[첨단 헬로티] 스마트 산업은 자동화 및 연결성이 구축된 제조 설비를 가리킨다. 이러한 스마트 산업에서는 공장에 보다 효율적인 방식을 적용하여 제품을 생산한다. 더 유연하게 가동되고, 공급망에서 맞춤화가 가능하다. 폐기물과 에너지 소모를 줄이면서 보다 지속가능하게 생산을 할 수 있다. 작업 환경은 더 안전하며, 작업장에서는 사람과 기계의 협업이 더욱 향상된다. 이 글에서는 최근 등장한 스마트 커넥티드 산업의 핵심인 센서와 저전력 커넥티비티 기술의 주요 발전에 대해 자세히 살펴본다. 스마트 산업의 진화 1차 산업혁명은 18세기에 일어났다. 1차 산업혁명은 다양한 형태의 새로운 기계들이 등장한 것이 특징이며 수력과 증기력으로 움직이는 기계 장비가 출현했다. 그래도 인간의 노동이 대량생산의 전 과정을 책임져야 했다. 2차 산업혁명은 20세기에 일어났다. 2차 산업혁명에서는 기계의 주된 동력원으로 전기가 수력과 증기력을 대체하게 됐다. 또한 대량생산을 위해 노동분업이 등장했다. 따라서 제조의 전 과정이 아니라 그 중 일부 활동 만에 사람의 노동이 필요했다. 3차 산업혁명은 1970년대에 시작됐으며, 전자기술 및 IT가 도입되어 공정 자동화가 이루어졌다. 대형 기계식
[첨단 헬로티] 4차 산업혁명에 대한 논의의 중심에 로봇과 자동차가 주목 받고 있다. 자율 시스템은 인공지능 등 관련 기술의 발전에 따라 자율주행 자동차, 서비스 로봇 등과 같이 일상생활에서 사용될 수 있도록 빠르게 발전하고 있다. 자율시스템은 적용 분야가 확대되고 자율성 수준이 높아지면서 기능개발 이외에도 안정성과 보안성이 반드시 확보되어야 하므로 다양한 환경에서의 모의시험이 필수적이다. 따라서 적용 분야와 사용 목적에 대한 이해를 바탕으로 개별적 기능시험 이외에 군사용 무기체계에서 적용하는 통합시험 환경에서의 적용시험 등 기존 연구 개발에서 획득한 경험과 지식을 공유하여 완성도를 높일 수 있도록 향후 산•학 협력 등 연구개발 생태계 조성, 법과 제도 정비 등에 대한 선제적 노력이 긴요하다. 서론 최근 4차 산업혁명과 관련한 시장과 산업의 성장이 빠르게 진행됨에 따라 선진 각국에서는 이에 대한 연구 개발과 투자가 활발하게 이루어지고 있다. IoT, 헬스케어, 산업용 로봇과 자율주행차는 단순 기술이 아니라 사회 구조적 변화를 가져올 것으로 예상되고, 이에 대한 대비를 강조하고 있으며 국내외 선도기업들은 최근 인공지능 기술의 발전에 따라 다양한 자율시
[첨단 헬로티] 비선형 칼만 필터로 반작용 휠 상태 정밀 추정 가능해져 과제 추진 배경 오늘날 마이크로 위성은 지구 궤도에 보편적으로 적용 가능한 플랫폼으로서 산불이나 쓰나미 조기경보 시스템 등 다양하고 복잡한 작업을 수행한다. 이런 ‘하이테크 장치’의 최적 기능을 위한 전제조건은 정확하고 신뢰할 수 있는 위치제어시스템 개발이다. 이러한 제어시스템의 오류는 인공위성의 전체 손실과 전체 사명 실패로 이어질 가능성이 높다. 협력 프로젝트에 참여한 Astro-und Feinwerk-technik Adlershof GmbH와 Magson GmbH 그리고 Lausitz 대학의 Prof. Dr.-Ing. Matthias Ziegenhorn 교수와 그의 연구팀은 ZIM협력 프로그램을 통해 연방 경제기술부로부터 2010년 12월까지 48만1,002유로를 지원받았으며, 마이크로 위성 애플리케이션을 위해 특수 액추에이터를 개발함으로써 위치제어시스템의 신뢰성과 정확성을 크게 향상시키고자 한다. 개발제품과 기술혁신 이 프로젝트의 목표는 다양한 위성 위치제어시스템에서 고정밀 액추에이터로 사용될 수 있는 무게범위 10~60kg의 위성을 위한 ‘지능형&
