[첨단 헬로티] Society 5.0으로 실현하는 초스마트 사회에서는 많은 수의 센서와 액추에이터, 프로세서가 환경 속에 설치되어 있으며, 그들의 에지 노드(네트워크 단말 디바이스)가 네트워크를 구성해 연계함으로써 여러 가지 기능․서비스가 제공된다. 여러 개의 에지 노드 모두에 전원 공급이 필요하지만, 전원 배선 공사와 정기적인 전지 교환을 하는 것이 기술적 혹은 경제적으로 어려운 케이스도 많이 예상된다. 그렇기 때문에 에지 노드에 대한 전원 공급이 Society 5.0 실현의 장해물이 될 가능성이 있다. 그러한 배경에서 새로운 전원 공급 기술로서 주목받고 있는 것이 에너지 하베스팅이다. 우리들 주변 환경 속에는 빛․열․진동․전파 등 여러 가지 형태로 에너지가 존재한다. 에너지 하베스팅 기술은 이러한 에너지를 수확(하베스트)해, 전기 에너지로 변환하는 기술이다. 이 글에서는 에너지 하베스팅 기술의 개발․실용화 동향과 IoT․AI에 대한 활용 사례를 소개하고, Society 5.0 실현을 위한 전망을 살펴본다. 에너지 하베스팅 기술의 개발․실용화 동향 앞에서 말했듯이 에너지 하베스팅 기
[첨단 헬로티] 5축 공작기계에 대해 터치프로브와 기준구를 사용해 선회 2축의 기하학적인 오차를 동정(identification), 보정을 하는 시스템을 각사가 상품화하고 있다. 그림 1은 DMG모리세이키의 ‘3D 퀵세트(quickSET )’ 사진인데, 동일한 시스템은 이외에도 많은 메이커에서 판매되고 있다. 측정 순서나 동정할 수 있는 오차 파라미터의 범위에 차이는 있지만, 기본적인 개념에 큰 차이는 없다. 그림 1. 터치프로브와 기준구를 사용한 5축 공작기계의 캘리브레이션 시스템의 예 (DMG모리세이키 ‘3D 퀵세트’) 오퍼레이터가 기준구를 테이블 상에 고정하고 대략적인 위치를 입력하면, 공작기계가 자동적으로 선회 2축을 여러 가지 각도로 산출, 터치프로브로 기준구의 위치를 측정한다. 5축기구에서는 선회축의 위치 오차(CNC 시스템에 기억된 회전 중심의 위치와 실제 위치의 오차)나 직진축과 선회축의 직각도 오차 등 기계 조립 오차가 주요한 오차 요인이 된다(축 평균선의 기하 오차 혹은 단순히 기하 오차라고 부르는 경우가 많다). 기준구 위치의 측정 결과로부터 이들 오차를 동정, 보정한다. 선회축의 위치 오차는 C
[첨단 헬로티] 필자가 뱀 로봇의 연구를 시작한 것은 1971년에 도쿄공업대학의 제어공학 전공 석사 과정에 입학했을 때부터이다. 대학(요코하마국립대학)에서는 기계공학을 공부했고, 졸업 연구는 그즈음 조교수였던 토도 이사오 선생의 밑에서 신뢰성공학의 최적화 문제를 연구했다. 대학 분쟁의 영향으로 연구 기간은 반년 정도로 짧았지만, 해외 논문에 실린 동적계획법으로 푼 신뢰성의 최적화 문제를 독자의 계산 알고리즘을 생각해 계산한 결과, 보다 정도가 좋은 해답을 유도할 수 있다는 것을 발견해 졸업 논문을 쓰기도 했다. 단, 이 방법은 나중에 최급강하법의 일종이라는 것을 알았기 때문에 대단한 연구는 아니었다. 이러한 해석적인 연구도 좋지만, 대학원에서는 뭔가 전혀 새로운 것을 만들 수 있는 연구를 하고 싶다고 생각했다. 마침 그즈음 도쿄공업대학 교수인 모리 마사히로 선생 등의 ‘로봇-그 기술과 미래’(NHK출판)을 읽었는데, 그 안에 나와 있는 ‘부드러운 기계’라고 하는 개념이 재밌다고 생각했다. 기존 기계의 개념과는 다르게 움직임의 정확성도 스피드도 없는 흐늘흐늘한 기계가 좋다는 이야기였다. 그래서 대학원은 도쿄공업대학에
