T-code 시스템 MES·물류생산 모니터링 등 생산효율 제고 T-code system은 높은 열을 가하거나 압력을 주는 제조공정에서 MES를 도입하기 어려운 점을 보완했다. 세라믹 자동화 공정의 고열에서도 잘 견디며, 연마를 위한 쇼트블라스트에서도 추적이 가능하기 때문이다. 이는 RFID와 바코드가 제품과 함께 열처리 공정에 들어가는 단점을 보완한 것이다. 조명과 카메라의 위치 등을 초기 세팅하면 기존의 바코드처럼 높은 인식률을 가질 수 있다. 박종현 객원기자 (컨트롤코리아 대표) MES란 흔히 ‘제조 실행 시스템(MES: Manufacturing Execution System)’이라고 한다. MES는 제조 상황을 실시간으로 모니터링 하면서 생산의 효율성을 높이고 경쟁력을 확보하기 위해 꼭 필요한 시스템이다. 말하자면 제조에 중점을 둔 ERP이다. 실제로 ERP회사에서 MES쪽으로 많이 뛰어들어 개발 중이다. MES의 주요 기능은 다음과 같다. · 생산계획에 따른 진척사항 모니터링 · 자재투입 상황 통계와 집계 · 설비와 품질 현황정보 수집 및 판단 · 위에 대한 내용에 따른 조치 기능 · OPC 서버를 통한 MES 구성 대부분의 시스템과 장비
[3차원프린터의 금형 제조] 전자빔 적층조형에 의한 구조 부재의 창제 전자빔 적층조형법(EBM 적층조형법)은 3차원 CAD 데이터에 기초하는 전자빔(EB) 주사에 의해 금속 분말을 선택적으로 용융·응고시킨 층을 반복 적층시켜 3차원 구조체를 제작하는 새로운 네트셰이프 가공 기술로서 기대되고 있다. 레이저빔(LB) 적층조형법과 비교하여 EBM 적층조형법에서는 고출력의 EB를 고속으로 주사하는 것이 가능하기 때문에 보다 고속의 조형이 가능하다. 또한 LB에 비해 EB는 조사 깊이 방향으로 빔 폭을 거의 바꾸지 않고 침입하는 경향이 강하기 때문에 깔아서 메운 분말 바닥을 깊이 방향으로 효율적으로 용융시키는 것이 가능하고, 2,000℃를 넘는 고융점 재료도 고밀도로 조형할 수 있게 된다. 또한 고진공 중에 조형하기 때문에 산화 및 질화의 영향이 없고, 고품질 금속 제품의 조형에 적합하다. 여기서는 전자빔 적층조형 기술의 현상에 대해 설명하고, 실제 응용 예로서 생체용 Co-Cr-Mo 합금의 조형에 대해 다룬다. EBM 적층조형법으로 얻은 특징적인 금속 조직과 그 역학특성에 대해, EBM 적층조형 기술의 향후 전망에 대해 서술한다. 전자빔 적층조형장치는 현재 스웨덴의
로봇 시스템 제어와 응용(5) 한 바퀴 구동 시스템 제어와 응용 정슬 충남대 메카트로닉스공학과 교수 (jungs@cnu.ac.kr) 지난 호에서는 수송체 시스템으로 사용되는 두 바퀴 구동 이동로봇 시스템의 제어와 응용을 다루었다. 이번 호에서는 보다 도전적인 한 바퀴 구동 이동로봇에 대해 다루고자 한다. 두 바퀴의 경우 측면은 안정적이라 주행방향의 균형제어가 중요한 반면, 한 바퀴는 주행방향은 물론 측면 방향의 균형도 유지해야 하는 어려움이 있다. 한 바퀴로 균형을 유지하여 주행하므로 설계에서부터 제어까지 완성하기가 쉽지 않은 시스템이다. 하지만 도전적인 자동화 기술의 좋은 사례임은 틀림이 없어 소개하고자 한다. 외발자전거 타는 로봇 우리는 종종 외발자전거를 타는 사람들을 서커스 공연장이나 공원에서 접한다. 외발자전거 위에서 저글링을 하기도 하고 장애물을 넘기도 하는 묘기들을 본 적이 있다. 최근에는 외발자전거로 운동하는 사람들이 늘어나는 추세이다. 외발자전거를 타는 것은 두발자전거를 타기보다 매우 어렵다. 그렇다면 로봇이 외발자전거를 타는 것은 가능할까? 일본의 무라타 회사는 무라타 걸이란 외발 타는 로봇을 만들어 선보였다. 무라타 회사는 주로
