ⓒGetty images Bank [헬로티] 전기차, 자율주행 차 등 미래형 자동차에 대한 관심이 높아지고 있다. 전문가들은 향후 10년 내에 미래형자동차 시장이 세계적으로 폭발적인 성장세를 보일 것이라 전망하고 있다. 이에 따라 차세대 자동차 시장을 선점하기 위해 국내에서도 관련 기술이 잇따라 개발되고 있다. 자동차 유해 배기가스로 친환경 차 부품을 만드는가 하면, 공기를 이용한 대용량 차세대 전지 개발이 활발하다. 또한 안전사고를 예방하는 고성능 타이어와 전기차의 효율을 높이는 탄화규소 반도체도 핵심 기술로 떠올랐다. 우리나라의 미래형 자동차 발전 가능성은 어느정도일까? 유해 배기가스 합성 '신소재', 친환경 자동차 부품제작 활용 일산화탄소(CO)와 석유화학계 올레핀을 합성해 만든 신소재 '폴리케톤'에 관한 연구가 국내 기업과 대학을 중심으로 활발하게 진행되고 있다. 폴리케톤은 기존 나일론 대비 충격강도는 2.3배, 내화학성은 30% 이상 우수한 것으로 알려져 있다. 특허청에 따르면, 2013년 세계 최초로 우리나라 기업이 상용화에 성공한 폴리케톤 제조 및 제품개발 관련 특허 출원이 2014년 이후 급증하고 있다. 폴리케톤 관련 기술은 크게 ▲폴리케톤
▲ 전하 수송층에 사용된 유기 반도체 DNTT 의 구조(위)와 제작된 플라스틱 시냅스터(아래). 윤명한 GIST 교수팀은 극초박막 나노시트를 활용해 전하 이동도가 기존보다 10배 향상된 플렉시블 시냅스 트랜지스터(일명 시냅스터) 소자를 세계 최초로 개발했다.(지스트 제공) 2016.9.21© News1 GIST(광주과학기술원·총장 문승현) 윤명한 신소재공학부 교수팀은 극초박막 나노시트를 활용해 전하 이동도가 기존보다 10배 향상된 플렉시블 시냅스 트랜지스터(일명 시냅스터) 소자를 세계 최초로 개발했다고 21일 밝혔다. 기존 나노입자 기반 소자의 단점을 획기적으로 개선함으로써 신경세포, 즉 뉴런(Nneuron)의 단기적응효과 구현이 가능할 것으로 기대된다. 단기적응효과란 신경세포의 활성이 시간에 따라 약화되거나 강화되는 현상으로 뇌의 기억·학습 효과의 기본 메커니즘을 말한다. 연구팀에 따르면, 인간의 두뇌가 작동하는 방식을 모방하는 뉴로모픽(Neuromorphic) 시스템은 고에너지효율 컴퓨팅 응용에 크게 각광을 받고 있다. 이를 위해서는 시냅스의 신호 전달 특성을 재현하는 전자소자가 필수적이다. 최근 금속나노입자 및 유기반도
[헬로티] 정보통신기술과 생산기술을 합친 4차 산업혁명 시대가 우리 곁으로 성큼 다가오면서 로봇산업은 많은 주목을 받고 있다. 특히 기계산업에서 인간과 로봇의 협동이 본격화되고 있다. 로봇 전문업체인 유니버설로봇이 그 대표격. 이 회사는 국제표준화기구에서 발표한 협동로봇 안전 규격인 ISO/TS 15066의 가이드라인을 준수하는 안전 시스템을 갖추고 있다. 따라서 직원과 가까운 거리에서 안전하게 협동하며 작업을 수행할 수 있도록 지원하고 있다. ▲사진 1. 로봇을 활용하는 산업이 다양해지면서 전기·전자, 자동차 분야에 국한됐던 제조업용 로봇의 활용 범위가 갈수록 확대되고 있다. 로봇 시장이 매년 비약적으로 급성장함에 따라 세계 각국에서 로봇산업을 신성장동력으로 인식하고 전폭적인 지원을 펼치고 있다. 영국의 기술 및 시장 분석 전문기업 ‘테크내비오(Technavio)’는 최근 발표한 보고서에서 글로벌로봇산업계의 R&D 투자 규모가 연평균 17%의 성장세를 보일 것으로 예측했다. 로봇을 활용하는 산업이 다양해지면서 전기·전자, 자동차 분야에 국한됐던 제조업용 로봇의 활용 범위가 갈수록 확대되고 있고, 저렴한
