[헬로티] 카이스트 대학 생명화학공학과 김희탁 교수(나노융합연구소 차세대배터리센터) 연구팀이 아연 전극의 열화 메커니즘을 규명하고 이를 해결함으로써 전 세계에서 보고된 모든 레독스 흐름 전지 가운데 가장 오래가는 수명을 가지는 수계 아연-브롬 레독스 흐름 전지 개발에 성공했다. 최근 들어 신재생에너지의 간헐성을 보완하고 전력 피크 수요를 충당하기 위해 신재생에너지 및 심야 전력을 대용량으로 저장, 필요할 경우 저장된 에너지를 설비에 공급함으로써 에너지 이용 효율을 높일 수 있는 에너지저장시스템(ESS) 기술이 각광받고 있다. 현재 대부분의 ESS는 값이 저렴한 `리튬이온전지' 기술을 채택하고 있지만, 리튬이온전지는 태생적으로 발화로 인한 화재 위험성 때문에 대용량의 전력을 저장하는 ESS에는 적합하지 않다는 지적을 받아왔다. 실제 2017년~ 2019년까지 2년간 국내에서 발생한 리튬이온전지로 인한 ESS 화재사고 33건 가운데 가동이 중단된 곳은 전체 중 35%에 달한다. 현재까지 집계된 손해액만도 약 7,000억 원 이상으로 추정되고 있다. 따라서 최근에는 배터리 과열 현상을 원천적으로 차단할 수 있는 수계(물) 전해질을 이용한 *레독스 흐름 전지가 큰
[헬로티] 세라믹 소재 리튬공기전지 개발, 상용화 난제 전지수명 저하 문제 해결 한 번 충전으로 서울과 부산 왕복 거리보다 긴 1천㎞를 달릴 수 있는 전기차 전지 기술이 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)과 삼성전자 종합기술원 공동연구팀은 세라믹 소재의 리튬공기전지를 개발해 상용화의 난제로 지적돼 온 전지 수명 저하 문제를 해결했다고 지난 15일 밝혔다. 공동연구팀에 따르면 리튬공기전지는 현재 각종 전자 기기와 전기차에 쓰이는 리튬이온전지보다 10배 이상 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 또 공기 중 산소를 전극재로 쓰기 때문에 금속 소재를 사용하는 리튬이온전지보다 경량화도 유리해 가볍고 오래 달리는 차세대 경량 전기차 전지로 주목받고 있다. 다만 전지 작동 과정에서 발생하는 활성산소 때문에 전지 수명이 떨어지는 고질적인 문제점을 안고 있다. 그림. 연구팀이 개발한 전지의 구조와 성능 (출처: 연합뉴스) 이에 연구팀은 전지 내부의 유기물질을 고성능 세라믹 소재로 대체함으로써 전지 수명을 획기적으로 향상했다. 기존 10회 미만이었던 충·방전 수명이 100회 이상으로 크게 개선됐다. 연구팀은 또 고체 형태인 세라믹 소재가 우수한 이온 전도성과 전
[헬로티] UNIST·고려대 연구팀 공동 연구…발광 효율 3배 이상 향상 색 순도와 효율이 기존보다 뛰어난 청색광을 발산하는 '페로브스카이트 발광 소자'(Perovskite LEDs·이하 PeLED)가 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 13일 울산과기원에 따르면 송명훈·곽상규 교수팀이 고려대 화학과 우한영 교수팀과 공동으로 청색 PeLED를 개발했다. 연구팀이 만든 PeLED는 청색광을 만드는 효율이 기존 대비 3배 이상 향상됐고, 색 순도도 높아 또렷한 푸른색 구현이 가능하다. 청색 페로브스카이트 발광 소자(PeLED)와 공액 고분자 전해질 분자 구조. (출처: 연합뉴스) 발광 소자는 TV나 휴대전화에서 색상을 구현하는 장치로, PeLED는 색상 구현 물질로 페로브스카이트를 쓴다. 페로브스카이트는 이온을 품고 있는 물질로, 이온 종류를 바꾸는 방식으로 여러 가지 색상을 만들 수 있다. 다른 발광 소재들보다 생산 단가가 낮고 자연에 가까운 천연색을 구현할 수 있어 차세대 디스플레이 소재로 주목받고 있다. 그간 청색 PeLED는 전기에너지를 빛으로 바꾸는 효율이 10%밖에 되지 않아 전력 소모가 많았다.