High Layer Count PCB에 적용하는 무연 리플로우 Happy Holden외 1명 무연 어셈블리 프로세스에 적응하는 데 가장 까다로운 인쇄회로기판 중 하나는 계층 수가 많은 멀티레이어이다. 이러한 멀티레이어는 스루홀과 수동 땜납 컴포넌트, 2회 이상의 재작업 주기를 요구하는 경우가 많다. 또한 보다 높아진 리플로우 온도와 느려진 무연 솔더의 젖음성은 라미네이트 및 구리 도금된 홀 배럴에 커다란 압박을 가하고 있다. 때문에 대부분 경우 여기사 사용된 기판들은 첨단의 보다 높은 열 성능의 FR-4로도 신뢰할 만한 조립을 실현하지 못하고 있는 실정이다. 이러한 문제를 극복할 수 있는 해결책으로는 기존의 설계 규칙과 이를 보다 개선시킨 조립 기술을 사용해 멀티레이어를 재설계하는 방법을 고려할 수 있다. 이와 관련, Happy Holden외 1명은 SMT지 최신호에서 ‘High Layer Count PCB에 적용하는 무연 리플로우’라는 원고를 통해 자신의 견해를 밝혔다. 이를 요약하면 다음과 같다. 무연 어셈블리 프로세스를 수용함으로써 얻게 되는 가장 까다로운 멀티레이어 유형 중 하나는 스루홀 부품과 여러 PWR/GND 플레인을 포함한 계층 수가 많은 두꺼
SERA법을 이용한 땜납 범프 표면 산화막 해석과 범프 융합시험에 따른 실장성에 미치는 영향 평가 Shinji ISHIKAWA 외 3명 BGA 패키지의 기판 실장이나 플립칩 접속에서 미융합과 같은 문제가 생기지 않게 하기 위해서는 리플로우 시 범프 표면 산화막이 신속히 제거돼야 한다. 따라서 땜납 범프 표면 산화막 상태를 해석하고, 접합성에 미치는 영향을 평가하는 것이 중요하다. 그러나 기존의 범프 표면 산화막 해석은 일반적으로 AES(Auger Electron Spectroscopy) 프로필 분석으로 해왔기 때문에 전반적인 구조가 밝혀지지 않았다. 따라서 Shinji ISHIKAWA외 3명은 「일본실장학회지」 최신호에서 ‘SERA법을 이용한 땜납 범프 표면 산화막 해석과 범프 융합시험에 따른 실장성에 미치는 영향 평가’라는 원고를 통해 자신의 견해를 밝혔다. 그 내용을 요약하면 다음과 같다. 땜납 범프의 표면 산화막을 쉽게 해석할 수 있는 연속전기화학환원법을 이용해 SAC계 무연 땜납의 산화막을 측정하고 TEM 해석을 통해 측정 결과를 검증했으며, 땜납 범프의 표면 산화막 상태가 접합성에 미치는 영향을 확인하기 위해 범프들을 맞대어 리플로우 함으로써 산화막
무세척 플럭스에서의 컨포멀 코팅법 Karl Seelig 외 1명 PCB 설계 및 제조 등 모든 공정에서 주의를 요구하는 컨포멀 코팅은 최근 기능성 및 상호운용성이 증가함에 따라 가혹한 환경에 사용하는 전자제품에 사용하려는 움직임이 증가하고 있다. 이에 Karl Seelig 외 1명이 SMT지 최신호에서 ‘무세척 플럭스에서의 컨포멀 코팅법’이라는 주제로 무세척 플럭스에서 컨포멀 코팅 기법을 적용을 고려하고 있는 엔지니어를 위해 실질적인 도움을 주고자 수 백 개의 테스트와 재료 조합을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 이 글을 작성했다. 요약하면 다음과 같다. 많은 데이터를 통합한 결과 다양한 타입의 어셈블리에 대한 무세척 플럭스 화학물질에 컨포멀 코팅을 안전하게 사용할 수 있다는 결론을 내리게 됐다. 코팅이 보호기능을 원활히 하고 어셈블리의 미션 프로파일을 충족시키려면 호환성 테스트를 필수적으로 수행해야 하며, 이에 낮은 스탠드오프 장치와 수용성 유기 잔여물을 완전히 제거할 수 있는 능력이 결합되면서 더 많은 어셈블러가 무세척 프로세스에 관심을 기울이고 있다. 이러한 상황에서 수용성 대 무세척 간의 위험성 평가는 항상 무세척이 우세한 것으로 나타났다. 무세척 프로세
