화학적으로 쉽게 합성되는 소재를 이용한 높은 효율의 태양전지를 제조할 수 있는 신규 공정기술이 한국화학연구원(원장 이규호) 연구진에 의해 개발되었다. 한국화학연구원 석상일 박사(성균관대학교 에너지과학과 교수 겸직)가 주도하고 양운석 박사과정, 노준홍 박사가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌연구실사업 및 글로벌프론티어사업(멀티스케일에너지시스템연구단)과 한국화학연구원 KRICT 2020 사업의 지원으로 수행되었고, 연구 결과는 국제학술지 사이언스 5월 21일자(현지시각 오후 2시) 익스프레스판에 게재됐다. 이 기술은 기존에 쓰이던 페로브스카이트(perovskite) 태양전지 소재의 특성을 더욱 향상시킨 소재 합성 공정기술로서, 넓은 파장대의 태양광도 흡수를 가능하게 하여 효율을 높였다. 페로브스카이트는 반도체·부도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 물질로 AMX3 화학식을 갖는 구조체이다. ‘사이언스’지에 게재된 ‘화학분자 교환법’은 고품질 화학물질* 을 제조하기 위해, 서로 다른 화학분자가 순간적으로 교환될 수 있도록 공정 설계, 결함이 적고 결정성이
[사출금형 성형 기술 실무 4] 러너 밸런싱 [사출금형 성형 기술 실무 4] 러너 밸런싱 사례 이번 연재는 컴퓨터 해석을 기반으로 하는 사출금형 설계의 핵심 기술인 유동시스템 설계를 중심으로 사례를 들어 설명하고, 요소 기술의 특성들을 분석하여 설계자들에게 관련 기술 정보를 제공하고자 한다. 사출성형 기술은 유체 성질에 관한 이론적 배경을 근거로 사출성형의 다양한 파라미터의 특성을 분석하여 성형기술자에게 유익한 정보를 제공할 것이다. Runner Balancing 러너 밸런스는 러너의 직경을 변화시켜 성형품에 작용하는 사출압력이 동일하게 충진할 수 있도록 돕는 역할을 한다. 여기서 게이트의 크기는 동일한 전제 조건으로 러너의 밸런스를 맞추는 것이며, 캐비티 내에서 사출압력을 균일하게 함으로써 성형품의 트러블을 최소화하고 품질을 안정화하는데 있다. 지난 달에는 러너의 배치를 ‘H’형으로 배치하여 수지 유동의 균일성을 확인했고, 아울러 러너 크기를 구하여 전사모사를 통해 검증한 바 있다. 이번에는 같은 형상을 가지고 ‘일자’형으로 배치하여 러너 밸런스의 치수 결정하기와 전사모사를 통해 러너의 밸런스를 자동으로 결정할 수
실리콘랩스의 4세대 DSPLL 아키텍처에는 아날로그 기술과 디지털 기술의 장점이 결합돼 있다. 이 아키텍처는 위상 잡음이 낮은 아날로그 LC-VCO, 디지털 PLL 아키텍처, 첨단 55nm CMOS 기술을 결합함으로써 기존의 캐시케이드 PLL 디바이스에 비해 집적도를 높이고 폼팩터를 소형화하며, 더 적은 전력을 소모한다. 이에 따라 스몰셀, 피코셀, 마이크로셀, 점대점 무선 장비, 모바일 백홀 장비의 설계를 크게 간소화한다. 모바일 네트워크 사업자들은 유효범위(Coverage)를 확장하고, 용량을 증가시켜 트래픽 양이 많은 혼잡한 대도시 환경에서 밀집된 네트워크를 구축할 수 있는 스몰셀(Small Cell) 기지국으로 눈을 돌리고 있다. 스몰셀은 저전력 무선 액세스 노드로, 사업자들이 IP(Internet Protocol) 네트워크에 대한 모바일 데이터 부담을 덜고 4G/LTE 애플리케이션에서 무선 스펙트럼을 좀 더 효율적으로 활용할 수 있게 한다. 스몰셀은 서비스 사업자들이 폭발적으로 늘어나는 대역폭 요구를 충족할 수 있도록 중요한 역할을 수행하고 있다. 그러나 그 이점을 최대한 실현하기 위해 스몰셀은 크기, 전력, 성능, 비용 측면에서 최적화되어야 한다.