[첨단 헬로티] 가공품 동시 10개 장작 가능... 에너지·시간 절약 과제 추진 배경 오늘날, 쇼트블라스트(Shot blast) 기술은 표면의 정제, 세정, 구조화 및 경화를 위해 광범위한 응용 분야에서 전세계적으로 사용되고 있다. 쇼트볼은 이 기계에서 날개 달린 임펠러를 통해 가속되며 고속으로 공작물에 분사된다. 그런데 임펠러의 직경을 줄이면 원하는 분사 속도와 제거율을 얻기 위해 매우 높은 회전 속도가 필요하기 때문에 이 기능 원리를 작은 부품 생산에 1:1로 적용할 수 없다. 또한 임펠러의 날개가 자주 마모되는 것도 문제가 된다. 개발제품과 기술혁신 BMF GmbH(2007년 설립, 직원 수 15명)는 ZIM 프로젝트를 통해 연구 파트너인 Steinbeis Innovation gGmbH와 함께 소형 부품을 자동으로 전체 표면에 걸쳐 고품질로 표면처리 하기 위해 다음과 같은 기능을 갖춘 차세대 쇼트기를 개발했다. ▶ 이 기계는 개별 부품 및 프로토타입의 가공뿐만 아니 라 소규모 시리즈의 가공에도 적합함 ▶ 쇼트볼 특별한 날개 구조를 가진 휠을 통해 공기 흐 름을 타고 가공품에 도달함 ▶ 가공품을 동시에 10개씩 장착할 수 있어 시중에서 판매되
[첨단 헬로티] 배터리의 모든 측정값에 광섬유 센서 네트워크 활용 과제 추진 배경 오늘날 전기자동차의 배터리는 전체 수명주기 동안 모든 배터리 셀에서 여러 측정값을 기록, 평가할 수 있는 배터리 관리 시스템이 기술적으로 구현되었다. 그러나 측정에 필요한 다수의 전자 센서로 인해 이러한 시스템에는 높은 설치비용과 측정 기술이 필요하게 되어 결과적으로 대규모 차량 건설에 사용되지 못했다. 협력 프로젝트 파트너인 pdv-software GmbH, Fraunhofer HHI의 Dr. Wolfgang Schade 교수 연구팀, 그리고 Miopas GmbH는 새로운 배터리 관리 솔루션을 개발하기 시작하였다. 개발제품과 기술혁신 연구 협력의 결과는 소형의 공간 절약형이며 설치가 용이한 광섬유 센서 네트워크로 배터리의 모든 셀에서 전류 세기, 전압 및 온도의 값을 지속적으로 측정하고 이 데이터를 다기능 센서를 통해 통합 제어 시스템에 전송한다. 전압 및 온도 측정은 소위 말하는 광섬유 브래그 격자(FBG)를 사용하며 온도 측정은 이러한 FBG로 직접 수행된다. 이 프로젝트에서는 전압이 가해질 때 확장되는 소형 피에조 엑추에이터를 사용하여 전압 측정이 처음으로 실현되었다.
[첨단 헬로티] 옵트리스는 현미경 렌즈를 탑재한 고해상도 소형 적외선 열화상 카메라의 비접촉식 온도 측정센서 범위를 넓혀나가고 있다. 옵트리스의 최고경영자인 율리히 카이니츠 공학박사는 회로기판 전체뿐만 아니라 개별 부품에 대한 정밀접사가 가능하며 신뢰할 수 있는 측정값을 구할 수 있는 제품이라고 설명한다. 높은 해상도와 사용에 편리한 테이블 거치대가 옵트리스 적외선 카메라와 함께 제공된다. 80mm 거리에서 잡아내는 30만 개 이상의 측정 포인트 옵트리스 PI 시리즈의 적외선 열화상 카메라의 렌즈는 교체가 가능하므로 고객의 장비 사용 선택폭이 넓어진다. 현재 별도의 현미경 렌즈가 장착 가능한 제품은 PI 450(해상도 382×288픽셀) 및 PI 640(해상도 640×480픽셀) 카메라이다. 개별 부품에 대한 접사는 공간 해상도 28μm에서도 가능하다. 측정 대상과 카메라 사이의 거리는 80mm에서 100mm까지 다양하며 이로 인해 측정 장비의 위치선정에 여유를 둘 수 있어 어려움 없이 동시에 전기성능시험을 수행할 수 있다. 무상 제공되는 PI Connect 소프트웨어를 통해 적외선 에너지 측정 이미지 및 적외선 온도 동영상을 최대