3차원 실장을 위한 패키징 기술 Tomoko TAKAHASHI 외 1명 최근 고기능을 요구하는 휴대전화나 고도의 화상기능을 갖춘 전자기기 및 가혹한 환경에서도 버틸 수 있는 전자기기에 대한 요구가 심화되면서 반도체 패키징 기술에 대한 요구 사항이 변화됐다. 이에 대해 Tomoko TAKAHASHI 외 1명는 「일본실장학회지」 최신호에서 ‘3차원 실장을 위한 패키징 기술’이라는 글을 통해 견해를 밝혔다. 이를 요약하면 다음과 같다. 최근 십수 년 사이 반도체 패키징 기술에 대한 요구 사항이 변화됐다. 이는 고기능을 요구하는 휴대전자 기기나 고도의 화상처리 기능을 갖춘 전자기기, 그리고 상당히 가혹한 환경에서 사용되는 전자기기의 등장에 기인하는 것이다. 그 결과 시장 요구에 부응하도록 반도체 디바이스가 진보를 거듭했으며, 그 디바이스를 기능 장치화하기 위한 반도체 패키징 기술 또한 진보했다. 고도의 처리를 뒷받침하는 전기 성능 관점에서는 디바이스로부터의 최단 접속하기 위한 기술로서 플립칩(Flip Chip) 접속 방법이나 디바이스에서 얻은 신호의 임피던스 제어 기술을 개발했고, 디바이스 고기능화에 따른 발열량 상승을 보완하기 위해 패키지의 저열·저항화를 실현해왔
석탄 수급 실태와 저탄소사회를 향한 석탄 정책 동향 중국에서는 석탄이 장기에 걸쳐 에너지 수급의 주역 자리를 유지하고 있다. 과거 20년간 1차 에너지 생산에서 차지하는 비율은 75% 전후로 추이되는데 최근 상승세로 돌아섰다. 천연가스의 생산 확대와 더불어 풍력 등 비화석 에너지 개발이 빠르게 진행되고 있지만 제2의 에너지원인 석유의 생산 저미로 인한 점유율 저하분을 보충할 수 없었던 것이 그 배경이다. 한편 에너지 수요의 다양화를 반영해, 1차 에너지 소비에서 차지하는 석탄 비율은 생산 비율을 약 5포인트 밑도는 70% 전후로 추이하고 있다. 발전 전력량에서 차지하는 석탄 화력의 비율은 강수량으로 좌우되는 제2의 전원인 수력발전의 영향으로 변동되기 쉬운데 1990년대 후반부터 대략 75% 이상으로 추이된다. 중국은 석탄 공급량과 소비량이 세계 절반을 차지하는 석탄 수급 대국이다. 중국에서 석탄은 최대의 에너지원이자 최대의 CO2 배출원이다. 석탄을 빼고서는 중국의 에너지나 온난화 문제를 논할 수 없고, 석탄 대책을 제외하고 중국의 에너지 안전 보장이나 온난화 대책, 그리고 저탄소사회의 구축을 논할 수 없다고 해도 과언이 아니다. 연재 두 번째인 이번 회에는
부체식 해상 윈드팜 실증연구의 변전설비 개요와 향후 전망 부체식 해상 풍력발전용 송변전 시스템은 경제산업성의 위탁 업무인 2011년도 부체식 해상 윈드팜 실증연구사업의 일환으로 실시하고 있다. 히타치제작소에서는 이 프로젝트의 부체식 해상 발전소를 위한 변전 시스템 및 2MW 다운 윈드 풍차(미쓰이조선에서 수주)를 담당하고 있다. 히타치제작소는 변압기, 개폐기, FC, BTB, HVDC, SVC 등 송변전 시스템에서 요소 기술과 많은 실적을 보유하고 있다. PCS와 조합시켜 출력 변동을 흡수하는 축전지 설비에서는 태양광과의 조합 실적이 있고, 기간 계통의 대규모화에 필수 불가결한 전기소, 지역, 전체 계통을 최적 제어하는 시스템, 고장 시의 최적 계통 제어, 전력 계통 감시 제어 시스템 등의 개발을 적극적으로 진행한다. 여기서는 이 시스템에서의 해상 부체식 변전설비의 개요를 소개한다.