[메카넘 구동 시스템 (4)] 메카넘 휠 설계기술(1) / 메카넘 휠의 기본 구성 [메카넘 구동 시스템 (4)] 메카넘 휠 설계기술(2) / 다양한 종류의 자유 롤러 전-방향 구동이 가능한 메카넘 휠은 기존의 차동-조향 시스템보다 구성이 단순하고 협소한 공간에서도 자유롭고 유연한 이동이 가능하다. 그리고 메카넘 휠은 제자리 회전이 가능하여 이동에 관한 한 높은 자유도를 가지므로 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 최근에는 기술이 더욱 발전함에 따라 고하중(heavy load)이 부가되는 시스템에 메카넘 휠을 적용할 수 있게 되어 고하중 물류 시스템이 필요한 공항이나 항만 등에서도 메카넘 구동 시스템이 활용되고 있다. 그렇지만 메카넘 휠을 물류 시스템에 적용하기 위해서는 여러 가지 제약이 있다. 그 가운데 가장 중요한 것은 메카넘 휠의 기본적인 구조이다. 우리가 쉽게 접할 수 있는 자동차나 AGV와 같은 구동 시스템의 휠(또는 타이어)은 연속적인 면 또는 선의 형태로 지면에 접촉되어 구동된다. 그러나 메카넘 휠은 구동 시 지면과의 불연속 점접촉이 이루어진다. 이로 인해 메카넘 휠의 회전동력이 지면으로 전달될 때 필연적으로 구동력이 저하될 수 있는 구조이다. 또
천연 재료를 이용한 자가 발전으로 친환경 기술 활용 기대 국내 연구진이 천연 바이오 재료인 실크를 마찰시켜 발생시킨 정전기로 마찰 전기 발전기를 개발하는 데 성공했다. KAIST의 오일권 교수팀은 미래창조과학부가 지원하는 리더연구자지원사업(창의연구)을 통해 연구를 수행했다. 화석연료 고갈로 인한 에너지 가격 상승과 화석연료 연소 시 발생하는 온실가스 배출로 인한 환경 문제가 대두됨에 따라, 신재생에너지 개발과 에너지 효율 향상에 대한 관심이 크게 높아지고 있다. 특히, 압전형 나노발전기와 같이 기계적 에너지를 이용한 에너지 하베스팅(주변 환경에서 버려지는 에너지를 전기에너지로 변환해 이용하는 것)은 자가 발전 시스템으로 활용하기 위한 기술적 잠재력이 무궁무진하여 그동안 많이 연구되어 왔다. 최근에는 마찰을 이용한 에너지 하베스팅이 기존의 압전형 나노발전기보다 제작 편리성, 고출력, 비용 효과적인 특성 면에서 여러 연구자들에게 새로 주목 받고 있다. 마찰형 나노발전기는 접촉 전위와 정전유도에 의해 전기에너지가 발생하는 원리로, 전기음성도(Electronegativity : 분자에서 원자가 공유 전자쌍을 끌어당기는 상대적 힘의 크기)가 다른 두 물질이 접촉 및
반도체 제조업체는 전자 분야의 진화하는 요구에 맞추어 진화해야 한다. 단순히 IC를 개발하고 생산하는 것만으로는 더 이상 충분치 않다. 또한 반도체 업체들은 철도, 풍력 터빈, 자동차, 세탁기 어느 것이든 고객의 시스템에 대한 이해를 기반으로 개발해야 한다. 반도체는 빠르게 움직이는 글로벌 전자 산업의 기초이자 21세기 삶을 영위하는 데 없어서는 안 될 일부가 되었다. 컴퓨터, 통신 장비, 소비가전, 모바일 기기, 자동차, 항공, 의료 장비, 조명, 산업 자동화 시스템 및 신재생 에너지 등 몇 가지 예만 봐도 모두 효율적인 성능을 제공하기 위해 이러한 반도체에 의존하고 있다. 실제로 반도체와 에너지 효율적인 전력 관리와 모션 제어를 목표로 하는 중요한 기술들은 인류의 지속적인 발전 및 지구의 환경과 소중한 자원 보존에 있어 핵심적이라고 말해도 과장은 아니다. 인피니언은 더 많은 것을 실현하면서 더 적은 자원을 소모하고 누구나 쉽게 접근할 수 있는 기술을 사용해서 삶을 더 편리하고, 안전하고, 친환경적으로 만들고 있다고 믿고 있다. 최근의 역사를 돌아보면, 반도체의 탄생은 최초의 트랜지스터가 등장한 1954년으로 거슬러 올라간다. 그때까지 많은 과학자들은 반도
