신속한 자동 초점 조절 및 시야의 한계 극복 기존의 렌즈를 사용할 경우에는 신속한 초점 재조절이 필요한 고속 혹은 고정밀 어플리케이션에서 선명하면서도 정확한 이미지를 캡처하는 데 어려움이 따릅니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 에드몬드 옵틱스는 리퀴드 렌즈를 통해 빠른 초점 조절이 가능해져 다양한 작동 거리에 위치하거나 높이가 서로 다른 피사체를 손쉽게 촬영하도록 돕고 있습니다. 리퀴드 렌즈는 전류나 전압이 가해지면 자체 형태가 바뀌는 광학 등급의 액상을 함유한 소형의 셀입니다. 이러한 형태의 변화는 수 밀리 초 내로 일어나며 렌즈에 광학적 파워를 발생시켜 초점 거리와 작동 거리가 이동하게끔 합니다. 이미징 시스템에 리퀴드 렌즈를 결합하면 고속의 초점 조절, 다양한 심도와 작동 거리를 수용해야하는 어플리케이션에 이상적인 솔루션이 됩니다. 머신비전 용도의 리퀴드 렌즈 대량의 어셈블리 라인과 같은 머신비전 용도에는 높은 처리량을 보장하기 위해 고속의 정밀 측정이 필요합니다. 이에 에드몬드 옵틱스의 리퀴드 렌즈는 다양한 거리에서 신속한 포커싱이 필요할 때 경제적이면서도 콤팩트한 솔루션을 제공할 수 있게 됩니다. 생명 과학 용도의 리퀴드 렌즈 머신비전 용도 이외에도
헬로티 김진희 기자 | 한국표준과학연구원(KRISS) 광영상측정표준팀은 반도체, 디스플레이, 센서 등에 활용되는 소자 내부구조를 한 번의 측정만으로 실시간 검사하는 데 성공했다. 이번 기술의 가장 큰 특징은 소자를 절단하지 않는 비파괴적 측정방식으로 내부의 층별 두께와 형상을 동시에 측정 가능하다는 것이다. 2020년 KRISS에서 개발한 실시간 나노 소자 측정기술이 점 측정방식으로 두께 측정에만 제한적으로 활용된 것과 달리, 이번 기술은 실시간으로 두께와 형상을 동시에 측정할 수 있어 활용도가 더욱 클 것으로 기대된다. 이번 기술은 한 번의 측정으로 소자 절단면을 직접 들여다보는 것처럼 나노미터급의 정확한 측정이 가능하다. 진동과 온도와 같은 외부 환경 변화에 영향을 적게 받고, 시스템 구성이 복잡하지 않아 생산현장에 장착해 초고속 실시간 검사를 할 수 있다. 박막을 10층 이상 겹겹이 쌓는 적층형 박막 구조물은 반도체, 디스플레이 및 신에너지 산업을 포함한 최첨단 산업에서 초고속화 및 대용량화의 한계를 뛰어넘으며 핵심구성 요소로 활용되고 있다. 그러나 복잡해진 첨단 제조 기술 공정을 뒷받침할 측정기술이 절대적으로 부족해 품질 등 생산성에 문제가 되고 있다
국내 연구진이 자유롭게 변형되고 늘어나, 신축성 있는 의류 표면에 인쇄할 수 있는 리튬이온 이차 전지를 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST)은 소프트융합소재연구센터 손정곤 박사 연구팀이 양극과 음극, 집전체, 전해질, 패키징까지 모든 배터리 소재가 신축성이 있는 리튬 배터리를 개발했다고 10일 밝혔다. 관련 논문의 제1저자는 삼성디스플레이 소속 홍수연 박사다. 최근 고성능 웨어러블 기기와 신체 이식형 전자기기에 대한 관심이 늘며 배터리도 피부나 장기와 비슷하게 말랑말랑하고 변형이 가능한 형태로 만들어질 필요성이 커지고 있다. 하지만 기존 배터리는 단단한 무기물 형태의 전극 소재가 부피 대부분을 차지하고 있어 신축성 있게 만들기가 어렵고 형태를 변형하면 액체 형태의 전해질이 새는 문제가 있었다. 연구진은 유기젤 소재를 바인더(전극 소재를 복합체 형태로 제작할 때 같이 넣는 고분자 소재)로 사용해 에너지 저장 성능을 떨어뜨리지 않고 전극 자체가 늘어날 수 있게 했다. 또 전자를 전달하는 집전체도 3가지 크기의 금속 입자, 탄소나노튜브, 신축성 고분자의 나노 구조를 최적화한 잉크 형태로 개발해 고전압 상태에서도 안정적으로 전하집전체를 인쇄하는 기술을 확보했다.