[첨단 헬로티] 최근 ‘부드러운 로봇’이 주목받아 Science Robotic지나 전문지 Soft Robotics에서 논문이 많아지고 있다. 특히 하버드대학, 케임브리지대학 등 지금까지 로보틱스에는 소극적이었던 대학이 중점을 두고 있다. 그러나 부드러운 로봇은 결코 새로운 주제도 아니고, 1960년대 초반부터 일본에서 활발히 연구되고 있었다. 대표적인 연구로는 도쿄대학 생산기술연구소의 모리 마사히로 조교수(당시)의 인공근육이나 도쿄공업대학의 우메타니 요우지 연구실의 뱀 로봇, 전복 로봇, 대장의 연동운동, 그리고 오사카대학 생물공학과 스즈키 료지 실험실의 불가사리 로봇 등이 있다. 대부분은 영어 논문이나 로보틱스의 저명한 국제회의에서 발표됐다. 그러나 시대가 너무 일러 네트워크나 데이터베이스도 없는 시대였기 때문에 인용되지 않았던 것이 많이 아쉽다. 계측자동제어학회가 발족된 지 얼마 되지 않은 때로, 로봇학회도 존재하지 않았지만 당시의 로봇 연구자는 생물물리학이나 신경생리학, 인공장기 등의 연구자와 교류가 활발했다. 새로운 분야의 야심찬 젊은이, 중견 연구자가 소속 학회를 초월해 합숙적인 연구회를 갖고, 공사에 걸친 교류를 지속하고 있었
[첨단 헬로티] ADAS 첨단 운전자 지원시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)은 운전 중 발생할 수 있는 많은 상황을 자동차 스스로 인지하고, 이 기술을 통해 차량내 관련 장치를 자율적적으로 제어하는 기술이다. 자율 주행 차량에 대한 관심이 커지면서 자동차를 운전하는 운전자와 탑승자에 대한 안전 문제가 더욱 큰 관심사가 되고 있다. ADAS를 통한 가장 크 혜택은 안전과 더 나은 운전 환경이다. 안전은 운전자와 승객의 안전은 물론 주변의 보행자 및 운전 중인 다른 운전자들을 포함하는 개념이다. 또한, 주차를 쉽게 할 수 있도록 해주는 보조 주차 시스템 및 최적화된 성능으로 차량을 유지할 수 있도록 할 수 있다. “차량이 보다 안전하고 개선된 최적의 운전 환경을 제공할 수 있도록 차량이 주변 환경을 모니터링 할 수 있는 기술”이 ADAS의 핵심 장점이라 할 수 있다. ADAS 시스템은 정보를 획득하여 정보를 처리하여 해당하는 정보를 처리하는 3 가지 동작을 기본으로 한다. 센서 프로세서 [그림 1]에서는 기본적인 ADAS시스템의 블록도를 나타낸다. ADAS 시스템은 카메라, 라이다, 레이더, 오디
[첨단 헬로티] 미래 헬스케어는 지금보다 데이터에 대한 의존도가 높고 개인별 맞춤화가 두드러질 것이다. 체온계 온도 37°C를 근거로 환자의 미열을 진단하는 것이 아니라 각 개인의 평상시 체온이 유사한 조건에서 관찰된 기준선에 비해 높은 경우 미열이라 진단하게 된다. 환자들은 정해진 일정에 맞춰 임의적 또는 경제적 여건에 따라 병원을 방문하는 것이 아니라 각자 상황에 맞게 최적화된 일정에 따라 진료를 받게 된다. 유토피아적인 미래에는 환자와 의사 모두 세심하게 모니터링하고, 만성질환에 대해 소통하며, 예방 치료에 더욱 적극적으로 임할 것이다. 기술 분야 전문가들은 이미 출시됐거나, 시제품 및 연구 개발 단계에 있는 다양한 연속 모니터링 웨어러블 제품을 통해 비침해적(Non-intrusively)으로 수집 가능한 데이터의 한계를 계속 넓혀가고 있다. 의료 전문가들도 디지털 의료 세계에 입문하고 있다. 웨어러블 건강 모니터링 효율에 대한 최근 연구에 따르면 캘리포니아 LA세다스시이 병원에서 수술받은 환자 100명을 모니터링 한 결과 액티비티 모니터링이 걸음수 측정 정확도를 높여 준 것으로 확인됐다. 미국의사협회(AMA)가 후원한 이 연구에서 수술 다음날
