무선 센서 시스템은 유선 센서에 필요한 배선하는 수고와 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 소형화할 경우 어디든 간단하게 설치할 수 있는 장점도 있다. 무선화하려면 데이터 전송을 무선화해야 할 뿐 아니라 전지 구동도 필수다. 전지를 오래 사용할 수 있도록 하는 저소비전력 시스템 구축 기술, 전지를 충전하면서 사용하는 에너지 하베스팅 기술 등이 주목받고 있다. 여기서는 저소비전력 무선 센서, 충전 가능한 전지, 하베스팅을 실행하는 태양광 패널을 조합해 전지 교환 없이 장시간 동작을 기대할 수 있는 무선 센서 장치를 시험 제작해 본다. 실내 환경에서 사용하는 태양광 발전은 실외와 비교했을 때 조사되는 빛이 약하므로, 발전량이 작아 무선을 송수신하는 시스템을 동작시키는 것은 어렵다. 그러나 이번과 같이 형광등 바로 옆에 설치하면 충분한 에너지를 얻을 수 있어 무선 시스템을 현실화할 수 있다. 센서 장치의 핵심 부품은 에너지 하베스트를 위한 태양광 패널, 에너지 저장을 위한 리튬이온 축전지, 충전을 제어하는 충전 제어 기판, 데이터를 통신하는 무선 모듈이다. 여기에 CdS를 사용한 광센서 회로를 접속했다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
DC-DC 컨버터는 어떤 값의 직류 전압에서 다른 값은 직류 전압을 만드는 회로이다. 이 회로의 기능을 모아 IC로 만든 것이 DC-DC 컨버터이다. DC-DC 컨버터는 그 방식과 능력에 따라 종류가 다양하므로 용도에 맞춰 사용해야 한다. 여기서는 응용 범위가 넓은 코일을 사용하는 회로를 중심으로, 트랜스가 사용된 전원 회로와 콘덴서가 활용된 충전 펌프 방식의 전원 회로에 대해 기본 동작과 특징을 정리한다. 전자기기를 동작시키기 위해서는 전원 회로가 필요하다. 최근에는 하나의 전자기기에 다양한 디바이스가 탑재되어 각각의 동작에 적합한 전압이 있다. 예를 들어 마이컴의 경우 5V나 3V, 10개를 직렬로 한 백색 LED의 경우 32V 전압(백색 LED는 1개에 3.2V 전압이 필요하다), 액정 패널의 경우 양전압과 음전압 등과 같은 식이다. 전지와 AC 어댑터에서 입력되는 전압으로부터 전자기기 내에 필요한 다양한 값의 전압을 만들려면 승압이나 강압, 음전압과 같은 전압 변환을 실행해야 한다. 여기에 필요한 것이 DC-DC 컨버터이다. 일반적인 DC-DC 컨버터의 기본 동작은 ‘입력 전원으로부터의 에너지를 인덕턴스에 축적하는 기간’과 ‘축적한 에너지를 출력으로
신소재인 SiC로 만들어진 파워 MOSFET을 사용하면 5kW 태양광 발전 파워 컨디셔너나 5k~10kW 전기자동차 인버터의 체적을, 실리콘으로 만든 파워 MOSFET을 사용했을 때의 약 1/2로 할 수 있다. 이것은 ON저항이 약 1/10이며 스위칭 시의 리버커리 전류가 줄어 소자 손실을 줄일 수 있기 때문이다. 한편, SiC MOSFET은 Si MOSFET과 똑같이 구동할 수 없다. 여기서는 특성 차이를 검증한 후 구동 방법을 소개한다. 지금까지 주류를 이루었던 실리콘(Si) 계열 파워 반도체 디바이스에 대해 최근에는 실리콘 카바이드(SiC)나 질화갈륨(GaN)이라 불리는 새로운 재료를 사용한 파워 반도체 디바이스가 주목 받고 있다. 도통 손실 대폭 저감, MHz급 고주파 스위칭을 실현할 수 있기 때문이다. 손쉽게 고효율을 얻을 수 있고, 냉각 시스템을 소형화할 수 있는 요술방망이 같은 파워 반도체 디바이스 같지만, 지금까지의 전원 시스템을 그저 치환하기만 한다면 최악의 경우 단락에 의해 디바이스가 파손되어 버린다. 새로운 재료인 SiC를 사용한 파워 반도체 디바이스와 기존 Si을 사용한 MOSFET의 특성 차이는 손실을 줄이기 위한 구조에 있다. 기존