프레스 금형에는 여러 가지 공법이 있는데, 그 중에 프로그레시브 공법이 있다. 일반적이고 보편적인 프로그레시브 금형은 우리나라 기술이 세계적으로 인정받고 있으며, 수출도 많이 하고 있다. 그러나 형상을 가진 프로그레시브 금형은 구조, 이송, 취출에 있어 일반적인 방법이 아니다. 일부 회사에서 형상 프로그레시브 금형을 제작하고는 있지만, 아직 공개된 기술은 없다. 이 글에서는 이처럼 공개되지 않은 형상 제품의 프로그레시브 금형을 다루고자 하며, 특히 동사에서 필자가 직접 설계하여 현장에서 성공적으로 생산한 기술에 대해 소개한다. 이번에는 프로그레시브 금형에서 상향 성형을 적용한 구조 사례 및 적용 방법을 소개하려고 한다. 구조적으로는 많이 적용하는 방법이 아니므로 이해하기 어려울 수도 있지만, 금형 설계자로서 이 방법을 알아두면 금형의 생산성 및 안정성을 향상시킬 수 있을 것이다. 아래 그림 1은 소재 폭 318mm, 피치 130mm, 소재 두께 SPFH540 2.0T의 프로그레시브 다이의 레이아웃이다. 이 도면은 최근인 2년 전에 국내 자동차 1차 벤더에 납품한 도면이다. 제품 크기는 판두께 2.0T의 238×140×74mm 사이즈를 가
獨 프라운호퍼와 인더스트리 4.0 공동 연구 수행 국내 연구진이 제조업에 ICT를 접목한 기술을 개발하면서 산업의 패러다임이 새롭게 만들어질 전망이다. ETRI(한국전자통신연구원)는 CPS(사이버 물리시스템)를 이용, 소규모 생산 모듈 단위의 상호 연동을 통해 고객 개개인의 요구를 반영한 제품 생산을 할 수 있는 연구를 시작했다. ETRI는 지난 2012년, CPS 기술을 개발, 국방무기체계들을 하나의 시스템으로 움직이게 하는 통신 소프트웨어 기술 개발에 성공한 바 있다. 이 기술은 함정이나 전차 등에 탑재된 감시 정찰, 지휘 통제, 타격 무기체계 등을 유기적으로 통합해 대응하는 소프트웨어 기술로, 현재 국방 관련 업체에 기술이전 되어 상용화됐다. ETRI는 이러한 CPS 기술이 ICT+제조업 구현에 핵심기술로 사용되면 우리나라가 다시 한 번 제조업 강국으로 도약하기 위한 발판도 마련할 수 있을 것으로 기대했다. ETRI는 현재 ICT+제조업 융합을 지원할 수 있는 표준화 프레임워크 및 참조 모델 개발을 연구 중이다. 이 기술 개발을 통해 ICT 기술들을 제조업에 적용해 제품, 제조공정, 생산, 공장 및 제조 생태계를 지능화하고 ICT+제조업으로 진화하기 위
스마트 시티 에코시스템은 새롭고 혁신적인 관련 애플리케이션들이 밀려들면서 보다 효율적인, 지속가능성의 사회를 만드는 핵심 전략으로 주목받고 있다. 스마트 시티는 스마트 공공 조명, 스마트 전력 및 가스 미터링, 스마트 센서 노드, 스마트 빌딩, 스마트 주차, e-모빌리티, 스마트 쓰레기 등의 기술을 포함한다. 이 글에서는 IoT 기술을 활용한 스마트 시티의 단면에 대해 살펴본다. IoT(Internet of Things, 사물 인터넷)는 스마트 노드, 주로 저전력 저비용 센서 노드를 이용하는 네트워크를 일컫는 용어로, 데이터를 센싱하여 사람의 직접적인 개입 없이 클라우드와 정보를 송수신(communication)하는 것을 말한다. 웹 클라우드는 이러한 데이터 정보를 수집, 처리하고 보호한다. 이를 지정된 사람과 공유하거나 공공재에 서비스를 제공한다. 결국 이러한 기술을 통해 삶의 질을 향상시키는데 목적을 두고 있다. 이러한 IoT 시나리오는 웨어러블, 스마트 홈, 스마트 카, 스마트 시티를 네 개의 주요 애플리케이션 축 (pillars)으로 삼는다. 현재 스마트 시티용 애플리케이션이 사물 인터넷을 키우는 시장으로 부상하고 있다. 스마트 시티에는 스마트 빌딩,