[첨단 헬로티] 엔지니어가 설계를 할 때, IC를 데이터 시트 사양만으로 선택하는 것은 적절치 않다. 적합한 패키지의 IC를 선택해야 할 뿐만 아니라, 최종 시스템의 제조와 어셈블리에 대한 요구 조건을 모두 고려해야 한다. 이 글에서는 전체적인 설계에 있어서 이러한 선택이 왜 중요한 지에 대해 설명하고자 한다. 혁신적인 DC/DC 전원 관리 IC 패키지 기술은 전원 회로의 잡음과 방사 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 고성능 자동차 장비 시스템으로 신뢰성과 제품 수명을 향상시킨다. 또한, 핀아웃 구성, 웨이팅 가능 플랭크 핀, 핀 간격, 보드 차원 신뢰성 같은 다양한 요소들이 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. 그 중에서도 신뢰성과 핀아웃 구성에 대해서 살펴보자. [그림 1]은 자동차 하이브리드 클러스터 애플리케이션의 시스템 블록 다이어그램으로서, 빨간색으로 표시된 것은 오프 배터리 전원 분배 네트워크이다. 이들 시스템의 부하 전류 요구가 갈수록 높아지고 있다. 이것은 다양한 종류의 고선명 디스플레이로 다양한 기기로부터의 미디어, 3D 내비게이션, 운전자 모니터링 시스템, 전방 및 후방 카메라, 인포테인먼트 헤드 유닛 같은 복잡한 기능들을 지원하기 위해서다.
[첨단 헬로티] “수요기업 지원과 전문 학과 확대 시켜야” 산업용 로봇 모션 컨트롤러 전문 기업 다인큐브는 최근 장비용 모션제어기와 로봇제어기를 결합해 통합 제어시스템 개발을 완료했 다. 이 제품은 지난해까지 테스트를 거쳐 주요 공급사에 시제품을 공급했고 올해는 본격적으로 양산라인에 공급할 예정이다. 이를 통해 장비회사들이 고민하고 있던 인건비문제, 인재 및 산재를 방지할 수 있을 것으로 기대된다. 중국, 일본, 태국, 베트남 등 세계 시장을 향해 뻗어가고 있는 다인큐브의 구성모 상무를 통해 최근 국내외 산업용 로봇시장의 상황을 짚어본다. ▲ 다인큐브 구성모 상무 Q 산업자동화의 요구는 어제 오늘의 일이 아니지만 최근에는 협동로봇의 도입이 본격화되면서 로봇에 대한 수요가 높아지는 것으로 보이는데 공급자 입장에서 볼 때어떠한가? 자동화와 로봇산업 발달의 동인은 크게 세 가지로 볼수 있다. 가장 큰 부분은 인건비 상승을 꼽을 수 있다. 중국은 물론, 베트남도 이제 인건비가 저렴하다고 보기 어렵다. 그러한 현상 때문에 해외 공장에서 제품을 생산하던 기업들이 공장을 자국으로 옮겨서 전 시스템을 자동 화하여 생산하는 경우도 일어나고 있다. 두 번
[첨단 헬로티] 반도체/디스플레이 등 대량 생산 제조 라인은 공정 효율과 생산 속도 개선 요구를 끊임없이 받고 있으며 이로 인해 대다수 장비 제조사는 핸들링 로봇을 장비 안으로 넣고자 하는 시도를 하고 있다. 이미 독일, 일본 등의 해외 업체들은 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리의 확산에 따라 다양한 방식으로 장비에 로봇을 내장하거나 연계하여 활용 하고 있다. 장비 제조사의 로봇 사용에 대한 추세를 살펴보면, 과거 에는 핸들링 공정에 직교방식의 로봇을 주로 사용했으 나, 단순한 로봇 모션으로는 복잡한 공정에 대응이 어렵고 공간과 속도의 제약 등의 문제 때문에 근래에는 초고속 SCARA 또는 수직 다관절 로봇의 도입이 적극 추진 되고 있다. 산업용 로봇 모션 제어기 전문 기업인 다인큐브는 급격히 대두되고 있는 장비와 로봇의 통합 솔루션에 대한 고객의 니즈를 충족하고 생산 효율과 비용 절감 그리고 전체 시스템의 최적화를 위한 솔루션인 장비용 로봇 제어기 ‘DMC-coreCon’을 출시하고 국내외 메이저 기업들에 본격 양산 공급을 하고 있다. 자동화 장비+스마트 핸들링 로봇 통합 제어 솔루션인 DMC-coreCon은 많은 장비 제조사가 핸들링