회로 설계란, 전자부품을 조합해 기능을 실현하는 것이다. 하나의 기능에 이르는 회로에는 몇 가지 방법이 존재하므로 한 가지로 단정지을 수 없다. 원리는 같아도 실현 방식이 다른 회로 몇 개가 존재하며 경쟁 관계에 있는 것이 제품 설계의 어려움이다. 아주 간단한 회로라도 다양성을 갖고 있다. 저항, 코일, 콘덴서를 조합한 것만으로도 같은 임피던스(저항을 말한다)를 나타내는 회로가 여러 개 있다. 여기서는 옴의 법칙부터 시작해 여러 개의 회로 소자의 기능을 ‘임피던스’라는 관점에서 해설한다. 복잡한 회로가 임피던스라는 하나의 개념에 집약되어 동일한 임피던스를 실현하면, 완전히 똑같이 기능한다는 것을 알 수 있다. 임피던스가 같아도 회로 방식이 다르면 사용하는 부품과 비용도 달라진다. 이와 같은 관점에서 회로를 다시 보면 새로운 것을 발견할 수 있을지도 모른다. 옴의 법칙이라고 하면 저항에 전지로 전압을 부여할 경우 전류가 흐르는 것과 같이 직류에서 성립하는 법칙이라고 생각하는 사람도 있을 것이다. 옴의 법칙은 좀 더 넓은 개념에서 사용할 수 있지만 우선은 ‘직류에서 사용하는 옴의 법칙’에 대해 해설한다. 옴의 법칙이란 저항과 전압과 전류의 관계를 나타낸 것이며
게오르크 옴의 이름을 딴, 기본적이고 근본적인 옴의 법칙은 전압(전위차)과 전류라는 물리 개념과 저항의 관계를 밝힌 것이다. 이로써 물리 현상인 전기를 제어하여 이용하기 위한 ‘회로’라는 개념이 생겨났다. 회로 이론에서 중요한 키르히호프 법칙도 옴의 법칙이 토대가 되었다. 모든 회로는 옴의 법칙에 따라 움직인다. 오늘날 우리가 가진 전기제품, 가젯 등의 내부 회로도 모두 옴의 법칙에 지배되어 설계되며 사양대로 작동한다. 따라서 옴의 법칙이 전자회로의 완전한 이론이라고 한다. 전압과 전류의 관계를 저항이라는 비례상수로 나타내면 옴의 법칙이 되며 우리가 설계하는 회로에 연결된다. 옴의 법칙, 저항, 회로는 떼려야 뗄 수 없는 관계인 것이다. 여기서는 전자회로 설계의 첫 걸음으로, 원점인 옴의 법칙과 법칙의 주역인 저항에 대해 다양한 시각으로 재검토한다(시시한 복습 문제가 아니므로 걱정하지 않아도 된다). 옴의 법칙 ‘V=IR’은 중학교에서 배우는 전기의 기본 법칙이다. 시험 볼 때 회로 문제를 푼 경험이 있을 것이다. 옴의 법칙을 시험 문제를 풀이용, 즉 이미 있는 회로도를 해석하는 계산식으로 받아들였다면 회로 설계에는 도움이 되지 않는다. 왜냐 하면 해석과 설
이번 달은 연재 마지막회로, 고주파 회로의 주파수 특성을 측정할 수 있는 네트워크 애널라이저를 아두이노(Arduino)로 만들어 보았다. 입출력 임피던스는 50Ω이며, 피측정 회로는 고주파용 50Ω 입출력을 대상으로 한다. 이 네트워크 애널라이저는 진폭만 보는 간단한 네트워크 애널라이저이다. 위상 정보까지 보는 벡터 네트워크 애널라이저가 아니므로 스미스 차트는 표시할 수 없다. 고주파에서는 임피던스가 정합되어 있지 않을 경우, 신호의 일부가 반사되어 파형이 왜곡되거나 생각했던 특성이 나오지 않는다. 고주파의 주파수 특성에서는 반사 특성도 통과 특성과 마찬가지로 중요하다. 이번에 제작한 네트워크 애널라이저로는 외부에 접속하는 피측정 회로의 통과 특성과 반사 특성을 볼 수 있다. 구성을 간단히 하기 위해 다이내믹 레인지는 약 40dB로 하고, 출력 레벨 보정도 수동으로 했다. 측정 대상은 진폭만(위상은 불가)이며 주파수 대역은 1M∼100MHz(수정, LPF 변경에 의해 150MHz까지 확장 가능), 주파수 스텝은 1MHz(프로그램 변경에 의해 1Hz 스텝으로 설정 가능), 통과 측정 다이내믹 레인지는 40dB, 그리고 귀환 감쇠량 측정 다이내믹 레인지는 20d
