에너지저장시스템은 에너지의 효율적 이용과 더불어 신재생에너지 활용도를 높이고 전력시스템을 안정화시키는 많은 장점을 가지고 있어 신재생에너지와 기존 전력시스템 간의 조화로운 통합을 위한 수단으로 중요성이 부각되고 있다. 이 글에서는 유럽에서 실적용되고 있는 에너지저장기술의 하나인 P2G(Power to Gas) 기술과 특징을 소개하고 독일 사례를 중심으로 비즈니스 관점에서 도입 배경, 기술개발 및 사업화 현황과 국내 적용 방안에 대해 간략히 기술한다. 온실가스 규제 대응과 지속가능한 에너지시스템 구축에 대한 국가적·사회적 요구 증가 및 신재생에너지의 경제성 향상으로 신재생에너지 보급 확대가 가속화되고 있다. 그러나 신재생에너지 보급·확대는 또 다른 문제점을 발생시킨다. 즉 출력변동성이 높은 풍력, 태양광발전 등에 의한 계통 불안정성 증가가 대표적인 사례일 것이다. 이러한 현상은 풍력 및 태양광 발전량 비중이 높은 독일을 중심으로 유럽 지역 전력계통시스템에서 발생하고 있어, 국내에서도 제주 전력계통에서의 한계 접속용량 설정과 풍력발전에 에너지저장시스템(ESS : Energy Storage System)을 의무 설치하는 법안을 제정 중에있
통합 능력을 나타내는 다중 레벨로 구성된 추상적인 시스템은 각각의 능력을 통합하기 위해 구조적인 프레임과 빌딩블록을 요구한다. 우리는 구조적인 프레임을 시스템 아키텍처와 품목으로서의 빌딩블록이라고 부른다. 시스템 엔지니어의 도전은 다음 사항을 어떻게 결정하느냐에 달려있다. · 특별히 대형복합 시스템에 대한 올바른 아키텍처 프레임을 어떻게 개념화하고 형성하고 선정하느냐 · 각 아키텍처를 상호 연계된 품목 레벨로 어떻게 나누느냐 시스템 엔지니어는 대형 복합적인 문제를 쉽게 해결하고 관리할 수 있도록 작은 다중 레벨 문제로 접근하는 도전을 수행한다. 우리는 이러한 다중 레벨 분할을 계층 구조적 할당 또는 확장이라고 부른다. 아키텍처 프레임을 나누기 위하여 우리는 요구분석, 기능분석, 객체분석기법과 방법을 사용하여 계층구조 능력 세트로 다중 레벨 규격으로 나누도록 한다. 각 능력은 순서에 따라 장비, 인력 등으로 시스템 요소를 분류한 물리적 컴포넌트로 할당하고 이를 이행토록 한다. 계층구조로 나누는 동안에 개발, 구매, 구매 후 보완 등의 다양한 획득방법을 결정토록 한다. 이때 우리는 다음과 같은 질문에 답을 해야 한다. 우리가 거동 도메인
영구적으로 사용하는 소형 전원과 마이크로와트급 전자회로(1) 맨손으로 무전지 전자기기를 제작할 때 필요한 세 가지 부품 자연 에너지로 움직이는 전기 장치는 우리 주변에 많다. 일례로 태양전지를 탑재한 계산기와 손목시계를 들 수 있다. 현재의 기술을 활용하면 고성능 마이크로와트 전자 회로가 내장된, 영화감독도 크게 기뻐할 비밀 도구를 영웅에게 제공할 수 있을 듯하다. 이에 본지 연재에서는 다가오는 웨어러블, 사물인터넷 시대에 대비해, 전지와 케이블 없이 언제 어디서든 영구적으로 작동하는 미니 전원과 마이크로와트 전자 회로 만드는 법에 대해 살펴본다. 이번 달은 연재 첫 회로, mW~㎼급 마이크로 와트 전자 회로에 대해 알아본다. 수십mV에서 기동하는 전원과 IC의 저소비전력화 덕분에, 자연 에너지를 전기로 바꾸는 발전 디바이스를 사용해 전지와 케이블이 없어도 자립형 전원을 가진 마이크로 와트 전자 회로를 만들 수 있게 됐다. 스파이 영화나 SF 영화에 등장하는 영웅들은 악당이 있는 곳에 잠입하기 전, 항상 본부에 들러 비밀 도구를 준비한다. 그곳에는 기계 장치나 전기 장치가 장착된 손목시계, 문구류, 의류가 줄지어 진열돼 있어 우리를 두근두근하게 만든다. 그
