타이어 제거와 조작은 자동차나 바퀴에 손상을 쉽게 줄 수 있기 때문에 작업자들에게 번거로운 작업이다. 이런 작업을 자동화하기 위해서는 다양한 바퀴 유형과 환경을 다룰 수 있는 정확성 높은 고품질 이미지를 제공할 수 있는 머신비전 시스템을 갖춰야 한다. Story 로보타이어의 CEO인 빅터 다롤피는 Lockheed Martin과 같은 회사에서 제조 및 공정 효율성 개선을 위해 수년간 일한 경력이 있다. 몇 년 전 자신의 타이어를 교체하면서 겪은 경험을 바탕으로 자동화를 통해 이런 일반 작업에 얼마나 더 큰 효율성과 안전성을 가져다줄수 있을지 관심을 갖게 됐다. 최근 로봇 공학, AI, 및 3D 머신 비전의 발달로 새로운 방식이 가능하다는 것을 인지했다. 또한 제대로 실행된다면 자동화 방식이 업계를 변화시키고 개선할 것임을 보았고 로보타이어를 설립하게 됐다. Challenges 타이어를 제거하고 교체하는 작업은 간단해 보이지만 자동화 시스템이 처리해야하는 많은 변수를 가지고 있었다. 자동화를 가능하게 하기 위해서는 무한대의 차량, 바퀴, 고정시켜야 하는 나사 및 타이어의 위치까지 고려해야 했다. 이런 모든 조합을 감지하려면 움직이는 로봇에 장착해 여러 각도에서
반복 가능한 초정밀 계측 수행 능력은 다양한 머신 비전 시스템의 성능 극대화에 필수다. 이런 시스템에서 telecentric lens를 이용하면 가능한 최상의 정밀도를 얻을 수 있다. 이 단원에서는 Telecentric Lens 고유의 성능 특성과 telecentricity가 시스템 성능에 어떤 영향을 줄 수 있는지에 대해 설명한다. Zero Angular Field of View: Parallax Error 제거 일반 렌즈는 렌즈와 피사체 사이 거리가 증가하면 배율이 높아지는 angular field of view를 갖고 있다. 이는 사람의 시각을 통한 깊이 인지 방식과 같은 것이다. 이 angular field of view는 perspective error라고도 부르는 parallax를 유발하는데 피사체가 움직일 경우(심지어 depth of field 안에서 움직이는 경우에도) 배율이 바뀌어 비전 시스템의 관찰을 통한 측정값이 변경됨으로써 정확성을 떨어뜨린다. Telecentric Lens는 일정한 non-angular field of view를 가져 표준 렌즈의 parallax error 특성을 제거한다. 렌즈로부터의 거리에 관계없이 Telecentr
유량계는 기체 또는 액체의 단위 시간당 유량(질량 또는 체적)을 측정하는데 사용되는 장치로, 주로 정확한 유량 모니터링이나 유량 제어를 위하여 사용된다. 여기에는 마그네틱 유량계, 코리올리 유량계, 초음파 유량계, 차압 유량계, 용적식 유량계, 터빈 유량계, 와류 유량계, 기타 유량계 등 다양한 종류의 유량계가 있다. 커미조아의 ‘COMI-ULFC’는 초음파 유량제어기로, 한 쌍의 초음파 센서를 이용한 유량계센서, 유량계측 및 제어를 통합한 유량제어기로 구성되며 반도체 제조공정에서 사용되는 다양한 약액의 유량계측 및 제어에 사용될 수 있다. 유량계 센서부는 약액과의 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여 반도체 미세공정에 필수적인 파티클 오염 문제를 해소하였으며 내열성 및 내화학성이 우수한 PFA(Perfluoroalkoxy) 소재로 개발했다. 유량계 계측 및 제어부는 초음파 구동신호발생, 초음파 수신신호 ADC(Analog Digital Conversion), 신호처리 및 TOF(Time Of Flight), 유량계산을 수행하며 기존 시스템들과는 다르게 원칩 솔루션(onechip solution)으로 개발되어 개별 회로 구성에 따른 노이즈와 타이밍 문제를