[헬로티] 가장 투명한 부품은 투명한 소재에서 시작한다. 다양한 목적으로 사용되는 투명 부품은 제작의 어려움을 수반하지만 적합한 소재를 찾는 것이 중요하다. 이하 내용에서는 투명 소재와 3D프린팅의 조합으로 제조혁신을 구현하는 동시에 시간과 비용을 절감하는 응용 사례에 대해 알아본다. 자료 제공 3D시스템즈 ▲출처 : 3D시스템즈 투명 3D프린팅 부품의 이점 기존 제조 방식에서는 여러 제약 조건으로 인해 복잡한 제조 형태를 구현하는데 어려움을 겪었다. 그에 비해 적층제조 기술은 복잡한 기하형상을 제작하기에 적합한 방식이다. 투명 소재의 가치는 부품을 제작해 내부까지 들여다볼 수 있다는 점에 있다. 3D프린팅과 투명 소재의 조합은 가시성과 기하학적 자유도의 결합을 의미한다. 이를 기반으로 설계자와 엔지니어는 철저한 테스트와 검증으로 거쳐 우수한 성능의 제품을 생산하는 동시에 개발 시간을 단축하게 된다. 일부 응용 분야에서는 설계 평가를 위해 내열성, 내습성, 특정 강도 임계값 등 소재 특성이 추가로 필요한 경우가 있다. 이렇게 광범위한 소재에 대한 지식과 접근성은 설계자와 엔지니어 모두 자신의 분야에서 가장 적합한 소재를 선택하는 기반이 된다. 결국 제품 개발
[헬로티] 사출 성형이란 플라스틱의 성형가공법으로 열가소성수지를 성형하는 대표적인 방법이다. 다양한 무게의 제품을 성형하며, 반복해서 제작할 수 있으므로 대량생산에 적합한 기술 중 하나다. 금형기술 10월호에서는 사출성형공정에 적절한 사출 및 보압 조건에 대한 내용 그리고 성형 불량 종류에 대해 알아보고자 한다. LS엠트론 김영기 고문 기고 사출과 보압 사출공정에서 스크류가 플런저 역할을 수행한다. 완전한 균질의 용융재료가 고압력과 일정한 속도 프로파일로 스크류의 전진동작에 의해 금형 안으로 사출된다. 캐비티가 충진될 때 압력 제어로 절환되고 성형품이 금형 안에서 냉각되는 동안 재료의 수축을 보상하기 위해 유동체 중앙에 압력을 가한다. 사출속도가 성형제품에 미치는 영향은 다음과 같다. - 탄 자국 : 에어밴트가 원활히 이루어지지 않은 경우 - 미성형 제품 : 캐비티가 완전히 충진되기 전에 수지가 고화되는 경우 - 플래시 발생 : 사출 도중 충진된 재료가 급속히 고화돼 필수적으로 높은 압력이 발생되는 경우) - 젯팅, 갇힌 공기(기포) : 사출초기에 매우 높은 속도를 가지는 경우 - 박리 : 충진 마지막 단계에서 용융재료가 첨가제 주위를 더 이상 흐르지 않는
[헬로티] 프리미엄 자동차 제조 분야에서 반사특성의 부품이 증가하고 있다. 형상 품질 및 미적 외관에 대한 높은 수준의 기준을 충족하기 위해선 자동화 검사 시스템이 필수적이다. 이스라비젼(ISRA VISION)의 SpecGAGE3D 제품 라인은 반사 표면의 품질 검사를 위해 개발된 최적의 솔루션이다. 그림 1. 고광택 B 필러, 핸들, 장식용 트림 및 탱크 캡. SpecGAGE3D는 페인트 결함, 내포물, 스프레이 오류 및 기타 결함을 안정적으로 감지한다. 차량의 품질에 있어 인테리어가 더욱 중요해지고 있다. 자동차를 선택할 때, 단 몇 초 내에 얻은 인상은 품질 판단에 큰 영향을 좌우한다. 따라서 미적 감각을 더해줄 반사 특성의 부품 적용도 함께 증가하고 있다. 예를 들면 B필러, 선루프, 스위치, 트림 등과 같이 장식 대상물들은 흠 잡을 데 없는 완벽한 반사 표면이 특징이다. 하지만 광택 및 반사 표면에 대한 품질 요구사항은 매우 높다. 반사 표면의 아주 작은 결함도 쉽게 눈에 띈다는 것이 제조 공정에 어려운 점이다. 기존의 반사 특성 표면 검사의 한계 기존의 수동검사는 번거롭고 비용이 많이 소모되는 것 외에도 검사 오류가 발생되기 쉽다. 따라서 많은 제
