2012년 무렵부터 적층조형에 관해 극적인 변화가 찾아왔다. 그것은 3D 프린터라는 단어가 시민권을 얻으면서 이것을 사용하면 제조에 혁신이 일어날 것이라는 캐치프레이즈가 많은 잡지에 오르내리고, 텔레비전과 라디오에서도 자주 듣게 됐다. 우선 2012년 초 미국의 버락 오바마 대통령이 향후 4년간 1,000개 학교에 3D 프린터와 레이저 커터 등의 디지털 공작기계를 완비한 ‘공작실’을 오픈하는 프로그램을 가동시켰다. 또한 2012년 8월에는 3D 프린트 기술을 연구․발전시키기 위해 오하이오주에 3,000만 달러를 투입하여 National Additive Manufacturing Innovation Institute의 설립도 발표했다. 이 무렵부터 3D 프린터라는 단어가 자주 사용되게 되었으며, 그 이전에는 3D 프린팅이라는 단어는 있었지만 3D 프린터라는 전문 용어는 없었던 것으로 기억하고 있다. 이 글은 일본공업출판 기계와공구지에 게재된 내용으로, 芝浦공업대학 디자인공학부 안자이 마사히로가 저술했다.
뇌보호 시스템에 관한 IEC 규격 고도정보화가 진행됨에 따라 사회에 낙뢰의 영향이 점점 증가하고 있어, 세계적으로도 피해 방지를 위한 대책을 연구하고 있다. 이 성과는 IEC(International Electrotechnical Commission, 국제전기표준협회) 규격으로 순차 제정되어 왔다. 풍력발전 및 PV에 관해서는 TC82(PV 시스템) 및 TC88(풍력 터빈), 전기설비에 관해서는 TC64(전기설비 미치 감전 보호)의 각 TC가 관련된 규격을 제정하고 있으며, 각각의 규격 중에서 뇌보호에 관한 규격도 제정됐다. 여기서는 IEC 규격에 대해 뇌보호에 관한 규격 및 재생 가능 에너지에 대한 뇌보호에 관해 개설한다.
뇌해 메커니즘의 해명과 대책 과거에는 뇌 재해 문제라고 하면 주로 인체와 건축물에 관련된 것이었다. 19세기 후반 들어 인류가 전기에너지를 이용하면서 전기를 수송하는 송전선과 배전선의 뇌해가 가장 보편적이면서 심각한 피해로 부상했다. 또 오늘날의 고도 정보화 시대에 접어들어서는 다기능 전화나 PC 등 정보통신기기의 뇌해가 급증했다. 우리가 조사한 자료에서도 가전제품의 뇌해가 최근 십수 년 사이에 급증했다. 실외에 노출된 인프라 설비의 변화가 뇌해 양상에 영향을 미치고 있다. 최근 급격하게 증가한 휴대전화 기지국와 관련해서는 기지국 내부의 설비 피해뿐 아니라 배전선을 통해 연결되는 주택의 피해도 두드러졌다. 특히 재생가능 에너지 설비인 풍력발전 설비나 태양광발전 설비도 뇌(천둥)에 직접 노출돼 있어 이에 대한 신뢰도 높은 뇌해 대책이 필요하다.
