기후변화 억제에 관한 다자간 국제협정으로 2015년 파리협정(COP21)이 채택된 이후 유엔의 지속가능한 개발 목표인 ‘SDGs’에서도 에너지 관련 항목이 선정됐다. 일본에서는 온실효과 가스 배출량을 2030년까지 26% 감축(2013년도 대비)하는 중기 목표를 세우고 있다. 이처럼 환경 문제가 주목을 받으면서 기업들은 에너지 절약 대책을 추진하게 됐다. 태양광 발전과 같은 재생가능 에너지를 도입해 전기의 에너지 절약은 충분히 대책이 되어 있는 한편, 열의 에너지 절약은 도입 비용이나 비용 대비 효과가 불투명해서 대책이 불충분한 경우가 있다. 산업 부문의 용도별 에너지 소비량에서는 전체의 56%를 열에너지가 차지하고 있어 열의 에너지 절약을 추진함으로써 에너지 절약 효과를 더욱 기대할 수 있다. 한편, 공장에서 열에너지는 보일러 설비에서 공급되는 증기가 일반적이다. 공장 내 증기 흐름의 한 예를 그림 1에 나타냈다. 보일러에서 만들어진 증기가 헤더를 통과해 반송 배관에서 각 건물로 분배된다. 배관 중간에는 증기가 식어서 액체로 되돌아온 드레인 물이 체류하기 때문에 스팀 트랩을 설치해 배관 내의 드레인 물을 배출하고 있다. 건물 내의 설비 근처까지 운반되어 온
지난 호에는 이더넷-APL의 이해에 대해서 개략적으로 살펴봤다. 이더넷-APL 시스템은 배선이 대부분 이더넷 선으로 1,000m까지 연장되므로 PROCESS 계장 보수 유지비가 대폭 줄어드는 효과가 있고, PROCESS 계장 배선의 축소는 상대적으로 공장의 부지비가 줄어듦으로써 공장 건축비의 축소로 이어진다고 설명했다. 또한 이더넷-APL은 배선이 간단하고 강력한 2-와이어 기술의 이점과 이더넷(인터넷)의 장점을 결합하여 프로세스 플랜트 분야에서 최고의 성능과 원활한 데이터 액세스를 제공한다는 점도 밝혔다. 지난 호에 이어 이번 글에서는 이더넷의 요구 조건에 대해서 살펴본다. 10BASE-T1L을 이더넷-APL의 주력 망으로 채택한 이유는? 4차 산업혁명과 스마트 팩토리 보급 확산으로 공장 자동화를 넘어선 공장 자율화를 실현하려는 노력이 이어지고 있다. 또한 코로나19 팬데믹이 장기화됨에 따라 세계적으로 비대면 기조가 강화 되여 원격 솔루션을 도입하려는 기업들이 늘고 있는 추세다. 자율 시스템과 원격 솔루션을 제대로 운영하기 위해서는 대량의 인터넷 데이터를 신뢰성 있게 전달하는 통신 인프라 구축이 필수다. 최근 5G를 필두로 하는 무선통신 솔루션이 한국에서
이번에 계측자동제어 학회지에 표기 해설 기사의 의뢰를 받았는데 유체 계측 분야 자체가 상당히 넓은 영역이기 때문에 객관적인 기사를 제공할 수 있을지는 의문이지만, 적어도 TC30(관내유량계측 위원회)의 위원장 및 TC131 공기압기기시스템 위원회의 위원장을 15년 이상 맡은 경험을 바탕으로 이 분야의 최신 화제를 소개하고 싶다. 전반에는 등온화 압력 용기를 이용한 비정상 유량 계측 제어의 화제를 소개하고, 후반에는 대형 층류식 유량계와 오리피스 유량계의 비교 검토 및 카르만 와류식 유량계의 수치해석을 소개한다. 최근 20여 년 유량 계측은 에너지 절감을 위해, 또한 공기압 시스템에서는 공기 유량을 적분하면 압력이 되기 때문에 동특성 관리의 목적으로 이루어져 왔다. TC131에는 유량계측 위원회라는 명칭이 붙어 있다. 따라서 최근 10년 유량 계측에 관한 요망이 강해지고 있다고 생각한다. 압축성 유체 시스템의 동특성 관리 등온화 압력 용기는 그림 1과 같다. 이 용기 내에는 아주 작은 직경의 구리선이 봉입되어 있다. 봉입률은 체적 밀도가 4%이지만, 압력 변화에 따른 열 변화를 구리선이 흡수할 수 있다. 이 특징으로부터 기체의 상태방정식에서 용기 내로 충전하거
