모션 캡처는 실제 인물이나 물체의 움직임을 디지털적으로 기록하는 기술이다. 기록된 정보는 스포츠 성능 평가, 엔터테인먼트용 기기로서 캐릭터의 인간다운 움직임 재현 또는 바이오메카닉스 연구 용도 등의 생물 움직임 계측 등에 이용된다. 최근의 동향에서는 VR/AR 등의 고정도 트래킹 시스템으로서 주로 로케이션 VR 시설을 중심으로 용도를 확대하고 있다. 모션 캡처 기술에는 광학식, 관성 센서식, 자기식, 기계식 등이 있으며, 각각 특징이 있는데 이 글에서는 방식 중에서 가장 고정도이고 응용성이 높은 광학식 모션 캡처 기술을 바탕으로 한 응용 기술에 대해 다루기로 한다. 광학식 모션 캡처는 마커라고 불리는 반사체를 인체나 대상 물체 등의 대상에 부착하고, 그 마커를 그림 1로 대표되는 여러 대의 카메라로 삼각 측량을 해서 위치 측위를 하는 원리이다. 카메라에서 조사되는 적외선 스트로보를 마커가 반사하고, 반사된 적외광을 카메라로 촬상해 화상 처리 및 3차원화 계산 알고리즘에 의해 마커의 위치 좌표를 실시간으로 기록하는 기술이다. 필자 등은 오랫동안 그 계측 원리를 바탕으로 보다 고정도의 3차원 트래킹 시스템으로서 이용할 수 있도록 시스템을 개선해 왔다. 그 결과…
컴퓨터에 의해 인간의 지능을 실현하려는 AI(인공지능) 연구는 1956년 다트머스 회의(Dartmouth Conference)에서 시작됐다고 한다. 그 후, 인간의 지능 중 중요한 부분을 차지하는 시각 기능을 컴퓨터로 실현하기 위한 연구 분야가 ‘컴퓨터 비전(CV)’으로 불리며 AI 연구 분야에서 파생된 것이 1980년경이다. CV 분야의 세계 최고봉 회의의 하나인 CVPR이 1983년에 시작되어 당초 100건 정도였던 발표 논문 수는 그 후 약 20년 동안에 5배인 500건 정도로 늘었으며, 더욱이 그 후 10년 동안에는 심층학습 등 AI 연구의 진화에 따른 연구자 대량 증가에 의해 4배인 2,000건을 넘을 정도까지 증가했다. 아직 증가세는 멈추지 않고 있다. CV는 카메라의 각 화소에 수광되는 빛 세기의 2차원 배열에 지나지 않는 디지털 화상으로부터 피사체의 크기․형태․색깔․재질 등의 물리량 계측이나, 이름․의미․감정․의도 등과 같은 피사체의 의미나 상태의 이해․인식을 컴퓨터에 의해 실현하는 것이 목적인 기술 분야이다. 예를 들어 피사체의 길이(형상)를 계측하기 위해서는 그것을 화상의 화소수로 구하고, 그것이 실제 공간에서는 몇 미터에 해당하는지를 카메
4차 산업혁명과 스마트 팩토리 최근 몇 년간 4차 산업혁명이 화두가 되고 있다. 18세기에 일어난 1차 산업혁명은 기계에 의한 동력의 혁명, 19세기 말 ~ 20세기 초에 일어난 2차 산업혁명은 전기에 의한 자동화의 혁명, 20세기 후반에 일어난 3차 산업혁명은 컴퓨터에 의한 디지털 혁명이었다. 앞서 1, 2, 3차 산업혁명은 시간이 지난 이후에 산업혁명이라는 이름을 얻게 되었다. 이와는 다르게 4차 산업혁명은 현재 진행 중인 상태에 있으면서도 산업혁명이라는 이름을 얻은 초유의 산업혁명이라 할 수 있다. 4차 산업혁명은 정보통신기술(Information Communication Technology, ICT)에 의한 초연결(Hyper Connectivity) 혁명이라고 일컬어지고 있다. 이러한 4차 산업혁명이 주목을 받기 시작한 계기는 2011년에 독일이 주도한 Industrie 4.0 정책이라고 할 수 있다. 이는 독일의 앞선 제조업 기술과 새로운 IT 기술을 결합하여 제조업의 발전을 도모하자는 것이었다. 4차 산업혁명은 ①사물인터넷(Internet of Things, IoT), ②빅데이터(Big Data), ③인공지능(Artificial Intelligen