[헬로티] 얼마 전까지만 해도 세계적인 자동차 제조업계들은 2020년에 자율주행차량을 상용화하는 최초의 기업이 되기 위해 치열한 경쟁을 벌였다. 하지만 막상 2020년에 접어들자 이들의 당찬 포부도 한풀 꺾이게 된다. 차량 제조사들이 여러 기술 및 법적 요건을 포함해 수많은 표준과 규정을 준수해야 하기 때문에 완전히 자동화되어 운전대가 필요 없는 5단계의 자율주행차량을 만나보려면 앞으로 몇 년은 더 기다려야 한다. 하지만 미래의 스마트한 자율주행차량을 보다 잘 지원하기 위한 수많은 혁신은 계속해서 이어지고 있다. 센서, 센서, 그리고 센서 일반 차량을 내부 디바이스와 주변 환경에 연결하는 센서 기술이 더 많아지면서 개발자들은 안전 및 보안 표준을 준수하기 위해 고군분투하고 있다[그림 1]. [그림 1] 5단계 자율주행차량 개발이라는 목표에 다가갈수록 더 많은 센서 테스트 과제를 해결해야 한다. 어떤 센서가 미래를 이끌어 나갈까? 다양한 하위 시스템이 미래의 스마트 차량에 내장된다[표 1]. 카메라, 레이다, 라이다 기술 중에서도 자동차 레이다가 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)의 하위 시스템을 지원하는 필수적인 기술로 자리 잡았다. 약 10년 전에 24 G
[헬로티] DFX(Dynamic Function Exchange)를 활용하여 BOM(Bill of Materials) 비용을 절감하고, 새로운 자동 설계 플로우를 통해 회로를 보다 쉽고, 빠르게 구현할 수 있다. DFX(Dynamic Function Exchange)는 자일링스(Xilinx) 적응형 기술의 독보적인 기능이다. 설계자는 DFX를 이용하여 필요에 따라 기능을 변경할 수 있기 때문에 프로그래머블 로직 전체를 완전히 재구성할 필요가 없고, FPGA 및 징크(Zynq) SoC, 버설(Versal) ACAP 플랫폼이 제공하는 유연성을 더욱 향상시킬 수 있다. 현재 생산 중인 고객들도 DFX를 사용하여 필요한 디바이스 수를 줄이고, 점유공간을 더 작게 유지할 수 있다. 개발자는 주어진 시점에만 필요한 기능을 탑재함으로써 실리콘을 보다 효율적으로 사용하고, 전반적인 전력소모를 줄이고, 시스템 업그레이드 기능을 향상시키고, BOM 비용을 절감할 수 있다. 자동차 애플리케이션은 특히 DFX에 이상적인 적용 분야다. ADAS 시스템을 예로 들면, 여러 주행 시나리오를 위해 동일한 카메라와 센서를 사용하여 이미지와 관련 센서 데이터 프로세싱을 단일 디바이스를 통해
[헬로티] 생명이라는 불가사의한 존재의 정점에 있는 인간은 진화 과정에서 매우 우수한 외계 지각과 신체 운동 능력을 가지게 됐다. 생명으로서의 취약성에서 벗어나는 것은 그 성립에서부터 간단히는 달성될 것 같지 않지만, 지구상의 공간에 이미 적응한 앞서 말한 능력을 더욱 확장하려고 하는 기술 개발이 이루어지고 있다. 인간은 공간적인 존재이기 때문에 공간을 잘 다루는 것이 그 활동의 기초이다. 공간적이라는 것은 인간의 사고 기저에 있으며, 암묵적 전제이다. 공간성은 그렇게 인간에게 깊이 뿌리내린 특성이기 때문에 고도로 발달한 인간의 지각하는 공간을 정보 기술에 의해 임의로 바꾸어 만드는 것은 반드시 쉽지 않다. 그러나 가상현실(VR) 기술은 그 방향으로 한 걸음 내딛은 발명이다. 공간 지각이란 환경 공간에 대한 것과 자기 자신의 신체에 대한 것이 있다. 이들은 생명 존재의 유지라는 목적을 위해 통합된 하나의 전체 기능의 측면으로, 본질적으로는 분리해 취급할 수 있는 것은 아니다. 따라서 이들 지각은 깊게 관련되어 성립되어 있다는 것은 말할 것도 없다. VR이란 이 지각을 대체한 공간의 감각이다. 타고난 지각은 현실 세계를 대상으로 한 통합이지만, 정보 기술에 의