AI 비전이 특정 작업에 적합한지 또는 그것을 해결할 수 있는지에 대한 의문이 있다. 이런 닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐 하는 문제는 이것이 기술로서 제대로 평가되지 못하는 결과로 이어진다. 이 기술은 특히 산업 환경에서, 검증된 전통적인 이미지 프로세싱 방법과 같은 허용 가능한 수준에 도달하기 위해 아직 더 성숙해져야 한다. 그렇지만 경험이 없는 사용자도 AI 비전을 이용하여 애플리케이션을 평가하고 직관적으로 구현하는 것을 가능하게 하는 사용자 친화적인 소프트웨어 도구가 있다. 유익하고, 다르다 AI를 기반으로 하는 방법은 규칙 기반 접근법과는 완전히 다른 방식으로 작동한다는 것이 가장 큰 장점이다. 이로써 공급자는 훨씬 더 직관적으로 이용 가능한 이미지 프로세싱을 위한 완전히 새로운 도구를 개발할 수 있다. 이미 프로세스를 최적화하고 자동화하기 위하여 머신 러닝을 통해 품질 요구 사항을 AI 기반 이미지 프로세싱 시스템으로 전달하는 데 이용할 수 있다. AI 비전은 소스코드 없이 진행가능하며, 이는 프로그래밍 기술 없이도 프로세스를 진행할 수 있는 혁신을 의미한다. 타당성 분석은 제품 및 제품의 특징에 대해 가장 많은 지식을 가진 직원이 수행해 왔다. 이제
유량계는 기체 또는 액체의 단위 시간당 유량(질량 또는 체적)을 측정하는데 사용되는 장치로, 주로 정확한 유량 모니터링이나 유량 제어를 위하여 사용된다. 여기에는 마그네틱 유량계, 코리올리 유량계, 초음파 유량계, 차압 유량계, 용적식 유량계, 터빈 유량계, 와류 유량계, 기타 유량계 등 다양한 종류의 유량계가 있다. 커미조아의 ‘COMI-ULFC’는 초음파 유량제어기로, 한 쌍의 초음파 센서를 이용한 유량계센서, 유량계측 및 제어를 통합한 유량제어기로 구성되며 반도체 제조공정에서 사용되는 다양한 약액의 유량계측 및 제어에 사용될 수 있다. 유량계 센서부는 약액과의 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여 반도체 미세공정에 필수적인 파티클 오염 문제를 해소하였으며 내열성 및 내화학성이 우수한 PFA(Perfluoroalkoxy) 소재로 개발했다. 유량계 계측 및 제어부는 초음파 구동신호발생, 초음파 수신신호 ADC(Analog Digital Conversion), 신호처리 및 TOF(Time Of Flight), 유량계산을 수행하며 기존 시스템들과는 다르게 원칩 솔루션(onechip solution)으로 개발되어 개별 회로 구성에 따른 노이즈와 타이밍 문제를
1940년에 공기식(0.2~1,0Kg/Cm2)신호가 나왔고 전기식(4~20mA)신호가 1960년에 나왔다. 아직도 한국에는 소위 통일신호라 불리는 이 두 개의 아날로그 신호가 현재 한국의 공장에서 온도/압력/유량/레벨/중량 등의 물리량을 측정하여 제어기인 DCS나 PLC로 트랜스미터를 통해 CVVSB 2 ×2C케이블로 전송되고 있다. PROCESS 계장 분야가 이미 시간적으로 너무나 오랫동안 아날로그의 세계에 빠져있었다고 해도 과언은 아닐 것이다. 지금은 4차 산업혁명 시대이며 스마트 팩토리와 이더넷(인터넷 TCP/IP, UDP 통신)이 대세인 시대에 진입한 상태이다. PROCESS 계장 분야라고 해서 계장 기기가 고장이 나지도 않고 잘 돌아 가는데 신종 시스템이 무슨 대수냐? 고 반문하는 CEO나 공장장 등의 의견도 있을 수는 있겠다. 만약에 아날로그 PROCESS 계장 시스템을 현재의 방식에서 새로운 방식으로 전면 교체를 한다면 공장에서는 거미줄처럼 엮여있는 수많은 배선은 어떻게 할 것인가가 가장 심각한 문제가 될 것이다. 아날로그 PROCESS 계장 시스템이 디지털 시스템으로 바뀌는 수가 있더라도 당분간은 아날로그와 디지털 시스템이 병존하며 갈 것으로
