이더넷-APL은 PROCESS 계장표준으로 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 APL 네트워크의 계획 과정과 APL 토폴로지 계획 기본사항에 대해서 알아본다. APL 네트워크의 계획 과정 1. APL 시스템이 가능한 토폴로지 그림 1은 필드 장치와 필드 스위치의 위치를 보여준다. 첫째, 현장 장치의 위치가 기술 프로세스에 의해 정의된다는 것을 인식해야 한다. 따라서 APL 네트워크를 계획하는 담당자는 배관 및 계측(P&I) 계획에 정의된 필드 장치의 위치를 전제조건으로 고려해야 한다. 계획 단계에서는 다음 조건을 준수하여 필드 스위치를 필드 장치 가까이에 배치해야 한다. · 표 1에 나열된 케이블 범주 IV를 사용할 때 필드 장치와 필드 스위치 사이의 최대 거리는 200m이다. · 장치 수는 포트 예비를 포함하여 스위치의 포트 수(스퍼 포
촉각은 환경과 접촉한 상태에 대한 풍부한 정보를 제공한다. 미지의 환경 속 로봇 애플리케이션에서는 특히 촉각이 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 한편 일률적으로 촉각이라고 해도 다양한 성질의 정보가 포함되어 있어 로봇의 ‘촉각 정보’ 정의는 시각 정보에 비해 애매하다. 또한 촉각은 피부에 분포하는 감각이기 때문에 촉각을 모방한 센서 디바이스(촉각 센서)의 설계는 일반적으로 실장하는 로봇의 형상이나 기능에 따라 다르다. 물체의 파지나 조작을 목적으로 하는 로봇에서 촉각 센서는 주로 엔드 이펙터에 탑재되며, (1) 접촉이나 미끄러짐 발생과 같은 접촉 이벤트 검지, (2) 접촉 위치나 접촉력에 기초한 파지의 안정성 평가, (3) 접촉 위치·힘을 피드백하는 것에 의한 힘 제어, (4) 접촉을 통한 물체 특성의 인식·추정에 이용된다. 즉, 촉각 센서를 탑재한 엔드 이펙터는 목적하는 물리 작업을 하기 위한 반응기인 동시에 촉각 탐색(Tactile exploration)을 하기 위한 프로브이기도 하다. 촉각 센서의 설계나 실장에 있어서는 작업 능력과 지각 능력을 양립시키는 것이 중요하다. 촉각 센서의 검출 방식에는 저항식, 정전용량식, 광학식 등 여러 가지가 있는데,
운동은 젊은이부터 어른까지 신체 능력과 건강을 향상시키고 유지하기 위해 사회의 모든 사람에게 꼭 필요하다. 그러나 근력이 약한 사람이나 운동 능력이 떨어지는 사람은 체력 문제로 인해 운동을 계속적으로 실시하기 어렵고, 신체 능력과 운동 의욕이 서서히 저하될 우려가 있다. 그래서 신체 활동이나 훈련에 대한 동기를 높이기 위한 지원이 시각, 청각, 역각 등 다양한 모달리티를 구사해 이루어지고 있다. 예를 들어 물리 치료와 같은 기존 재활 치료에 로봇 등의 기술이 활용되고 있는데, 사용자의 운동 중에 피드백을 제공함으로써 퍼포먼스뿐만 아니라 만족감, 성공감 등에도 긍정적인 영향을 가져올 수 있다는 것도 알고 있다. 이러한 훈련 지원 기술은 유용하지만, 한편으로는 그러한 지원에서 벗어나 자력으로 훈련하는 것을 어렵게 만들기도 한다. 예를 들어 로봇에 의한 역각적인 지원을 받는 상태의 훈련에 익숙한 사람이 갑자기 그 역각 지원을 받을 수 없게 됐을 때, 운동의 신체적 부하가 증가함으로써 심리적으로 낙담하게 될지도 모른다. 이러한 심리적 낙담이 동기부여를 감소시켜 결과적으로 운동 훈련을 중단하게 된다면 불행할 것이다. 피드백하는 정보를 연구함으로써 운동 지원이 심리면에
세상에는 여러 종류의 다양한 화학제품이 넘쳐나고 있으며, 일상생활에서부터 공업, 농업 등을 널리 지탱하고 있다. 이들 제품은 결코 시험관이나 플라스크에서 만들어지는 것은 아니다. 일정한 품질을 유지하면서 안정적이고 저렴한 비용으로 안전하게 대량 생산하기 위해 화학 플랜트에서 공업 생산되고 있다. 예를 들어, 1913년에 질소와 수소를 원료로 하는 하버-보슈법(Haber-Bosch Process)에 의해 암모니아의 공업 생산이 시작됐다. 화학 플랜트에서 만들어지는 암모니아에 의해 대기 중의 질소가 대량으로 고정화되어 비료가 되는데, 이 생산량은 자연계의 질소 고정량을 웃돈다. 즉, 암모니아의 공업 생산이 없다면 현재와 같은 지구 생태계를 유지하는 것은 도저히 불가능한 상태일 것이다. 이와 같이 화학 플랜트에서 생산되는 화학제품은 비료나 자동차, 가전제품, 의류, 의료품 등에 이용되고 있으며, 우리 생활에 없어서는 안 되는 현재 세계를 지탱하는 중요한 기반이 되고 있다. 화학 플랜트를 적절하게 운전하기 위해서는 플랜트 곳곳에서 유량이나 온도, 압력, 성분 조성 등을 계측하고 감시, 제어하는 것이 필수적이다. 예를 들어 반응기 내에서 적절한 반응이 이루어지게 하기