X-Ray 발생장치에서 투시 영상의 해상도를 좌우하는 Focal Spot Size는 어떻게 결정되며, 제품의 확대 배율은 open tube와 closed tube에서 차이가 나는 이유가 무엇인지에 관한 의문은 발생장치의 구조를 파악하면 알 수 있다. open tube X-Ray 발생 원리는 open tube와 closed tube 모두 유사하지만, 내부 구조는 상당 부분 차이가 있다. 우선 micro-focus open tube의 경우, 지름이 150mm 내외, 길이가 500∼600mm 정도이며, 고압 발생장치를 제외한 총 무게가 40Kg 전후로 부피가 크고 무게가 많이 나가는 특징이 있다. 고압 발생장치 일체형 모델의 경우에는 60Kg을 상회한다. 그림 1의 우측 그림에서 보듯이 내부 구조에 대해 핵심 유닛을 중심으로 간단하게 설명하고자 한다. 그림 1. 쎄크의 Open tube(Transmission Type) 외관 및 내부구조 이는 튜브의 하단에 위치하며, 광원으로 쓰이는 열전자를 발생시키는 Cathode Filament와 그 상부에 (+)전압이 인가되어 열전자를 가속시켜주는 Anode, 가속된 전자 빔을 집속하고 초점을 확보하는 Electro
[산업용 로봇 1] 뉴 노멀 시대 들어선 중국…생산 패턴 전환 시도 [산업용 로봇 2] 중국 산업용 로봇 정책 동향 중국 산업용 로봇 정책 동향 중국의 산업용 로봇에 관한 정책은 2013년 12월22일에 발표된 ‘산업용 로봇 산업의 발전을 추진하는 것에 관한 지도론’에 그 정책의 방침이 나와 있다. 해당 지도 의견으로는 △ 국제 경쟁력을 가진 3~5개사의 리더 기업 및 8~10의 산업단지를 육성하는 것, △ 하이엔드 제품 시장에서 점유율을 45% 이상으로 향상시키는 것, △ 로봇 밀도(작업원 1만 명당 사용 로봇 대수)를 100 이상으로 하는 것 등을 2020년까지 발전 목표로 내세웠다. 이처럼 중국 당국은 산업용 로봇회사를 육성, 중국 내 업체가 제조하는 로봇 제품의 위상을 높이고, 산업용 로봇의 보급률 증가를 목표로 하고 있다. 그림 3. 산업 분야별 사용자 구성의 비교(2010~2012년 평균) 이러한 중국 당국의 방침을 배경으로 산업용 로봇의 도입 필요성이 높아지는 연안부의 성, 지급시를 중심으로 각지에서 구체적인 지원 정책이 정비되고 있다. 광둥성 광저우시에서는 2014년 3월에 ‘산업용 로봇 및 지능 장
당뇨병 환자는 주사기로 혈액을 채취한 후, 혈당수치를 주기적으로 자가 측정해야 한다. 이것이 주기적으로 반복되면 환자는 몸에서 느끼는 통증뿐만 아니라 정신적인 고통도 커지게 된다. 이때 채혈과 같은 측정 방식을 대체할 수 있는 검증된 무선주파수 기술이 있다면 어떨까? 최근 스마트폰과 태블릿의 안드로이드 운영체제에서 지원하고 있는 NFC가, 의료용으로 사용되는 근거리 무선 통신 기술로 큰 관심을 받고 있다. NFC(Near Field Communications)는 인접해 있거나 10cm 미만 거리의 접촉식 기기들 사이에서 데이터 교환을 위해 사용되는 RF 프로토콜로, 향후 다양한 분야에서 채택될 수 있을 것으로 전망되고 있다. 일례로, 의료 기기 제조업체들은 당뇨병 환자 피부 바로 아래에 NFC를 지원하는 초소형 혈당 센서를 이식하는 가능성에 대해 검토 중이다. 그렇게 되면, 전용 앱이 실행되고 있는 안드로이드 폰이나 태블릿을 이식된 곳 근처에서 들고만 있어도, 센서가 혈당수치에 대한 정보를 읽을 수 있다. 호스트 기기는 환자의 주치의에게 측정 수치를 자동으로 업로드시킬 수 있다. 환자가 주기적으로 측정 수치를 확인할 수 있도록 프로그램할 수 있으며, 환자가
