시바우라기계(주)에서는 세계 최대급의 초대형 플라노밀러 MPA-70265 그림 1 (a)를 비롯해 여러 가지 대형 기계를 제작하고 있다. 초대형 기계는 수주 생산이므로 그 활용법을 기계 납입 후에 고민하거나 검토하거나 하는 것이 아니라, 일반적인 공작기계(문형 머시닝센터 MPF-2614FS 그림 1 (b))와는 거래할 때의 사고부터 다르다. 그러면 초대형 공작기계는 무엇이 다른가 하면 기본적으로 특정 업종의 워크, 경우에 따라서는 1종류의 워크 특정 부위를 가공하기 위해 제조되는 전용기이다. 그 대상이 되는 워크는 어떠한 특징을 가지고 있다. 기본적으로 다음의 어느 한 개 또는 여러 개에 해당된다. ①크다 ②무겁다 ③(보통 기계로는) 가공이 어렵다 또는 효율이 나쁘다. 그렇기 때문에 초대형 공작기계는 그러한 모든 문제를 해결해 고도 활용하는 것을 전제로 제작된다. 그렇지 않으면 제작에 1년 5개월~2년, 유저와의 협의를 기초로 기본 구상에서부터 기간을 생각하면 3~4년 이상, 실제 기계의 가동까지라면 5년은 시간이 걸리는 기계를 제작하는 것은 엄두도 낼 수 없다. 보통의 생산 기술자라면 공정을 생각하고 제조하는 기계의 유무를 검토해 없다면 외주를 낸다. 더구
일본에서는 해마다 국지적인 호우가 발생한다. 기억에 생생한 것으로는 2018년 7월 호우와 2020년 7월 호우 등을 들 수 있다. 이러한 국지적 호우가 한번 발생하면 그 지역에 막대한 인적․경제적 피해를 초래하기도 한다. 이러한 장마철에 발생하는 호우의 강수 지역은 선 모양으로 되어 있는 경우가 많아 선상 강수대라고 한다(그림 1). 기상청에 따르면 ‘잇따라 발생하는 발달한 비구름(적란운)이 줄을 이룬 조직화된 적란운군에 의해 수 시간에 걸쳐 거의 같은 장소를 통과 또는 정체함으로써 만들어지는 선 모양으로 뻗은 길이 50~300km 정도, 폭 20~50km 정도의 강한 강수를 동반하는 강수 지역’을 선상 강수대라고 한다. 기상청은 기상 레이더 관측 등으로 선상 강수대를 검지해 웹상으로 선상 강수대의 발생 장소를 공표하는 시스템을 2021년부터 운용하고 있다. 이러한 현황을 파악하는 나우캐스트는 선상 강수대로 인한 위험 지역을 명시해 대피 환기에 매우 효과적이다. 한편, 대피 행동의 리드타임을 보다 길게 확보하기 위해서는 선상 강수대에 동반하는 호우의 예측 정확도를 더욱 향상시킬 필요가 있다. 선상 강수대의 예측 정확도를 향상시키기 위해서는 대기 하층의 수증
대기 중의 에어로졸은 태양광을 직접 산란하고 흡수함으로써 기후에 중요한 역할을 하고 있다. 에어로졸은 구름의 핵으로 기능하며 구름 입자의 특성을 변경해 간접적인 영향을 초래하고 에어로졸의 침착과 강우를 변화시켜 기후의 영향을 예측할 때의 불확실성에 큰 영향을 미친다. 인간의 건강 면에서도 호흡기 계통이나 눈 및 코 점막의 염증 등에 영향을 미치거나, PM2.5와 같은 인위적인 기원의 에어로졸에 의한 꽃가루 알레르기 촉진에 영향을 미치거나 한다는 보고도 있다. 이러한 영향의 정도는 에어로졸의 조성이나 입자지름에 크게 의존한다. 대기 에어로졸은 발생원이 국소적이며 공간․시간적으로 매우 변동이 크다. 더구나 에어로졸의 조성이나 입자지름도 발생원에 의존한다. 그렇기 때문에 대기 에어로졸의 영향을 정확하게 평가하기 위해서는 대기 에어로졸의 조성이나 미세 물리 특성(농도, 입자지름, 형상, 상태 등)에 관한 정보가 필요하다. 라이다는 대기 에어로졸의 연직 분포를 높은 시간․고도 분해능으로 계측할 수 있으며, 여러 지점에서 라이다를 통한 연속적으로 계측함으로써 공간적․시간적인 에어로졸의 확산을 입체적으로 파악할 수 있다. 인위적인 기원의 에어로졸이나 황사, 삼림 화재 에