[헬로티] 감염증 스크리닝 시스템 개발 경위 COVID-19로 대표되는 신흥·재흥 감염증이 우리의 평온한 일상을 위협하고 있다. [학생, 도쿄에 가는군. 자네를 잘 봐서 하는 부탁인데, 이 할머니를 도쿄에 함께 데려가 주지 않겠나. 불쌍한 할머니야. 아들이 렌다이지의 광산에서 일하고 있었는데, 이번 유행성감기라는 놈으로 아들도 며느리도 죽고 말았다네.] (가와바타 야스나리의 단편소설 ‘이즈의 무희(伊豆の踊子)’(SHINCHO BUNKO）제7장에서 인용) 구 제일고 학생이었던 가와바타 야스나리가 이즈를 여행한 것은 약 100년 전인 1918년 가을, 일본인 2명 중 1명 정도가 걸리고, 40만 명 가까이가 사망한 스페인독감(강독화된 A형 인플루엔자(H1N1 아형))이 유행하고 있던 시절로, 인플루엔자 바이러스가 발견되기 15년 정도 전의 일이다. 이때 죽은 사람들은 아들과 며느리 등 젊은이들이 많았던 것과 아들이 광산이라는 폐쇄 공간에서 일하고 있었다는 내용이 리얼하므로 가와바타가 실제로 이즈에서 보고 들은 것들이라고 생각된다. 스페인독감이라고 불리는 것은 당시 스페인은 제1차 세계대전에 참전하지 않았으며, 정보가 통제되지 않
[헬로티] 1964년 도쿄 올림픽에서 일본 국내 패럴림피언(장애인 올림픽 선수)은 그 대부분이 하코네나 벳푸의 요양소에서 생활하는 사람들이었는데, 그에 반해 서양 국가들의 패럴림피언은 직업을 가지고 정상인과 함께 사회생활을 영위하고 있었다. 해외 경기자가 외출을 하고 쇼핑을 하는 것을 놀라운 눈으로 보았다고 한다. 그로부터 56년이 지난 현재, 장애인에 대한 배려와 가치관의 성숙은 물론이고, 정보 기술의 큰 발전 속에 소수자에 대한 지원 기술(Assistive Technology)은 크게 발전했다. 시각장애에 한하지 않고 외출은 자립을 위한 중요한 요소이다. 날씨가 좋은 날에는 산책을 한다, 편의점에 물건을 사러 간다, 이러한 것들은 현재의 사회 환경에서는 당사자에게 있어 여러 가지 어려움이 존재하고 있다. 이 글에서는 2018년도부터 필자 등이 대응해 왔던 연구의 총체에 관해 보고하려고 한다. 2013년 장애인 차별 해소법의 시행 이후, 장애를 가진 당사자와 정상인이 차별 없는 사회 활동을 영위하는 환경, 의식 개혁이 다양한 측면에서 이루어지고 있다. 그중에서 시각장애의 경우, 특히 완전실명의 장애 당사자에게 있어 사회 활동에 반드시 필요한 옥외 이동에는
[헬로티] 탁상 로봇은 그림 1과 같은 직교계의 로봇이다. 전후로 이동하는 테이블에 워크를 실고, 좌우로 이동하는 상부에 설치한 툴에 의해 작업을 한다. 나사체결, 도포(접착제 도포, 실링), 납땜, 기판 분할, 기판 검사, 초음파 용착, 분주 등 설치한 툴에 따라 여러 가지 용도의 작업에 사용된다. 그림 1은 전후 이동의 X 테이블, 좌우 이동하는 Y축, 상하로 이동하는 Z축의 3축 사양이다. Z기구 대신에 상하 회전하는 ZR기구를 실은 4축 사양도 있다. 그림 1. 탁상 로봇 (JR3303) 그림 1은 양쪽에서 지지하는 문형인데, 한쪽만으로 지지하는 외팔보 타입도 있다. 문형은 휨에 대한 우려가 적은 장점이 있지만, 한편 한쪽이 비어 있는 외팔보는 워크의 형상이나 주변 영역의 자유도가 높은 장점이 있다. 자노메미싱공업에서는 1993년부터 현재까지 누계 약 5만대를 제조·판매해 왔다. 최신 JR3000 시리즈는 3세대 째에 해당된다. 로봇 언어를 탑재하고 있지만, 그것을 가급적 겉으로 드러내지 않고 작업 위치를 지정하고, 작업을 선택해 설정하는 것만으로 티칭해 갈 수 있게 되어 있다. 여기서는 탁상 로봇의 특징과 그 응용을 소개하기로 한다. 탁