인간의 팔과 가장 유사하고, 인간과 직접적 협력이 가능한 혁신적인 산업용 로봇이 국내에 상륙했다. 유럽 제1의 로봇 기업인 쿠카 로보터의 한국 법인인 쿠카 로보틱스 코리아는 인간과 협업이 가능한 경량 산업용 로봇 'LBR iiwa (LBR 이바)'를 한국 시장에 공개했다. LBR iiwa는 정교함과 섬세함을 요하는 조립 공정을 수행하는 산업용 로봇으로서 자체적으로 최적의 조립 위치를 탐색해 지능적으로 작동한다. 또한, 쉽게 프로그래밍할 수 있으며 간편한 조작만으로 기존의 로봇이 상상할 수 없었던 정교하고 복잡한 자동화 작업을 수행한다. 생체공학적으로 설계된 경량 로봇 LBR iiwa는 7개의 축으로 이루어져 탁월한 유연성을 제공하며 14kg까지 핸들링이 가능하다. 접근이 어렵거나 좁은 공간에서도 작업이 가능해, 자동차 차체에 플러그를 삽입하는 것 같이 작업자들이 불편한 위치에서 수행해야 하는 어려운 작업을 덜어준다. 또한, 가볍고 작은 크기에 유선형으로 설계되어 기존 생산 시스템과 쉽게 접목할 수 있으며, 사용 현장이 유동적으로 바뀌는 환경에서도 적합하다. 또한, LBR iiwa는 고성능 충돌 감지 알고리즘을 내장하고 있어 모든 축에서 충돌을 조기에 감지해
온도는 전자 시스템에서 측정되는 가장 일반적인 환경 측정 기준 중 하나로, 현재 많은 센서 종류들이 임베디드 시스템 설계자들의 다양한 애플리케이션 요건을 충족시킬 수 있도록 제공되고 있다. 그러나 설계 사양에 맞춰 전체 센서 정확도를 확실하게 하려면 온도 센서 선택에 주의를 기울여야 한다. 여기서는 CMOS 반도체 온도 센서에서 정확도를 보장하는 데 필요한 기본적인 고려 사항에 대해 살펴본다. 다양한 온도 센서 표 1. 온도 감지 기능이 필요한 애플리케이션에 사용되는 여러 가지 센서 온도 감지 기능이 필요한 애플리케이션은 일반적으로 표 1에 나타난 센서들 중 한가지를 사용한다. 정확도가 ±2℃∼±3℃인 기본 온도 감지를 위해, 저렴한 비용과 최소의 BOM이 특징인 서미스터가 가장 널리 쓰이고 있다. 그러나 MCU가 사용되는 애플리케이션에서 ADC 입력을 사용할 수 없을 경우, 반도체 센서가 많이 이용되고 있다. ±2℃ 이상의 정확도를 비롯해 저전력 소모 및 고해상도 측정이 요구되는 설계일 때, 반도체 센서는 -40∼+125℃의 센서 범위 내에서 가성비가 가장 좋다. RTD는 가격이 비싸고 정밀한
뉴 노멀 시대에 들어선 중국은 산업용 로봇 도입에 많은 관심을 보이고 있다. 산업용 로봇을 도입하면 첫째는 생산성 향상, 둘째는 무인화에 의한 인력 확보의 필요성 감소와 비용 삭감의 장점이 있다. 또 다른 이점으로는 바로 중국 당국이 내세우는 경제 성장 모델의 전환, 더 나아가 탄탄한 경제 성장 유지에도 공헌할 것으로 기대된다. 이 때문에 중국에서는 산업용 로봇 도입이 활성화되고 로봇산업 육성이 적극적으로 추진될 것으로 예상된다. ▲ 사진 1. 중국 산업용 로봇시장의 견인차이자 볼륨존은 자동차 분야이다. 해당 분야에서는 운송, 용접, 도장 등 폭넓은 용도에서 산업용 로봇이 활용되어 생산라인을 구축하고 있다. 뉴 노멀 시대 중국의 고민 중국의 경제 성장률은 2010년 이후 둔화하고 있지만, 목표치인 7.5% 내외 수준을 유지하면서 현재에 이르고 있다. 이러한 가운데 지난 2014년 12월에 열린 중앙경제공작회의에서는 앞으로 중국 경제 성장의 방향을 짐작하게 하는 방침이 제시됐다. 그날 회의에서는 경제 발전은 고속 성장에서 중·고속 성장으로 전환, 경제 발전 방식은 규모와 속도 위주에서 질과 효율성의 집약형으로 전환, 경제 구조