배터리가 필요 없는 다회전 앱솔루트 센서 AZ 시리즈 고정도 위치결정 운전에 사용되고 있는 스텝핑 모터(STEPPING MOTOR)는 높은 정확성과 신뢰성이 요구된다. 고정도를 요구하는 시스템들은 일반적으로 배터리 백업 시스템, 폐(閉) 루프 제어 등을 실시한다. 그러나 배터리 교체와 유지보수 등의 단점이 있기 때문에 이러한 불편함을 해결하기 위해서는 배터리가 필요 없고 멀티 턴이 가능하며 반영구적인 절대치 엔코더가 필요하다. 오리엔탈모터는 이러한 시장의 요구에 대응하고자 ‘ABZO 센서’라는 무전원 배터리, 멀티 턴 절대 엔코더를 개발했다. 그리고 이러한 제품을 기반으로 폐(閉) 루프 스텝핑 모터 시스템을 갖춘 AZ 시리즈가 자동화 시장에 새롭게 등장했다. 인아오리엔탈모터 기술연구소 최근 높은 생산성이 요구되는 설비 등에는 주 전원이 차단되어도 위치 정보가 유지된 상태로 생산의 흐름이 지속되는 시스템을 요구하고 있다. 이러한 설비에 사용되는 모터는 배터리를 이용하여 다회전 위치 정보를 계속 유지하는 배터리 백업 방식을 이용하고 있다. 오리엔탈모터도 서보모터 및 폐 루프 스텝핑 모터 유닛인 알파스텝 등에 이 방법을 사용하고 있다. 그러므
노화되는 전지의 배터리 동작 시간을 극대화하는 고효율 양방향 능동 밸런서 전기자동차의 수와 수명이 지속적으로 증가함에 따라 배터리 팩 내의 노화되는 비정상적인 셀들이 만성적인 문제이자 동작 시간 감소의 주요 원인으로 나타나고 있다. 일반적으로 직렬 연결 배터리의 동작 시간은 스택 내 최저 용량 셀에 의해 제한되기 때문에 1개의 약한 셀이 전체 배터리 성능을 손상시킬 수 있다. 따라서 이 같은 문제를 방지하기 위해 각각의 모든 셀에 대해 보다 크고 고비용의 배터리를 사용하거나 셀의 불균등한 노화로 인한 셀 간 용량 불일치를 보상할 수 있는 고성능 능동 밸런서를 채용해야 한다. Samuel Nork, Steve Knoth Mat. 리니어 테크놀로지 높은 에너지 밀도의 직렬 연결된 리튬폴리머 또는 리튬인산철(LiFePO4)전지로 구성된 배터리 스택이 전기(EV 또는 BEV) 및 HEV, PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)에서부터 ESS(Energy Storage System)에 이르는 다양한 애플리케이션에서 현재 일반적으로 사용되고 있다. 특히 전기 자동차 시장은 직렬/병렬 연결 대형 배터리 전지 어레이에 대한 많은 수요를 형성할
고속 디지털 PCB를 위한 ED 구리 호일의 강점 Julie Mouzon외 2명 표면 거칠기가 도체에 주는 손실은 중요한 요소이며 발표된 보고서에 따르면 주파주 증가에 따라 전반적인 전송 손실이 상승할 것이라고 한다. 이에 대해 Julie Mouzon외 2명은 SMT지 최신호에서 ‘고속 디지털 PCB를 위한 ED-구리 호일의 강점’이라는 글을 통해 자신의 견해를 밝혔다. 이를 요약하면 다음과 같다. 손실이 매우 낮은 수지 화학을 사용하는 하이 엔드 어플리케이션의 경우, 도체 손실이 낮은 이점을 얻기 위해서는 울트라 플랫 BF 스타일의 구리 호일을 사용하는 것이 좋은 것으로 밝혀졌다. 향후 프라이머 코팅된 거의 프로파일이 없는 호일(BF-ANP-PA)이 유전체 손실에 영향을 주지 않으면서 박리 강도를 더 높여줄 것이다. 손실이 중간 정도인 수지 시스템의 경우, 비용 대비 필요한 성능 간의 관계가 주요 결정 요인이 될 것이다.