[첨단 헬로티] ▷▶이보 볼젠(Ivo Bolsens) 자일링스 수석 부사장 겸 CTO(Chief Technology Officer) 이미 여러 차례 무어의 법칙(Moore’s Law)에 대한 종말이 선포된 것을 고려하면, 우리는 지금 포스트-무어의 시대에 살고 있다고 말하는 것이 적절할 것이다. 그렇지만 어느 누구도 발전의 속도를 늦추려고 하지는 않을 것이다. 트랜지스터 밀도에 대한 고든 무어(Gordon Moore)의 관점은 커즈와일(Kurzweil)이 언급한 수확가속의 법칙(Law of Accelerating Returns)에서처럼 기본 기술의 장기적 흐름을 보여주는 한 측면에 불과하다. 무어의 시대에 기업들은 새로운 프로세스 노드가 가져다 주는 이익에 만족하고, 다소 안주한 경향이 있었던 것도 사실이다. 비록 속도는 느리지만, 확장은 계속될 것이며, 또한 무어의 법칙이 더 이상 효력을 발휘하지 않게 됨에 따라 새로운 트렌드를 보다 강하게 추진할 수 있는 동기가 부여되고 있다. ▲이보 볼젠(Ivo Bolsens) 자일링스 수석 부사장 겸 CTO(Chief Technology Officer) 최근에는 멀티칩 3D 통합과 같은 몇 가지 흥미로운 새
[첨단 헬로티] 산업부·산·학·연, 로봇산업 발전 위한 패널토론 진행 성숙기에 접어든 산업용 로봇시장에서 협동로봇의 등장, 그리고 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 5G 등 새롭고 혁신적인 기술의 등장으로 그 적용범위는 기존의 공장 분야뿐만 아니라 사회 전반으로 확대될 것이라는 전망이 나오고 있다. 산업통상자원부(이하 산업부)를 비롯해 기업과 학교, 연구소 등의 로봇 전문가들이 최근 로봇산업발전을 위한 패널토론이 진행돼 관심을 모았다. 한국로봇산업협회 창립 20주년을 기념하여 2019년 12월 3일, 여의도 켄싱턴 호텔에서 ‘한국로봇산업협회의 발전 방향 모색’이라는 주제로 진행된 패널토론이 그것이다. 이번 패널토론에는 현대중공업 지주 로봇사업부(현대로보틱스) 김동혁 전무, 유진로봇 신경철 회장, 산업부 강규형 팀장, 세종대학교 문승빈 교수(좌장), KAIST 오준호 교수, 트위니 천홍석 대표, 산업연구원 정만태 선임연구위원 등이 참석했다. ▲ 한국로봇산업협회 창립 20주년을 기념하여 2019년 12월 3일, 여의도 켄싱턴 호텔에서 ‘한국로봇산업협회의 발전 방향 모색’이라는
[첨단 헬로티] “55년 업력의 전문성 갖춘 포트폴리오 제공으로 고객의 마음을 잡겠다.” 로이체는 독일 센서 전문기업으로, 인더스트리4.0의 핵심이라고 할 수 있는 통합 연결성과 데이터 관리, 안전 솔루션 등에 중점을 맞추어 매년 신제품 개발과 솔루션 제공에 힘쓰고 있다. 최근엔 현장에서의 안정 규정이 더욱 강화되면서 안전 제품에 대한 포트폴리오 확장에 주력하고 있다고 한다. 로이체 안우진 과장은 “새로운 고객 발굴과 시장 분석을 통해 시장 지향적인 솔루션을 고객과 함께 만들어감으로써 점유율과 인지도를 늘려갈 계획”이라고 말했다. 로이체의 역점 사업과 앞으로 계획을 안우진 과장에게 들어봤다. ▲ 로이체 안우진 과장 Q. 주력사업과 경쟁력은. A. 로이체는 산업자동화를 위한 스위칭, 측정, 자동식별 시스템, 이미치 처리 솔루션, 안전 제품의 센서를 판매하고 있는 55년 업력의 독일 센서 기업이다. 지금은 우리의 핵심 경쟁력이라고 할 수 있는 전문화된 포트폴리오와 직관적인 사용법, 고객 지향적인 제품군들, 스마트한 서비스 역량 등을 기반으로 물류, 전자, 자동차, 포장, 공작기계 등 다양한 산업군에 센서 솔루션을 공급하
