[첨단 헬로티] 국내 유일의 보건·의료 관련 3D프린팅 학과로서 3D프린팅 교육 시스템 구축에 매진할 것 3D프린팅은 4차 산업혁명을 대표하는 신기술로 각광받고 있다. 특히 3D프린팅은 의료 분야에 적용되면서 의료 기기 부품과 더불어 바이오프린팅 등 각종 의료 서비스에 활발히 기여하고 있다. 지난 2018년, 동남보건대학교는 이러한 기술 수요를 고려해 국내 최초로 보건3D프린팅융합과를 개설했다. 이에 김학성 학과장을 만나 학과에 대한 소개와 비전을 들어봤다. 학과가 개설된 배경을 듣고 싶습니다. 동남보건대학교는 지난해 2018년 국내 최초로 보건3D프린팅융합과를 신설했습니다. 총 3년 과정으로 개설된 저희 학과는 현재 2학년 학생까지 있어요. 작년에는 편제정원 21명 외에 정원 외 5명을 포함해 26명으로 시작했습니다. 올해는 작년보다 약 2배 증원된 40명과 정원 외 학생 6명이 입학을 했죠. 학과 개설을 계획할 당시 저는 기획처장으로서 4차 산업혁명 시대를 맞아 지속 가능하고, 발전성 있는 학과에 대해 고민했습니다. 당시에 제 눈에 들어온 건 3D프린팅이었습니다. 3D프린팅은 융합적인 학문인데다 의료, 보건 계통에 활발히 활용되는 기술이기도
[첨단 헬로티] 일본에서는 앞으로 저출산 고령화가 진행되어 노동 인구가 감소하는 한편, 필요해지는 케어 직원 수는 증가한다. 후생노동성에 따르면, 2025년에는 케어 인력이 253만명 필요하나 공급 예상은 215만2천명에 그쳐 37만7천명이 부족할 것으로 추정하고 있다. 케어 인력을 늘리려고 해도 생산 연령 인구가 감소하고, 또한 임금을 올리기 어려운 개호보험(장기요양보험에 해당) 제도에서는 되려는 사람도 적다. 그렇기 때문에 대책의 하나로서 정보 기술을 활용한 케어 업무의 효율화가 기대된다. 유비쿼터스 컴퓨팅 분야에서는 스마트폰을 비롯한 휴대 센서를 이용한 인간의 행동 인식 기술의 연구가 이루어져 왔다. 이 기술을 케어 행동의 인식에 응용하면 케어 업무 기록을 자동으로 작성할 수 있으며, 현장에서 이루어지고 있는 케어 기록이나 업무 기록 등의 업무를 효율화할 수 있다. 또한, 본인이 그 기록을 가시화해 돌이켜봄으로써 업무 개선 자료로도 사용할 수 있다. 이 글에서는 문부과학성 지역 이노베이션 에코 시스템 형성 프로그램 ‘IoT에 의한 액티브 시니어 활약도시기반개발사업’으로 실시하고 있다. 케어 시설에서 직원에게 케어 기록을 스마트폰을
[첨단 헬로티] 인구 구성의 고령화에 대해서는 국제연합의 1956년 보고서를 참고해, 65세 이상이 전체 인구에서 차지하는 비율(고령화율)이 7%를 넘으면 고령화 사회라고 한다. 또한, 최근에는 고령화율이 14%, 21%를 넘으면 각각 고령사회, 초고령사회라고 불리게 됐다. 일본은 2010년에 세계에 앞서서 초고령사회가 됐으며, 2018년에는 고령화율이 28%를 넘는 ‘초초’고령사회의 영역에 도달했다. 일본은 앞으로 고령자 인구의 증가와 총 인구의 장기적인 감소 경향이 예상되고 있으며, 사회보장비와 국민의료비의 증가, 각 산업의 인력 부족과 후계자 부족, 지방의 쇠퇴 등 여러 가지 과제가 심각성을 더해가고 있다. 앞으로 일본의 사회·경제 구조를 유지하기 위해서는 노동력 부족을 해소하고, 생산 활동을 효율화시키기 위한 대응이 반드시 필요하다. 이러한 과제를 과학 기술 이노베이션에 의해 해결하기 위해 현재 Society 5.0(초스마트 사회)의 구축이 거국적으로 추진되고 있다. Society 5.0은 2016년 1월에 각의 결정되고, 일본 정부가 책정한 ‘제5기 과학기술기본계획’에서 제창된 것이다. Soci