고온 열화를 고려한 땜납 접합부의 피로수명 예측 방법 Kenya KAWANO외 4명 Kenya KAWANO외 4명은 「일본실장학회지」 최신호에서 ‘고온 열화를 고려한 땜납 접합부의 피로수명 예측 방법’이라는 글을 통해 고온 상태에서 땜납 접합부에 기계적 피로를 가하는 시험 결과를 통해 고온 유지 조건과 피로수명 저하와의 상관관계에 대해 검토했다. 이를 요약하면 다음과 같다. 고온 환경하에서 땜납 접합부의 피로수명 예측 정밀도 향상을 목적으로 했으며, 고온 상태 유지 후 땜납 접합부의 기계적 피로시험 결과를 바탕으로 고온 유지 조건과 피로수명 저하의 상관관계에 대해 검토했다. 또한 온도 사이클 시험의 조건으로부터 고온 열화를 고려한 피로 수명 예측 방법을 구축해 실제 시험결과와 비교했고, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. ∙ 고온 상태 유지 후의 피로수명은 Coffin-Manson 법칙의 피로연성 계수 변화로 정리할 수 있으며, 유지시간의 1/2 제곱에 거의 비례해 저하되는데 아레니우스 법칙을 응용함으로써 유지 온도와 시간을 통해 정량적으로 추정할 수 있다. ∙ 온도 사이클 시험의 고온 측 온도와 유지 시간을 통해 추정한 피로연성 계수
전기 Ni 도금시 첨가제를 이용한 트렌치필링에 따른 구조물 제작 Takafumi OKADA 전기주형법과 포토리소그래피 기술을 접목하면 높은 아스펙트비로 미세한 구조물을 제작할 수 있기 때문에, MEMS 등 복잡한 구조물 제작에 응용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 따라서 Takafumi OKADA외 3명은 「일본실장학회지」 최신호에서 ‘전기 Ni 도금시 첨가제를 이용한 트렌치필링에 따른 구조물 제작’이라는 글을 통해자세히 설명했다. 이를 요약하면 다음과 같다. 전해 Ni 도금에서의 첨가제를 검토해보고, 트렌치의 완전 충전을 시도한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 기본적인 전해 도금 조건에서, 기본욕으로는 트렌치를 충전할 수 없었다. 2) Glycine과 Saccharin을 가하자 트렌치 내부와 외부에서 막 두께가 균일해졌다. 또한 동일 조건에서 막 두께는 기본욕과 비교했을 때 전체적으로 작아졌다. 3) TU를 이용하면 단독으로 트렌치를 보이드 없이 충전할 수 있었다. 또한 트렌치의 외부 막 두께가 작아 양호한 단면 형상을 얻을 수 있었다. 4) DTAC, ETU 단독으로는 트렌치 내부 중앙에 보이드가 발생했다. 5) TU와 DTAC를 병용하면 트렌치
Reflow Soldering System 모바일 호환 시스템으로 불량률 줄인다 Reflow 공정 간 이상 유무 실시간 확인한다 과거 IR Type Reflow의 열 분배 문제로 인해 최근 Hot Air Convection 방식 Reflow의 사용이 증가하고 있다. 최근 남아전자산업에서 Smart & Dual Control, Energy Saving, Chamber 확장 등의 기능을 갖춰 불량률 저하와 에너지 절감 효과를 극대화한 Reflow Soldering System이 출시됐다. 이 글에서 Reflow Soldering System이 출시된 배경과 주요 기능에 대해 알아본다. 박미경 과장 남아전자산업 해외마케팅 기술 영업부 Chip 부품이 범용성 전자제품에 적용된 지도 약 35년이 지났으며, 1970년 말을 기점으로 Computer Main Board 중심으로 사용되어 왔다. 대다수 중·대형 Computer Main Board는 Dip Through hole 부품을 사용했으며, Apple의 초기 Board 역시 100% through hole 부품을 사용했다. 한국에서 Reflow가 본격적으로 적용된 것은 1980년 초부터였다. 초기 Reflow