포스텍 포항가속기연구소는 X-선 자유 전자 레이저를 이용해 시료의 나노스케일 구조 정보뿐 아니라 원자 크기에서의 격자구조 정보를 얻을 수 있는 멀티플렉싱 장치 및 실험 방법을 개발했다고 22일 밝렸다. 연구팀은 이를 이용해 공간적으로 국한된 나노입자의 초고속 에너지 전달 과정을 원자 크기 수준에서 관측하는 데 성공했다. 이번 개발은 포항가속기연구소 김상수·남대웅 박사와 포스텍 물리학과 송창용 교수, 신재용 학생, 정철호 박사, 화학과 임영옥 박사 연구팀의 공동 연구를 통해 이뤄졌으며 나노분야 국제 학술지인 '나노 레터스'(Nano Letters)에 2월 1일자 게재됐다. 초고속 빛-물질의 상호작용을 이용하면 물질의 숨겨진 상(Phase)으로의 접근이 가능해진다. 이러한 과정을 유도하기 위해 동역학 반응 기작(Mechanism)에 대한 이해가 필수적이지만 현재 정립된 물리학 지식이 매우 부족한 상황이다. 특히 고체 시료 내의 초고속 에너지 전달 과정을 설명할 수 있는 모델은 아직 부재한 상황이다. 이러한 난제 해결의 방법 중 하나는 전자와 이온의 협력 반응이 발생하는 펨토초(fs, 1000조분의 1초) 수준의 시간 분해능와 옹스트롬(Å,) 수준의 공간 분해능을
UNIST 연구진, 티타늄 표면 TiC로 코팅해 탄소집전체 부식 억제…Adv. Func. Mater. 게재 UNIST(총장 이용훈）연구팀이 해수전지의 성능을 대폭 증가시키는 기술을 개발했다. 에너지화학공학과 이동욱 교수 연구팀은 해수전지에서 집전체로 쓰이는 티타늄(Ti)의 표면에 티타늄카바이드(TiC)라는 검정색 슈트를 입혀 탄소집전체의 부식현상(corrosion)을 억제해 냈다. 이를 체계적으로 분석하면, 향후 새로운 해수전지 금속 집전체 연구의 설계에 도움이 될 전망이다. 집전체는 전자가 이동하는 통로가 되는 소재를 일컫는다. 그 중 해수전지의 양극 집전체는 탄소 집전체와 티타늄 금속 집전체로 이뤄져 있다. 티타늄 금속 집전체는 해수와 작용했을 때 안정성이 높아 널리 사용되고 있다. 하지만 해수전지 및 다른 전지들에서 종종 발생하는 탄소집전체의 부식현상은 전지의 싸이클 안정성을 약화시키는 주요 원인으로 꼽힌다. 따라서 높은 안정성을 갖기 위해 탄소집전체의 부식을 억제하는 것은 무엇보다 중요하다. 연구팀은 이런 집전체의 부식을 막아 해수전지의 효율을 높이기 위한 방법을 고안했다. 연구팀이 개발한 TiC를 코팅한 티타늄(Black Ti)은 해수환경에서 화학적
하윤철 박사 및 박철민 교수팀, 높은 반응온도에서의 황의 증기압 상승 난제 극복 한국전기연구원(KERI) 차세대전지연구센터 하윤철 박사팀과 금오공대 신소재공학부 박철민 교수팀이 전고체전지 상용화를 앞당길 수 있는 ‘고체전해질용(아지로다이트 계열) 황화실리콘(SiS2) 저가 제조기술’을 개발했다. 전고체전지는 양극과 음극 사이에서 이온을 전달하는 전해질을 액체가 아닌, 화재나 폭발 위험성이 낮은 고체로 대체한 것이다. 그러나 제조공정 및 양산화의 어려움, 높은 단가 등 상용화까지 해결해야 할 많은 과제를 안고 있어 전 세계적으로 연구개발이 활발하게 진행되고 있고, KERI에서도 여러 성과를 이뤄냈다. 이번에 하윤철 박사팀이 주목한 소재는 황화실리콘이다. 전고체전지용 고체전해질에 황화실리콘(SiS2)을 첨가하면 이온 전도도 및 수분 안정성(moisture stability)을 향상시킬 수 있다는 것은 학계에서 널리 알려진 사실이다. 하지만 황과 실리콘의 합성 과정에서 높은 반응온도가 필요하고, 이에 따른 황의 증기압이 너무 커지는 문제가 발생하는 등 황화실리콘의 제조를 위한 공정 난이도가 매우 높다. 이러한 이유로 황화실리콘은 현재 가격이 20그램(g)당 약 1
기존 GPU 보다 속도 911배 빠르고 에너지 효율 2만6400배 높은 인공지능 반도체 개발 KAIST는 전기및전자공학부 유회준 교수 연구팀이 실사에 가까운 이미지를 렌더링할 수 있는 인공지능 기반 3D 렌더링을 모바일 기기에서 구현하는 저전력 인공지능 반도체인 '메타브레인(MetaVRain)'을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 연구팀이 개발한 인공지능 반도체는 GPU로 구동되는 기존 레이 트레이싱 기반 3D 렌더링을 새로 제작된 AI 반도체 상에서 인공지능 기반 3차원으로 만들어, 기존의 막대한 비용이 들어가는 3차원 영상 캡쳐 스튜디오가 필요없게 되므로 3D 모델 제작에 드는 비용을 크게 줄이고, 사용되는 메모리를 180배 이상 줄일 수 있다. 특히 블렌더 등의 복잡한 소프트웨어를 사용하던 기존 3D 그래픽 편집과 디자인을 간단한 인공지능 학습만으로 대체하여, 일반인도 손쉽게 원하는 스타일을 입히고 편집할 수 있다는 장점이 있다. 한동현 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 지난 2월 18일부터 22일까지 전 세계 반도체 연구자들이 미국 샌프란시스코에 모여 개최한 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표됐다. 유 교수팀은 인공지능을 통해 3D