수산업에서 지속가능한 어업·수산 양식을 위해 기존의 초음파나 온도계 등과 더불어 카메라를 통해 ‘보는’ 행위가 적극적으로 이루어지고 있다. 또한 얻은 화상·영상 등의 시각 정보를 해석·이용하는 것은 날마다 변화하는 대상 자원과 해양 환경에 대응하기 위해 없어서는 안 되는 것이다. 여기서는 양식어를 위한 개체 식별 기술, 수하식 가리비 양식업을 위한 3차원 계측 기술, 계측 행위로 구성된 심층학습 데이터 세트 생성 툴에 대해 소개한다. 양식어를 위한 개체 식별 기술 수산 양식에서 활어조 내 양식어의 정확한 마리 수를 파악하고 관리하는 것은 사료량과 생산출하량을 조절하기 위해 매우 중요하다. 그러나 대부분의 양식 대상은 수만 단위로 사육되기 때문에 중량 등에 따라 어림잡아 관리되는 경우가 많다. 농업 분야에서 R. Ishiyama 등은 멜론 표면의 그물 모양 무늬를 각 개체에서 고유한 것으로 가정, 사람의 지문 대조 기법과 적응하는 개체 식별 기법을 제안하고 있다. 필자 등은 참고등어의 체표면 무늬에 주목해 태그 등의 부여 없이 정확한 마리 수 관리 및 건강관리를 위한 개체 식별 시스템을 제안하고 있다. 여기서는 참고등어의 개체 식별 기법에 대해 소개한다. 1.
최근 전 세계적으로 화두가 되고 있는 '디지털화'의 물결은 금속 산업에서도 요동치고 있다. 금속 산업의 디지털화의 노력은 '수익 극대화'와 '탈탄소화 이룩'이라는 두 마리 토끼를 잡기 위한 과정이다. 디지털화의 핵심은 제품과 기계 데이터를 다양한 공정 단계에 거쳐 분석하는 것이다. 정확하게 예측하고, 오차 허용치를 철저히 준수하는 것. 그것이 디지털화의 핵심이다. 금속 산업은 디지털화를 통해 확고한 산업 경쟁력을 제고할 수 있다. 금속 산업의 새로운 어젠다로 떠오르고 있는 디지털화는 금속 업계의 새로운 먹거리다. 급속한 디지털화를 진행 중인 금속 산업 독일의 '아르셀로미탈', '티센트루프' 등 철강 기업의 디지털화 바람은 금속 산업에도 거세게 불고 있다. 금속 산업의 디지털화는 기존 방식을 대체하는 비즈니스 모델이 아니라, 기존의 수익을 개선하고 서비스 포트폴리오를 확장하려는 노력의 일환이다. 고도로 자동화한 금속 산업에서 데이터는 오랫 동안 중요한 역할을 담당했다. '티센크루프'는 뒤스부르크의 '핫 스트립 밀' 한 곳에서만 16,500톤의 스틸 슬랩과 12억 개 단위의 측정 데이터를 처리한다. 제철업계 종사자들은 빅데이터, 디지털 트윈, 머신러닝 등의 용어
일본 국토의 3분의 2를 덮고 있는 삼림은 국토 보전이나 수원 함양, 지구 온난화 방지와 같은 다면적인 기능을 가지고 있다. 온난화나 이상기후의 영향이 현저해짐에 따라 삼림이 생활에 크게 공헌하고 있다는 것을 알게 된다. 산림의 다면적인 기능을 발휘시키면서 삼림 자원의 순환 이용을 추진해 가는 것이 SDGs나 2050년 탄소중립 실현이라는 목표 달성으로 이어진다. 그러므로 간벌이나 주벌, 그 후의 재조림과 같은 삼림 정비를 착실하게 추진해 가는 것이 필요하다. 또한 자연조건에 맞춰 침엽수와 활엽수를 혼합한 침활혼합림화를 도모하면 다양성이 회복되어 산림 생태계의 보호와 관리를 추진하는 것으로 이어진다. 일본의 경우 삼림의 약 40%는 인공림이다. 삼림 축적은 해마다 증가하고 있으며, 2020년에는 약 54억m3에 달했다고 한다. 이들 중 절반은 50년생을 넘은 상태, 즉 이용기에 있다. 따라서 벌목해서 사용하고 새롭게 심어서 기르는 순환을 촉구하는 것이 기대된다. 목재의 제조․가공에 드는 에너지는 다른 자재보다 비교적 적다는 이점이 있다. 또한 목재를 건축 자재로 사용하는 것은 장기간에 걸친 탄소 저장으로 생각할 수도 있다. 심은 새로운 나무가 자라는 과정에서