[첨단 헬로티] 센싱 기술의 발전과 모바일·웨어러블 단말의 급속한 보급에 의해 인간의 생리·심리·행동에 관한 데이터나 건강에 관련될 수 있는 주변 환경의 데이터(기압, 온도, 습도, 조도 등)를 일상생활 속에서 용이하게 또한 대량으로 취득할 수 있게 됐다. 모바일 단말에 대해서는 두통의 증상과 기압의 데이터를 기록하는 앱이나 스마트폰 내장의 가속도 센서를 이용해 신체 활동이나 수면에 관한 데이터를 취득하는 앱 등이 많이 개발되어 있으며, 얻어진 데이터를 건강관리에 도움이 되게 하려는 시도가 이루어지고 있다. 또한, 웨어러블 단말에 관해서도 마찬가지로 최근 몇 년 손목밴드형 활동량계와 스마트워치를 비롯한 여러 가지 단말이 가전 판매점의 점두에도 진열되고 있으며, 이들은 우리의 일상생활에서도 친밀한 존재가 됐다. 이러한 단말을 이용해 장기간에 걸쳐 연속적 혹은 반복적으로 계측된 데이터는 ‘강종단 데이터’(Intensive Longitudinal Data; 이하, ILD)라고 불리며, ILD는 건강관리를 생각하는데 있어 새로운 분석의 시점을 가져왔다. 예를 들면 ILD를 이용해 ‘흡연자의 니코틴
[첨단 헬로티] 최근 학생들의 등하교 시에 안심 안전을 보장하기 위한 보호장치나 치매 등으로 배회하는 고령의 행방불명자를 위한 보호/수색장치에 대한 사회적 요구가 높아지고 있다. GPS 기능이 있는 휴대단말을 가지고 다니는 방식도 제공되고 있는데, 며칠마다 충전해야 하는 번거로움과 휴대단말이라도 GPS 위치 계측 정확도의 과제 등이 있어 보급에는 이르지 못했다. 우리는 소형 경량(5g 정도)이며 버튼 전지로 1년 이상 동작하는 BLE 비콘을 사용하고, 또한 서버와의 통신에 있어서는 LPWA 통신을 이용한 보호 시스템 ‘지킴이 플러스’에 대해 연구 개발과 사회실험을 했다. 특히 BLE 비콘을 몸에 붙여서 사용할 때, (1) BLE 비콘의 안테나 입력 임피던스와 전송 회로의 임피던스가 불일치하기 때문에 본래 전송 전력의 3분의 1 정도밖에 방출되지 않는 것, (2) 인체 측으로 방사되는 전파는 인체에 흡수되어 버리므로 쓸데없는 전력이 되는 것 등의 과제를 해결하기 위해 임피던스 정합을 취하고, 또한 인체 전방으로 지향성을 갖는 안테나를 새롭게 설계 제작해 이러한 과제 해결을 도모했다. 또한, 보호 대상이 되는 BLE 비콘 신호를 수신하기 위
[첨단 헬로티] 플라스틱은 탁월한 장벽 특성으로 오랫동안 제약 포장에서 가장 흔하게 사용된 재료다. 환경에 대한 이슈에도 불구, 유연한 패키징에 대한 투자, 지속적인 리사이클링 프로그램은 제약 포장에서 플라스틱의 입지가 여전히 굳건하다는 것을 보여준다. 노인 인구의 증가와 이로 인한 노령 인구 친화적인 포장에 대한 관심은 유연 포장재에 대한 수요 증가로 이어질 것이다. 북미 포장기계류제조협회(이하 PMMI)가 작성한 ‘2018 제약 포장 및 가공 백서’에 따르면 기업들은 편의성에 대한 요구와 위변조 증거 및 제품 보호가 균형을 이룬 디자인을 모색하고 있다. 이와 동시에, 제약 회사는 포장 기술 및 재료 사용의 다양화를 추진하고 있다. 유효하고 똑똑한 패키징은 환자 규정 준수 문제에 대한 솔루션을 제공한다. 나노 테크놀로지와 바이오의약품은 의약품 유통에 큰 영향을 끼쳤고, 패키징은 주사제와 같은 일부 신약의 의약품 유통 과정에서 필수적인 역할을 맡고 있다. 아울러, 신약과 화합물의 등장으로 습기, 빛, 산소 및 기계적 요인으로부터의 보호가 더욱 강화되었다. 보호와 편리함의 결합 개봉이 쉬운 장점 외에도, 유연한 패키징은 의약품을 오염 및
