ⓒGetty images Bank 스텝 모터는 고정자 와인딩에 흐르는 전류의 방향을 전환하는 방식으로 동작하기 때문에 모터의 회전력과 모터 속도를 제어하기 위해 코일에 흐르는 전류를 제어해야 한다. 이 글은 풀 스텝 모드, 하프 스텝 모드, 마이크로 스텝 모드로 구동되는 스텝 모터와 관련하여 디지털 모터 컨트롤과 같은 새로운 기술 발전에 대해서 기술한다. 스텝 모터 드라이버 설계에서 가장 중요한 요건은 매끄러운 동작과 고효율성이다. 스텝 모터를 단순하게 표현하면 다음과 같다. 회전자(rotor)에 영구 자석을, 그리고 고정자(stator)에 두 개의 코일을 가지고 있는 스텝 모터는 고정자 와인딩에 흐르는 전류의 방향을 전환(switching)하는 방식으로 동작한다. 전류의 방향 전환은 고정자의 자계를 변화시키고 회전자는 고정자와 정렬하기 위해 움직이게 된다. 전류가 전환할 때마다 모터는 한 단계씩 이동한다. 따라서 스텝 모터는 모터의 회전력(토크)과 모터 속도를 제어하기 위해 코일에 흐르는 전류를 제어해야 한다. 이 글은 풀 스텝 모드, 하프 스텝 모드, 마이크로 스텝(micro-stepping) 모드로 구동되는 스텝 모터와 관련하여 디지털 모터 컨트롤과 같
[시스템 엔지니어링(138)] 인간-시스템 통합(1) / HIS 접근방법 [시스템 엔지니어링(138)] 인간-시스템 통합(2) / 인간-시스템 인터페이스 ⓒGetty images Bank 인간-시스템 인터페이스 앞서 시스템 운용모델은 시스템 운용개념을 나타내고 있다. 이 모델은 시스템의 사전 임무단계, 임무수행단계, 및 임무수행 이후 단계가 어떻게 형성되어 있는지를 정의하기 위해 초기 구조를 제공해 주고 있다. 이러한 구조는 순차적 및 동시적 운용과 각 운용단계에서 수행해야 할 목적을 달성하기 위한 업무들로 구성되어 있다. 이러한 시스템 운용모델 구조는 다음과 같은 도전을 나타내고 있다. 장비 또는 인력과 같은 시스템의 개별 요소 또는 복합 요소의 어느 것이 운용과 업무를 수행하기 위해 요구사항을 할당해야 하는지를 물어보아야 한다. 표면적으로 이는 매우 간단하게 보인다. 그러나 더 많은 조사를 통해 다음과 같은 새로운 질문을 일으키게 한다는 사실을 알게 해준다. · 무슨 능력과 성능레벨이 현재의 기술과 비용과 일정과 같은 자원의 제약사항으로 그 장비요소가 제공할 수 있는가. · 무슨 스킬과 성능레벨이 그 인력요소 멤버가 현재 확보하고
[메카넘 구동 시스템(2)] 메카넘 시스템 변화의 개요 [메카넘 구동 시스템(2)] 생산방식에 따른 메카넘 구동시스템 기술 동향 생산방식에 따른 기술 동향 1. 컨베이어라인 생산방식 동일한 제품을 대량으로 생산하는 경우에는 컨베이어 벨트를 이용하여 물건을 운반, 생산하는 컨베이어라인 생산방식(그림 3)이 가장 효율적이다. 그림 3. 컨베이어 생산라인 이 생산방식은 수십 명의 작업자들이 하나의 컨베이어 라인에서 한 종류의 제품을 생산하는 방식이다. 대부분 재료나 제품들이 컨베이어를 통해 조달되지만, 생산에 필요한 일부 품목은 컨베이어를 통해 이송하기 힘든 경우도 있다. 이러한 경우, 별도의 운반차량을 사용해서 운반해야 한다. 생산이 끝난 제품들을 적재하여 특정 장소로 운반하는 등의 물류이송 역할을 수행하기 위해 운반차량을 사용하기도 한다. 하지만 이러한 작업은 운반차량이 단순 수송의 기능들만 수행하므로 자동화 생산 공정에 있어 일부분의 역할만 부여받아 수행하게 되는 한계가 있다. 따라서 이러한 분야에 적합하도록 자동화된 운반차량 개발 요구가 끊이지 않았다. 현재는 컨베이어라인 내에서 각각 다른 물류 이송이 필요한 곳에 자동화 기술이 접목된 자동 이송 시스템이나