1940년에 공기식(0.2~1,0Kg/Cm2)신호가 나왔고 전기식(4~20mA)신호가 1960년에 나왔다. 아직도 한국에는 소위 통일신호라 불리는 이 두 개의 아날로그 신호가 현재 한국의 공장에서 온도/압력/유량/레벨/중량 등의 물리량을 측정하여 제어기인 DCS나 PLC로 트랜스미터를 통해 CVVSB 2 ×2C케이블로 전송되고 있다. PROCESS 계장 분야가 이미 시간적으로 너무나 오랫동안 아날로그의 세계에 빠져있었다고 해도 과언은 아닐 것이다. 지금은 4차 산업혁명 시대이며 스마트 팩토리와 이더넷(인터넷 TCP/IP, UDP 통신)이 대세인 시대에 진입한 상태이다. PROCESS 계장 분야라고 해서 계장 기기가 고장이 나지도 않고 잘 돌아 가는데 신종 시스템이 무슨 대수냐? 고 반문하는 CEO나 공장장 등의 의견도 있을 수는 있겠다. 만약에 아날로그 PROCESS 계장 시스템을 현재의 방식에서 새로운 방식으로 전면 교체를 한다면 공장에서는 거미줄처럼 엮여있는 수많은 배선은 어떻게 할 것인가가 가장 심각한 문제가 될 것이다. 아날로그 PROCESS 계장 시스템이 디지털 시스템으로 바뀌는 수가 있더라도 당분간은 아날로그와 디지털 시스템이 병존하며 갈 것으로
현대모비스·현대차 공동개발…전기차 배터리 보호·주행성능 향상 등 효과 노면 상태, 도로 종류 등 자동차 운행 환경에 따라 차량 높이가 자동 조절되는 시스템이 개발됐다. 현대모비스는 다양한 환경에 적용 가능한 '차량 높이 자동조절시스템'(ELC)을 현대자동차와 공동 개발했다고 5일 밝혔다. 양사는 이 시스템의 기술 신뢰성과 부품 내구성 등을 검증하는 중이다. ELC는 주행 상황에 따라 전동식 유압펌프를 이용해 위아래로 최대 60㎜까지 차량 높이를 조절할 수 있다. 4개 바퀴에서 모두 높낮이 조절이 가능하다. 높낮이는 주행 속도, 적재량에 따른 차량 높이 변화 등을 센서가 감지해 자동 조절되며, 필요에 따라 사용자가 수동으로 조절할 수도 있다. 차량 높이를 올리면 도로 연석이나 비포장도로, 과속방지턱 등에 바닥이 긁혀 손상되는 위험을 덜 수 있다. 전기차의 경우 차량 높이를 올려 차체 바닥에 깔리는 고전압 배터리를 보호하는 효과도 있다. 고속도로를 주행할 때는 높이를 낮춰 공기 저항을 최소화하면 주행거리를 늘릴 수 있다. 고성능차는 차량 높이를 낮추면 무게중심도 낮아져 주행 성능이 향상된다. ELC를 목적기반차량(PBV)에 적용하면 짐을 싣고 내릴 때나 승객의
수산업에서 지속가능한 어업·수산 양식을 위해 기존의 초음파나 온도계 등과 더불어 카메라를 통해 ‘보는’ 행위가 적극적으로 이루어지고 있다. 또한 얻은 화상·영상 등의 시각 정보를 해석·이용하는 것은 날마다 변화하는 대상 자원과 해양 환경에 대응하기 위해 없어서는 안 되는 것이다. 여기서는 양식어를 위한 개체 식별 기술, 수하식 가리비 양식업을 위한 3차원 계측 기술, 계측 행위로 구성된 심층학습 데이터 세트 생성 툴에 대해 소개한다. 양식어를 위한 개체 식별 기술 수산 양식에서 활어조 내 양식어의 정확한 마리 수를 파악하고 관리하는 것은 사료량과 생산출하량을 조절하기 위해 매우 중요하다. 그러나 대부분의 양식 대상은 수만 단위로 사육되기 때문에 중량 등에 따라 어림잡아 관리되는 경우가 많다. 농업 분야에서 R. Ishiyama 등은 멜론 표면의 그물 모양 무늬를 각 개체에서 고유한 것으로 가정, 사람의 지문 대조 기법과 적응하는 개체 식별 기법을 제안하고 있다. 필자 등은 참고등어의 체표면 무늬에 주목해 태그 등의 부여 없이 정확한 마리 수 관리 및 건강관리를 위한 개체 식별 시스템을 제안하고 있다. 여기서는 참고등어의 개체 식별 기법에 대해 소개한다. 1.