[첨단 헬로티] 3D프린팅, 위상 최적설계 등 경량화 관련 제조 기술 개발 속도 높아져 최근 전기 자동차, 수소 자동차 등 친환경 자동차 수요가 높아짐에 따라 관련 기술 개발이 활발하다. 자동차 경량화에 대한 필요성은 꾸준히 제기돼왔다. 이에 자동차 업계에서는 차체 제조 기술 및 소재를 개발함으로써 자동차 경량화에 박차를 가하고 있다. 자동차 경량화, 효율과 환경을 중시하는 기술 자동차 경량화는 전기자동차, 자율주행차의 수요가 증가하면서 주목받는 기술이다. 전기자동차나 자율주행차를 보면 알 수 있듯이 여러 첨단 부품과 기능이 추가되면서 자동차 중량은 점차 무거워졌다. 이에 자동차 업계에서는 자동차의 성능을 유지하거나 발전시키기 위해 차체를 가볍게 만드는 자동차 경량화에 초점을 맞추게 됐다. 이는 차체와 각종 부품에 사용되는 소재를 가볍게 만드는 기술 개발로 이어졌다. 실제로 자동차 기술 발전과 함께 경량 소재 시장이 급속하게 팽창하는 현상도 이와 무관하지 않다. 자동차 경량화는 에너지와 환경 규제도 관련이 있다. 자동차의 석유 의존율을 낮추기 위해 미국, 유럽 등의 선진국은 강력한 환경 규제를 통해 현재의 자동차보다 연비가 우수하고, 친환경적 요소를 충족케
[첨단 헬로티] 지난 5월, 제15회 ‘디지털메뉴팩처링페어 코파스(KOFAS) 2019(이하 코파스)’가 창원 컨벤션센터(CECO)에서 14일부터 17일까지 총 4일간 열렸다. 코파스에서는 국내 디지털 제조 산업의 현재와 미래를 확인할 수 있었다. 국내 제조 산업은 대내외적인 변화를 맞으며 자동화와 첨단화에 초점을 맞추고 있다. 단순 자동화에서 첨단 디지털 제조로 5월 14일부터 17일까지 창원컨벤션센터에서 열린 ‘디지털메뉴팩처링페어 코파스 2019(이하 코파스)’가 나흘간의 일정을 뒤로 하고 성황리에 막을 내렸다. 코파스는 디지털 기술과 제조업이 융합되는 기술혁신의 장으로서 참가업체와 바이어의 네트워크 구축을 바탕으로 기술 도입 참가업체의 신규 시장 창출에 기여하기 위한 목적으로 열린 행사다. 제조 산업은 4차 산업혁명 시대를 맞아 생산 현장의 변화를 맞고 있다. 산업 현장에서는 기존에 적용되던 기술인 자동화를 넘어 자율화 및 지능화로 기술 혁신을 꿈꾼다. 특히 ICT 기술을 바탕으로 데이터와 솔루션을 활용해 생산 제조가 하나로 연결되는 디지털화가 변화의 시작점에 있다. 한국기계산업진흥회(이하 기진회)가 주관하고
[첨단 헬로티] 국내 산업용 인력 양성 위한 커리큘럼 및 센터 건립에 힘쓸 것 산업에 적용되는 3D프린팅 기술의 영역이 점차 확대되고 있다. 특히 금속 3D프린팅은 국내 주요 수요산업인 조선, 자동차 분야에 시제품 제작을 넘어 상용화 단계에 이르렀다. 이에 3D프린팅사용자협회 주승환 회장을 만나 국내 3D프린팅 기술의 현재와 미래, 나아가야 할 방향에 대해 이야기 나눴다. ▲3D프린팅사용자협회 주승환 회장 지난 2018년, 한국3D프린팅사용자협회에서 진행한 주요 활동에 대한 소개를 해주십시오. 지난해에는 DFAM 기반 메탈 프린팅 산업 인력 양성사업을 시작했습니다. 20명씩 2회에 걸쳐 진행했고, 직장인을 대상으로는 100여명 정도 교육 사업을 진행했습니다. 전문교육 분야에서 300시간 교육(2개월)으로 메탈 프린팅 전문 인력을 양성을 한 사례는 국내에서 최초입니다. 특히 1차 교육에서는 목표 취업의 108%를 달성을 했습니다. 국내 메탈 프린팅 전문가 교육 분야에서 커리큘럼 개설 및 강사 인력 양성이 대표적인 성과라고 볼 수 있습니다. 다시 말해 해외에 의존했던 교육을 국산화한 것이죠. 현재 가입한 협회 내 회원 현황과 회원 간 교류 및 관리는 어떻게 이뤄