시스템 설계 및 개발 품목과 CI에 대한 소유권 부여 개발규격이 진화함에 따라 CI 개발책임은 통합제품팀(IPT)이나 개발팀과 같은 소유자에게 그 책임을 부여해야 한다. 그림 1은 이러한 사례를 보여주고 있다. 여기서 어떻게 시스템 아키텍처가 제품 구조라인을 따라 분할되는지를 유의하라. 그림 1. CI 소유권과 책임 부여 이는 특별히 운용 단어로서의 ‘제품’에 대한 주요 포인트이다. 통합제품팀을 설정한 프로그램에 대하여 각 IPT는 ‘제품’ 개발에 초점을 두어 자기가 담당하고 있는 제품에 인터페이스가 되어있는 품목을 개발하고 있는 IPT와 상호 인터페이스를 협력하도록 한다. 예를 들면, IPT 1은 상호 인터페이스 설계 쟁점사항을 IPT 2와 협조한다. 한 제품을 개발하는 책임은 오로지 하나의 IPT에 국한된다. 다중 레벨 품목의 사이즈, 복잡도 및 위험 정도에 따라 그림 1에서와 같은 하나 또는 그 이상의 제품에 대한 책임을 부여해도 좋다. 중간 정도의 복잡도와 위험을 지닌 제품 A와 B를 개발하는 책임은 IPT 1에 부여된다. 반대로 제품 C에 대한 책임은 그 자체의 복잡도와 위험에 따라 IPT 2에 부여된다.
MQTT 및 CoAP는 폭발적으로 성장하는 IoT 시장을 위한 주요 경량 메시징 프로토콜로서 빠르게 부상하고 있다. 각각의 프로토콜은 고유의 장점을 가지고 있으며, 각기 다른 과제와 트레이드오프를 제기한다. 두 프로토콜은 모두 경량 최종 노드를 거의 모든 네트워크에서 필수적으로 요구되는 메쉬형 네트워킹 애플리케이션과 표준간의 통신을 가능하게 하는 게이트웨이 브리징 로직으로 구현하고 있다. 조지 워싱턴 대학(George Washington University)의 필립 하워드(Philip N. Howard)는 최근 발표한 기고문에서 2014년에 이미 커넥티드(connected) 기기의 수가 세계 인구 수를 넘어섰다고 추정하면서 2020년에는 500억 개에 달하는 기기들이 서로 연결되는 사물 인터넷(IoT) 시대를 맞이하게 될 것이라고 전망했다. 달리 말하면, 사람들이 끊임없이 점점 더 많은 기기를 인터넷에 연결함에 따라 지금껏 연결된 적이 없거나 존재하지 않았던 또는 이제 그러한 연결을 핵심 기능으로 사용하는 인터넷에 연결되는 ‘사물’들의 폭발적인 성장이 다가오는 시대가 열리고 있다는 것이다. 이제 문제는 ‘이렇게 연결된 수십 억
최근 자동차의 전장화로 인해 차량의 작동은 물론 엔터테인먼트와 편의 기능들에서 점점 더 많은 전자장치에 의존함에 따라, 간섭 오류 없이 작동하고 차량 내 다른 시스템에 간섭을 일으키지 않아야 하는 요구사항이 더욱 커지고 있다. 따라서 이 글에서는 EMC 및 EMI 간섭 없이 장비 및 요건에 적합한 설계법을 알아본다. 오토모티브 산업 및 개별 오토모티브 제조업체들은 제품을 제조할 때 여러 전자기 호환성(EMC) 요건을 충족시켜야 한다. 이 두 가지 요건은 전자 시스템이 과도한 전자기간섭(EMI)이나 잡음을 방출하지 않아야 하며, 다른 시스템이 방출하는 잡음에 영향을 받지 않아야 한다는 것이다. 이 글에서는 이러한 요건들을 살펴보고 장비 및 요건에 적합하게 설계할 수 있는 몇 가지 요령과 기법을 제안하고자 한다. EMCU 요건 개요 CISPR 25는 차량에 설치할 부품의 방사 잡음 레벨을 평가하기 위해 허용치를 설정한 몇 가지 검사 방식들의 표준이다1), 2). CISPR 25가 제조사에 제시하는 지침 외에도 대부분의 제조업체들은 자체 표준 세트로 CISPR 25 가이드라인을 증대하고 있다. CISPR 25 검사의 주된 목적은 자동차에 설치할 부품이 차량 내 다