[시스템 엔지니어링(138)] 인간-시스템 통합(1) / HIS 접근방법 [시스템 엔지니어링(138)] 인간-시스템 통합(2) / 인간-시스템 인터페이스 ⓒGetty images Bank 인공 시스템이나 제품 및 서비스는 불가피하게 모든 운용단계에서 사람에 의한 통제와 상호 간섭을 피할 길이 없다. 기술 진보와 조달, 운용 및 지원비용이 증가함에 따라 우리는 지속적으로 생산성, 효율성, 효과성을 증가시키고 비용을 절감하기 위해 사람을 이용하는 활동을 최소화하는 자동화 시스템을 장려하고 있다. 대부분 조직에서 모든 계약의 초점이 전형적으로 장비 요소인 시스템과 제품을 생산하는 데 초점을 두고 있다. 이러한 상태에서 그 장비 요소를 조달, 운영, 지원하는 인력 요소에 대하여 요구사항이 체계 성능 규격(SPS)으로부터 할당될 때 자주 ‘구호’에만 그치고 있는 경우가 많다. 생명이 없는 장비 요소는 아직까지 1) 임무시스템 준비, 2) 임무수행 및 3) 임무수행 후 연관 활동은 전적으로 인간 요소에 달려있다. 이러한 인간 요소가 나타날 때, 인간의 능력과 장비 성능 사이에 불균등 요인이 발생하고 있다. 이 글은 시스템, 제품 또는 서비스 개발에
[메카넘 구동 시스템(2)] 메카넘 시스템 변화의 개요 [메카넘 구동 시스템(2)] 생산방식에 따른 메카넘 구동시스템 기술 동향 산업 현장의 패러다임이 변함에 따라 다양한 제품들을 신속하게 생산, 이송하기 위한 물류수송장비의 수요가 급속도로 증가하고 있다. 이로 인해 산업용 운반차량은 무인화, 자동화의 기본 목적을 달성해야 함은 물론, 효율성과 경제성 모두 갖춰야만 한다. 이에 적합한 시스템 중의 하나가 메카넘 휠 구동형 시스템이다. 이 시스템은 조향장치 없이 휠 장착과 각 휠의 방향제어만으로도 전-방향으로 이동할 수 있다. 따라서 협소한 공간에서의 작업이 매우 용이하며 적은 비용으로도 높은 효율을 낼 수 있다는 장점도 있다. 메카넘 휠은 이러한 장점들을 통해 기존 산업용 운반차량의 휠 및 조향 시스템을 대체하는 차세대 기술로서 주목을 받고 있으며, 메카넘 휠이 부착된 차량의 수요도 꾸준히 증가하는 추세이다. 물류 시스템 환경이 변함에 따라 AGV(Automated Guided Vehicle, 무인운반차량)의 기술 개발도 함께 이루어지기 마련이므로, 이번 글에서는 물류 시스템의 변천사와 더불어 메카넘 구동 시스템과 이에 대한 기술 동향을 알아보고자 한다. 물
효과적인 관리 시스템 리던던시는 시스템 리던던시에 분산형 또는 중앙 집중형 방식을 사용함으로써 달성할 수 있다. 이 두 가지 방식 중 어느 것을 시스템 리던던시에 선택할지는 사용자에게 달렸지만, 동일한 물리적 서버상에 다중 운영 시스템과 다중 애플리케이션을 실행할 경우 비용을 절감하면서 기존 x86 하드웨어의 효율과 이용을 높일 수 있다. 정전 발생과 지속시간을 줄이기 위해 전 세계의 전력망은 점점 더 이전의 수변전 설비(power substation)를 지능화하고 자동화하기 위해 구조 변경(Retrofitting)을 하고 있다. 수변전 설비 애플리케이션은 미션 크리티컬하여 이전의 설비 구조를 변경하는 경우 시스템 리던던시(Redundancy)는 가장 중요한 요소라고 할 수 있다. 수변전 설비 구조 변경 애플리케이션에서 시스템 리던던시는 분산형 또는 중앙 집중형 시스템 아키텍처를 이용해 배치할 수 있다. 분산형 아키텍처에서 네트워크 리던던시는 여러 대의 컴퓨터로 처리한다. 여기서 각각의 컴퓨터는 오직 하나의 단일 운영 시스템이나 애플리케이션을 실행한다. 반면에 중앙 집중형 아키텍처에서 네트워크 리던던시는 동일한 서버에서 다중 운영 시스템과 다중 애플리케이션을