냉각 파이프가 적용된 산업용 카메라 ‘CX.XC 시리즈’ 반도체 생산에서 초정밀 이미지를 획득하기 위해 증가하는 온도의 환경에서 카메라 냉각은 반드시 필요로 한다. 이에 따라 바우머는 스마트하고 공간 효율적인 솔루션을 제공한다. 바로 냉각 파이프가 적용된 산업용 카메라 ‘CX-XC 시리즈’이다. 이 제품은 콤팩트한 디자인은 물론 온도를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다. 유리를 용해하고 실리콘 웨이퍼 제작에 공통점이 있을까? 적어도 두 애플리캐이션에 산업용 카메라를 사용하기 위해서는 작업에서 카메라 냉각이 반드시 이뤄져야 한다는 것이다. 용해로에 가까이 카메라가 있을 때, 온도에 민감한 부품들은 반드시 열로부터 보호되어야 한다. 반면에 웨이퍼 본딩에서 열 안정성은 고정밀 이미지를 획득하기 위한 전제조건이다. 일반적으로 고온의 환경에서, 카메라의 하우징은 카메라 온도를 일정하게 유지시켜주기 위해 외부 냉각 구성요소로 둘러싸여 있다. 이런 과정은 시간이 많이 소모되며, 카메라에 치수가 추가되는 상황도 발생한다. 이런 단점을 해결하기 위해 바우머는 냉각 기능을 탑재한 카메라로 CX 시리즈를 확장했다. CX.XC 카메라의 특허 받은 냉각 파이프는 카메라 하우징 내부
로봇 가격은 저렴해지고 프로그래밍은 좀 더 쉬워지고 새로운 작업에 더 능숙해짐에 따라 로봇 접근성 확대 주말에 붐비는 타이어 가게에서 자기 차례가 오기만을 기다리면서 시간을 보낸 적이 있는 이들에게 반가울 만한 소식이 있다. 타이어를 교체하기 위해서 필요한 시간을 4분의 3 단축할 수 있게 되었다. 로봇이 이 일을 배우고 있기 때문이다. 이것을 가능하게 한 회사가 디트로이트의 스타트업인 로보타이어(RoboTire)이다. 이 벤처 회사는 유명한 타이어 판매 체인인 Discount Tire가 큰 지분의 자금을 대서 설립된 회사이기는 하나, 로보타이어의 로봇은 결국에 모든 형태 및 규모의 타이어 가게와 정비소에서 사용될 것으로 예상된다. “갖가지 차량 정비 일을 로봇이 할 수 있게 되는 것을 상상해 보라”고 자동화진흥협회(Association for Advancing Automation)의 Jeff Burnstein 회장은 말했다. 자동화진흥협회는 750개 이상의 로보틱스 및 관련 기업들이 회원으로 참여하고 있는 주요한 국제 산업 협회이다. 1961년에 제너럴모터스가 세계 최초의 산업용 로봇을 도입한 이후로 자동차 생산에 로봇이 사용되어 왔다. 그런데 어셈블리 라
세계적인 자동화 기술 및 소프트웨어 공급업체 에머슨은 힐셔의 netX를 이용하여 자체 AVENTICS™ 밸브 시스템에 OPC UA 기능을 탑재함으로써 IIoT 통합 및 분석 기능을 단순화했다. 에머슨의 지능형 자동화 제품 마케팅 디렉터인 닐스 벡만은 “힐셔의 netX90 통신 컨트롤러를 사용하면 밸브 데이터에 액세스하기 위해 엔지니어가 전체 시스템이나 아키텍처를 변경할 필요가 없다. 이는 사용자에게 최대의 유연성을 부여한다”고 설명했다. 산업 환경에서의 OPC UA 에머슨은 전 세계 주요 산업 분야에 혁신적인 솔루션을 제공하는 글로벌 기술 및 소프트웨어 회사이다. 아스펜테크의 지분을 대부분 보유하고 있는 에머슨은 업계 선두의 자동화 포트폴리오를 통해 하이브리드와 공정, 각 제조업체의 운영 최적화에 조력하며 직원들의 사생활 보호와 배출량의 감소 등 지속 가능한 목표를 달성하고 있다. 자체 AVENTICS™ 제품 브랜드를 보유한 에머슨은 세계 최고의 공압 부품과 시스템 제조업체 중 하나이기도 하다. 독일 니더작센주의 라첸(Laatzen)시에 위치한 에머슨 팀은 기계 및 공장 자동화 분야의 혁신적인 공압 드라이브 솔루션을 주력으로 하고 있다. AVENTICS™ 제