[첨단 헬로티] 모션 플라스틱 전문기업 이구스가 식품 접촉이 가능한 3D 프린터 필라멘트 개발에 성공했다. EU 10/2011 규정에 따라 식품 접촉 승인을 받은 ‘iglidur I150’은 식품이나 화장품과의 직접 접촉이 발생할 수 있는 다양한 무빙 애플리케이션의 맞춤형 부품으로 프린팅이 가능하다. 특수 트리보 폴리머 iglidur는 소재의 특성상 윤활 및 유지보수가 필요 없으며, 프린팅 플레이트가 없는 3D 프린터에서도 사용할 수 있다. 식품산업 특화 3D 프린터 필라멘트 iglidur I150은 노즐 온도를 250℃로 설정할 수 있는 모든 3D 프린터에서 사용할 수 있는 식품산업 특화 필라멘트로, 비용 효율이 매우 높다. 플라스틱 수축율이 매우 적어 프린팅 플레이트가 없는 3D 프린터에서도 프린팅이 가능하다. 이 경우 이구스 접착 필름을 프린터 베드로 이용하면 우수한 접착력을 보장받을 수 있다. 한국이구스 정성근 과장은 “iglidur I150은 용도가 매우 다양해 다른 많은 산업에서도 관심을 가지고 있는 제품”이라고 설명했다. 그는 또“매우 견고하면서도 작업이 용이한 iglidur 트리보 필라멘트는
3D솔루션 및 제품수명주기(PLM), 스마트 팩토리 분야 글로벌 기업 다쏘시스템코리아가 지난 10월 16일 솔리드웍스 글로벌 CEO 지앙 파올로 바씨 초청 기자 간담회를 갖고 ‘솔리드웍스 2018’을 공개했다. 솔리드웍스 2018은 설계부터 생산까지 전 단계에 걸친 통합적 엔드투엔드(End-to-End) 솔루션으로 기업 규모와 관계없이 부품 및 제품 생산에 대한 새로운 접근법을 제공하고 혁신적 아이디어가 보다 신속하게 상품화될 수 있도록 지원한다. ▲ 다쏘시스템코리아가 지난 10월 16일 솔리드웍스 글로벌 CEO 지앙 파올로 바씨 초청 기자 간담회를 갖고 ‘솔리드웍스 2018’을 공개했다. ▲ 환영사를 전하는 다쏘시스템코리아 조영빈 대표. 다쏘시스템에서 출시한 ‘솔리드웍스 2018’은 제품 개발 워크플로우 상에 존재하는 각 업무 영역의 상호작용 과정을 간소화하는 솔루션을 활용해 기업의 완벽한 설계작업을 지원한다. 또한, 통합된 프로세스는 관련 부서와 상호 연결되고, 언제 어디서나 원활하게 공유되는 데이터 흐름을 통해 스마트 제조의 기초 환경이 될 수 있다. 요약하자면, 솔리드웍스 내의 솔루션들
[첨단 헬로티] CFRP의 성형 및 가열을 같은 공정에서 수행 과제 추진 배경 경량 구조는 오늘날 많은 산업 분야에서 중요한 역할을 한다. 그 중 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP)은 초경량이면서 우수한 기계적 성질을 가지고 있기 때문에 특히 중요하며, 이미 항공 우주 산업, 풍력 에너지 분야, 스포츠 장비 제작 및 자동차 산업 분야에서 활발히 사용되고 있다. 그러나 기존의 생산 공정이 매우 복잡하고 자동화될 수 없었기 때문에 CFRP 부품의 제조는 여전히 비용 집약적이다. 따라서 CFRP를 다양한 용도로 사용하는 것은 너무 비싸고 수익성이 떨어진다. 복잡한 구조의 대형 부품의 경우 시간 소모적인 수작업으로만 생성되었기 때문에 특히 그러했다. 개발제품과 기술혁신 JELBA Werkzeug- und Maschinenbau GmbH & Co. KG(JELBA 기계공구 유한회사)는 1990년에 설립되었으며, 직원 수는 약 200명으로 2013년 매출은 약 2900만 유로였다. 연구개발 부서의 직원은 15명으로, 이들은 연구 끝에 CFRP 부품 생산을 위한 혁신적인 프로세스를 구현했다. 장점은 광범위한 자동화 기능과 생산 비용 절감이다. CFRP 생산의 출발 물