[첨단 헬로티] IoT, 인더스트리4.0 등의 키워드는 현재 제조업 내에서 업계에 상관없이 뜨거운 화제이다. 절삭가공 업계에서는 공작기계 메이커를 중심으로 주목받는 영역 중 하나이다. 한편, 공구에서는 화제이지만 구체적인 제안에는 이르지 못한 상황이 이어지고 있었는데, 샌드빅은 이러한 시대의 흐름에 대응하기 위한 공구 메이커의 제안으로서 새로운 콘셉트 ‘CoroPlus(코로플러스)’의 도입을 개시했다. 이 글에서는 이 CoroPlus의 콘셉트 내용과 기능에 대해 소개한다. ‘CoroPlus(코로플러스)’는 단일 제품이 아니라, 새로운 제조 시대에 대응하기 위한 샌드빅의 IoT 제안의 플랫폼과 일련의 제품을 총칭하는 호칭이다. 즉, CoroPlus에는 뒤에서 소개하게 될 여러 가지 제품·제안이 포함된다. CoroPlus에서는 제품의 제조 흐름을 3가지 영역·프로세스로 나눠 정의하고 있다(그림 1). 즉, ‘설계 및 생산 계획 프로세스’, ‘절삭가공 프로세스’, ‘가공 분석 프로세스’의 3 가지이다. 샌드빅은 절삭공구 메이커이지만,
[첨단 헬로티] 최근 항공우주 산업 및 자동차 산업 등에서 5축가공기의 사용 빈도가 증가하고, 가공 정도 향상이 더욱 기대되고 있는 가운데 5축가공기의 고정도화는 공통의 과제이다. 그러나 5축가공기의 정도를 정확하게 확인하는 측정 방법은 발전 도상에 있으며, 측정 정도 향상이나 측정 시간 단축 등 많은 개선해야 할 과제가 있다. 현재 5축가공기의 정도 평가로서 여러 가지 방법이 있는 가운데, 워크피스를 가공기로 테스트 컷하고 CMM 측정기로 워크피스의 형상을 측정하는 방법을 들 수 있다. 그리고 워크피스의 형상 성분으로부터 가공기의 정도를 판단하는 평가 공정이 된다. 이 방법은 일반적으로 실시되고 있는 방법인데, 형상을 측정하는 CMM 측정기의 도입, 워크피스의 테스트 컷 등 많은 코스트와 시간을 필요로 하고 있다. 그리고 5축가공기가 사양 내의 운동 정도를 필요로 하고 있는지 확인하는 데 많은 평가 행정이 필요하다. 네덜란드의 IBS프레시전엔지니어링(이하 IBS사)가 개발한 로터리 애널라이저 시스템(이하 RA 시스템)은 5축가공기의 각축 가동 시의 주축과 테이블 간에 발생하는 위치오차를 국제 규격인 ISO/JIS(표 1)에 규정되어 있는 운동시험을 이용해
[첨단 헬로티] 전동 파워 스티어링(EPS : Electric power steering)이 유압식이나 전기유압식 시스템을 거의 대체하고 있다. 여기에는 그럴 만한 장점들이 있기 때문이다. 먼저, 계속해서 작동되는 벨트 기반의 펌프를 사용하지 않으므로 에너지 효율을 높일 수 있다. 또한 유압식 부품들을 사용하지 않으므로 제조 공정과 유지보수를 단순화할 수 있다. 하지만 신뢰할 수 있고 효율적인 전동 파워 스티어링 시스템을 위해서는 강력한 성능의 반도체를 기반으로 한 전문적인 솔루션을 필요로 한다. 시장의 요구를 충족하도록 인피니언은 차세대 EPS 용으로 전원장치, 마이크로컨트롤러, 하프 브리지 드라이버, MOSFET, CAN 트랜시버, 센서를 비롯한 모든 주요 반도체 부품을 포함하는 포괄적인 칩셋 솔루션을 제공한다. 고객들이 한 업체로부터 전문적인 칩셋 형태로 모든 필요한 부품을 사용할 수 있으므로 개발 시간을 단축하고 비용을 절감할 수 있다. 전동 파워 스티어링은 전기 제어 모터를 사용해서 스티어링을 보조한다. 운전자가 발생시킨 스티어링 토크를 센서를 사용해서 감지하고 이 정보를 전자 제어 유닛(ECU)으로 전달한다. 그러면 ECU는 필요한 스티어링을 계산
