[첨단 헬로티] 배터리의 모든 측정값에 광섬유 센서 네트워크 활용 과제 추진 배경 오늘날 전기자동차의 배터리는 전체 수명주기 동안 모든 배터리 셀에서 여러 측정값을 기록, 평가할 수 있는 배터리 관리 시스템이 기술적으로 구현되었다. 그러나 측정에 필요한 다수의 전자 센서로 인해 이러한 시스템에는 높은 설치비용과 측정 기술이 필요하게 되어 결과적으로 대규모 차량 건설에 사용되지 못했다. 협력 프로젝트 파트너인 pdv-software GmbH, Fraunhofer HHI의 Dr. Wolfgang Schade 교수 연구팀, 그리고 Miopas GmbH는 새로운 배터리 관리 솔루션을 개발하기 시작하였다. 개발제품과 기술혁신 연구 협력의 결과는 소형의 공간 절약형이며 설치가 용이한 광섬유 센서 네트워크로 배터리의 모든 셀에서 전류 세기, 전압 및 온도의 값을 지속적으로 측정하고 이 데이터를 다기능 센서를 통해 통합 제어 시스템에 전송한다. 전압 및 온도 측정은 소위 말하는 광섬유 브래그 격자(FBG)를 사용하며 온도 측정은 이러한 FBG로 직접 수행된다. 이 프로젝트에서는 전압이 가해질 때 확장되는 소형 피에조 엑추에이터를 사용하여 전압 측정이 처음으로 실현되었다.
[첨단 헬로티] CFRP의 성형 및 가열을 같은 공정에서 수행 과제 추진 배경 경량 구조는 오늘날 많은 산업 분야에서 중요한 역할을 한다. 그 중 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP)은 초경량이면서 우수한 기계적 성질을 가지고 있기 때문에 특히 중요하며, 이미 항공 우주 산업, 풍력 에너지 분야, 스포츠 장비 제작 및 자동차 산업 분야에서 활발히 사용되고 있다. 그러나 기존의 생산 공정이 매우 복잡하고 자동화될 수 없었기 때문에 CFRP 부품의 제조는 여전히 비용 집약적이다. 따라서 CFRP를 다양한 용도로 사용하는 것은 너무 비싸고 수익성이 떨어진다. 복잡한 구조의 대형 부품의 경우 시간 소모적인 수작업으로만 생성되었기 때문에 특히 그러했다. 개발제품과 기술혁신 JELBA Werkzeug- und Maschinenbau GmbH & Co. KG(JELBA 기계공구 유한회사)는 1990년에 설립되었으며, 직원 수는 약 200명으로 2013년 매출은 약 2900만 유로였다. 연구개발 부서의 직원은 15명으로, 이들은 연구 끝에 CFRP 부품 생산을 위한 혁신적인 프로세스를 구현했다. 장점은 광범위한 자동화 기능과 생산 비용 절감이다. CFRP 생산의 출발 물
SAC305(Sn3.0Ag0.5Cu)를 포함하는 서로 다른 몇 가지 무연 납땜 합금으로 조립된 회로 기판에 낙하 충격 신뢰성 시험을 시행했다. 시험에 사용된 땜납 조성의 Ag 함량은 중량 비율로 0%에서 3.0% 사이다. 다양한 2차 합금 원소를 함유한 합금도 포함됐다. 모든 낙하 시험 기판은 땜납 페이스트 조성이 BGA 땜납 볼 합금의 조성과 일치하도록 조립됐는데, 그 목적은 알려진 조성을 갖는 균질한 땜납 접합부를 생성하기 위함이다. 본 연구의 낙하 시험 평가를 위해 (JEDEC 표준이 아닌) 대안적 시험 기판 설계가 사용됐다. 시험 기판은 중앙에 배치된 CABGA 256 패키지(17x17mm 본체, 1mm 간격)를 포함한다. 적층 재료 속에서 패드 크레이터링(pad cratering) 파괴 유형이 발생하는 현상을 최소화하기 위해, 해당 기판은 땜납 방지막으로 정의된 패드로 설계됐다. 땜납 접합부 부피의 영향을 분석하기 위해, BGA 및 LGA 상호 연결 중 하나를 이용해서 시험 패키지가 낙하 기판에 납땜됐다. 두 가지 흔한 PCB 표면 마감인 OSP 및 침전 Ag로 처리된 시험 기판의 낙하 성능에 대한 직접적인 비교가 이뤄졌다. 모든 샘플에 대해, 전기