어플라이드 머티어리얼즈가 추가적인 비용, 복잡성, 에너지, 재료 소비 없이 반도체 제조사가 설계를 축소할 수 있도록한 패터닝 기술을 2일 공개했다. 이 기술을 통해 반도체 제조사는 고성능 트랜지스터 제작 및 배선층 제작 과정에서 EUV 노광 스텝을 줄임으로써 첨단 반도체 제조에 소요되는 비용 및 복잡성을 낮추고 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 고객들은 EUV의 분해능 한계보다 작은 반도체 소자를 프린팅할 때 칩 면적 최적화를 위해 EUV 더블 패터닝 사용을 확대하고 있다. 반도체 제조사는 고밀도 패턴을 절반으로 분할하여 프린팅하는 EUV 더블 패터닝을 사용해 EUV의 분해능 한계에 대응하는데 이때 마스크 2개가 제작되고 절반으로 분할된 패턴은 모두 층간 패터닝 필름에 결합된 후 웨이퍼에 식각된다. 이러한 더블 패터닝은 소자 밀도 증대 측면에서 효과적이지만 설계와 패터닝을 복잡하게 하고 시간, 에너지, 재료, 물이 소비되는 여러 공정 스텝이 필요해 웨이퍼 팹 및 웨이퍼 생산 비용을 높인다. 이에 어플라이드 머티어리얼즈는 주요 고객사와 협력해 'Centrua Sculpta' 패터닝 시스템을 개발했다. 반도체 제조사는 싱글 EUV 패턴을 프린팅한 다음 Scu
"하버드대 출시 3.8㎏ 로봇보다 가벼운 2.5㎏" 한국생산기술연구원은 인공지능(AI)·로봇연구부문 안범모 박사 연구팀이 부피·무게·소음을 줄여 옷 안에 착용할 수 있는 보행 보조로봇을 개발했다고 23일 밝혔다. 한국과학기술원(KAIST)·서울대학교병원과 공동으로 개발한 보행 보조로봇 'ASSIST'는 소형 공압(압축공기에 의한 압력) 발생기가 장착된 무게 1.9㎏의 공압 백팩과 0.6㎏의 초경량 로봇으로 구성됐다. ASSIST는 공압 백팩에서 만들어진 고압 공기를 튜브를 거쳐 로봇에 전달한다. 사용자 보행 특성에 맞춰 걸을 수 있도록 기계적 힘을 공급하는 방식이다. 탄소 섬유 소재로 발판을 만들고, 로봇 무게를 등산화 무게 정도인 0.6kg으로 경량화했다. 신발 안에 신고 발목·정강이에 고정한 후 옷으로 덮으면 외부에서 드러나지 않는다. 공압백팩은 어깨에 메는 구조이다. ASSIST는 미국 하버드대학교가 출시한 총 무게 3.8㎏의 보행 보조로봇인 엑소 슈트보다 가볍고, 케이블 구동기를 쓰지 않는 공압 방식 특유의 유연성으로 인해 안정성이 높다고 연구팀은 설명했다. 서울대병원 임상평가에서 ASSIST 착용 후 보행 시 최대 30도까지 발목 관절을 들어줄 수
자율주행차·로봇·드론 등에 활용…'사이언스 로보틱스' 게재 지스트(광주과학기술원) 등 국내 연구진이 바닷속 불리한 환경에서도 먹잇감을 잡는 갑오징어의 눈을 모방해 불규칙한 빛 조건에서도 고대비·고해상도 영상을 얻을 수 있는 카메라 시스템을 개발했다. 23일 지스트에 따르면 갑오징어는 위쪽 빛은 차단하고 아래쪽 빛은 많이 받아들이기 위해 동공이 W자 모양이 돼 빛 조건을 조절한다. 망막에는 아래쪽 빛이 들어오는 영역에 광(光)수용체들이 밀집돼 있어 먹잇감이 지나다니는 아래쪽으로 고해상도의 시력을 구현한다. 