최근 디지털 트윈(Digital Twin)이 디지털 전환(DX)의 핵심 키워드로 부상하고 있다. 디지털 트윈이란 ‘현실 세계에서 수집한 다양한 정보를 가상 사계에서 분석하고 최적의 방안을 도출해 이를 기반으로 현실 세계를 최적화하는 지능화 융합 기술’을 의미한다. 디지털 트윈 및 디지털 전환 분야는 매우 광범위하다. 이 솔루션은 전체 제조공정 중 제품 생산 공정, 물류(부품 공급, 배포,….) 분야에 적용 가능하다. 본 내용을 통해 디지털 트윈 기술의 적용 방안 및 이에 연계되어 활용될 수 있는 기술에 대해 살펴본다. 기존까지는 공장을 새로 짓거나 특정 라인을 수정할 경우 사전 검토를 위해 물류 시뮬레이션을 활용하고 있다. 하지만 물류 시뮬레이션 분야는 대부분 숙련자 또는 전문가의 의존도가 높은 가정 분석(What-if) 방식을 사용하고, 생산 계획 단계에서 사전 분석 및 검증용으로 주로 사용된다. 그리고 시뮬레이션에 현장 데이터를 반영하는데 대용량 데이터 처리와 시뮬레이션 가속 성능 등의 한계로 다양한 제약 조건이 발생할 수 있다. 이는 디지털 트윈을 구현하기 위해 생산 운영 단계까지 연계하는 과정에 중요한 요소이며 본 내용을 통해 실제 활용
최근 IoT·AI 기술이 발전·보급됨에 따라 절삭가공 중인 공구 상태를 실시간으로 감시해 이상 검지나 공구의 수명 예측․판정을 할 수 있는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 한편 아직도 많은 절삭가공 현장에서는 다음과 같은 문제가 코스트 개선의 장벽이 되고 있다. 예를 들어 ‘기술자의 노하우에 의존한 공구 수명 판정’이나 ‘가공 수나 가공 거리와 같은 일률적인 공구 수명 설정’이다. 전자는 소리나 절삭칩 형상 등 기술자의 경험에 의존하는 정성적인 기준으로 수명을 판정하고 있기 때문에 기술 전승의 문제나 인력절감화·자동화의 폐해가 되고 있다. 후자는 공구마다 수명 편차가 있기 때문에 공구 수명에 달하지 않아도 교체하는 경우가 많아 공구 코스트 절감의 폐해가 되고 있다. 이와 같은 배경에서 ‘절삭가공 중인 공구 상태의 가시화’나 ‘경험․노하우의 디지털화’ 등에 대한 요구가 많아지고 있다. 이 글에서는 이러한 요구에 대응하기 위해 절삭가공 중인 공구 상태 실시간 감시의 기반 기술로서 밀링 가공 중에 취득한 가속도 데이터를 AI(기계학습)에 의해 해석하고, 공구 상태를 추정하는 방법에 대해 소개한다. 공구 상태 추정의 흐름 우선 이 글에서 소개하는 공구 상태 추정
디지털 가전이나 차재 디바이스 등의 전자부품 시장은 앞으로 더욱 확대될 것으로 예상되고 있으며, 요구되는 기술도 더욱 다양화될 것으로 생각된다. 이와 같이 다양화되는 기술로서 회로나 소자 등의 박막에 패턴을 형성하는 패터닝 기술도 소형화․고밀도화가 요구되고 있다. 기존 기술로는 포토리소그래피에 의한 패터닝이 일반적이지만 박막 등을 사용한 센서 등에서는 소형화․고밀도화에 대응하기 곤란하며, 더구나 레지스트의 도포에서 에칭까지 많은 공정이 필요하고 환경에 대한 부담도 높다. 그래서 최근 레이저에 의한 패터닝이 주목받고 있다. 레이저 패터닝 기술은 포토리소그래피와 비교해 작업 공정을 집약할 수 있기 때문에 공수를 절감할 수 있고 드라이 프로세스가 되기 때문에 환경에 대한 부담도 억제할 수 있다. 그러나 현재의 레이저 패터닝 장치는 2차원 형상에만 대응할 수 있어 자유곡면 등의 3차원 형상에 대한 정밀 패터닝은 곤란하다. 그래서 일본전산머신툴에서는 3차원 형상 레이저 패터닝에 대한 높은 요구에 대응하기 위해 이미 장치화․판매하고 있는 단펄스 레이저를 채용한 미세 레이저 가공기 ‘ABLASER’의 기술을 활용해 레이저 패터닝 과제를 해결하는 동시에, 정밀 3차원 레이