한국전기연구원(이하 KERI)이 선박과 항공기의 추진효율을 10% 이상 향상시킬 수 있는 ‘비접촉 마그네틱 기어 기반 상반회전 프로펠러’ 기술을 개발했다. ‘상반회전 프로펠러’는 서로 반대로 회전하는 2개의 프로펠러가 축 방향으로 배치된 것이다. 전방 프로펠러에서 나온 회전 에너지를 후방 프로펠러가 반대 방향으로 회전하면서 회수 및 재활용하는 방식이다. 따라서 추진 효율이 높고 에너지 절감 효과까지 기대할 수 있어 국내외에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 이러한 상반회전 프로펠러를 돌리기 위해서는 톱니가 맞물려 동력을 전달하는 일명 ‘기계식 기어’가 필요한데, 마찰로 인한 열·소음·진동이 크고, 마모와 냉각을 위한 윤활유 공급 등 정기적인 유지보수도 해야 한다. 이에 KERI 전동력시스템연구센터 홍도관 박사팀은 자석의 N극과 S극이 서로 밀고 당기는 힘을 활용해 기어 부품들의 접촉 없이 동력을 전달하여 상반회전 프로펠러의 추진력을 만들어 낼 수 있는 ‘비접촉 마그네틱 기어’를 대안으로 제시했다. 마그네틱 기어가 태생적으로 상반회전이 가능하다는 점에 포인트를 두고, 이를 수중 및 항공 추진체에 적용한 것이다. 비접촉 마그네틱 기어가 활용된 상반회전 프로
배터리로 작동되는 모터 제어 솔루션은 까다롭고 시간 소모적인 PCB 열 성능 최적화 작업처럼 여러 가지 설계 문제를 제기한다. 이에 애플리케이션 설계자들이 첨단 전기-열 시뮬레이터를 사용하면서 출시 시간을 크게 단축하게 됐다. 열 성능 최적화 작업의 중요성 배터리로 작동되는 모터 구동 솔루션은 극히 낮은 동작 전압으로 수백 와트에 이르는 전력을 제공한다. 이러한 애플리케이션에서 모터 구동 장치로 전류 흐름을 정확하게 관리하는 일은 전반적인 시스템 효율과 신뢰성을 보장하는 데 필수적이다. 실제로 모터 전류가 수십 암페어를 초과해 인버터 내부의 전력 소모를 증가시킨다. 인버터 부품에 전력이 더 많이 공급될수록 온도를 상승시키고 성능 저하를 야기하며, 최대 허용 정격을 넘을 경우 예기치 않은 고장을 일으키게 된다. 인버터 설계에서 소형 폼팩터와 더불어 열 성능을 최적화하는 작업은 적절하게 해결되지 않으면 함정을 남기게 되는 매우 중요한 부분이다. 이 문제를 해결하는 기존 방식은 프로토타입을 제작하고 시험을 거듭해가면서 반복적으로 수정하는 것이었다. 하지만 전기 평가와 열 평가를 따로 실시하기에, 결합적인 전기-열 효과를 설계에 반영시키지 못했다. 이 때문에 반복
1. 멀티코어(Multicore)의 형태 SIMD(Single Instruction Multiple Data : 단일 명령 다중 데이터 처리)과 멀티코어 SIMD는 병렬 컴퓨팅의 한 종류로 하나의 명령어로 여러 개의 데이터를 동시에 계산하는 방식이다. 마치 한 사람의 작업자가 여러 개의 삽을 이용하여 같은 작업을 하는 것으로 비유될 수 있다. 주로 사용되는 분야는 벡터 및 배열 처리기를 많이 사용하는 멀티미디어 분야다. 이것은 이미지 처리 등에 적합하지만 한 종류의 계산만 가능하기 때문에 일반적인 응용 프로그램에는 적합하지 않다. 이에 반해 멀티코어 처리 방식은 하나의 칩에 복수의 코어를 탑재해 성능 향상을 도모하는 방법으로 각 코어는 개별적으로 동작하고 다른 코어와 협업 프로세싱도 가능하므로 다방면에 사용이 가능하다. 호모지니어스(Homogeneous : 동종의) 멀티코어 호모지니어스 멀티코어는 동종의 복수개의 코어를 사용한 경우를 말한다. 각 코어는 로컬메모리, 캐시, 스택 및 레지스터를 개별적으로 가지고 있고 메인메모리, 주변장치, 인터럽트 컨트롤러 등을 공유할 수 있다. 주로 사용되는 목적은 응용 프로그램의 부하를 분산하는 용도로 사용된다. 헤테로지니