전기자동차, 웨어러블 기기와 같은 애플리케이션에서 배터리 관리 시스템은 매우 중요하다. 특히 배터리 관리 시스템의 심장부라 할 수 있는 멀티셀 배터리 모니터 장치에 대해 살펴보는 것은 상당히 흥미로운 일일 것이다. 따라서 이 글에서는 4세대에 걸친 리니어 테크놀로지의 멀티셀 배터리 모니터의 발전상과 최신 멀티셀 배터리 모니터 LTC6811에 대해 알아본다. 전기 자동차의 상용화 가능성에 대해 제기되던 의문은 오래 전에 잠잠해졌다. 이제 가능성에 대한 질문보다 “이러한 새로운 고전력 배터리 기술이 얼마나 멀리, 얼마나 광범위하게, 그리고 얼마나 깊게 침투할 것인가?”에 대한 질문이 주요 쟁점이 됐다. 하지만, 이에 대한 문제는 그 누구도 확실히 대답할 수 없을 것이다. 하지만 배터리 관리 시스템(BMS), 특히 그 중에서도 심장부에 있는 멀티셀 배터리 모니터 장치의 발달을 살펴보는 것은 흥미로운 주제가 될 것이다. 그러한 과정에서 배터리 백업 시스템에서부터 입는 웨어러블 수트에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 고전압 배터리 팩이 어느 정도 적용될지 단서를 얻게 될지 모른다. 다음에서는 한 제품군에서 전개된 발전을 안전, 정확도, 기능,
[시스템 엔지니어링(139)] 인간-시스템 통합(3) / 인간시스템 통합 요소 [시스템 엔지니어링(139)] 인간-시스템 통합(4) / HIS 쟁점 분야 HSI 쟁점 분야 앞서 논의에서 입증되었듯이 인간-시스템 설계가 이루어질 때, 잘못 표기될 경우, 쟁점사항이 될 수 있는 수많은 설계 고려사항이 존재한다. 예를 들면, FAA 국립 우주시스템-시스템 엔지니어링 매뉴얼에서는 23가지의 쟁점 분야와 이와 연관된 사항을 제시하고 있다. 표 3은 이러한 분야를 제시하고 있으며 각 쟁점사항에 대한 설계 고려사항에 대한 간략한 설명을 제시하고 있다. 표 3. FAA 관점에서의 HSI 쟁점 분야 (출처 : FAA 국립우주 시스템, 시스템 엔지니어링 매뉴얼, 4.8.3.3절) 1. HFE 시제 및 데모 HFE 설계 의사결정을 지원하는 가장 좋은 접근방법의 하나는 상위 리스크 레벨까지 유연하게 적용되는 설계 영역을 간단하게 시제로 보여주는 길이다. 나선형 개발방법은 주요 장비를 결정하기 위하여 신속 시제생산을 통해 사용자에 따른 인간-시스템 인터페이스를 보정하기 위한 주요한 전략이다. 신속 시제생산은 카드보드 모델 목업, 샘플 디스플레이 등을 포함하고 있다. 시제는 무엇을
[시스템 엔지니어링(139)] 인간-시스템 통합(3) / 인간시스템 통합 요소 [시스템 엔지니어링(139)] 인간-시스템 통합(4) / HIS 쟁점 분야 인간시스템 통합 요소 시스템 설계에서 인간시스템 통합(HSI)은 여러 요소를 고려하도록 요구하고 있다. 인간요소가 운용상 치명적이며 기술적 쟁점을 가지고 있기 때문에 특별히 항공 및 국방 시스템의 경우, 우리가 지니고 있는 엄청난 지식의 양이 이러한 업체들로부터 제시된다. MIL-HDBK-46855A(5.1.2.1항 HSI 요소)에서 다음 일곱 가지 요소를 식별하도록 제시하고 있다. ① 인간요소 엔지니어링(HFE) ② 인력 ③ 인원 ④ 교육훈련 ⑤ 안전 ⑥ 의료사고 ⑦ 인간 생존 가능성 이러한 각 HSI 요소는 향후 더 많은 분석을 위해 기초를 제공해 주는 다양한 관심 분야를 포함하고 있다. 표 1은 시스템 엔지니어의 관심을 보여주는 관심 대상 분야 목록을 제시해 주고 있다. 표 1. HSI 요소 관심 분야 (출처 : MIL-HDBK-46855A) 인간요소 엔지니어링 인간-시스템 상호관계는 만일 장비와 인력 요소가 적절한 업무로 혼합