제어 시스템(이하, ‘ICS’)의 사이버 시큐리티 대책의 필요성이 관계자의 공통 인식으로 정착해 폭넓은 대책이 착수되게 된 지 10여 년이 경과했다. 그동안에 ICS에 관한 시큐리티 대책도 크게 진전됐지만, 공격 측도 기술면 및 조직면에서 고도화되고 있어 ICS의 사이버 시큐리티 리스크가 증대되고 있다. 이 글에서는 ICS의 주요 사이버 공격 피해 사례와 ICS를 겨냥한 멀웨어 진화의 역사를 개관하면서 공격 측의 변화를 중심으로 ICS 시큐리티 리스크 동향을 소개한다. 또한 급진하기 시작한 디지털 변혁에 따른 ICS 변화에 기인하는 새로운 리스크에 대해 생각해 본다. 주요 사이버 공격 피해 사례 지금까지 크게 보도되는 등 사회적으로도 주목을 모은 ICS에 대한 사이버 공격에 의해 큰 피해를 초래한 주요 시큐리티 사고를 표 1에 나타냈다. Unix나 Linux, Windows와 같은 범용 OS나 인터넷 프로토콜족으로 대표되는 오픈 기술을 이용해 ICS가 구성되고, 또한 오픈 기술을 기반으로 한 IT 시스템과 밀접하게 접속되어 ICS가 이용되는 경우가 증가하기 시작함에 따라 금세기에 접어든 무렵부터 ICS의 사이버 사고가 산발적으로 일어나게 됐다. 2010년에…
플랜트에 대한 AI 도입 문제와 리스크 분석 대규모 플랜트에 AI를 도입하는 것은 일반 사회에 AI를 실장하는 것과는 조금 다른 의미에서 제기되는 문제가 있다. 충분히 검증되지 않은 AI로 인해 오작동을 일으킨 경우에 사고로 이어지면 설비뿐만 아니라 인적 피해도 발생할 수 있다. 특히 AI의 블랙박스성 때문에 AI의 성능이나 품질, 신뢰성을 어떻게 규정하고 평가할지 쉽지는 않다. 애초에 AI 학습 자체가 귀납적이고 도출된 규칙은 말로 설명할 수 없기 때문에 확신 있는 결과를 얻기가 매우 어렵다. AI 자체에 설명성을 부여하기 위해서는 예측 결과에 대한 공헌도를 제시시키는 그레이박스화나 또는 판단 이유를 명확하게 하는 화이트박스화와 같이 알고리즘 진화의 시도도 기대되지만, 실장까지는 과제가 있는 것이 실정이라고 생각된다. 한편으로 우리 엔지니어에게는 이미 알려진 공학에 심층학습 AI를 조합함으로써 과제 해결을 용이하게 하는 솔루션이 존재한다. 공학적 룰이나 시뮬레이션, 현장 노하우, 제어 시스템, 해명되어 있는 파괴 모드(보안 분야) 등과 AI를 조합하는 것이다. 내용이 분명한 공학적 계산을 중심으로 AI로 보완해 확장함으로써 시스템 전체로서 결과 해석이 용이
사이버 공간과 피지컬 공간이 고도로 융합된 산업 사회에서는 제품·서비스라는 가치를 창출하는 공정(서플라이 체인)이 기존의 정형적이고 직선적인 것에서 다양한 연결에 의한 비정형적인 것으로 변화하고 있다. 이러한 새로운 가치 창조 과정(밸류 크리에이션 프로세스)의 시큐리티상 과제와 그 대책을 정리함으로써 새로운 산업 사회의 시큐리티를 확보해 가는 개념을 정리한 ‘사이버·피지컬 시큐리티 대책 프레임워크’(CPSF)를 2019년 4월에 공표했다. CPSF에서는 ‘밸류 크리에이션 프로세스의 시큐리티 확보에 있어서는 기존의 서플라이 체인에서 예상되는 매니지먼트의 신뢰할 수 있는 기업 간 연결에 의해 부가가치가 창조되는 영역을 넘어 피지컬 공간의 정보가 IoT에 의해 디지털화되고 데이터로서 사이버 공간에 도입되며 그러한 데이터가 사이버 공간에서 자유롭게 유통됨으로써 다양한 데이터가 새로운 데이터를 만들어 부가가치를 창출하는 것이나, 새롭게 창출된 데이터가 IoT에 의해 피지컬 공간으로 피드백됨으로써 새로운 제품이나 서비스를 창출하는 새로운 부가가치를 창조하기 위한 일련의 새로운 활동을 시야에 넣을 필요가 있다’고 해서, 기업 간의 연결에 신뢰성의 기점을 두는 제1층, 피