7MW 부체식 해상 풍차 개발 풍력발전은 재생 가능 에너지 중에서도 성숙한 기술 체계와 풍부한 실적이 있으며, 발전 원가가 낮아 전 계적으로 도입․보급이 진행되고 있다. 육상 풍력은 1980년 로터 직경이 15m인 풍차 개발로 막을 열었지만, 2000년이 지나면서 100m 이상으로 대형화됐다. 하지만 수송, 경관이나 소음의 제약으로 인해 대형화에 한계가 있다. 반면 해상 풍차는 이러한 제약이 적기 때문에 로터 직경 150~180m, 정격 출력 5~7MW의 대형 풍차 개발이 급전개됐다 미쓰비시중공업도 1980년부터 육상 풍력발전 설비의 개발에 착수하여 30년 이상 풍력발전 기술 실적을 쌓으며 오늘날까지 1, 2MW의 풍차 개발을 추진, 최근에는 2.5MW의 기어식 타입의 표준기를 판매하고 있다. 또 최근에는 2.5MW에서 7MW, 장래에는 10MW의 해상풍차의 실용화를 목표로 개발을 진행하고 있다. 여기서는 유압 드라이브 방식을 채용한 7MW의 착상식 해상 풍력과 후쿠시마 앞바다의 7MW 부체식 해상 풍력의 실증 사업에 대해 설명한다.
마루베니의 해상 풍력 사업 마루베니는 2011년 11월 Gunfleet Sands 해상 풍력발전의 권익 49.9% 취득을 완료하고, 이후 동 사업의 운영에 관여하고 있다. 이 사업은 일본 기업으로는 최초로 상업 운전용 해상 풍력발전 사업에 본격 참여한 것이다. Gunfleet Sands는 영국 남동부(영국 에픽스 주 약 7km 남동)에 위치하며, 런던에서 자동차로 3시간 거리에 있다. 이 사업에서는 Gunfleet Sandsd의 앞바다 쪽 약 15km 정도 지점에 3.6MW의 시멘스제 풍차 48기, 총발전량 172MW의 해상 풍력이 이미 설치를 마쳤고, 2010년 봄부터 가동 중이다. 풍차의 허브 높이는 75.5m, 블레이드를 포함한 높이는 129m이다. 이곳은 수심이 10~15m로 얕고 풍황도 안정적이며 평균 설비 이용률은 36~37%이다. 일본에서는 25% 정도로 우수한 조건으로 간주되기 때문에 그 의미에서는 매우 순조로운 상황이다. 이와 같이 마루베니는 해상 풍력 분야에서 유럽 사업 참여를 적극적으로 진행하는 동시에 북미 등 향후 해상 풍력발전 사업이 본격적으로 추진될 가능성이 있는 시장에의 참여도 검토하고 있다. 이 글에서는 마루베니의 해상 풍력발전
동일본 대지진 이후의 부흥을 모색하다 동일본 대지진에 따른 후쿠시마 현의 피해를 보면, 사망자는 쓰나미와 이후의 피난 생활에서 사망한 사람을 포함하면 2013년 4월 29일 현재 3천 명을 넘어섰으며, 지진과 쓰나미에 의한 공공시설의 피해액은 1조 엔에 달한다. 재해로 인한 후쿠시마 제1 원자력발전 사고의 영향은 현 내의 모든 산업과 분야에 미치고 있다. 예를 들면, 후쿠시마 현의 장점인 농립수산업은 출하 자숙․제한, 작물 심기 자숙․제한, 입하 거부․가격 하락, 어업 자숙으로 이어졌고, 도호쿠 지역 최고의 출하액을 자랑하던 제조업도 납입 거부, 방사선 측정 요구, 공장의 이전․폐쇄로 어려운 상황에 놓여 있다. 관광업 역시 일부 회복 조짐은 보이지만 여전히 힘든 상황이 이어지고 있다. 후쿠시마는 많은 지역과 사람들로부터 지원과 협력을 얻어 복구를 향해 착실히 발걸음을 내디뎠다. 여기서는 후쿠시마 현의 복구를 위한 중점 시책인 재생 가능 에너지 관련 대응에 대해 소개한다.