엔지니어들은 흔히 아날로그-디지털 컨버터(ADC) 입력이 고(high) 임피던스일 것이라고 생각한다. 하지만 직접 샘플링 SAR ADC 입력은 변환을 하지 않을 때는 고 임피던스이나, 샘플 포착을 시작할 때는 순간적으로 높은 전류 스파이크를 소비한다. 평균적으로 이러한 동작은 샘플 커패시터 크기와 샘플 속도에 반비례하게 비선형적인 저항으로 인한 것으로 해석할 수 있다. 이러한 급격한 변동에 대해서 신호 체인이, 포착이 끝나고 변환이 시작되기 전의 사이에 즉각적으로 완벽하게 안정화할 수 있어야 한다. 신호 체인을 ADC로 연결하는 일은 일종의 예술과도 같은 것으로서, 이론과 탐색을 종합적으로 필요로 한다. 버퍼 기능을 포함하는 다채널 고전압 SAR ADC 제품군으로서 LTC2358은 진정한 고 임피던스 입력을 제공하므로, 많은 경우에 신호 컨디셔닝 요구를 간소화하거나 아예 필요하지 않게 한다. 신호 컨디셔닝이 필요한 경우라고 하더라도 스위치드 커패시터를 구동할 수 있는 능력이 있느냐 없느냐에 상관 없이 LTC2358 입력으로 직접 연결할 수 있다. 다음의 회로들은 LTC2358의 이러한 입력 특성을 활용한 다양한 애플리케이션 회로들을 보여준다. 손쉬운 구동 및
IoT(사물인터넷) 디바이스와 RF 및 무선 제품의 확산으로 전문화 된 RF 측정 기술과 적정 가격의 RF 테스트 기기에 대한 수요가 늘고 있다. 최근까지 VNA(벡터 네트워크 분석기)는 비용이 너무 비싸, 간단한 개발과정 상의 디자인 확인 및 성능검증에 유용한 IoT 및 기타 임베디드 애플리케이션에 사용하기 어려웠다. 하지만, 이제 비용합리적인 USB 기반 초소형 VNA가 도입되어 상황이 바뀌고 있다. Dylan Stinson과 함께 이번 VNA 동작원리를 살펴보고, 구조의 유사성을 가진 스펙트럼 분석기와 비교하도록 하자. 그리고 VNA의 기존 주요 적용 분야를 살펴보고, IoT 애플리케이션의 출현으로 RF 계측의 바뀌고 있는지 함께 알아보자. VNA 동작 원리 VNA는 1950년대 초반에 개발되어, 전기 시스템의 네트워크 매개변수를 측정하는 기기로 사용되어 왔다. VNA는 무수한 현대식 무선 기술들을 가능하게 만들었으며, 다양한 범위의 RF 및 고주파 애플리케이션에 사용되고 있다. 애플리케이션 개발 단계에서 시뮬레이션은 개발 시료 프로토타입의 반복 제작 횟수를 줄임으로써 출시 시간을 앞당기기 위하여 사용된다. VNA는 이러한 디자인 시뮬레이션을 검증에 필
초고령화 시대, 정년의 연장과 임금피크제의 도입. 진급은 어려워지고, 청년 일자리는 줄어들고 있는 지금. 저자는 1인 기업, 그중에서도 제조업에 희망이 있다고 말한다. 이게 과연 가능한 일일까? 돈을 벌수는 있을까? 설사 가능하다 하더라도 혼자서 일한다는 게 익숙하지도 않고, 지금 하는 일은 너무 지겨운데? 게다가 혼자 회사를 하고 있다고 하면 남들이 무시하지는 않을까? 저자는 이런 질문들에 하나하나 답하듯 아흔아홉 개의 조언을 제시한다. <편집자 주> 26. 거짓말하면 죽는다 아무리 그래도 ‘죽는다’니 심하다. 99단계 중 가장 높은 강도로 말하는 것이 이 장이 아닐까 싶다. 유치한 제목이지만 이것은 진실이다. 정말로 1인 기업은 거짓말을 하면 죽는다. 살아가면서 거짓말하지 말라는 것은 사실 숨 쉬지 말라는 것과 같다. 세상 모든 사람은 예외 없이 거짓말을 한다. 거짓말하는 이유를 거꾸로 짚어 올라가보면 상당수가 ‘돈’과 연관되어 있다. 그러니 돈 벌 목적으로 설립된 회사라면 얼마나 많은 거짓말을 하게 되겠는가? ‘거짓말하지 말라’고 해서 ‘기업은 선하고 윤리적이어야 한다