식물의 생산 현장에서는 재배하는 식물의 성장 상태나 재배 환경의 계측 정보를 바탕으로 최적의 재배 관리를 하는 정밀 농업(Precision Farming)이나 스마트 농업(Smart Agriculture)이라고 불리는 새로운 농업 스타일이 최근 제창되고 있으며, 농업을 둘러싼 세계에 변화가 일어나고 있다. 이 새로운 농업 스타일은 재배 식물이 가진 기능이나 특징, 재배 환경에 관한 정보를 수집하고 이를 분석해 최적의 생산 방법을 탐색함으로써 가장 효율적인 재배를 실현하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 식물의 정보와 재배 환경에 대한 정보를 가능한 한 많이, 상세하게 계측하고 수집한 정보를 적절하게 분석하는 정보 해석 기술이 기술 개발의 중요한 요소 중 하나이다. 한편 식물은 스스로 이동할 수 없기 때문에 자신이 처한 환경에 적용해 생존할 필요가 있으며, 여러 가지 환경 변화에 대응하는 기능을 가지고 있다. 그래서 게놈이나 유전자 정보를 조사해 환경에 적응하는 기능을 해명하는 연구가 추진되고 있다. 그러나 해석에 필요한 게놈 해석 기술이 비약적으로 진보하고 있는 한편, 게놈이나 유전자 정보와 비교하기 위해 필요한 식물의 성장 상태 계측을 고정도로 대량 취득하는
이토제작소는 1945년 일본 미에현 요카이치에서 창립해 본사를 둔 프레스 금형과 가공 전문업체다. 1998년에는 필리핀 마닐라에 진출했다. 초기에는 주로 가전용 부품과 자동차용 부품을 주로 생산해 현지의 일본계 고객들에게 납품했다. 2002년에는 라구나에 신공장을 신축했고, 2017년에는 수출전용 금형공장을 신축해 개발부터 양산까지 일괄 생산 시스템을 갖추고 있다. 현재 이토제작소의 임직원은 100여 명이며, 90%이상 고정도 자동차 부품을 생산하고 있다. 순송금형은 사내생산 지원과 일본 인도네시아 멕시코 태국 등의 해외에 수출하고 있다. 탈화산 폭발에 이은 코로나 환란의 시작 2020년 1월, 타가이타이 탈화산이 높이 15km까지 분출하면서 화산재가 바람을 타고 마닐라까지 흩어졌다. 필리핀 정부는 ‘경보수준 4’를 발령하고, 반경 14km 내 주민 46만 명을 대피시켰다. 메트로 마닐라에서 라구나 지역까지 학교나 관공서에 휴업령을 발령하고, 화산 폭발 3일 후에는 반경 17km 이내 주민 93만 명을 대피시켰다. 이토제작소도 건물 외부에 화산재가 3cm 가량 쌓여 청소를 해가며 생산 활동을 하고 있었다. 타르 화산의 용암 분출이 어느 정도 진정이 된 2월
금속 업계는 현재 딜레마에 빠져있다. 기후 변화의 문제적 상황 때문이다. 금속 산업은 기후 변화 문제의 원인이다. 그리고 기후 변화 문제의 해결책이기도 하다. 기후 변화 문제의 대응책으로 평가하고 있는 풍력 및 태양광 발전과 같은 친환경 에너지의 보급, 친환경 자동차 생산, 주요 원자재의 생산 등에서 금속이 쓰이지 않는 분야가 적지 않기 때문이다. 금속 산업 및 업계는 기후 변화를 일으키는 '주범'에서 기후 변화 문제의 '해결사'로 발돋움 하기 위해 고군분투 중이다. 저탄소 금속 산업을 향한 변화 독일 온실 가스의 20% 가량은 제조업에서 배출되고 이는 매년 2억 톤의 이산화탄소에 해당하는 수치다. 탈탄소를 향해 가는 방향은 업종에 따라 다르다. 디지털 기술의 사용은 생산 과정에서 가장 큰 잠재력을 보유하고 있다. 컨설팅 회사 '액센추어'가 실시한 500대 기업 대상 연구는, 생산 과정의 디지털화를 가속화하는 것으로 2030년까지 이산화탄소 61메가톤을 줄일 수 있다고 보고했다. 이처럼, 금속 산업은 이산화탄소 배출 제로를 위한 큰 변화에 직면해 있다. 금속 산업 만남의 장 : 'GMTN 2023, 빛나는 금속의 세계' 전 세계는 지금 2050년까지 기후 중