개요 다양한 장치 간의 데이터 통신은 일상생활의 많은 측면에서 필수적이다. 디지털화와 인더스트리 4.0에 따른 기기 사용의 확산과 데이터양의 급격한 증가는 통신 환경에 변화를 가져오고 있다. 일례로 공정 자동화 같은 분야는 공장 전체를 연결하는 통합 네트워크를 필요로 한다. 데이터는 운영 기술(OT) 기계에서 추출해 처리한 다음, 추가적인 처리를 위해 회사 수준(IT)에서의 컴퓨팅 시스템에 제공되어야 한다. 이전 4~20mA 또는 필드버스 애플리케이션이 데이터 통신 측면에서 한계에 이르면서 이더넷이 통신 표준으로 떠오르고 있다. 기본적으로 이것은 새로운 이더넷 표준 10BASE-T1L 2-와이어 이더넷 솔루션으로, 10Mbps 전송 속도로 최대 1000m 라인 길이까지 가능하고 PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA, Modbus-TCP 등과 같은 전송 프로토콜을 지원한다. 10BASE-T1L 표준을 사용하면 기존 2-와이어 케이블을 계속 사용할 수 있어 투자비용이 크지 않다. 이 글에서는 10BASE-T1L의 기본 사항을 설명하고 다양한 애플리케이션에 적합한 커넥터 선택과 관련해 대응하는 제품을 알아본다. 또한 10BASE-T1L에서는 데이터
산업 자동화 기술은 지난 2년 간 혁신을 통해 큰 도약을 이루었다. 전문가들은 산업 자동화가 2027년까지 3,000억 달러가 넘는 매출을 올릴 것으로 전망하고, 이들 성장의 상당 부분은 미량 원소의 미량 검출과 같은 기술 발전에서 기인한다고 보았다. 자동차, 전자, 의료 및 가정용 제품과 같이 대부분 엄격한 안전 및 품질 규정을 적용받는 다양한 산업 전반에 걸쳐 생산이 크게 증가하고 있으며 로봇공학, 산업용 사물인터넷(IIoT), 인공지능(AI) 및 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)의 통합은 이러한 거대한 도약을 가능하게 한다. 이 글에서는 산업 자동화 기술의 혁신이 다양한 제조 시나리오에서 어떻게 활용돼 사이클 주기를 단축하고 일관된 제품 품질을 제공하면서 작업자에 미치는 위험을 완화하는 데 기여하는지 살펴본다. 산업 자동화 유형 산업 자동화는 제조 환경에서 기계를 사용하여 반복 작업을 수행하는 것을 말한다. 여기에는 무거운 물건을 들어 올리거나 위험한 물질의 취급 또는 극한 온도에서의 작업 등 작업자에게 위험을 초래할 수 있는 업무가 포함될 수 있다. 작업을 완료하기 위해 공정이 자동화되면 결합된 산업 자동화 기술이 로직과 프로그래밍을 사용하여 거의
ETRI, 벽 너머의 피해자 생체신호도 감지하는 고정밀 기술 개발 한국전자통신연구원(ETRI)이 화재·폭발·붕괴 등 실내 재난현장에서 소방관을 도와 효과적으로 인명을 구할 수 있는 기술을 개발했다. 국내 연구진은 레이더 센서 기반의 인명탐지 시스템을 개발하고, 현장 적응을 위한 시제품 제작과 리빙랩 실증 테스트를 추진할 예정이라고 밝혔다. 이 기술을 통해 신속하고 안전한 인명궂를 지원해 효율적인 재난재해 대응이 가능해질 전망이다. 화재 등 재난현장은 어둠과 연기·분진 등 소방대원의 시야를 제한하는 요소가 많고 화재현장의 구조를 정확히 알 수 없어 피해자의 효율적인 인명구조가 어렵다. 연구진은 센서 반도체기술을 활용해 재난현장에서 소방대원의 헬멧이나 휴대하는 기기 형태로 만들어 시야 한계를 극복하고 피해자의 호흡과 심장박동 등 생체신호를 탐지할 수 있는 기술을 개발했다. 연구진은 전파가 가지는 투과성능을 이용해 재난현장 장애물 뒤의 상황과 피해자 존재를 파악할 수 있어, 신속·정확한 인명구조와 소방대원의 안전 보장에도 큰 도움이 될 것으로 전망했다. 연구진은 인명탐지 시스템 구축을 위해 두 가지 방식의 레이더 센서 반도체를 개발했다. ETRI가 처음 개발한 임