SI 업체인 시그마(Sigma)는 터크의 BL ident UHF-RFID 시스템과 Graidware 미들웨어를 사용, 자동차 부품업체인 마그나(Magna)의 범퍼 생산 프로세스의 투명성을 제공했다. Saxony 기반의 SI 업체인 시그마는 자동차 부품 공급사인 마그나에 UHF-RFID 식별 솔루션으로 장거리 감지가 필요한 환경에 불편한 쉴드 시스템을 설치하지 않고도 완전 자동화가 가능하다는 것을 보였다. 유저들은 이에 따라 직접 소프트웨어 로직을 통해 범퍼 생산라인에서 잘못된 판독 가능성을 제외할 수 있게 된 것이다. RFID 와 UHF기술 시그마는 또한 주요 자동차 부품공급사인 MEI(Magna Exteriors and Interiors)에 긴 감지거리를 보유한 UHF- RFID 기반의 생산 제어 시스템도 제공했다. MEI 미레인은 폭스바겐의 골프 7세대 모델 전후방 범퍼를 생산, 모젤의 폭스바겐 작센 공장에 서열납품(Just in Sequence)하고 있다. MEI 미레인의 경영진은 새로운 라인 증설 계획과 개발 단계부터 RFID 기술을 이용한 자동화 생산과 물류 관리, 긴 감지거리 등을 충족시키기 위해 프로젝트 시작 단계에서 UHF RFID를 표준으로
광학식 맥파 센서란, 반도체 기술의 하나로 광 센싱 기술을 이용하여 맥파를 계측하는 센서이다. 광 센싱 기술은, 광원인 LED를 인체에 조사 (照射) 하여, 수광부인 포토 다이오드 (이하 포토 Di) 또는 포토 트랜지스터를 통해, 생체 내부를 투과 혹은 반사한 광을 계측하는 것이다. 동맥혈에는 빛을 흡수하는 특성을 지닌 헤모글로빈이 존재하므로, 시계열로 광량을 센싱함으로써 헤모글로빈 양의 변화, 즉 맥파의 신호를 취득할 수 있다. 최근 시판되고 있는 광학식 맥파 센서를 탑재한 스마트밴드 및 스마트워치는, 피부에 대한 장착성 및 부하를 고려하여 녹색 빛을 사용한 반사형 광 센서가 주류를 이루고 있다. 녹색광은 생체로의 투과 심도가 작기 때문에 혈액 이 외 조직의 영향을 받기 어렵고, 헤모글로빈의 흡광 계수가 크기 때문에 맥동 성분이 큰 맥파 신호 측정이 가능하다. 본 글에서는, 웨어러블 기기용으로 최적인 로옴의 광학식 맥파 센서 ‘BH1790GLC’를 소개하고자 한다. 웨어러블 기기용 맥파 센서에 요구되는 사양 ‘저소비전력’ 웨어러블 기기는, 신체에 장착하기 때문에 세트 자체의 사이즈나 중량에 제한이 있어, 배터리 용
자율주행 자동차 시대가 다가오면서, NXP 반도체는 자율주행 관련 표준, 방법론 및 설계 방식에 대한 논의의 중심에 놓이게 되었다. 사람들은 이렇게 질문한다. “NXP가 결정할 수 있다면, 자율주행 자동차를 어떻게 만들 것인가?” 이 글에서는 이 질문에 대한 NXP의 답을 제시한다. 본 원고를 통해 도메인 기반의 시스템 아키텍처에 대한 NXP의 접근법을 소개하고, 이 새로운 아키텍처가 어떻게 자동차 제조업체들이 자율주행과 관련된 복잡한 사항을 완전히 정복하는 데 도움을 줄 수 있는지 설명하고자 한다. 반도체 회사가 어떻게 자율주행 자동차를 만들 것인지 알고 싶어하는 것은 그리 일반적이지는 않지만, 오늘날 자동차 아키텍처에서 전장부품이 얼마나 중요한 역할을 하게 되었는지 생각해 보면 이해가 될 것이다. 자동차 산업에서 새로운 것의 대부분은 전장부품과 관련된 것이다. 오늘날의 자동차는 과거 어느 때보다도 안전하고, 효율적이며, 스마트하다. 이런 발전이 가능하게 된 것은 반도체의 덕이 크다. 요즘 조립 라인에서 나오는 자동차는 흡사 바퀴 달린 로봇과 같다. 이렇게 전장부품이 크게 발전한 것은 대개 반도체 기술 때문이다. 전자화의 추세가 지속되