[첨단 헬로티] 공장에 ‘스마트’ 단어를 썼다는 것은 사람처럼 유기적인 구조로 보기 때문이다. 스마트 팩토리는 머리에서부터 발, 손끝까지 신경망으로 연결되고 신경망상으로 전달물질(데이터)이 흘러 모든 판단과 행동을 하는 사람처럼 유기적으로 운영된다. 스마트 팩토리의 성공 방안에 대해 포스코ICT 홍승민 그룹장이 ‘중소기업 CEO 대상 스마트공장 세미나’에서 발표한 강연 내용을 정리했다. ▲ 홍승민 포스코ICT 그룹장 스마트 팩토리는 유기적 구조 스마트 팩토리는 IoT, 3D 프린팅, 인공지능 VR, 빅데이터 등 요소기술을 기반으로 공장 안의 모든 요소가 유기적으로 연결되어 지능적으로 운영되는 공장을 말한다. 기존의 자동화 공장은 HMI를 통한 통합 제어로 원인을 분석하고 해결 시간을 단축했다면, 스마트 팩토리는 CPS 기반의 가상 공장과 무인화된 자동생산 체계에서 문제점 및 원인을 선제적으로 대응할 수 있게 된다. ‘스마트’를 해석하면 ‘똑똑하다’는 의미이다. 똑똑하다는 말은 주로 사람에게나 어울린다. 그것을 공장에 썼다는 것은 사람처럼 유기적이기 때문이다. 따라서 스마트
[첨단 헬로티] 4차 산업혁명은 초연결과 초지능의 시대이다. 인터넷은 모든 사물을 초연결하는 디지털 생태계로 발전하고 있으며, 모든 사물은 인공지능을 품고 점점 똑똑해지는 초지능 유기체로 변신 중이다. 그 핵심 기술의 하나인 IoT는 AI, 빅데이터 영역에서 발전하고 있는데, 특히 AI는 사람들이 상상하는 그 이상의 지능과 의식을 모방하는 형태로 발전하고 있다. IoT 기술을 중심으로 스마트공장이 어떻게 진행되고 있는지, 금오공과대학교 김동성 교수가 ‘중소기업 CEO 대상 스마트공장 세미나’에서 발표한 강연 내용을 정리했다. ▲ 김동성 금오공과대학교 교수 스마트 플랫폼은 PC 다음으로 중심 기계 미래 학자인 앨빈 토플러의 ‘제3의 물결’을 한 번쯤 들어봤을 것이다. 그 책에 이런 글귀가 있다. “변화의 물결이 문제가 아니다. 변화의 가속도에 적응하는 게 미래 사회 문제가 될 것이다.” 그 당시엔 이해를 못 했는데 요즘엔 정말 실감하고 있다. IoT를 하는 사람 입장에서 볼 때, IoT는 데이터를 생산해 내는 첫 번째 단추가 된다. 다시 말해 스마트 플랫폼이라고 할 수 있다. 우리 주변의 수많은
[첨단 헬로티] 4차 산업혁명이나 스마트 팩토리에서 가장 중요한 키워드는 글로벌 밸류체인을 통합하는 것이다. 그리고 고객이 원하는 요구사항이 무엇인지 정확하게 이해할 필요가 생기면서 T자형의 수직과 수평적인 통합이 중요해졌다. 스마트 팩토리 구축을 통한 제조공정 혁신 방안에 대해 한국생산기술연구원 조용주 수석연구원이 ‘중소기업 CEO 대상 스마트공장 세미나’에서 발표한 강연 내용을 정리했다. ▲ 조용주 한국생산기술연구원 수석연구원 4차 산업혁명의 핵심 기술은 CPS, IoT, 스마트 팩토리, 인터넷 서비스 등 4가지로 도출할 수 있다. 여기서 M2M (Machine-to-Machine)은 IoT를 가능하게 하는 기술이고, 스마트 프로덕트는 CPS의 하위 구성 요소이기 때문에 4차 산업혁명의 독립적인 기술로 고려하지 않았다. 빅데이터와 클라우드 기술의 경우도 4차 산업혁명 구현을 통해 생성되는 데이터를 활용하는 데이터 서비스 개념으로 간주되어 고려하지 않았다. 어쨌든 독일이 가장 먼저 스마트 팩토리와 4차 산업혁명을 주창하며 전략이나 로드맵을 세우고 있지만, 실제 제조현장을 혁신한 사례들은 많지 않으며 2025년이나 2030년까지 큰 그림