헬로티 임근난 기자 | UNIST 에너지화학공학과 이현욱 교수팀은 나트륨 이온 전지의 사용 시간을 늘리는 데 치명적인 걸림돌이었던 미세구조 뒤틀림 현상(얀-텔러 효과)을 억제하는 데 성공했다. 이번 연구로 나트륨 이온전지의 대형 에너지 저장장치 분야(ESS) 상용화가 더욱 빨라질 전망이다. 나트륨 이온전지는 기존 배터리의 리튬 성분을 값싸고 풍부한 나트륨으로 대체한 차세대 전지다. 포항가속기연구소(PAL) 정영화 박사와 싱가포르 난양공대 이석우 교수 연구팀과 함께한 이번 연구는 기능성 소재분야 국제학술지인 어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈(Advanced Functional Materials)에 지난 10일자로 공개됐다. 나트륨 이온 전지의 양극으로 적합한 망간계 소재(망간이 포함된 프러시안블루 구조 소재)는 미세구조의 뒤틀림이 심하다고 알려져 있다. 공동 연구팀은 이 배터리 양극 소재 내부의 화학반응 속도를 조절하는 새로운 방법으로 미세구조 변형을 억제하는 데 성공했다. 수용성 고농도 전해질을 사용해 미세 뒤틀림 현상을 효과적으로 억제했고, 그 결과 배터리 용량 감소 현상이 줄고 수명은 늘었다. 수용성 고농도 전해질을 쓰면 유기 저농도 전해질을 쓸 때보다 화학반
헬로티 조상록 기자 | 화력발전소와 폐기물 소각장 등에서 발생하는 흰 연기(白煙·백연) 속 응축성 미세먼지를 액체로 바꿔 제거하는 기술이 개발됐다. 유기탄소와 황산염 등 인체에 해로운 성분이 포함되어 있지만 아직 배출에 대한 별도의 규제가 없었던 흰 연기 속 응축성 미세먼지 해결에 도움이 될 전망이다. 한국기계연구원 환경시스템연구본부 그린동력연구실 김영민 책임연구원은 굴뚝에서 배출되는 흰 연기에 냉각과 흡수를 동시에 적용하여 오염물질을 제거하는 ‘냉각·흡수 하이브리드 응축성 미세먼지 제거 시스템’을 개발했다. 화력발전소나 사업장의 굴뚝에서 내뿜는 흰 연기는 수분이 대부분이지만 일부 인체에 유해한 응축성 미세먼지가 포함되어 있다. 응축성 미세먼지는 처음 고온 상태로 대기에 배출될 때는 기체 상태로 존재하다가 대기 중에서 냉각되면서 입자로 변하기 때문에 제거하는 데 어려움이 있었다. 응축성 미세먼지 뿐만 아니라 수분만 포함된 흰 연기도 겨울철에는 도로의 결빙을 유발할 수 있고, 일조량을 감소시키거나 대기 중 오염물질의 확산을 방해하는 등 인근 지역의 공기 질을 악화시키는 원인이 될 수 있다. 연구팀은 굴뚝에서 뿜어져 나오는 100℃ 이상의 배기가스가 배출되기 전
헬로티 김진희 기자 | 선풍기나 발전기, 터빈처럼 로터(rotor·회전자)를 갖는 회전기계들은 보통 로터를 외부 환경으로부터 격리하기 위해 케이지 등 프레임 안에 설치한다. 외부 영향으로부터 로터를 보호하고, 운동량을 보존하기 위해서다. 국내 연구진이 이러한 회전기계의 구조를 닮은 초소형 분자 로터를 합성했다. 기초과학연구원(IBS) 김기문 복잡계 자기조립 연구단장(포스텍 화학과 교수) 연구팀은 연구진이 자체 개발한 ‘포피린 박스’를 케이지로 사용하는 크기 2.3nm의 분자 로터를 합성했다. 머리카락 두께보다 10만 배가량 얇은 이 분자 로터는 외부의 화학적 자극에 의해 움직임을 제어할 수 있다는 것이 특징이다. ‘세상에서 가장 작은 기계’로도 불리는 분자 기계는 외부의 자극에 의해 기계적인 움직임을 구현해내는 분자 집합체다. 분자 기계를 최초로 설계하고 합성한 연구자들에게 2016년 노벨 화학상이 수여됐을 정도로 많은 연구가 이뤄졌다. 하지만 여전히 나노미터 수준의 영역에서 정밀하게 작동하는 분자 기계를 설계하는 것은 기술적으로 많은 어려움이 있는 상황이다. IBS 복잡계 자기조립 연구단은 2015년 6개의 사각형 포피린(P·porphyrin) 분자와 8개