BLDC 드라이브의 정류 셀 분석 그림 1에서와 같은 하프 브리지 셀을 가지고 모든 FET의 스위칭 동작을 설명할 수 있다. S1과 S2는 벅 구성으로 스위칭하며, S4는 계속적으로 턴온해서 리턴 전류 경로를 제공한다. S1은 능동 스위치이다. S1을 턴온하면 인덕터 전류가 상승한다. S2는 정류기 스위치로서, S1이 턴오프되고 인덕터 전류가 떨어질 때 이의 바디 다이오드가 인덕터 전류를 전도한다. 이 동작은 모터의 동작 사이클의 1/3에 일어난다. 그런 다음 그 다음 하프 브리지로 동일한 동작이 일어난다. MOSFET의 스위치 모드 동작은 높은 dv/dt와 di/dt를 발생시킨다. ▲ 그림 1. 스위칭 셀 dv/dt가 높으면 가장 큰 위험성은 슈트쓰루(shoot-through)이다. S1을 턴온하면 S2에서 결과적인 dv/dt가 게이트와 결합함으로써 전압 스파이크가 발생된다. 이 결합 스파이크가 충분히 높아서 FET의 게이트 문턱 전압에 달하면 브리지의 양쪽 FET 모두가 짧은 순간 동안 온이 됨으로써 션트 저항이나 전해 커패시터 같은 소자들로도 결함을 일으킬 수 있다. 또 다른 위험성은 게이트 발진이다. 이것은 턴온 시에 발생될 수 있다. 높은 di/dt
POS(Pint-of-Sale) 단말기는 데이터 보안에 완벽하게 안전하지 못하다. 이러한 정보는 소매분야에서 더 이상 비밀은 아니다. 2015년 말, 베를린에 본사를 둔 시큐리티 리서치 랩(Security Research Labs)은 이 장치가 얼마나 공격에 취약한지를 보여준바 있다. 스위스의 비엘에 위치한 멀티플 디멘전(Multiple Dimensions)의 세일즈 및 프로젝트 관리 책임자인 토마스 헤스(Thomas Hess)는 “해커들은 어렵지 않게 물리적 공격을 수행할 수 있다.”고 언급했다. 공격자는 단말기 하드웨어에 대한 직접적인 공격을 통해 신용카드 번호나 PIN 코드와 같은 중요한 데이터에 액세스할 수 있다. 헤스는 “결제하는 동안 인터넷 연결이 끊어지면, 데이터 손실을 막기 위해 임시적으로 개인 정보가 장치에 저장된다.”고 설명했다. 3D-MID 보호 캡으로 보안 등급 향상 스위스 회사인 멀티플 디멘전은 3D-MID(Three-Dimensional Molded Interconnect Device) 분야의 세계적인 전문기업이다. 이 기술은 LDS(Laser Direct Structuring) 공정을 사용
사물인터넷에서 전원 및 디스플레이 역할 동시 수행 세계 경제발전과 인구 증가로 인해 에너지 소비량은 매년 계속해서 증가하고 있다. 현재 에너지원으로 주로 사용되는 화석연료는 지구온난화와 환경오염 문제를 일으켜 청정 재생 에너지에 대한 연구가 시급해졌고, 이러한 관점에서 무한한 에너지를 갖고 있는 태양에너지에 대한 관심이 커졌다. 최근 청정에너지에 대한 관심이 증대되면서 조명산업에서도 저전력, 친환경의 새로운 광원에 대한 필요성이 제기되었다. 지금까지 주목받아 온 유기발광 소자는 가격이 비싸며 색 조절 과정이 복잡하고 색 순도와 전하 이동이 낮다는 단점을 갖고 있다. 따라서 더 우수한 색 순도를 갖고 있으면서도 낮은 가격으로 생산할 수 있는 새로운 발광 소자 개발이 필요한 상황이다. 현재 태양전지와 발광 소자에서 이용되는 물질들은 각 소자에 최적화된 물질적 특성을 갖기 때문에 두 기능을 모두 갖춘 단일 소자를 구현하는 데 어려움이 있다. 페로브스카이트 물질은 태양전지와 발광 소자의 광활성층(광자를 흡수 또는 발광하고 전하 캐리어 생성 또는 결합을 담당하는 박막층)으로 모두 사용 가능하여, 최근 학계에서는 다양한 페로브스카이트 태양전지와 발광 소자가 차세대 소자