[첨단 헬로티] 지금까지 로봇은 단순 반복 작업을 위해 주로 사용됐다. 일 자체가 단순 반복이 아닌 비정형화되어 있고 규칙적이지 않는 작업인 경우에는 여전히 사람이 하고 있었다. 그런데 스마트 팩토리를 위한 로봇은 사람처럼 불규칙적인 것도 인식해서 작업할 수 있어야 한다. 즉, 지능형 로봇이 요구됐다. ‘제3회 스마트제조 베스트프렉티스 컨퍼런스’에서 현대로보틱스 이순열 상무가 스마트 팩토리를 위한 지능형 로봇 활용에 대해 강연한 내용을 정리했다. ▲ 현대로보틱스 이순열 상무는 “로봇은 인지기술의 융합으로 더욱 지능화가 되면서 사람이 하던 영역을 이제는 로봇이 대신할 수 있게 됐다”고 말했다. 지능형 로봇이란 지령에 의해 수동적, 반복적 작업을 수행하던 전통적 방식을 벗어나 ‘외부 환경을 인식’하고 ‘스스로 상황을 판단’하여 ‘자율적으로 동작’하는 로봇이다. 이렇게 되려면 지능적인 부품을 만들어 써야 하고 고급화된 제어 기술이 들어가야 한다. 또 빅데이터, 인공지능 등 IT 기술이 융합되어야 가능하다. 로봇은 기계기술의 꽃이라고 말한다. 앞으로는 로봇 기
[첨단 헬로티] 중소기업 10곳 중 5곳은 2020년 수출 증가 예상 지역으로 신남방국가(베트남, 태국, 필리핀 등)을 꼽았다. 다만, 2020년 수출 전망에 대해서는 긍정적이지도 부정적이지도 않은 답을 내놨다. 중소기업중앙회가 전국의 수출 중소기업 300개사를 대상으로 ‘2020년 중소기업 수출전망 및 정책과제’ 조사 결과를 발표했다. 2019년 전세계 경기 악화로 수출 감소 중소기업중앙회가 300개 업체를 대상으로 진행한 이번 조사 결과 2019년 수출은 전년대비 ‘작년과 비슷’하다고 답한 기업 비중이 36.7%로 가장 높았다. ‘20% 이상 감소’ 응답은 9.0%, ‘1~20% 미만 감소’ 응답은 24.7%로 전체 기업의 33.7%가 전년대비 2019년 수출실적이 감소한 것으로 나타났다. 한편, 전년대비 증가 기업 비중은 29.7%로 조사됐는데, 구체적으로는 ‘1~20% 미만 증가’ 응답이 20.0%, ‘20% 이상 증가’ 응답이 9.7%로 나타났다. ▼2019년 수출실적 응답 기업 중 84.2%는 2019년 수출 실적 감소에
[첨단 헬로티] - 33개 주요 IC 중에서 26개 IC 성장 전망 - 메모리 반도체 공급 과잉 문제 해결 지난해 전 세계적인 경기 불황과 더불어 미국과 중국간의 무역 전쟁, 메모리 반도체의 공급 과잉 등의 여러 가지 이슈로 인해 반도체 시장의 성장이 둔화했었다. 그러나 올해는 다시 성장세에 돌입할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 반도체 시장조사기관 IC인사이츠는 주요 IC 33개 범주 중 무려 26개 부문의 판매율이 성장할 것으로 전망했다. 이는 2019년 단 6개 부문에서 성장세를 보인 것과 비교하면 무려 4배 이상 높은 수치다. 2019년에는 33개 주요 IC 중에서 낸드 플래시(NAND Flash)와 D램(DRAM)이 가장 낮은 성장률을 기록했었다. 그 이유는 D램이 하이퍼스케일(Hyperscale) 시장의 수요 급감으로 인해2018년말부터 2019년까지 과잉 공급이 지속됐고, 이는 과잉 재고로 이어지면서 가격이 인하됨으로써 평균판매단가(ASP)가 하락하는 현상이 있었다. 낸드 플래시 또한 2019년 상반기 수요 부진으로 매출이 하락한 바 있다. 그러나 2020년에는 낸드 플래시와 D램이 가장 빠르게 성장하는 3대 IC 범주에 속하게 될 것으로 예상된
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