2021년 11월에 경제산업성으로부터 ‘공장 시스템의 사이버·피지컬 시큐리티 대책 가이드라인 Ver1.0’이 공개됐다. 이 글에서는 공개된 가이드라인의 골자에 대해 해설한다. 또한 필자는 가이드라인의 작성 및 제정에 위원으로 참여했다. 공장 시스템은 사업을 지탱하는 제품이나 서비스를 제공하는 것의 일부이며, 생산(제공) 현장의 ‘안전(Safety), 품질(Quality), 납기(Delivery), 비용(Cost)’(이하 ‘SQDC’)의 확보를 목표로 구축·운용을 추진해 오고 있다. 구체적으로는 생산 현장의 SQDC 향상 및 저해하는 요인의 미연 방지와 문제(사고) 발생 시의 피해 최소화를 위한 시책을 실시하고 있다. 사이버 공격은 이 업무 장애를 발생시키는 새로운 요인으로 자리매김할 필요가 있다. 즉, 시큐리티 대책은 지금까지의 안전이나 품질, 납기와 비용을 확보하기 위해 실시해 온 책임 조직의 설치, 운용 규칙의 정비, 시스템화, 교육 등에 대해 사이버 공격에 대한 시책을 추가로 정비해 나가는 것으로, 기존의 시책이나 비즈니스 계획과 연계한 대응이 반드시 필요하다. 앞에서 말한 가이드라인은 이러한 개념을 바탕으로 제어 시스템을 갖춘 조직으로서 어떠한 사고방
이더넷-APL은 PROCESS계장표준으로 세계 전문 표준개발기구 4곳과 12개의 국제 자동화 메이커에서 합의하여 IEC/IEEE 등의 국제표준기관에서 공인된 새로 나온 신기술이므로, 자세한 설명과 해설이 필요하고 이 기술의 핵심 요체를 설명하는데 자세한 안내가 필요하므로 ‘이더넷-APL 길라잡이’라는 이름을 붙여 10~12회 정도로 내용을 안내 하고자 작명을 했다. 이번 호는 지난 회에 이어 케이블 유형과 커넥터 및 전원 기호를 설명하고 APL 기술을 소개한다. 기호와 의미 표 1부터 표 4는 케이블 유형과 커넥터 및 전원 기호를 설명한다. APL 기술 소개 이 섹션에서는 APL 기술을 소개하고 일반적인 사용 사례를 설명한다. 1. 이더넷 통신의 기본 이더넷 통신 프로토콜은 다른 많은 프로토콜과 마찬가지로 ISO/OSI 프로토콜 스택으로 알려진 그림 1에 표시된 계층화된 접근방식을 사용한다. 계층화된 접근방식을 사용하면 프로토콜 스택의 일부를 변경할 수 있지만 다른 부분은 그대로 유지할 수 있다. 그림 1에서 물리 계층은 가장 낮은 계층이다. 여기에는 전송 매체, 데이터 속도 및 커넥터가 명시되어 있다. 그림 1은 서로 다른 물리적 계층(예: 패스트 이더넷,
미국자동차공학회(SAE)에 따르면, 자율주행 레벨 2(부분 자율주행)는 특정 조건에서 시스템이 보조 주행을 지원하며, 자율주행 레벨 3(조건부 자율주행) 고속도로 등 특정 조건에서 자율주행을 지원하게 된다. 이제 AI에 운전 주도권이 주어지면서 편의성 및 안전성이 향상 되면서 도로 안전사고 등이 많이 감소될 것으로 전망된다. 기아자동차의 EV9의 30초 광고 영상에서는 운전자가 핸들에서 손을 떼는 장면이 나온다. EV9 GT 라인업에 탑재될 예정인 자율주행 레벨 3의 모습이다. 자율주행 레벨 3가 되면 고속도로 같은 구간에서 자동차가 주도권을 가지면서 스스로 운전을 하게 된다. 2023년 5월에 기아자동차는 EV9에 라이다를 장착한 자율주행 레벨 3 차량을 출시하였다. 자율주행 레벨 3면 서울에서 부산까지, 도시 to 도시 간 자율주행에 있어서 우리 삶의 편의성과 안전성을 향상시킬 것으로 전망된다. 자동차가 전동화 되고 자율주행이 탑재되면서 많은 센서 등이 탑재되는데 대부분의 자율주행, 특히 자율주행 레벨 3 이상이 되면, 필수 센서가 바로 라이다(LiDAR) 센서이다. 자동차용으로 양산된 라이다 센서는 유럽 VALEO사의 Pulse 라이다가 유일하다. 제네