연구진은 구형 렌즈 앞 조리개를 갑오징어의 동공 모양과 같이 W자형으로 만들어 위쪽에서 강하게 들어오는 빛을 효과적으로 감소시켰고 광다이오드가 과노출되지 않게 했다. 또 갑오징어 망막처럼 관심 영역이 영상으로 맺히는 영역에 광다이오드 픽셀을 밀집시켜 효율적으로 고해상도 영상을 얻게 했다. 기존 카메라 시스템은 불규칙한 빛 조건에서 영상을 얻은 후 소프트웨어로 개선하는 후처리 방식이지만, 이 시스템은 하드웨어 자체에서 빛 조건을 조절해 질 높은 영상을 수집할 수 있어 효율적인 영상 처리가 가능하다. 원통형 광다이오드에 유연하게 밀착되는 탄소나노튜브 기반 편광
방탄복이나 우주항공 소재에 쓰이는 아라미드 섬유에 전기 전도도를 추가한 복합섬유가 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST)은 전북 복합소재기술연구소 기능성복합소재연구센터 김대윤 박사 연구팀이 아라미드 섬유에 탄소나노튜브를 적용해 가볍고 강하면서 기존에 없던 전기 전도도까지 갖는 복합섬유를 개발했다고 23일 밝혔다. 아라미드 섬유는 무게는 강철의 5분의 1이지만 강도는 5배 높아 '슈퍼섬유'로 불린다. 고(故) 윤한식 KIST 박사가 국산화에 나서 1984년 독자 기술을 개발했다. 연구팀은 누에고치가 고강도 섬유를 만들 때 액체와 고체 중간 상태인 '액정상'을 이용하는 것에 착안해 아라미드 내부에 탄소나노튜브 응집을 최소화한 복합섬유를 개발했다. 그 결과 기존 상용 아라미드섬유와 같은 강도를 가지면서도 전기전도도가 구리 전선의 90% 수준인 복합섬유를 구현해냈다. 연구팀은 이번에 개발한 섬유가 유연하고 부식성이 없는 데다 구리 전선의 30% 수준으로 가벼운 만큼 국방용 소재나 의료용 로봇, 항공우주 분야에서 차세대 전선으로 쓰일 것으로 기대했다. 김대윤 박사는 "이번에 개발된 기술은 슈퍼섬유 시장의 판도를 바꿀 수 있는 원천기술"이라고 말했다. 한편 연구 결과는
이 글에서는 TPO(true power-on) 다회전 검출 기능을 구현하기 위해 현재 사용되는 기법들을 설명하고, 산업용 및 차량용 위치 센싱 시장을 재편할 만한 혁신적인 솔루션을 소개한다. 이 간소화된 시스템을 사용하면 자기 시스템(magnetic system) 설계에 관한 전문성이 없는 설계 엔지니어도 기존의 크고 비싼 솔루션을 손쉽게 대체할 수 있다. 시스템이 항상 자신의 위치를 알고 있어야 하는 차량용 및 산업용 애플리케이션에서는 위치 센서와 인코더가 사용되는 것을 쉽게 볼 수 있다. 그런데 기존의 위치 센서와 인코더 제품들은 단일 회전, 다시 말해서 360 TPO(true power-on) 위치 정보만을 제공할 수 있다. 다회전 또는 보다 넓은 측정 범위에 걸쳐서 TPO 위치 정보를 필요로 하는 시스템은 백업 전원을 사용함으로써 예상치 못한 전원 중단 시에 단일 회전 센서의 다회전을 추적 및 기억하기도 하고, 또는 시동이 꺼져 있는 상태에서 다회전 움직임을 추적하기도 한다. 그렇지 않으면, 기어 감속 메커니즘을 추가해서 다회전을 단일 회전으로 줄이고 단일 회전 센서와의 조합을 사용해서 TPO 다회전 위치 정보를 구할 수도 있다. 이러한 시스템은 가
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