지금까지 산업현장에서 사용되는 로봇은 대부분 로봇 자체의 이동은 없이 고정된 위치에서 고속 정밀의 반복을 요구하는 작업 용도로 사용됐다. 최근 들어 로봇의 자율주행 기술이 개발되고 무선통신 기술이나 IT 기술들이 접목 되면서 로봇이 작업현장 내에서 ‘이동’할 수 있게 되었다. 로봇 스스로 이동할 수 있게 됨으로 인해 기존의 물류 시스템에도 많은 변화를 가져오고 있다. 이 글에서는 이동 로봇이 물류 시장에 가져온 변화와 각국의 동향 및 전망을 살펴보고자 한다. 왜 물류 이송로봇인가 최근 아마존은 KIVA Systems를 인수한 후 Amazon Robotics로 사명을 변경하여 물류 이송로봇 사업을 본격적으로 추진하고 있는데, 이는 물류 시스템에서의 로봇 사용이 얼마나 중요한가를 보여주는 일례라고 할 수 있다. 로봇을 이용하여 웨어하우스의 공간을 더욱 효율적으로 사용할 수 있어 보다 많은 물류를 적재할 수 있을 뿐만 아니라, 로봇 사용으로 하루 24시간 물류 작업이 가능하며, 이를 통해 배송에 걸리는 전반적인 시간을 단축할 수 있다. 현재 아마존에서는 15,000대 이상의 KIVA 로봇을 사용하고 있으며, 로봇 사용 후 50% 이상의 물품을
스테핑 모터는 정류 없는 전기 모터라고 볼 수 있다. 통상적으로 모터의 모든 권선은 고정자의 일부이며 회전자는 영구 자석이거나, 가변 릴럭턴스 모터는 일부 자성을 띤 연성 소재로 된 톱니 블록이다. 모든 정류는 모터 컨트롤러에 의해 외부적으로 처리돼야 하며, 모터가 특정 방향이나 다른 방향으로 회전하고 고정된 위치에서 멈출 수 있도록 모터와 컨트롤러가 설계된다. 여기서는 스테퍼의 물리학, 기본 제어 시스템의 전자학, 그리고 모터 제어에 적합한 소프트웨어 아키텍처를 포함한 스테핑 모터와 스테핑 모터 제어 시스템의 기본 원리에 대해 알아 본다. 대부분의 스테퍼는 자동 빈도로 스텝될 수 있으므로 빨리 회전할 수 있으며 컨트롤러를 통해 조절되는 방향으로 ‘즉시’ 시작 및 중지될 수 있다. 스테핑 모터는 주로 포지셔닝 용도로 사용되지만 꼭 이 작업에만 사용되지는 않는다. 그렇다면 이제부터 카메라를 찬찬히 뜯어 보며 전반적인 선택을 체크해 보자. 다음에 포지셔닝 모터 적용을 위한 공통적인 모터 선택 정보를 나타낸다. AC 인덕션 모터나 피에조 모터 등 가능한 선택안은 적지만, 이 세 가지 종류의 모터들이 오늘날 일반적인 용도의 모션 컨트롤에 사용되
최근 전자기기의 전력 수요가 커지면서 실행시간을 늘리기 위해 배터리 용량이 커지는 추세에 있다. 이때 USB 3.x를 이용하여 추가 전력을 허용하게 충전기의 입력 전류 한계를 높이면, 더 많은 충전 전류가 공급되어 보다 빠른 충전이 가능하다. 하지만 충전기가 열로 방산하는 손실이 커진다는 단점이 있다. 이 글에서는 듀얼 충전기를 사용한 열 관리 방법을 살펴본다. 충전용 배터리를 사용하는 전자기기의 전력 수요가 커지면서 실행시간을 더욱 늘리기 위해 배터리 용량이 커지는 추세다. 이때 높은 전력의 벽면 어댑터 및 5V, 9V, 12V에서 더 높은 전류를 공급하는 USB 3.x를 이용하여 추가 전력을 허용하게끔 충전기의 입력 전류 한계를 높이면, 더 많은 충전 전류가 공급되어 보다 빠른 충전이 가능하다. 하지만, 이럴 경우 충전기가 열로 방산하는 손실도 커진다. 지금까지는 충전-컨트롤러 IC를 가진 외부 FET를 꼼꼼히 배치함으로써 PCB 그라운드 평면 전체에 이러한 손실을 분배해왔다. 최근에는 소형 휴대 전자기기에 대한 높은 수요로 인해 IC 제조업체들이 집적 FET(I-FET)와 소형 패키징으로 배터리 충전기 IC를 개발할 수밖에 없었다. 이때 초기 설계 단계