앞 편에서 필자는 스마트 팩토리의 가장 중요한 특징 중 하나로 ‘유연성’을 꼽았다. 그리고 하나의 공정 라인에서 다양한 제품을 생산하는 ‘혼류생산’을 예로 들어 유연한 자동화 공정의 장점을 설명했다. 혼류생산의 핵심은 생산하는 제품이 바뀔 때마다 버튼 한 번만 누르면 전 공정이 자동으로 재구성될 수 있어야 하는 것이다. 하지만 수많은 하드웨어 기계장치가 복합된 생산라인에서 이런 기능을 구현하는 것은 쉬운 일은 아니다. 현재 유연한 생산 공정을 위해 도입한 수많은 로봇 시스템 또한 제품이 바뀔 때마다 오프라인으로 프로그램하여 경로를 수정할 수는 있지만 실시간으로 들어오는 제품에 따라 알아서 경로를 수정하지 못한다는 한계점이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 ‘로봇 비전’ 기술이 꼭 필요하다. 로봇 비전이란 ‘비전(vision)’은 ‘눈, 시력, 시각’을 뜻하는 용어로, ‘로봇 비전’이란 ‘로봇의 눈’을 의미한다. 보통 로봇을 사용하기 위해서는 로봇의 움직임을 엔지니어가 일일이 미리 가르쳐 주어야 하는데, 이를 티칭(teaching) 작업이라고 한다. 하지만 로봇이 사람처럼 시각센서(카메라 또는 레이저)를 통해 환경이나 사물을 인식할 수 있게 되면, 작업 공
1990년대 소비자 서비스 기업들이 추구한 디지털 변신의 핵심은 인터넷을 활용한 비즈니스 모델과 서비스의 발전에 있었다. 이를 가능하게 한 핵심기술은 인터넷과 소비자용 PC 소프트웨어였다. 그 당시 소비자 서비스 기업들이 초점을 둔 부분은 고객과의 디지털 네트워크를 활용한 ‘고객 문제 해결’과 ‘성공적 경험’ 제공이었다. 예를 들면, 아마존은 ‘광범위한 책 선택 및 빠른 배달’로 서적 유통업의 성격을 완전히 바꾸었다. 즉, 서점을 방문했을 때 ‘고객이 사려는 책이 없는 문제’를 해결하고, ‘성공적 쇼핑’ 경험이 일어나게 하는 데 초점을 두었다. 그런데 2010년대를 전후하여 제조업 등 하드웨어 중심 산업에서도 인터넷을 활용해 ‘고객의 문제 해결’을 통한 ‘성공적 경험’을 제공하는 방식이 나타났다. 즉, 서비스업과 유사한 모델이 제조업에서도 출현한 것이다. 과거에 ‘물건’을 팔던 비즈니스 모델에서 ‘성공적 고객 경험이나 성과’를 가능케 하는, 서비스 요소의 비중이 증대되는 모델이 등장한 것이다. 이러한 비즈니스 모델에서는 비즈니스 활동, 즉 연구 개발, 제조, 마케팅 등의 영역에서 인터넷 매개 활동이 더욱 중요해진다. 이러한 점에서 인터넷과 서비스 비중이 늘어
이더넷은 산업 프로세스 및 애플리케이션을 포함한 모든 수준의 엔터프라이즈에서 인기가 높아지고 있다. 기업 네트워크에서 흔히 볼 수 있는 스타 토폴로지보다 이더넷 링 토폴로지(Ethernet ring topologies)가 선호되는 다양한 산업용 애플리케이션이 있다. 링 네트워크는 고유한 단일 지점 내 결함성을 제공한다. 내장된 스위치 기술이 포함된 링 노드(Ring nodes)는 인프라 스위치의 필요성을 줄이고 네트워크 케이블을 단순화한다. 장치 레벨 링(DLR) 프로토콜은 링 기반 네트워크의 장애를 감지, 관리 및 복구하는 수단을 제공한다. DLR의 구현은 지원하는 네트워크 인프라에 특정 요구사항을 부과한다. DLR은 DLR 지원 네트워크에서 DLR 프로토콜을 지원하지 않는 장치의 사용을 본질적으로 배제하지 않는다. 레거시 장치 및 기타 고려 사항이 DLR 네트워크에서 이러한 장치의 사용을 자주 지시할 것으로 예상된다. 그러나 DLR 네트워크에서 이러한 장치를 사용하면 DLR 작동 및 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 이 글은 DLR에 대한 개요를 제공하고 DLR 프로토콜을 지원하지 않는 DLR 장치 및 기타장치로 구성된 DLR 네트워크를 구현하기 위한