현재 휴대전화, 태블릿 PC, 노트북, 전동공구 등 주변 모바일 기기에는 충전 타입의 리튬이온 축전지가 사용되고 있다. 최근 수년 사이에 전동 어시스트 자전거, 하이브리드카, 전기자동차(EV), 가정용 축전장치 등 대형 제품에도 사용되기 시작했다. 이번 달에는 연재 첫 회로, 리튬이온 축전지에 관한 기초 지식을 소개하고 기본 특성을 실험과 함께 해설한다. 니켈카드뮴 축전지나 니켈수소 축전지는 완전히 충전하여 조금 사용한 후 다시 충전하는 것을 반복할 경우, 조금 사용했는데도 다 사용한 것처럼 전압이 극단적으로 낮아지는 경우가 있다. 이것을 메모리 효과라고 한다. 마치 전지 자체의 용량이 적어진 것처럼 기억하므로 이러한 이름이 붙었다. 메모리 효과를 방지하거나 해소하려면 한 번 완전하게 방전시킨 후 충전해야 한다. 리튬이온은 니켈카드뮴 축전지나 니켈수소 축전지에서 나타나는 메모리 효과가 일어나지 않는다. 한 번 완전하게 방전시킬 필요가 없으며, 사용자가 자신의 상황에 맞게 충전해서 사용할 수 있다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
수동 발전기나 태양전지, 풍력발전기 등의 소전력 발전 장치로 발전된 전력을 간단하게 모니터할 수 있는 직류 전력계를 제작해 보았다. 회로는 한 장의 프린트 기판에 모았으며 발전기를 연결하는 단자, 부하를 연결하는 단자 각각 쌍으로 하여 대응을 알기 쉽도록 배치해 기판에 직접 설치했다. 전원은 단3형 전지 4개이며, 기판은 수지판에 고정하고 수지판 뒤쪽에 전지박스를 설치했다. 수동 발전기는 몇몇 메이커에서 시판되고 있다. 이번에는 케니스사의 HG형 수동 발전기를 주요 대상으로 생각했다. 이 발전기의 경우, 무부하 전압은 최대 18V 정도 발생한다. 출력을 단락하면 전류는 최대 1.8A 정도 흐르며 이 이상 흐르려고 할 경우 핸들이 무거워 부서진다. 또한, 다양한 저항값의 부하를 연결해 출력을 조사하면 대략 10Ω 정도가 최적의 부하이며, 이 때 최대 10W 정도의 전력을 낼 수 있다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
지구는 물을 매체로 하여 생명 활동이 일어나는 기적적인 환경을 갖고 있다. 이 환경에서 결정적으로 중요한 요소는 온도이다. 인류가 만들어낸 많은 문화와 기술은, 생명체는 아니지만 대부분 지구 환경과 그 온도 안에서만 유효하다. 따라서 길게는 50년, 짧게는 2년 동안의 온도 환경에서 받는 영향이 가장 중시된다. PC나 스마트폰 등의 전자기기 분야에서도 그렇다. 처음부터 대체 무슨 말을 하는지 의아하게 생각하는 사람도 많을 것이다. 결국 여기서 말하고 싶은 것은 ‘온도 재는 방법을 널리 알아 두면 도움이 된다’는 점이다. pn 접합을 가진 트랜지스터(Tr), LED, 다이오드(D), 카본 저항(R) 등의 I-V 특성을 커브 트레이서로 측정할 때, 전류를 많이 흘리면 저항이 점점 낮아지는 현상(금속 피막 저항에서는 반대로 저항이 증가하지만 변화가 적다)을 흔히 경험하게 된다. 이것은 온도 상승에 의해 일어나는 현상인데, ‘이것을 데이터화하여 이용하면 상당히 든든하다’는 이유로 여기서는 펄스 I-V 측정 방식에 대해 소개한다. 온도에 의해 I-V 특성이 변화하는 것이라면 측정 대상은 카본 저항, 다이오드, 트랜지스터 등 무엇이든 상관없다. 온도계수가 큰 것일수록