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. 다수 캐비티 러너 밸런스 지난 회에서는 사례로 독립된 캐비티가 다수일 때 ‘일자’형과 ‘H’형의 러너 밸런스를 고찰했다. 이번에는 멀티 캐비티로서 다수 게이트가 요구되는 제품 성형의 경우를 고찰하고자 한다. 여기서는 Knob Push Preset을 일체형으로 성형하는 것으로, 성형품의 형상이 조금씩 상이한 편이다. 일체형으로 되어 있어 동작 기능에는 인근 Knob Push Preset에 영향이 미치지 않도록 레이아웃 설계를 했고, 대량 생산에 필요한 금형과 성형 기술이 관건이 된 제품이다. 러너의 형태를 ‘일자’형과 ‘H’형 중심으로 분석하고, 이를 토대로 러너의 형상과 배열의 중요성을 고찰해 보기로 한다. 그림 1은 ‘일자&
에너지저장시스템은 에너지의 효율적 이용과 더불어 신재생에너지 활용도를 높이고 전력시스템을 안정화시키는 많은 장점을 가지고 있어 신재생에너지와 기존 전력시스템 간의 조화로운 통합을 위한 수단으로 중요성이 부각되고 있다. 이 글에서는 유럽에서 실적용되고 있는 에너지저장기술의 하나인 P2G(Power to Gas) 기술과 특징을 소개하고 독일 사례를 중심으로 비즈니스 관점에서 도입 배경, 기술개발 및 사업화 현황과 국내 적용 방안에 대해 간략히 기술한다. 온실가스 규제 대응과 지속가능한 에너지시스템 구축에 대한 국가적·사회적 요구 증가 및 신재생에너지의 경제성 향상으로 신재생에너지 보급 확대가 가속화되고 있다. 그러나 신재생에너지 보급·확대는 또 다른 문제점을 발생시킨다. 즉 출력변동성이 높은 풍력, 태양광발전 등에 의한 계통 불안정성 증가가 대표적인 사례일 것이다. 이러한 현상은 풍력 및 태양광 발전량 비중이 높은 독일을 중심으로 유럽 지역 전력계통시스템에서 발생하고 있어, 국내에서도 제주 전력계통에서의 한계 접속용량 설정과 풍력발전에 에너지저장시스템(ESS : Energy Storage System)을 의무 설치하는 법안을 제정 중에
일렉트로닉스 세계의 트랜지스터(5) 저항의 열잡음이 보인다 … 1nV/√Hz 저잡음 프리앰프 신호가 작으면 회로 내부 잡음에 뒤섞여 관측이나 처리를 제대로 할 수 없다. 따라서 저잡음 앰프로 신호를 증폭해줄 필요가 있다. 그런데 초 저잡음 OP 앰프 대부분은 바이폴러 트랜지스터 입력 타입이다. 범용으로 사용할 만한 FET 입력 OP 앰프는 다소 노이즈가 많은 제품밖에 없다. 그래서 디스크리트 트랜지스터를 사용하여 초 저잡음 앰프 LNA-1을 제작했다. 여기서는 저잡음 앰프를 설계할 때의 관점에 대해 설명한다. 1nV/√Hz 잡음 밀도의 앰프는 50Ω 저항의 열잡음과 같은 정도의 저잡음 앰프이다. 그러나 이 말만으로는 이해하기 어려울 수도 있다. 그래서 1nV/√Hz가 과연 어느 정도의 값인지 CD와 비교해 본다. CD의 이론적 S/N은 양자화 비트수 16비트로 계산할 수 있는 양자화 잡음으로 결정한다. 여담이지만, S/N은 노이즈 셰이핑(Noise Shaping)해도 변하지 않는다. 디서를 넣어도 나빠질 뿐이다. 다만 양자화 잡음이 백색 잡음이라는 가정은 잘못됐다고 생각한다. USB 측정기 APB-3으로 여러 가