디지털 트윈은 공장, 발전소, 도시 전체 등 물리적 자산을 가상 공간에 실시간으로 구현하는 기술이다. 디지털 트윈 기술은 자산 전체를 시각화해 자산 이해도를 높이고 변화에 대응할 수 있도록 한다. 자산 데이터에 인공지능과 머신러닝을 활용한 추가적인 분석을 더해 비즈니스 운영 이익을 증대시킬 수 있다. 디지털 트윈은 산업용 사물인터넷, 가상 현실 및 증강 현실과 같은 첨단 기술을 활용해 현실 세계에서 이익을 창출하고 석유와 가스부터 자동차 부품 주조 및 폐수 처리에 이르기까지 산업 경제 전반에 다양하게 사용된다. 글로벌 IT 리서치 기관 가트너는 2026년 디지털 트윈의 전체 시장 규모가 1,830억 달러를 넘어서고 복합재 디지털 트윈이 가장 큰 투자를 받을 것으로 전망했다. 그렇다면 기업의 효과적인 의사 결정과 이익 증대를 위해 디지털 트윈을 어떻게 활용할 수 있을까? 아래 다섯 가지 디지털 트윈 활용법을 사례와 함께 소개한다. 사례① 프로젝트 실행 간소화 새로운 프로젝트를 실행할 때는 여러 문제가 수반되는 데, 그중 대부분은 건설 단계에서 발견된다. 디지털 트윈을 활용하면 사용자는 프로젝트를 실제로 건설하기 전, 가상 환경에서 시행해볼 수 있고 이 과정을
건설업계에서는 미래의 취업자 부족 문제가 심각화되고 있으며, ‘신규 취업자 확보’와 ‘생산성 향상’이 시급한 과제로 대두되고 있다. 또한, 2024년 4월에는 건설업에서도 노동 시간 상한 규제가 시행되기도 하기 때문에 ‘근로 방식 개혁’을 더는 미룰 수 없는 상태이다. 이러한 과제의 해결책 중 하나로서 로봇에 의한 작업의 자동화나 서포트가 기대되고 있다. 다케나카코무덴 기술연구소에서는 과거 건설 로봇 개발의 사례와 현재의 건설 현장 과제를 분석해 현장에서 진정으로 요구되고 사용되는 로봇은 무엇인지를 고찰하고, 개발 방침을 책정한 후에 이 방침에 따른 로봇 개발을 추진하고 있다. 이 글에서는 최근의 로봇 개발 상황을 보고한다. 과거의 로봇 개발 필자 등은 과거에 개발된 건설 로봇을 조사해 보급에 이르지 못한 원인을 살펴봤다. 1980～2000년대까지 다케나카코무덴에서는 20종 이상, 건설업계에서는 160종 이상의 로봇이 개발됐는데, 이들 모두 건설 현장에서 시행하는 데에 그쳤으며 본격적으로 보급된 것은 거의 없었다. 필자 등은 이들 과거의 로봇이 보급되지 못한 주된 원인은 이하와 같다고 생각한다. · 기술노동자를 대체하기 위해 일련의 시공 작업을 자동화하려고
EtherNet/IP™는 2001년에 도입됐으며 현재는 가장 잘 개발된 기술로 검증되고, 완벽한 산업용 이더넷 제조와 자동화 프로세스에 사용할 수 있는 네트워크 솔루션이라 말할 수 있다. EtherNet/IP는 다음과 같은 네트워크 패밀리 중 하나이며 공통산업프로토콜(CIP, Common Industrial Protocol)보다는 상위 층에서 구현이 되고 있다. CIP는 제어, 안전, 동기화, 동작, 구성 및 정보를 포함한 다양한 제조와 프로세스 자동화 응용을 위한 포괄적인 메시지 및 서비스 제품군을 포함하는 개념이다. CIP는 전 세계 수백 개의 공급업체가 지원하는 진정한 미디어 독립 프로토콜이며 CIP는 제조기업 전체에 걸쳐 사용자에게 통합 커뮤니케이션 아키텍처를 제공하고 있다. 미디어 독립성과 함께 각 애플리케이션에 가장 적합한 CIP 네트워크를 선택할 수 있는 기능이 제공된다. 이러한 가능한 선택 중 하나는 이더넷 기술에 CIP를 적용하는 EtherNet/IP란 기술이다. CIP를 이더넷에 적용하는 이유는 무엇인가? 이더넷과 TCP/IP(이더넷 표준)는 전 세계의 상용응용 프로그램에서 볼 수 있는 대부분의 LAN 및 WAN 아키텍처에 사용되는 동일한
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UPDATE: 2024년 12월 21일 20시 04분