[첨단 헬로티] 상품을 분명하게 식별하고 표시해야 할 경우, 바코드는 비용 효율적이고 다용도의 솔루션이다. 그러나 이 광학적 검출 방법은 공정 중에 라벨이 더러워지거나 손상이 생기면 곧 한계에 부딪히고, 판독이 어려워지거나 판독 자체를 할 수 없게 되기도 한다. 이것은 오류 허용 오차가 매우 낮은 2D 바코드에도 적용된다. 여기에 해결책으로 RFID(Radio Frequency Identification)를 사용할 수 있는데, 스위스 Hinwill에 위치한 Ferag AG는 Skyfall 컨베이어 시스템의 특수 버전으로 실리콘 카트리지 충진, 분류, 포장에서 이 기술이 성공적임을 보였다. 운반 및 가공 시스템 개발 및 제조를 전문으로 하는 스위스의 가족 경영 회사인 Ferag AG는 발루프의 입증된 산업용 RFID 기술을 사용하고 있다. 혁신적인 운반 시스템은 다재다능하다 내부 생산 및 유통 프로세스의 관리 및 최적화에서, 운반시스템은 더 긴 거리 이동과 다양한 높이 차이를 극복하고, 단말기를 연결 또는 분리하며 충진, 분별 및 포장 기능을 동시에 통합한다. 이 시스템은 중력을 지능적으로 사용하고 자유낙하 구역을 자체 드라이브 없이 이동하게 만든다. 이는 에
4차 산업혁명 시대 IoT 기술 적용한 통합 플랫폼 제안 SW·HW 결합한 통합솔루션 ‘에코스트럭처’ 선보여 글로벌 에너지 관리 및 자동화 전문 기업 슈나이더 일렉트릭(한국 대표 김경록)이 4차 산업혁명을 대비하기 위한 전략 및 대응방안을 조망하는 자리를 마련했다. 슈나이더 일렉트릭은 10월 19일 밀레니엄 힐튼호텔에서 ‘이노베이션 서밋 : 빌딩, 파워, 머신 (Innovation Summit : Building, Power, Machine)’을 개최, 성황리에 막을 내렸다. 이번 이노베이션 서밋은 4차 산업혁명 시대를 대비하기 위한 슈나이더 일렉트릭의 혁신적 기술을 공유했다. 에너지 패러다임이 전환되는 시대에 국내 산업의 방향성에 대한 제시와 함께 더욱 효율성 있고 많은 기회를 창출하며, 지속 가능성을 향상시킬 수 있는 전략을 모색했다. 국내 주요 기업 관계자 약 200여 명이 참석한 가운데 진행된 이노베이션 서밋은 유튜브 채널을 통한 온라인 생중계가 진행됐다. 현장 라이브를 통해 행사장을 직접 방문하지 못한 고객도 실시간으로 슈나이더 일렉트릭의 기술력을 만나볼 수 있었다. 이번 이노베이션 서밋에서는
[첨단 헬로티] “햅코모션은 V 가이드를 발명한 이래로 지난 45년간 끊임없이 리니어 제품개발과 혁신을 해왔다.” 햅코모션의 피터 존스 마케팅 매니저는 그 결과물로 직선 및 곡선, 중하중에서부터 XYZ 시스템에 이르기까지 각종 구동장치와 자동화 솔루션 등을 위한 제품들을 두루 갖추고 있다고 말했다. 그리고 이 모든 제품은 고객의 다양한 요구사항을 충족시키며 양질의 맞춤형으로 제공되고 있다고 강조했다. 영국에 본사를 둔 햅코모션은 제품의 80%를 63개국에 판매 중이며, 한국은 1999년에 지사를 설립, 아시아 거점 시장으로서 공략을 본격화했다. V 가이드로 리니어 시장에 파란을 예고하는 햅코모션의 전략은 무엇인지 피터 존스 매니저에게 자세히 들어봤다. ▲ INTERVIEW_햅코모션 피터 존스 마케팅 매니저 Q. 고객이 리니어 시스템을 구매할 때 고려해야 할 사항이 있다면. A. 여러 가지가 있겠지만, 그중에서도 가장 핵심적인 것은 아무래도 비용이라고 할 수 있다. 하지만 경제적인 이유로 구매 비용만을 따졌을 경우 잘못된 결과를 초래할 수도 있다. 예를 들어, 많은 설계자들이 볼 레일을 고르는 것이 일반적일 것이다. 물론 실제로도 이러한
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