배터리 혁명 시대가 열린다 (1) ... 에너지 밀도 높지만 메모리 효과 적다 배터리 혁명 시대가 열린다 (2) ... 각국은 어떻게 대응하고 있나 NS는 MIT의 교수 이안 헌터에 의해 2007년 설립됐으며, 에너지 저장, 전송 및 교통 이용 등 에너지 산업에 특화된 기업이다. 설립 이후 에너지와 관련해 향상된 성능을 제공하는 기술 특허를 여러 차례 발표하면서 제품 개발에 착수했다. 특히 이번에 발표하는 배터리 관련 기술은 전자 제품은 물론, 전기차 산업의 핵심 부품으로 작동해 괄목할 만한 성장을 가져올 수 있는 기술로 평가받고 있다. 현재 전기차 시장은 전동기에 의해 구동되는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 자동차(Hybrid EV, HEV) 및 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in HEV, PHEV)로 구분되고 있다. 전기차 시장은 2011년 1백만대에서 2015년에는 6백80만대로 성장할 전망이며, 2020년에는 1천만대로 연평균 30%씩 증가할 것으로 전망된다. 전기차 시장은 초기에는 HEV 중심으로 보급되다가, 향후 PHEV와 EV의 비중이 차츰 확대될 것으로 예상된다. 정부의 지속적인 지원과 고유가, 배터리 기술
전자공작용 소형 PC, 라즈베리파이를 체험해 보자 24시간 동작하는 웹 서버 리모컨 컴퓨터를 사용하는 전자 공작에서는 직접 제작한 알고리즘을 쉽게 실험할 수 있다. 일반적으로 원칩 마이컴 등에서 알고리즘은 CPU 파워, 메모리 크기 등 리소스의 제약에 맞춰 간단하면서도 최적화시켜 프로그래밍해야 한다. 그러나 CPU 파워가 풍부한 라즈베라 파이를 사용하면 복잡한 알고리즘도 생각한대로 프로그래밍할 수 있고 알고리즘 변경이나 재편성도 간단히 실행할 수 있다. 이달에는 실내를 쾌적하게 유지하는 에어컨의 자동 운전 리모컨을 제작해본다. 라즈베리 파이와 GPIO로 접속한 온도·습도·사람 감지 센서의 정보를 토대로 체감 온도를 계산하여 쾌적한 온도가 되는 알고리즘을 프로그래밍한다. 알고리즘은 고급 인터프리터 언어인 파이썬(Python)으로 프로그래밍한다. 이 언어는 프로그램을 컴파일하지 않고 실행할 수 있으므로, 프로그램을 재기록해 바로 실험할 수 있다. 700MHz의 CPU와 대용량 메모리를 가진 라즈베리 파이만의 장점이다. CPU 파워가 남아 부가 기능도 추가했다. 해석에 사용할 수 있는 감시 데이터를 SD 카드에 저장하는 기능도 탑재했다.
3상 전원에서 작동하도록 설계된 e-meter나 대전력 가전 용품과 같은 용도의 전원 공급장치(SMPS)는 위상 간 비대칭 시 발생하는 높은 전압에서 동작할 수 있어야 한다. 여기서는 신형 프리 레귤레이터(Pre-regulator)의 작동 및 장점들에 대해 상세히 설명한다. 프리 레귤레이터는 현재 개별적으로 동작한다. 온세미컨덕터(ON Semiconductor)는 이에 대한 사용권을 갖고 있지만, PWM 컨트롤러/레귤레이터/MOSFET 구매 고객에게는 로열티 없이 무료로 제공하고 있다. 시스템 레벨의 비용 절감 효과를 주는 이 솔루션은, 총 시스템 비용을 낮춰줄 뿐 아니라 온세미컨덕터 부품의 기술 로열티가 무료이므로 서로 도움이 될 수 있다. 프리 레귤레이터는 IC 집적을 염두에 두고 있지만, 사용 결정은 이 별도의 솔루션이 시장에서 어떻게 수용되는가에 달려있다. 신형 프리 레귤레이터 디자인 그림 1. 프리 레귤레이터는 컨버터 설계를 간소화시켜 작고 저렴한 부품을 사용할 수 있다 그림 1과 같이, 이 신규 솔루션은 SMPS 입력 단자에 전압 레귤레이터(제어 회로부)를 삽입한다. 이와 같은 경우, 프리 레귤레이터는 모든 재래식 플라이백 컨