헬로티 김진희 기자 | 사람이 많은 실내 다중 밀집 시설에서도 안전하게 자율방역을 실시할 수 있는 AI(인공지능) 기반 스마트 방역로봇이 개발됐다. 사람이 없는 공간에서만 방역이 가능하던 기존 자율방역 로봇과 달리 사람과 한 공간에서도 안전한 방역이 가능한 것이 특징이다. 한국기계연구원(이하 기계연) 인공지능기계연구실 김창현 AI를 활용한 실시간 바이러스 분석 알고리즘을 탑재한 AI 기반 스마트 방역로봇을 개발했다. 이번에 개발한 로봇은 AI를 기반으로 실내공간에 머무는 사람을 인식하고 이를 바탕으로 바이러스 분포를 분석하는 확률 바이러스 지도 작성 알고리즘을 탑재했다. 확률 바이러스 지도 작성 알고리즘은 실내 공간에 설치된 CCTV로 확보한 사람의 위치, 머무는 시간 등의 데이터를 바탕으로 바이러스가 밀집된 지역을 추정하여 최적의 바이러스 살균 동선을 산출할 수 있다. 방역로봇은 계산 결과에 따라 방역에 가장 최적화된 동선을 따라 방역작업을 수행할 수 있다. 또한, 사람의 활동과 동시에 방역할 수 있도록 UV-C 살균램프를 직접 이용하는 대신 UV-C 살균을 거친 공기를 분사하는 방식을 적용했다. 스마트 방역로봇은 바이러스 지도에 따라 산출된 최적의 방역동
헬로티 이동재 기자 | 전기자동차 및 에너지저장시스템(ESS)의 시장이 급속도로 성장함에 따라 리튬이온전지의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 기존의 리튬이온전지는 가연성의 액체 전해질을 이용하고 있어 안전성에 논란이 있으며, 최근 이로 인한 화재 및 폭발 사고가 지속해서 보고된 바 있다. 이 때문에 비가연성의 고체 전해질을 이용한 리튬전고체전지가 화재 및 폭발 위험성이 없는 차세대 이차전지로 주목을 받고 있지만, 고체 전해질은 액체 전해질과 비교해 리튬의 이온 전도도가 낮다는 문제점이 있다. 액체 전해질의 이온전도도에 상응하는 다양한 리튬전고체전지의 고체 전해질 후보물질들이 속속 보고되고 있는 가운데 황화물계 고체 전해질은 상대적으로 높은 이온 전도도를 보여 소재 및 합성 공정 개선을 위한 연구가 시도되고 있다. 그런데, 황화물계 고체 전해질의 경우 대기 노출시 수분과 반응하여 유독한 황화수소(H2S) 가스를 발생시키는 문제가 있어, 이를 해결하기 위한 연구 또한 함께 진행되어야 했다. 한국과학기술연구원(KIST) 류승호 박사팀은 고이온전도성 황화물계 고체 전해질 중 하나인 아지로다이트(Argyrodite) 고체 전해질 소재 내부에 안티모니(Sb)와 게르마
UNIST 임한권 교수팀, 머신러닝 기반 수소 생산공정 종합평가 모델 개발 화학공장의 수소 생산공정 성능을 종합적으로 평가하는 예측 모델이 나왔다. UNIST 임한권 에너지화학공학과 교수팀은 화학공정의 성능을 미리 예측할 수 있는 모델을 개발했다. 인공지능의 한 분야인 머신러닝을 접목했다. 지어질 건축물을 시뮬레이션 해보는 것처럼, 대형 화학공장을 지을 때도 시뮬레이션 프로그램으로 공정을 돌려보는 과정을 거친다. 이번에 개발된 모델은 해당 과정에 인공지능을 접목해 수소 생산공정의 성능을 종합적으로 평가한다. 이 모델은 수율과 같은 기술적 성능뿐 아니라 생산 비용, 이산화탄소 배출량 등을 단 한 번에 예측할 수 있다는 장점이 있다. 기존에는 3단계의 복잡한 과정을 거쳐 공정을 평가했다. 개발된 예측 모델로 차세대 수소 생산 공정의 성능을 평가한 결과, 3단계 평가 방식과 최대 99.9% 유사한 결과 값을 얻을 수 있었다. 3단계 방식보다 훨씬 간단하지만 정확도는 비슷하다는 의미다. 연구팀은 이 예측 모델을 새로 설계한 메탄올 습식 개질 공정의 성능 평가에 활용했다. 메탄올 습식 개질 공정은 현재 수소 생산에 널리 쓰는 방식보다 이산화탄소 배출과 에너지 소모가
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