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 APL 네트워크의 계획 과정을 소개한다. APL 네트워크의 계획 과정 이 섹션에서는 이더넷 APL 시스템의 계획 과정을 안내한다. 이 장의 대상은 APL 네트워크의 계획 과정에 참여하는 개인이 중요하다. 그림 1은 이 절에서 설명한 APL 계획 프로세스와 주요 계획 단계에 대한 개요이다. 1. 장치의 선택 이 문서는 그림 2에 표시된 APL 샘플 애플리케이션을 사용한다. 응용 프로그램은 서로 다른 위치에 있으며 거리가 더 긴 두 개의 발전소 영역으로 구성되어 있다고 가정해 본다. 각 발전소 영역에서 파이프 내 가스 흐름이 제어되어야 한다. 위치측정기와 유량계가 있는 제어밸브를 사용하여 배관 내 압력을 측정해야 한다. 또한 두 발전소 영역의 장치는 제어 및 측정 작업을 수
오늘날 기업들은 수익성을 높여야 한다는 엄청난 압박을 받고 있으며, 생산성을 향상시키면서 비용을 절감하는 것이 그 무엇보다 중요해졌다. 맥킨지(McKinsey)가 최근에 진행한 연구 결과에 따르면, 생산성이 과거 수준으로 높아질 경우, 2030년에는 미국의 누적 GDP가 무려 10조 달러에 달할 수 있다고 한다. 로봇 프로세스 자동화(RPA) 2.0이 등장하면서, 기술이 이러한 목표 달성을 도울 수 있게 되었다. 인공지능(AI)과 머신러닝이 하나로 결합된, 이 지능적 솔루션은 더 복잡한 작업을 자동화하고, 효율성을 개선하면서 사업의 판도를 바꿔 놓고 있다. 그렇다면 RPA 2.0이란 정확히 무엇이며, 빠르게, 끊임없이 변화하고 있는 오늘날의 사업 환경에서 조직이 생산성과 복원력을 개선하는 데 어떠한 도움이 될까? RPA 2.0이란? 로봇 프로세스 자동화(RPA)는 사업 운영 방식에 큰 변화를 불러왔으며, 시간이 오래 걸리는 반복적인 작업을 자동화하여 운영을 간소화하고 비용을 절감시켜 준다. 그러나 A&D와 의료 같은 업계에서 엄격한 보안 요건의 충족과 효율성의 극대화가 중요해짐에 따라, 더 지능적이고신뢰할 수 있는 프로세스 자동화에 대한 필요성이 더욱
일본에서는 2022년 6월에 무인항공기(드론)에 관한 항공법(1952년 법률 제231호) 등의 일부를 개정하는 법률(2021년 법률 제65호)이 공포됐다. 항공법에서 무인항공기 기체의 안전성을 확인하는 ‘기체 인증·형식 인증’ 제도 및 드론을 조종하는 오퍼레이터의 국가 조종 라이선스 ‘무인항공기 조종자 기능 증명’ 제도 등이 창설되어 무인항공기가 유인 지대 상공에서 보조자 없이 육안 외 비행(제삼자 상공 비행, 이른바 ‘레벨 4 비행’)을 하는 것이 가능해졌다. 이 개정에 의해 형식 인증/기체 인증 제도는 2022년 12월부터 시작됐으며, 기타 관련된 제도나 문서의 발행이 국토교통성 등에 의해 정비됐다. 레벨 4 비행을 위한 제도에는 항공법이나 항공국의 통지 문서(서큘러)만으로는 기체 메이커 측의 증명 활동은 어렵고, 각종 보충 정보가 필요하다. 따라서 항공국 측과 기체 메이커 측 사이를 보완하는 가이드라인이나 절차서 등의 연구개발을 목표로 경제산업성과 국립연구개발법인 신에너지 산업기술 종합개발기구(NEDO)에서는 프로젝트를 실시해 왔다. 2017～2021년도까지 ‘로봇·드론이 활약하는 에너지 절약 사회 실현 프로젝트’(통칭 : DRESS 프로젝트)가 실시되
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
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