우주 인터넷 기술 2022년 2월 24일부터 시작된 러시아-우크라이나 전쟁에서 러시아군은 우크라이나군의 지상 인터넷, 통신망을 파괴해 지휘통신체계를 붕괴시키고자 했지만, 우크라이나는 일론 머스크의 스타링크 서비스를 제공 받아 인터넷, 통신망을 빠르게 복구하여 판세를 뒤엎었다. 스타링크와 같은 우주 인터넷 서비스는 전 세계 어디서나 초고속 통신을 안정적으로 사용할 수 있는 기술로 그 중요성이 대두되고 있으며 SPACEX, Amazon, Telesat, OneWeb 등 글로벌 기업이 우주 인터넷 보급을 위한 프로젝트를 선보이고 있다. 우주 인터넷은 인공위성을 통해 인터넷 음영지역이나 광대역 인터넷이 불가능한 곳에 인터넷을 제공하는 기술로 재해·재난·분쟁 지역에서 활용도가 높아 군과 정부의 수요가 증가하고 있다. 비행기나 선박에서 안정적인 통신 서비스를 이용할 수 있으며, 자율주행 자동차 등 6G 서비스에도 활용될 것으로 기대되고 있다. 초연결 인터넷을 실현하기 위한 인프라는 GEO(Geostationary Earth Orbit) satellite(정지궤도위성), LEO(Low Earth Orbit) satellite(저궤도위성), 5G/6G, 레이저 통신이 있으
양극플레이트(양극판)는 수소생산에 사용되는 전해조(전기분해장치)와 연료셀의 핵심이다. 제조과정에 따라서, 플레이트는 수백 개의 양극판으로 구성되는데 한 개의 불량판이 전체 스팩의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 각 플레이트의 전압을 별도로 모니터링하는 것이 좋다. 바이드뮬러는 모니터링을 위한 솔루션을 개발했다. 바이드뮬러 솔루션을 사용하면 폭발 가능성이 있는 영역에서도 안정적으로, 안전하게, 경제적으로 측정된 값을 기록하고 처리할 수 있다. 개발 배경 그린 수소는 에너지의 원천이자 희망의 원천이다. 이것은 태양광 발전과 풍력 에너지와 같은 더 휘발성이 강한 동력원에 대한 이상적인 보충제가 되게 한다. 또한 일부 전기 분해 공정에서는 폐열을 사용할 수도 있다. 따라서 이 솔루션은 배치될 수 있는 광범위한 가능한 현장이 존재한다. 여기에는 시멘트 공장, 해상 풍력 터빈 시스템 또는 산업용 트럭(예: 지게차)을 작동하기 위해 수소가 발생할 수 있는 회사의 시설이 포함될 수 있다. 원칙적으로 모든 전해질에는 막으로 분리된 두 개의 전극이 필요하다. 수소 분자를 H2와 O2로 분리하기 위한 셀 전압은 약 2.5V이다. 100개의 양극 플레이트 스택의 경우 25
고성능 회전 테이블은 단축, 다축에서 대단히 중요한 부분이며, 정밀 제어에 필수인 구동장치의 수요가 증가하고 있다. 양헌기공은 1998년부터 고성능 회전 테이블을 개발하여 일본의 S社와의 특허 소송에서 승소하며 고정밀 회전 테이블 S社 제품과 동등한 수준까지 도달했다. 이 글에서는 서버캠드라이브로 구동되는 회전 테이블을 소개하고 그 특성을 웜기어 메커니즘으로 구동되는 회전 테이블의 특성과 비교하여 설명한다. 양헌기공의 서버캠드라이버는 구동되는 회전 테이블 중 높은 성능을 나타내므로 이러한 유형의 회전 테이블은 공작기계, 반도체, 로봇, 의료산업 분야에 매우 적합하다고 말할 수 있다. 최근 제조 공장에는 많은 다축 기계 가공 센터가 있어, 생산성 및 제품의 정확성 요구를 충족시킨다. 모든 제품의 정확도는 주로 기계를 조립하는 데 사용된 부품의 동작 정확도에 달려 있다. 특히 공작기계, 반도체 가공에서는 더욱 더 중요시 된다. 모든 기계의 기본 구성은 리니어 및 회전축으로 구성된다. 회전축에는 백래쉬, 정확성과 반복성, 회전 변동 및 움직임에 대한 불균형 질량 등과 같은 여러 특성들이 있다. 서버캠드라이버 메커니즘 동력 전달의 관점에서 볼 때, 서버캠드라이브 메
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