IoT 패러다임, 스마트빌딩 비즈니스의 기회 공간, 보안, 에너지 관점의 솔루션으로 스마트 한 빌딩 만드는 기술개발이 IoT의 새로운 패러다임! 취재=안은혜 기자(atided@hellot.net) 유비쿼터스와 스마트 패러다임 10년 전부터 유비쿼터스(Ubiquitous)에 대한 개념이 이야기되기 시작했고, 이후 ‘스마트서비스 스페이스(Smart Service Space)’를 거쳐 최근에는 IoT(Internet of Things)가 이슈화 되고 있다. 영국의 스톤헨지(영국 윌트셔주 솔즈베리평원에 있는 고대의 거석기념물)는 원시인들의 ‘협업’으로 이뤄낸 공간(Space)으로 알려진 건축물이다. 건축기술에 IT기술이 융합된 것이 ‘스마트빌딩(Smart Building)’이다. 공간은 한자로 풀어보면 비어있는 ‘공(空)’과 기둥이나 벽 등이 해당되는 사이 ‘간(間)’으로 설명할 수 있다. 다시 말해 한정된 영역을 의미하는 것이다. 식당, 박물관 등의 공간이 만들어지는 행위가 일어나면 서비스를 제공해야한다. 이를 위한 하드웨어, 소프트웨어적인 요소가 필요하다. 아울러 안전한 공간을 만들기 위해 CCTV 등의 보안(Security) 요소가 필요하게 된다. 다양한 I
DENSO가 QR 코드를 발표한 1994년은 이미 몇 개의 2차원 심벌이 당시 자동인식업계 단체인 AIMI는 1972년 미국에서 설립되어 서서히 각국에 지부를 설립했다. 1990년대는 AIM International, 2000년대는 AIM Global이라는 이름을 짓고, 현재는 AIM이라고 이름 지었다. AIMJ는 1986년 임의단체인 AIM Japan(국제자동인식공업회)으로 설립되었다. 1999년에 임의단체인 AIM Japan을 발전적으로 개칭하여 (사)일본자동인식시스템협회를 설립했다. 2004년 영문 명칭을 AIMJ에서 JAISA로 변경하여 AIM Global에서 탈퇴했다. 규격으로 제정되었으며, 또한 제정작업 중이거나 자동인식업계의 표준 심벌로 보급 조짐을 보이고 있다. 이런 점에서 QR 코드도 AIMI 규격으로 제정하는 것이 중요하게 생각되었다. 그렇지만, 1996년 자동인식기술의 표준화를 실시하는 위원회인 ISO/IEC JTC1 SC31이 설립되어 선행하는 2차원 심벌이 ISO 표준을 목표로 했다. 따라서 QR 코드도 최종적으로 ISO 표준을 목표로 하게 되었다.
지난 연재까지는 우리 주변에서 사용되는 아이템에 NFC 태그를 도입하여 오리지널 액세서리를 작성하는 사례에 대해 소개했다. 이 사례는 거리에서 화제가 된 애플리케이션과 액세서리를 누구라도 간단하게 자체적으로 제작할 수 있는 하나의 방법으로, 앞으로는 점점 더 주목을 끌 분야로 예상된다. ‘간호’라는 단어를 떠올리면 살고 있는 장소나 가족구성 등 사람에 따라 다양한 간호의 형태를 떠올릴 것이다. 필자가 아내나 친구들과 이야기할 때 공통된 화제가 되는 것은 떨어져 살고 있는 부모님에 대한 안부이다. 자식이 떨어져 사는 노인의 가정 내에서의 행동을 감시하고 이상상황, 즉 전혀 움직임이 없는 상황을 빨리 검지하는 시스템은 온갖 방법을 다 쓸 수 있는, 다양한 제품이나 솔루션의 형태로 시장에 나와 있다. 이런 도구에 의존하지 않고 가급적 자주 안부전화를 드리거나 찾아뵙는 것이 가장 좋은 방법이라는 것을 알고는 있다. 하지만 바쁜 일상이나 물리적/정신적 거리의 문제 등 이를 방해하는 이유를 찾기 시작하면 끝이 없다.