GE는 산업 디지털 트랜스포메이션을 위해 최근 일하는 방식을 크게 바꾸고 있다. 이를 간략하게 정리하면 다음과 같다. 빠른 혁신을 위한 패스트웍스 최근 들어 아마존, 구글, 테슬라, 마이크로소프트 등 소프트웨어 중심의 ICT 기업이 제조업 분야에 속속 진입하고 있다. 제조업의 디지털화, 연결화, 스마트화가 진전될수록 이러한 기업들이 진입할 영역은 넓어질 수밖에 없다. 이 기업들은 빠른 혁신 프로세스를 갖추고 있다. 규모가 큰 기존 제조업체가 이러한 속도를 이겨내기란 사실 쉽지 않다. 규모가 큰 기업들은 새로운 기술을 바탕으로 한 빠르고 혁신적인 제품을 만들어내는 프로세스를 구축할 수 없기 때문이다. 설령 변화를 시도한다 해도 체계화되고 절차화된 의사결정을 따르다 보니 디지털 기술의 빠른 변화에 대응하기란 거의 불가능하다. 또한, 빠르게 만들어낸다 해도 해당 제품이 기존 사업부와 충돌할 수도 있다. 시장이 계속 변하고, 고객 니즈와 구매 패턴도 시시각각 바뀌다 보니 새로운 제품과 서비스를 제공하는 혁신의 위험성이 높아져 규모가 큰 제조업체는 빠른 대응을 하기가 쉽지 않은 현실이다. 하지만 2015년 제프리 이멜트는 “제조 기업은 해당 기업이 원하든 원하지 않든
고령화 사회, 인력 부족이 여러 곳에서 지적되고 있다. 전문적인 분석은 아니지만, 일본의 인구 동태 통계를 보면 고령자 비율은 증가하고 노동 생산 인구는 줄어들고 있음을 알 수 있다. 이러한 상황에서 생산성을 높이는 수단으로 로보틱스에 대한 기대가 높아지고 있다. 필자 등도 다양한 영역에서 로보틱스 사업을 추진하고 있다. 예를 들어 병원 내에서 약제 등을 배송하는 로봇 ‘HOSPI’, 사람의 이동을 지원하는 로보틱 모빌리티 ‘PiiMo’ 등 이동형 로봇을 사회에 구현해 왔다. 또한, 이동 로봇의 활약을 늘리기 위한 기초연구로서 이동 로봇에 탑재된 로봇암을 통해 밀집지에 존재하는 사람과 접촉하면서 이동하는 인파 속을 주행하기 위한 연구를 해왔다. 그러나 코로나19의 영향으로 자동화·효율화라는 시점뿐만 아니라 ‘비접촉’이라는 면에서도 로봇이 수행해야 할 역할이 증가하고 있다. 결과적으로 일본에서는 그다지 추진되지 않았던 서비스 로봇 등 인간 공존 로봇의 활용이 급격히 진행되어, 예를 들면 음식점에서 활용하는 배식 로봇은 일반화됐다. 이 글은 코로나19의 영향으로 사람이 활동하는 공간에서 사용되는 로봇의 위치가 어떻게 변화했는지에 대해 사례와 함께 설명하는 것이
현재 우리는 물리적 세계와 가상 세계가 공존하는 4차 산업혁명 시대에 살고 있다. 특히 코로나 시기를 거치며 원격 근로, 원격 수업을 이미 충분히 경험한 세대에게 ‘메타버스’라는 가상 세계는 물리적 세계 못지않게 중요한 일상이 되어가고 있다. 한편, 제조 및 물류 산업에서는 ‘디지털 트윈’이라 불리는 또 다른 가상 세계가 구축되고 있다. 공장이나 물류창고처럼 실제 존재하는 물리적 시스템이 ‘디지털라이제이션’이라는 가상화 과정을 거쳐서 실시간으로 동기화된 가상 세계가 구축되면 시스템을 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있으므로 더 효율적인 생산 관리를 할 수 있다는 개념이다. 효율적인 생산 관리와 더불어 기업의 경쟁력을 높이는 중요한 요소는 얼마나 유연한 생산 시스템을 갖추었는지이다. 원하는 것은 어떤 것도 즉시 소유가 가능한 ‘메타버스’에 사는 소비자들은 이전보다 더욱 개인화되고 다양한 제품을 기대하고 이에 따라 소비자 트렌드의 변화 주기도 빨라지고 있다. 예를 들어, 한 가전회사가 올 한 해 생산하는 냉장고의 모델 종류는 40종이 넘고, 전기차로 대변되는 새로운 모빌리티 제품을 생산하는 기업이나 그 종류는 점점 다양해지고 경쟁이 치열해지고 있다. 변화하는