대규모 제어 시스템의 에너지 절약과 예방보전 활동 대규모 제어 시스템의 대표적인 예로서 철강 압연 플랜트 제어 시스템은 제어계 네트워크에 고속, 대용량 네트워크인 TC-net 1G를, 정보계 네트워크로 1Gbps의 Ethernet을 적용했다. 이 시스템은 커먼 메모리 시스템으로 되어 있으며 레벨 0 기기(전동기, 구동 장치 등의 액추에이터, 센서 등), 레벨 1 컨트롤러, 레벨 2 계산기, I/O(입출력), HMI(휴먼 머신 인터페이스) 등의 모든 정보를 TC-net 1G로 공유한다. 플랜트 데이터 수집은 예전에는 각 제어 레벨에서 지정된 정보를 축적하는 것뿐이었지만 TC-net 1G에 접속된 플랜트 데이터베이스 시스템(PDS)은 조업, 제어, 품질 관련 모든 데이터를 장기간 보존한다. 보존된 데이터는 제품 품질이나 조업 조건 등에 따라 지정된 데이터 검색에 의해 쉽게 꺼낼 수 있으며 목적에 맞는 애플리케이션 패키지를 사용하면 플랜트의 소비 에너지 관리, 설비 가동 상태에 맞는 예방 보전에 활용할 수 있다. 전기 메이커는 주로 에너지 절약 기기를 통해 에너지 절약에 공헌해 왔다. 그러나 대규모 제어 시스템에 고속, 대용량 네트워크를 적용하거나 네트워크상의 프
태양광 발전 출력 불확실성을 고려한 축전지 적용 기술 태양광 발전은 출력이 기상 조건에 따라 크게 변동하기 때문에 안정적, 계획적으로 운영하기가 곤란하다는 문제가 있다. 태양광 발전의 출력 변동에 대한 대책으로는 몇 분 정도 이내의 단주기 변동 성분을 1차 지연 요소나 이동 평균값 등에 의한 축전지 제어로 평활화한 후에 수급 예측에 기초해 작성한 운전 계획에 따라 축전지나 다른 분산 전원을 운용하고 있다. 그러나 예측하기 어려운 태양광 발전 출력 변동 때문에 계획대로 운용하기가 어려운 경우가 있다. 예측 곤란한 변동에 대해서는 운용 과정에서 운전 계획을 수정함으로써 그 영향을 완화하려는 시도가 있다. 일반적으로 태양광 발전의 장주기 변동 성분에 대응하기 위한 운전 계획은 전날의 기상 예측에 의해 작성되지만, 당일 예측이 더 정확도가 높다. 따라서 예측에서 이탈한 상황에서 비교적 정확도가 높은 당일 예측에 의해 운전 계획을 수정하면 운용 효과 개선을 기대할 수 있다. 그러나 축전지 운전 계획 수정으로 예측 이탈에 대응하는 것은 수정 전 계획에 따라서는 수정에 의한 효과 개선을 기대할 수 없는 경우가 있다는 것이 문제다. 즉, 수정 전 운전 계획에 의해 축전지를
최적 에너지 수급을 실현하는 연계 제어와 그 효과 측정 연계 제어는 수급 미스매치에 의한 낭비를 줄이기 위한 것으로, 도입하면 에너지 절약 효과가 매우 높다. 공장이나 사무실의 에너지 송급 설비는 일반적으로 최대 수요에 맞춰 계획된다. 그러나 수요는 변동한다. 또한, 최근에는 일본 경제가 구조적으로 침체되어 있기 때문에 생산설비는 설비용량보다 가동률(에너지 수요)은 낮은 수준에 머무르는 경우가 많아 에너지 공급 설비 효율을 높게 유지하는 것이 어려워지고 있다. 한편, 에너지는 수송이나 저장이 어렵기 때문에 에너지를 낭비하지 않도록 하기 위해서는 수요에 맞춰 공급(수급 연계)하는 것이 중요하다. 연계 제어를 적용할 때에는 제철소나 석유화학 공장에서는 에너지 비용의 비율이 크기 때문에 이전부터 플랜트 전체에서 에너지 효율을 최대화하도록 각 설비가 설계, 운용되고 있다. 특히, 제철소 등의 에너지센터에서는 부생성물인 에너지를 포함해 공급 측과 생산 측 설비를 연계한 최적 제어가 이루어지고 있다. 또한, 대규모 자동차 공장 등의 유틸리티 설비에서는 수급을 연계한 에너지 최적 운용 시스템을 도입해 에너지 절약에 큰 효과를 올리고 있다. 단, 이러한 시스템을 구축하려면