- PCD 공구에 의한 강재의 가공 사례 - 금형은 제품이나 부품을 대량 생산하는데 이용되며, 제조의 세계에서는 옛날부터 일반적으로 사용되어 왔다. 특히 복잡한 3차원 형상의 금형가공에는 자유곡면 가공이 가능한 머시닝센터가 널리 사용되고 있으며, 성형되는 제품이나 부품의 정도를 가장 크게 좌우하는 것은 사용되는 금형의 정도이다. 최근 머시닝센터를 비롯하여 공작기계의 성능이 크게 향상되고, 다듬질이나 조정에 필요한 공수의 절감에 기여하고 있다. 공작기계의 성능이 향상되는 것과 동일하게 성형품에 요구되는 정도도 높아지고 있다. 기능적인 부분의 요구는 물론이고, 외관의 의장성을 추구하는 제품도 적지 않다. 이와 같은 제품의 금형 제조가 어려운 이유는 의장성을 얻기 위해서는 연마를 해야 하는데, 기능적인 요구 정도를 만족시키기 위해서는 연마에 의한 정도 열화를 무시할 수 없기 때문이다. 일례로서 자동차의 헤드램프 커버나 내장 커버와 같이 복잡한 형상을 한 투명한 플라스틱 제품을 들 수 있다. 이들 금형을 고정도, 경면가공에 의해 연마리스, 또는 연마 공정의 절감을 목적으로 하여 머시닝센터를 이용한 금형 강재의 가공을 시도했다. 최신 가공 사례를 몇 가지 소개한다.
이제는 GPS가 휴대전화나 스마트폰, 카 내비게이션 등에 탑재되는 것이 당연한 시대가 됐다. 경로검색, 보행자 도로안내, 현재 위치정보 취득에 의한 주변점포정보 제공 등 ‘실외 위치정보’를 이용한 서비스나 솔루션이 급속하게 보급되고 있다. 또한 일본의 준천정 위성 발사도 성공하여 앞으로는 더욱 정밀도 높은 위치정보를 취득할 수 있게 되었다. 이와 같은 실외 위치정보를 활용한 솔루션은 앞으로 점점 더 발전할 것으로 예상된다. 한편 실내에서의 위치정보 활용에 대해서는 실외에 비해 아직 발전 과정에 있다고 할 수 있다. 그러나 최근 들어 실내에서 기기(물체)나 사람의 소재검지를 하고자하는 요구가 높아지고 있다. 특히 의료현장에서는 안심 ․ 안전의 관점에서 의료기기나 환자, 의료진의 소재 관리에 대한 요구가 증가하고 있다. 또한 위치검지를 실시하는 시스템 제품에 대해서도 개량 ․ 개선이 진행되고 있으며, 또한 다양한 타입의 제품이 발표되고 있어 실제 현장에 대한 도입의 토대가 정비되고 있다. 이번 글에서는 현재 실내 위치검지 시스템의 상황과 앞으로 특히 실내 위치검지 시스템의 도입이 진행될 것으로 전망되는 의료현장의 시스템 도입으로 해결 가능
일반적으로 바코드가 사용되는 시장은 크게 물류, FA, 유통, 소매로 나눌 수 있으며, 의료분야에서 자동인식이 활약할 수 있는 분야도 다양하다. 이번 글에서는 IDEC DATALOGIC의 바코드 스캐너를 소개하고, 의료분야 바코드 활용의 상류와 하류의 입장에서 안전, 안심이라는 단어가 잘 어울릴 수 있는 애플리케이션 활용사례에 대해 알아본다. 한 의료기재 브랜드에서 의료재료가 제조되는 과정 속에서 IDEC DATALOGIC의 고정식 스캐너가 사용된다. IDEC DATALOGIC의 스캐너가 순차적으로 도입되기 시작한 것은 2000년부터이다. 오래된 것은 13년 동안 사용되고 있다. 의료기재의 로트 생산 가운데, 이품종이 섞이면 안 되기 때문에 의료기 브랜드, 제약 브랜드에서 이를 방지하기 위한 각각의 대책을 실시하고 있다. 일어나서는 안 되는 실수가 시장에 유출되지 않도록 IDEC DATALOGIC의 스캐너를 이용하여 확실한 체크를 실시하고 있다. 의료기기 업계단체인 일본 의료기기관계단체협의회(現 의료기기산업연합회)가 1998년 4월 정보화검토위원회에서 일본의 업계통일 상품코드였던 JAN 코드에서 의료기기에 대한 인쇄표시로 UCC-EAN128(現 GS1-12