프레스 금형에는 여러 가지 공법이 있는데, 그 중에 프로그레시브 공법이 있다. 일반적이고 보편적인 프로그레시브 금형은 우리나라 기술이 세계적으로 인정받고 있으며, 수출도 많이 하고 있다. 그러나 형상을 가진 프로그레시브 금형은 구조, 이송, 취출에 있어 일반적인 방법이 아니다. 일부 회사에서 형상 프로그레시브 금형을 제작하고는 있지만, 아직 공개된 기술은 없다. 이 글에서는 이처럼 공개되지 않은 형상 제품의 프로그레시브 금형을 다루고자 하며, 특히 동사에서 필자가 직접 설계하여 현장에서 성공적으로 생산한 기술에 대해 소개한다. 프로그레시브 금형에서는 상향으로 성형하게 되면 구조면에서 복잡해진다. 따라서 가급적이면 상향 포밍을 피하는 것이 좋지만, 제품의 모양에 따라서는 상향 포밍을 꼭 해야 할 때가 있다. 그 때와 상향 성형을 피하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 상향 성형을 피하는 한가지 방법으로서 그림 1의 레이아웃을 보면 제품 형상이 다이면보다 올라오게 된다. 그림 1. 프로그레시브 금형의 레이아웃도 1차 벤딩(SECTION A-A)을 하향으로 선행하고, 2차 포밍(SECTION B-B)으로 작업하면 다이면보다 형상은 돌출하지만, 1차 벤딩(SECTIO
[시스템 엔지니어링(137)] 인간 시스템 엔지니어링(1) / 상호작용 구체화 [시스템 엔지니어링(137)] 인간 시스템 엔지니어링(2) / 성능, 노동량 및 훈련 레벨 추정 3. 성능, 노동량 및 훈련 레벨 추정 시스템 엔지니어는 다른 분야의 시스템 설계자에 의해 제안된 설계 또는 설계 옵션을 평가해야 한다. 단일 옵션에 대한 평가는 시스템 요구사항의 만족 여부를 결정하는 데 필요하며, 다중 옵션은 선택을 위해 평가된다. 전반적인 시스템 성능은 중요한 파라미터이지만, 전형적으로 다른 설계 부분 내에서 측정할 수 있는 다중변수로 구성된다. 다른 분야로부터 제공되는 설계 평가는 시스템 엔지니어가 다른 설계 옵션의 절충을 위해 요구된다. 개념과 설계의 평가에 도움이 되도록, 인간공학 엔지니어는 시스템 내에서 개인과 팀의 물리적이고 인식할 수 있는 노동량(workload) 레벨을 추정한다. 작업태만 또는 지연의 영향뿐만 아니라 인적성능 및 전략에 대처하는 운용자에 대한 노동량 스트레스와 그 영향을 정의할 필요가 있다. 노동량, 결과적인 인력전개(resultant manning) 및 훈련 요구사항은 소요 성능레벨을 충족시키기 위해 최적화된다. ⓒGetty image
▲ PA2203A 키사이트코리아가 고정밀 전원 측정과 터치스크린 오실로스코프 시각화 기능을 하나의 기기로 통합한 전원 분석기인 인테그라비전 제품군에 새로운 모델을 추가했다. 키사이트의 4채널 전원 분석기 ‘인테그라비전 PA2203A’는 3상 전력 디바이스 측정을 하는 R&D 분야의 엔지니어들이 원하는 다이내믹뷰를 보여주며, 설계 성능을 측정하고 검증할 수 있는 직관적인 제품이다. 16비트 분해능의 측정 성능 4채널 전원 분석기는 2채널 전원 분석기와 마찬가지로 고효율 파워 변환 시스템의 점진적 성능 개선 상태를 특성화하고 파악하는 데 필수적인 0.05%의 기본 정확도와 16bit 분해능의 측정 성능을 제공한다. 동일 제품군의 2채널 분석기는 단상 전원을 사용하는 일반적인 가정용 및 사무실용 기기의 설계와 테스트에 적합한 반면, 각종 상업 및 산업 환경에서 이용되는 기기에는 3상 전원이 이용되고 있다. 인테그라비전 PA2203A는 이러한 장치들을 위한 3상 전원 측정 및 분석 기능을 제공한다. 제품은 기존과 동일한 크기에 4채널이 구성되어 있으며, 전력망에 연결된 디바이스, 모터 및 고전력 제품들의 빠르고 정확한 설계와 검증을 위해