[헬로티] “로봇을 도입하면 우리 일자리를 빼앗겨 갈 곳이 없어지겠네! 하하하.” 이것은 4년 전 어떤 전시회에서 동사 부스를 방문하신 분의 말이다. 로봇 프로그래밍 소프트웨어 ‘OCTOPUZ(옥토퍼즈)’를 소개하고 있을 때였다. 나는 순간적으로 “로봇은 결코 사람의 일을 빼앗지 않습니다. 오히려 사람을 도와 (하기 싫은) 일을 대신해 줍니다. 사람은 그 시간에 다른 일을 하거나, 어쩌면 잔업도 없어져 여유가 생길지도 모릅니다”라고 말한 것을 기억하고 있다. 로봇의 도입을 검토하고 있는 분들에 대해, 아직껏 과거의 이야기로서 들어지고 있다. 그것은 이미 우스갯소리로 끝나지 않는 시대가 왔기 때문이다. 각 방면에서 이야기하고 있듯이 젊은 인재가 계속 감소하고 있다. 현재의 인원 그대로 앞으로도 업무가 이루어진다는 보장은 어디에도 없다. 하지만 지금의 일자리를 빼앗기지 않고 계속해 가기 위해서는 여러 가지 요건이 요구된다. 젊은 인재에게 숙련자와 동일한 품질을 계승시키고, 회사에 계속 남게 만들어야 한다. 이것만으로도 매우 힘든 일이다. 그 이전에 젊은 인재가 회사에 들어올까 하는 문제가 있지만,
[헬로티] 오늘날 산업용 이더넷은 주로 공장 자동화에 많이 사용되며 부분적으로만 PROCESS 계장 자동화에 사용된다. 그러나 현장의 이더넷은 높은 데이터 전송속도, 사용의 편의성 및 상호운용성을 제공한다. 또한, 산업용 이더넷이 있는 스마트 기기는 인더스트리4.0과 IIoT에는 필수적이다. 산업용 이더넷은 이러한 장점으로 인해 PROCESS 계장 플랜트에서 발생하는 가치가 점차 증가하고 있다. 하지만 오늘날 이미 시장에 파다하게 나와 있는 스마트 기기는 PROCESS 계장 산업의 모든 영역에서 사용하기에는 아직 적합하지가 않다. 폭발 위험지역 또는 별도의 전원을 사용할 수 없는 경우, 주요 문제는 PROCESS 계장 산업의 모든 요구사항을 충족하지 못하는 물리적 계층에서 발생한다. 장거리, 전원 공급장치 및 동축케이블의 2-와이어를 통한 통신 및 본질 안전 방폭이 그것이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 SDO인 PI(Profib us & Profinet International), FieldComm Group 및 ODVA는 주요 PROCESS 계장 장치 공급업체와 협력하여 이더넷-APL(Advanced Physical Layer) 프로젝트를 수행키로
[헬로티] 전통적인 산업용 로봇 시스템부터 최신 협동로봇에 이르기까지 다양한 로봇이 매우 다양한 종류의 대용량 데이터를 생성하고 처리하는 센서에 의존한다. 이렇게 생성, 처리된 데이터는 자율로봇이 실시간으로 의사결정을 내릴 수 있게 하며, 그 결과 역동적으로 돌아가는 실생활 환경에서 생산성을 유지하는 동안 보다 현명하게 사고를 관리할 수 있게 된다(그림 1 참고). 그림 1. 밀리미리파 센서를 통해 기계 주변을 모니터링해 실시간으로 사고를 관리한다. TI 밀리미리파가 공장에서 에지 인텔리전스를 구현하는 방법 텍사스 인스트루먼트의 밀리미터파 센서는 실시간 의사결정을 위해 통합 프로세서를 통해 칩에서 바로 데이터를 처리한다. 이러한 통합으로 일부 빛 또는 시각 기반의 센서에 비해 더 작게 설계하는 것이 가능해졌다. 또한, 단일 센서로 여러 물체를 감지하고 데이터를 처리하는 것이 가능해 전체적인 시스템 비용도 절감된다. 먼지, 연기, 가변 조명과 같은 환경 조건에 대한 내성은 공장을 착공할 때 고려해야 하는 중요한 사항이다. 밀리미터파 센서는 외부 렌즈 또는 조리개, 센서 표면 없이도 이러한 조건 환경에서 작동하며, 인클로저 플라스틱 뒤에도 장착할 수 있다. 이런
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