[첨단 헬로티] 필드버스는 자동화 기술의 통합 구성요소가 되었다. 그동안 필드버스 기술은 테스트와 검증을 거쳤고, 이제는 널리 장착되었다. PC 기반의 제어 시스템을 광범위한 스케일로 애플리케이션 할 수 있게 만든 것이 바로 필드버스 기술이다. 산업용 컴퓨터 CPU의 성능이 빠르게 성장하는 동안 전형적인 필드버스 시스템은 병목 현상이라는 제어 시스템이 도달할 수 있는 성능의 한계점을 발견했다. 네트워킹 컨트롤러에서 필드버스 시스템 상위인 이더넷(Ethernet)은 이미 최신 기술을 가지고 있다. 또한, 이더넷은 필드버스의 기술 중 하나인 드라이브나 입/출력 레벨에서 애플리케이션 하는 것을 대체할 수 있는 기술이며, 특히 이더캣은 높은 실시간 성능, 소량의 데이터에 적합하여 가격 대비 효율성이 높을 것으로 떠오르고 있다. 이와 동시에 전체 제어 시스템의 수직 계층적 구조의 맨 하부 단인 입/출력 레벨에서 인터넷 기술을 가능하게 한다. EtherCAT의 특징 1.동작원리 각 노드는 프레임이 이동하는 동안 자신에게 전달된 데이터를 읽고, 그리고 자신의 데이터를 모두 프레임에 기록한다. 이때 프레임은 하드웨어 전달 지연시간(ns)에 의해서만 지연이 되고 이는 대역폭
[첨단 헬로티] 데이터 센터와 텔레콤 시스템의 전원 디자인으로 큰 변화가 일어나고 있다. 주요 업체들이 복잡하고 비싼 절연형 48V/54V 스텝다운 컨버터를 좀더 효율적인 비절연형 고밀도 스텝다운 레귤레이터로 교체하고 있다(그림 1). 48V 또는 54V 입력을 위험한 ac 메인으로부터 이미 절연하고 있기 때문에 레귤레이터의 버스 컨버터로 절연이 필요하지 않다. 그림 1. 절연형 버스 컨버터를 사용한 기존의 텔레콤 보드 전원 시스템 아키텍처. 48V가 ac 메인에 대해서 이미 절연되어 있는 시스템은 절연형 버스 컨버터가 필요하지 않다. 절연형 컨버터를 비절연형 하이브리드 컨버터로 교체함으로써 복잡성, 비용, 보드 공간 요구를 크게 낮출 수 있다. 높은 입력/출력 전압 애플리케이션(48V 대 12V)에는 기존의 벅 컨버터가 이상적인 솔루션이 아니다. 부품 크기가 커지기 때문이다. 다시 말해 높은 입력/출력 전압으로 높은 효율을 달성하기 위해서는 벅 컨버터를 낮은 스위칭 주파수(100kHz~200kHz)로 동작해야만 한다. 벅 컨버터의 전력 밀도는 수동 부품의 크기에 의해서 제한된다. 특히 부피가 큰 인덕터를 들 수 있다. 스위칭 주파수를 높이면 인덕터 크기를
[첨단 헬로티] 최근 몇 년 사이에 산업용 이더넷, 즉 실시간 이더넷이 빠르게 성장하고 있다. 고전적인 필드버스 기술이 여전히 많이 사용되고 있긴 하지만 전성기는 지났다. 대중적인 실시간 이더넷 프로토콜들은 실시간 성능에 대한 요구를 충족하도록 이더넷 표준을 확장했다. 여기에 TSN이 등장하면서 실시간 이더넷으로 가는 경로가 하나 더 추가되었다. 실시간 특성과 통신 기능 공장 자동화와 구동 기술에 있어서 실시간이란 수십 밀리초에서부터 짧게는 수 마이크로초에 이르는 사이클 시간을 안전하고도 신뢰할 수 있게 충족하는 것을 말한다. 이러한 실시간 요구를 충족하기 위해 이더넷 역시 실시간 성능을 갖추도록 변화해야 했다. 그림 1. 자동화를 위한 실시간 통신 필드버스보다 빠른 이더넷 자동화 분야의 실시간 요구를 충족하려면 전송 대역폭과 전송 지연시간을 둘 다 확실하게 보장해야 한다. 대개 이 대역폭이 아주 작기는 하지만(디바이스당 수십 바이트), 이 전송 채널들은 매 I/O 사이클마다, 요구되는 지연시간 조건으로 사용이 가능해야 한다. 그런데 고전적인 이더넷을 사용해서는 그러한 지연시간과 대역폭을 보장하지 못한다. 이더넷 네트워크는 동작하는데 필요하다면 언제든지 프레
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