배터리 없는 휴대폰, 장시간 비행 드론 실현 가능성 높아져 자연에서 버려지는 자원으로부터 다시 유용한 에너지를 만드는 친환경 신재생 에너지로는 태양광, 풍력, 조력, 파력 등이 있으며 현재 많은 연구가 이루어지고 있다. 이러한 신재생 에너지는 부분적으로 실생활이나 산업에 응용되고 있지만, 더 발전된 성능이나 활용이 필요하다. 인공근육 재료의 실 활용 컴퓨터에 전원을 연결해야 사용할 수 있듯이 인공근육은 에너지를 외부에서 공급해야만 움직일 수 있어서 활용에 제한이 있었다. 이와 관련, 김선정 교수(한양대) 연구팀은 수축이완하거나 회전할 때 전기 에너지를 저절로 생산하는 최첨단 실(yarn)을 개발했다. 이번 연구는 인공근육이 자체적으로 움직일 수 있는 에너지를 생산하고 구동할 수 있다면 더 많은 활용 가능성이 있을 것이라는 아이디어에서 출발했다. 신재생 에너지 분야에서 전기 에너지를 발생시키는 방법은 여러 가지가 시도되고 있지만, 이 연구에서는 인공근육 그 자체, 인공근육 재료의 실을 이용해 전기화학적인 방법으로 전기 에너지를 생산했다. 따라서, 전기화학적인 방법으로 배터리가 없어도 전기 에너지를 스스로 생산할 수 있는 인공근육 실 에너지 하베스터를 개발했다.
연기 감지기는 화재를 감지하고 인명을 구하는 데 보편적으로 사용되는 중요한 기기다. 연기 감지기는 연기를 감지하고 사이렌을 울려 건물 안에 있는 사람들이 신속하게 대피할 수 있도록 한다. 전통적으로 연기 감지기는 유선 시스템이지만, 무선으로 연결된 연기 감지기가 점점 일반화되고 있으며, 이는 유선 연기 감지기에 비해 설치 및 유지보수가 간편하고 비용이 절감된다. 그러나 무선 연기 감지기의 설계는 전력 소모, 빌딩 전체를 커버하기 위한 무선 네트워킹, 네트워크 연결로 인한 보안 문제를 야기한다. 텍사스 인스트루먼트(이하, TI)의 SimpleLinkTM Sub-1GHz CC1310 및 듀얼 밴드 CC1350 무선 마이크로컨트롤러(MCU)를 사용하면, 이와 같은 설계상의 문제를 해결함으로써 무선 연기 감지기를 손쉽게 설계할 수 있게 된다. 시스템 요구사항 무선 연기 감지기를 설계할 때 가장 일반적인 시스템 요구사항 중 하나는 배터리 수명이 길어야 한다는 것이다. MCU는 셧다운 및 대기 전류가 낮고(0.185A, 0.7A), CC13xx 디바이스는 MIPS/MHz 전류 소모가 낮아(51A/MHz) 연산 및 하우스키핑 작업을 효율적으로 안정화시킨다. 결국 빠른 전
초고령화 시대, 정년의 연장과 임금피크제의 도입. 진급은 어려워지고, 청년 일자리는 줄어들고 있는 지금. 저자는 1인 기업, 그중에서도 제조업에 희망이 있다고 말한다. 이게 과연 가능한 일일까? 돈을 벌수는 있을까? 설사 가능하다 하더라도 혼자서 일한다는 게 익숙하지도 않고, 지금 하는 일은 너무 지겨운데? 게다가 혼자 회사를 하고 있다고 하면 남들이 무시하지는 않을까? 저자는 이런 질문들에 하나하나 답하듯 아흔아홉 개의 조언을 제시한다. <편집자 주> 21. 생각보다 일이 없다 전쟁터와 놀이터, 직장을 표현하는 두 개의 상반된 단어다. 이보다 더 우리가 꿈꾸는 직장의 양면성―치열함과 흥미진진함―을 잘 표현하는 단어가 있을까? 하지만 현실은 사뭇 다르다. 사람들은 직장에서 전쟁터만큼 정말로 치열하게 일하지도 않을 뿐 아니라, 놀이터라 할 만큼 일에서 흥미나 재미를 느끼지도 못한다. 오히려 회사는 전쟁터보다 더 서로 죽이지 못해 안달인 정치판인가 하면, 실제 일하는 시간보다 노는 시간이 더 많기 때문에 놀이터이기도 한 것이다. 곰곰이 직장에서의 일과를 돌아보자. 하루 근무 시간 중 서로 욕하고 편 가르며 정치하는 시간이 3분의 1, 끼리끼리 담배 피