[헬로티] 중국 제조업은 전 세계 제조업의 표본이다. 따라서 중국 시장의 발전하는 기술, 제품 및 업무 패턴은 전 세계에 응용될 가능성이 있다. 다른 한편으로 중국 시장 경쟁은 세계 시장 경쟁의 전초전이며, 중국에서의 승리는 세계 시장에서의 승리이다. 인터넷과 제조업의 융합을 통한 제조업 강대국의 포부에 뜻을 밝힌 중국은 세계 500강 기업 차트에서 순위에 오르는 중국 기업의 수가 매년 증가하고 있다. 2015년 106개로 전체의 21.2%를 차지했으며, 미국보다 22개사 적고 일본보다 2배 많다. 중국의 우수성은 중국 시장에서의 훈련을 통해 점점 세계 경쟁력을 갖춰 나가고 있다. 지난해 중국 정부는 제조업 육성전략을 위한 ‘중국제조 2025(메이드 인 차이나)’를 발표했다. 이를 통해 인터넷과 제조업의 융합을 통한 중국 10대 산업 업그레이드에 대한 목표와 3단계 공정을 거친 제조업 강대국의 포부에 대한 뜻을 밝혔다. 이에 따라 1단계로 2025년까지 제조 강국 반열에 진입한다는 목표를 세웠다. ▲그림 1. 중국 스마트설비 제조업 가치 (출처 : 중국산업정보) 기존의 중국은 대리 가공, OEM 방식의 제조업이 주를 이루었지만, 현재는
[헬로티] 인더스트리 4.0은 산업용 벨류 체인의 완전한 통합 및 디지털화를 말한다. 산업자동화 전문업체인 WAGO(와고)는 독일 하노버 산업박람회에서 인더스트리 4.0 흐름에 맞춘 다양한 솔루션을 제안해 관심을 모았다. 와고는 특히, 자동화 분야에서 즉시 실행할 수 있는 실용적인 솔루션을 3가지 포인트로 소개했다. 그 내용은 이렇다. 첫째, 빠른 애플리케이션 모듈 변경 가능 ‘Batch size 1시대’ 와 같은 맥락으로 기업들은 변동하는 생산량과 시장 상황, 다변화되고 있는 각 지역별 시장 수요에 따라 빠르게 대응할 수 있는 제조 공정이 필요하다. 와고는 이에 대응하기 위해 DIMA(Decentralized Intelligence for Modular Applications) 솔루션을 개발했다. ▲사진 1. 와고는 애플리케이션 시연을 통해 DIMA 콘셉트의 실용성뿐만 아니라 전체 시스템 모듈을 3분 이내로 빠르게 교체할 수 있음을 선보였다. DIMA란 지난 수년간 시스템 운영자들이 바라던 솔루션으로, 전체 제어 시스템 내에 프로그램 변경 없이 각 단위 모듈의 결합 및 분리 작업이 가능한 솔루션이다. Plug-and-produce 원리
[헬로티] 필츠가 출시한 Safety PLC인 ‘PSS4000’이 관련 시장에서 스테디셀러로 주목받고 있다. 다기능성과 유연성을 기반으로 했다는 이 제품은 사용자 친화적인 표준과 안전 자동화 솔루션을 구성할 수 있도록 했다. 주기적인 성능 업그레이드를 통해 소비자 니즈를 반영하고 있다는 필츠는 이번에는 프로그램 편집기, 제어 기능을 위한 새로운 장치 클래스와 특별히 고급 사양에 맞추어 제작했다. 무엇이 달라졌는지 자세히 살핀다. 자동화 시스템 PSS 4000은 필츠의 자동화 PLC로 일반 산업군을 비롯하여 높은 신뢰성이 요구되는 산업군인 발전소, 풍력, 철도산업 등에서 글로벌하게 적용되고 있다. 이러한 산업군은 까다로운 안전 표준의 적용이 필요하고, 높은 신뢰성과 안전 등급에 대한 관련 인증을 받아야 하는 등 절차가 복잡하다. 필츠의 안전 자동화 시스템인 PSS 4000은 안전 자동화의 통합 솔루션으로서 독립적으로 동작하는 듀얼 프로세서 구조를 통해 소프트웨어 오류를 검출하며 광범위한 진단 기능 등 예상치 못한 상황에서 시스템이 즉시 안전모드로 전환되어 신뢰성과 안전성을 확보할 수 있다. 그뿐만 아니라 중앙 집중식 구성에서 분산형 제어