변환 기술의 혁신을 바탕으로 로봇 설계를 변화시킬 수 있다. 오늘날의 통합 전력 모듈은 크기, 무게, 전력 설계 및 비용 효율에 대한 요구에 부응한다. 이는 로봇이 공장, 주거 및 상업 애플리케이션 부문을 벗어나 그동안 상상에만 그친 광범위한 새로운 분야로 진출하는 데 필요하다. 우리는 로봇이 우리 삶에 엄청난 이익을 가져다주는 전환점(tipping point)에 도달하고 있다. 일부 로봇은 레스토랑에서 주문을 받거나, 어떤 로봇은 보안 업무를 수행하고, 또 다른 로봇은 도면 레이아웃의 정밀도를 위해 건축 현장에서 작업을 하기도 한다. 로봇은 우리 주변의 모든 곳에 존재하고 있다. 그리고 이러한 로봇의 확산에는 오로직(OLogic, Inc.) 社의 기여가 크다. 오로직 社는... 캘리포니아주 샌타클래라(Santa Clara) 소재 전자기술 자문 회사인 오로직은 지난 15년 동안 전기, 기계 및 산업 공학적 지원과 소프트웨어 및 펌웨어 지원을 제공함으로써 클라이언트가 로봇 설계를 대규모 및 소규모로 시장에 도입하는 것을 도왔다. 여기에는 모바일 로봇의 범위, 기능 및 충전 용량을 결정하는 핵심 설계 고려사항인 전력-전자공학 통합에 관한 전문 지식이 포함된다.
원격 커뮤니케이션을 대면에 가깝게 할 수 있는 텔레프레전스(telepresence)의 기본적인 접근 방식은 영상 통화이다. 현재는 대형 고정세 액정 디스플레이가 저렴해졌고, 사람 크기와 같은 크기로 고해상도의 영상 통화가 가능해졌다. 그러나 앞으로 8K를 넘는 해상도의 영상 통화가 가능해진다고 해도 사람의 눈으로는 차이를 인식하기 어렵기 때문에 이 접근 방식으로 창출할 수 있는 공간 공유감(상대와 같은 공간에 있는 감각)은 한계에 근접했다고 할 수 있다. 실제로 단신 부임이나 자취 등으로 가족이나 연인과 떨어져 사는 외로움 때문에 우울증을 앓는 정신건강 문제가 영상 통화의 보급으로 해결된다고는 할 수 없다. 최근의 코로나19 시국에서는 외출 자제 때문에 직접 만날 수 없는 것이 원인으로 연인끼리 헤어지게 되는 ‘코로나 파국’이라고 불리는 문제나, 원격 강의로 대학을 다닐 수 없는 학생이 새로운 친구 관계를 구축하지 못하고 심한 고독감 때문에 자퇴해 버리는 문제도 발생하고 있어 사람들의 심신 건강을 유지하고 개선하기 위해 새로운 기술을 개발하는 것이 시급하다. 공간 공유감은 감성적인 지표로 기본적으로 설문조사로 평가되고 있지만, 공간 공유감이 저하됨에 따라 커
GE는 초대형 다국적 기업 가운데 기술혁신을 통한 성장을 가장 중요한 전략 축으로 표명한 보기 드문 전통적 제조 기업이다. 2017년 제프리 이멜트는 자신의 재임 기간 목표로 21세기에 가장 가치 있는 기술 중심의 제조 기업이 되기 위해 연구개발에 2배를 더 투자하고, GE의 생산성을 올리며, 고객사의 생산성 향상에도 기여하겠다고 밝혔다. 초대형 다국적 기업 가운데 기술혁신을 통한 성장을 가장 중요한 축으로 표명한 기업으로는 소프트웨어 기반의 애플, 구글 등이 있다. 그러나 입수 가능한 책이나 기타 문서 형태의 경영 사례 가운데 GE 같은 초대형 다국적 기업이 기술혁신을 성장 전략의 주요 축으로 강조한 사례는 찾아보기가 힘들다. 기업의 성장에는 기술혁신 외에도 금융 투자, M&A, 마케팅의 혁신, 조직 혁신, 제품과 서비스 혁신, 생산 효율화 등 여러 요소가 영향을 미친다. 이 중에서 특정 요소를 강조하는 것은 성장 전략이 한쪽으로 편향되는 문제점을 가져올 수 있다. 이런 점에서 보면 GE는 전통적인 제조 기업 가운데 기술혁신을 통한 성장 전략을 추구하는 매우 드문 기업이 되었다고 할 수 있다. 또한, 잭 웰치의 GE가 M&A와 효율화를 통한