생산 방법을 탐색함으로써 가장 효율적인 재배를 실현하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 식물의 정보와 재배 환경에 대한 정보를 가능한 한 많이, 상세하게 계측하고 수집한 정보를 적절하게 분석하는 정보 해석 기술이 기술 개발의 중요한 요소 중 하나이다. 한편 식물은 스스로 이동할 수 없기 때문에 자신이 처한 환경에 적용해 생존할 필요가 있으며, 여러 가지 환경 변화에 대응하는 기능을 가지고 있다. 그래서 게놈이나 유전자 정보를 조사해 환경에 적응하는 기능을 해명하는 연구가 추진되고 있다. 그러나 해석에 필요한 게놈 해석 기술이 비약적으로 진보하고 있는 한편, 게놈이나 유전자 정보와 비교하기 위해 필요한 식물의 성장 상태 계측을 고정도로 대량 취득하는
최근 인력 부족에 대한 대응이나 생산성 향상, 위험 작업의 회피 등을 목적으로 버 제거의 자동화에 대한 요구가 높아지고 있다. 그러나 수작업으로 하는 버 제거를 머시닝센터나 로봇으로 자동화하려고 하면 목표한 대로 버 제거가 안 되는 경우가 있다. 그림 1에 나타냈듯이 버의 잔재나 워크의 과삭, 복잡한 형상의 프로그램 수고 등의 문제가 발생한다. 원인으로는 절삭공구 마모에 의한 버의 크기나 형상의 변화, 워크 치수의 편차, 윤곽의 기하학적인 형상, 로봇에 있어서는 궤적의 부정확함(스피드에 따라 궤적이 변화한다) 등을 들 수 있다. 이러한 버 제거 자동화 시에 발생하는 문제는 ‘플로팅 가공’으로 해결할 수 있다. 그림 2에 플로팅 가공에 의한 버 제거 전후의 사진을 나타냈다. 알루미늄 다이캐스트나 주물 부품을 기계 가공한 경우, 가공면은 고정도이지만 버가 발생하는 주물 표면이나 가공면의 교점은 주물의 정도이다. 즉, 치수의 편차가 크거나 형상이 부정확하거나 한다. 도면대로 정확하게 프로그래밍해도 주물 표면과 가공면의 교점을 균일하게 버 제거하는 것은 매우 어렵다. 예를 들어 미세 수정에 의해 균일하게 버를 제거할 수 있었다고 해도 금형의 열화나 수정에 의해 형상
건설업계에서는 미래의 취업자 부족 문제가 심각화되고 있으며, ‘신규 취업자 확보’와 ‘생산성 향상’이 시급한 과제로 대두되고 있다. 또한, 2024년 4월에는 건설업에서도 노동 시간 상한 규제가 시행되기도 하기 때문에 ‘근로 방식 개혁’을 더는 미룰 수 없는 상태이다. 이러한 과제의 해결책 중 하나로서 로봇에 의한 작업의 자동화나 서포트가 기대되고 있다. 다케나카코무덴 기술연구소에서는 과거 건설 로봇 개발의 사례와 현재의 건설 현장 과제를 분석해 현장에서 진정으로 요구되고 사용되는 로봇은 무엇인지를 고찰하고, 개발 방침을 책정한 후에 이 방침에 따른 로봇 개발을 추진하고 있다. 이 글에서는 최근의 로봇 개발 상황을 보고한다. 과거의 로봇 개발 필자 등은 과거에 개발된 건설 로봇을 조사해 보급에 이르지 못한 원인을 살펴봤다. 1980～2000년대까지 다케나카코무덴에서는 20종 이상, 건설업계에서는 160종 이상의 로봇이 개발됐는데, 이들 모두 건설 현장에서 시행하는 데에 그쳤으며 본격적으로 보급된 것은 거의 없었다. 필자 등은 이들 과거의 로봇이 보급되지 못한 주된 원인은 이하와 같다고 생각한다. · 기술노동자를 대체하기 위해 일련의 시공 작업을 자동화하려고
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