제품의 정도는 금형이 생명이다. 대부분의 금형은 일품 생산품으로, 복잡한 형상으로 높은 정도가 요구되는 경우가 많다. 또한 금형 제작 기술은 제조를 지탱하는 중요한 기술로 최근 신흥국에서 바짝 쫓아오고 있는 가운데 고정도화, 저가격화, 단납기화 등 경쟁력 강화가 필수 과제가 됐다. 자동차나 가전산업 등의 대량 생산에서는 생산 기술의 혁신이나 품질 향상을 실현하기 위해 계측장치는 없어서는 안된다. 최근 비접촉 3차원 측정기도 보급되고, 또한 X선 CT장치도 주목을 모으고 있다. 이것은 측정 효율의 향상에 의한 측정 시간의 대폭적인 단축에 기대하는 바가 크다. 그러나 대부분의 측정 대상에서 측정의 요구 정도가 불충분하거나 또는 워크의 색깔이나 광택, 형상으로 측정을 생각한대로 할 수 없는 케이스가 있다. 이와 같은 경우는 접촉식이 사용되는 경우가 많다. 또한 최근 금형가공에도 5축가공기가 이용되기 시작했다. 이 글은 일본공업출판에서 발행하는 기계와공구지에 게재된 내용으로, 레니쇼(주) 3차원측정기 프로덕트그룹 오바 다츠시 비즈니스매니저가 저술했다.
일본의 제조는 산업계의 장기 국내 수요 하락과 해외 전개 확대에 의해 매우 어려웠지만, 최근 아베노믹스 효과로 경제 상황이 서서히 회복되고 있다. 한편 해외 상황을 보면 BRIC’S(브라질, 러시아, 인도, 중국), VISTA(베트남, 인도네시아, 남아프리카, 터키, 아르헨티나) 및 MINTS(2013, 멕시코, 인도네시아, 나이지리아, 터키) 등으로 광범위한 일본 국내 산업의 해외 전개에 의해, 제조에 관한 높은 기술 노하우가 축적된 신뢰성 높은 제품으로서 많은 나라들의 신뢰를 얻고 있다. 제조의 기반 산업이 되는 세계의 조강 생산량이 1990년에서 1999년에는 연간 7억톤으로 저조했지만, 2000년 이후에는 서서히 증가하여 연간 8억 4,700만톤, 2006년에는 연간 12억 4,900만톤, 2011년에는 연간 15억 1,700만톤을 기록했다. 이러한 아시아 여러 나라들과 개발도상국의 수요 증가로 인한 산업의 활성화에 동반하여 증가, 앞으로도 이 경향은 계속될 것으로 생각한다. 이 글은 일본공업출판에서 발행하는 기계와공구지에 게재된 내용으로, 九州공업대학 대학원 정보공학부 히하라 마사히코 교수가 저술했다.
끼워맞춤이나 접동 부품, 금형, 절삭공구, 반도체 등의 중요 부위 다듬질에 연삭작업은 없어서는 안 된다. 최근의 연삭가공에서는 다듬질 면조도나 형상에 대해 고정도화가 요구되고, 연삭기에서는 1μm의 최소 절입깊이로는 만족할 수 없어 0.1μm 절입깊이 사양을 요구한다. 또한 환경 대응 연삭에 대한 요망과 연삭액에 관한 메인티넌스나 트러블 대응에 관한 기술 향상에 대한 요구도 있어, 주변 기술에 관한 여러 가지 연구가 이루어지고 있다. 그러나 정도 요구가 높다고 해서 연삭기구를 담당하는 숫돌입자 끝단 형상을 절삭공구와 같이 정량적으로 조정할 수 있는 것은 아니다. 숫돌입자가 담당하는 절삭작용도 자생작용, 무딤, 입자탈락, 눈메움 등의 확률적인 변화 과정을 파악할 수 없기 때문에 연삭가공의 최적화를 도모하기 어려운 상황이다. 또한 연삭액을 쿨런트라고 부르듯이 연삭은 ‘열과의 전쟁’이므로 환경 대응에 대한 도전도 절삭에 비해 정도 요구가 높은 만큼 어려운 과제이다. 이 글은 일본공업출판에서 발행하는 기계와공구지에 게재된 내용으로, 모노즈쿠리대학 토에 신이치 교수가 저술했다.