ISO 50001은 단독 규격 책정을 담당하는 PC에서 이루어졌지만, 규격 발행 타이밍에 맞춰 앞으로의 활동을 고려한 제안을 실시해 2011년 5월 15일에 ISO의 TMB(기술관리평의회)에서 여러 규격을 다룰 수 있는 TC242로 이행하기로 결정되어 활동이 시작되었다. 2013년 10월 현재 ISO 50001에서 요구되고 있는 에너지 관리, 특히 에너지 리뷰나 에너지퍼포먼스 향상 인식, 평가에 대해 실무 차원의 상세한 가이던스와 규정 등에 관한 규격이 정비됐다. 특히, ISO 50004는 ISO 50001에 근거해 도입, 실시, 개선 포인트를 제시한 가이드라인이다. ISP 50006도 ISO 50001의 실행지원이 주요 목적이며, 에너지 베이스라인과 EnPIs에 관한 지침과 툴이 제시된다. 한편에서, ISO 50015와 같이 독립적으로 이용하는 것을 지향하는 등 점차 다양한 규격 개발이 진행될 것이다. 또한, 아직 제안 단계에서 멈춰 있지만 ‘EnMS의 단계적 실시’에 대해서는 독일에서 제안했다. 또한, 규격 내용은 논의 중이지만 ‘에너지 서비스’에 대해서도 TC242에서 다루게 되었다. 한편, 에너지 절약 계획에 관한 국제규격을 작성하려는 움직임도 있어
대형 공작기계의 설계와 구조 최근 부가가치가 높은 가공이 가능한 대형 복합가공기나 고속가공기 등의 수요가 높아지고 있다. 여기에서는 신일본공기가 개발한 3종류의 대형 가공기 설계의 요점과 그 제조기술을 소개한다. ● CMV 100T-5축 : 제조현장을 살펴보면 선반공정, 입형 MC 가공공정, 수평 MC 가공공정, 경사면 가공공정, 연삭공정과 같이 여러 갈래에 걸친 공정으로 넘쳐나고 있다. 이러한 워크는 완성하기까지 수많은 기계를 거치기 때문에 리드타임이 상당히 길어져 생산성이 저하된다. 터닝 기능 부가 머시닝센터 ‘CMV100T-5축’은 이러한 다공정의 가공을 1대만으로 가능하게 해 다수의 공정에 대한 집약을 할 수 있게 하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 기계로 개발되었다. ● BFR-3500 : 기존의 수평 보링 프라이스반은 컬럼 측면에 럼 헤드가 장착되어 있어 불균형으로 인해 비틀림 등이 발생하고, 보링바 등의 중량공구 장착이나 럼 헤드의 계속된 투입으로 앞으로 크게 넘어지는 현상이 일어나 가공 정밀도를 높이기 어려웠다. 또한, 보링 스핀들은 그 구조상 스핀들 고속화 실현이 힘든 상황이었다. 대형 횡형 멀티센터 ‘BFR-3500’은 기존 구조의 보링머신에
모듈러 구성의 '플랫폼방식 유닛 구성' 전개 현재는 ‘계층방식 이기종 창성 형태’라는 모듈러 구성의 전체상은 구축되고 있으나, 이것은 기존형의 기종 분류를 전제로 하고 있으며 또한 이러한 기종을 염두에 두고 있다. 그리고 그중에서 폭넓게 이용되고 있는 것은 유닛레벨을 기본 모듈로 하는 모듈러 구성, 즉 유닛 구성이며 일반적으로 다음과 같이 정의된다. ‘미리 한 무리의 기본유닛을 선택·설정하여 이러한 기본 유닛을 적절하게 조합시켜 유저가 요구하는 다종다양한 기능 및 성능 및 치수사양의 기계를 창출하는 방식.’그러나 TC와 MC의 보급은 모듈러 구성의 필요성, 개념구상, 혹은 생존권에 대해 논의해야할 상황을 낳고 있다. 말하자면 1대의 기계로 유저에게 충분한 가공 기능의 유연성(Flexibility)을 제공할 수 있도록 되어 있으며, 여기에는 굳이 모듈러 구성을 적용할 필요성은 없다는 주장이 있다. 별도의 표현을 하자면, 메이커로서는 모듈러 구성을 채용하여 폭넓게 각 층에 대응하는 상품 전개를 실시할 필요성은 없다고 해석되고 있다. 한편 유저가 TC와 MC, 더 나아가서는 이들을 통합한 밀턴(Mill-Turn)을 구입하게 하면, 가공 기능의 유연성이 폭넓어지