블루투스 LE를 사용한 ‘Half-duplex’ 음성 통신 (1)블루투스 LE의 개요 블루투스 LE를 사용한 ‘Half-duplex’ 음성 통신 (2)BlueVoice 애플리케이션 블루투스 LE를 사용한 ‘Half-duplex’ 음성 통신 (3)실제 하드웨어 구현 3. 실제 하드웨어 구현 블루투스 LE 통신을 지원하는 간단한 무선 센서 네트워크 플랫폼에서 BlueVoice를 실제로 평가하기 위해서 앞서 설명한 전체 애플리케이션을 실제 하드웨어로 구현했다. 이를 위해서 STMicroelectronics의 80MHz 32비트 Cortex-M4 마이크로컨트롤러 STM32L476을 기반으로 한 오픈 개발 플랫폼인 STM32 Nucleo L476 보드를 사용했다. 이 시스템은 무선 센서 네트워크 애플리케이션에 사용되는 일반 플랫폼과 비교하면 매우 강력한 마이크로컨트롤러를 포함하고 있는데, STM32 Nucelo를 선택한 것은 유연성과 범용성이 뛰어나기 때문이다. 이 보드는 일련의 커넥티비티 지원 및 확장 헤더가 제공되기 때문에 특수 확장 보드를 적용해 기능을 얹기가 용이하다. 그러므로 새로운 아이디어를
[시스템 엔지니어링(137)] 인간 시스템 엔지니어링(1) / 상호작용 구체화 [시스템 엔지니어링(137)] 인간 시스템 엔지니어링(2) / 성능, 노동량 및 훈련 레벨 추정 상호작용 구체화 1. 업무 설계와 분석 일단 시스템 기능이 특정 시스템 구성품에 대해 지정되고 나면, 기능은 일반적으로 보다 상세하게 정의될 수 있다. 인간에게 할당된 기능은 일반적으로 업무로 불린다. 시스템 요구사항과 기능 구조의 제약사항이 주어진다면 인간공학 엔지니어는 인간이 시스템 내에서 어떻게 그들에게 할당된 업무를 수행할 것인지 명확하게 정의할 필요가 있다. (1) 업무 목록 개발 인간이 수행하는 업무를 검토하기 전에, 고려되고 있는 업무의 완전한 목록을 종합할 필요가 있다. 그와 같은 분해가 유용하다면, 이 프로세스 또한 업무의 분해 과정이 포함된다. 거의 모든 인간공학 엔지니어에게 업무목록(task list)의 작성에 대한 책임이 주어지지만, 업무를 보다 잘 이해하기 위하여 시스템 엔지니어나 다른 설계자와 함께 일하기 원한다. 인간공학 엔지니어는 시스템 엔지니어와 다른 설계엔지니어로부터 얻은 정보를 평가하고 인적업무의 완전한 목록을 고안해 내게 될 것이다. 업무 목록 개발에
에너지 공급망 위협 요소를 차단해야 하는 이유는 에너지가 공급되지 않음으로써 발생하는 경제적 손해, 대형사고 위험성, 인명사고 직결, 기업 이미지 손상이 문제되기 때문이다. 그런데 에너지 공급망을 위협하는 가장 큰 요소는 바로 낙뢰이다. 지속 가능한 전원 공급을 위한 낙뢰보호 솔루션으로는 어떤 것이 있는지 바이드뮬러 안상현 과장이 발표한 강연 내용을 정리했다. ▲ 바이드뮬러코리아 안상현 과장 에너지 공급을 위협하는 요소는 다음과 같다. 첫째는 낙뢰로, 자연적인 부분으로 조절 불가능하다. 둘째는 정전으로, 국가적으로 보호받아야 하는 부분이다. 셋째는 전압전력 불균형으로, 조절하기에 미묘한 부분이다. 낙뢰보호 솔루션 우선, 에너지 공급망 위협 요소를 차단해야 하는 이유는 다음과 같다. 예를 들어 석유화학플랜트, 자동차 자동화 공장, 반도체 공장 장비 등에 에너지가 공급이 되지 않을 시 여러 손해가 발생한다. 1차적으로는 제품 서비스(생산비용적) 측면에서, 2차적으로는 이러한 문제가 지속되면 유지보수 측면에서, 또는 부품이 망가지거나 더 큰 사고로 발생 시 기업이미지 손상까지의 문제가 된다. 한편, 미국의 한 공장에서 2012년에 낙뢰로 인한 화재사고로 큰 피해가
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