[헬로티] 기존의 이동통신 기술이 데이터 전송 속도 향상에 초점을 두고 발전해 왔다면, 5G는 여기에 더해서 수많은 사물(IoT) 장치들의 연결을 가능하게 하고 전송 지연의 대폭적인 감소를 통한 지연-민감 서비스를 가능하게 한다는 특징을 갖고 있다. 5G 이동통신 시대가 되면서 원격 로봇 제어, 차량 자율주행, 드론 제어, 원격 진료 등의 서비스가 개화됨에 따라 빠른 전송 속도와 초다수 장치 연결, 낮은 전송 지연이 필수적으로 요구되고 있다. 국내 연구진은 현재 4G 이동통신에서 0.02초(20ms) 이상 걸리는 서비스 지연을 1/10인 0.002초(2ms)로 줄이는 5G 이동통신 핵심기술 개발에 성공했다. 인간이 시청각을 통해 사물을 인지하는 속도가 대략 50ms라는 점을 감안하면 최대 25배 빠른 셈이다. ETRI(한국전자통신연구원)는 SK텔레콤 등과 역진자(Inverted Pendulum) 장치를 활용한 시험을 통해 2ms 내외의 서비스 지연을 가진 5G 저지연 이동통신 기술 검증에 성공했다. 여기서 역진자란, 무게중심이 상단에 있는 거꾸로 된 추를 움직여 균형을 잡는 장치를 말하며, 추의 위치에 따른 동작 제어가 지연 없이 실시간으로 이루어져야 한다.
[헬로티] 실리콘 반도체를 대체할 미래 반도체로 활발히 연구되고 있는 2차원 원자막 소재(2D Nanosheet) 가운데, 그래핀의 뒤를 이어 흑린(Black Phosphorus)이라고 하는 2차원 소재에 대한 관심이 집중되고 있다. 그중에서 최근 가장 큰 관심을 받고 있는 2차원 흑린 원자막은 상온에서 높은 전하이동도와 대면적 공정의 가능성을 토대로 활발히 연구되고 있는 반도체 신소재이다. 지금까지 기초 물성 및 기초 소자에 대해 다양한 연구가 진행되어 왔지만, 2차원 흑린 원자막 기반의 실전 전자소자에 관한 연구가 미흡한 상황이었다. 흑린뿐 아니라 2차원 원자막 소재의 실리콘 대체 가능성을 타진하려면 보다 실질적인 상용화 가능성을 가진 응용소자에 관한 연구가 이루어져야 한다. 여기서 말하는 2차원 원자막 소재란, 반데르발스 힘으로 결합된 원자의 판상구조(원자막) 소재로, 연필심에서 스카치테이프를 이용해 그래핀 원자막을 얻어내는 시도에서 발견된 차세대 전자재료이다. 단결정의 2차원 나노구조에 따르는 2차원 양자 구속 효과와 함께 높은 전하이동도와 밴드갭 튜닝이 가능한 꿈의 소재이다. 현재 전 세계적으로 2차원 판상 구조를 가진 다양한 소재에 대한 기초 특성
[헬로티] 인류의 지속적인 성장을 위해 친환경 에너지원에 대한 필요성이 대두됨에 따라, 태양전지 분야가 크게 주목받고 있다. 그중에서도 3세대 태양전지는 높은 광흡수도(Absorption Coefficient) 및 손쉬운 공정으로 인해 최근 가장 각광받고 있는 분야다. 이러한 3세대 태양전지의 대표격인 유기태양전지는 용액 공정을 통한 인쇄 공정이 가능해 제조 원가 절감과 대면적화가 용이할 뿐 아니라, 유연하고 가벼워 차세대 저가형 신재생 에너지원으로서 휴대용 전자기기, 군사 에너지원, 건물일체형 에너지원 등을 위한 유비쿼터스 에너지원으로 각광받고 있다. 여기서 유기태양전지는 반도체성 공액 고분자와 C60 유도체의 혼합으로 이루어진 광활성층을 가진 태양전지를 말한다. 저온 용액 공정이 가능하며, 가볍고 기계적 유연성을 갖추고 있어 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 이와 같은 장점 덕분에, 유기태양전지는 그동안 많은 연구가 진행되어 왔다. 현재 유기태양전지는 단일 효율 11%를 달성했으며, 가시광선에서 적외선에 이르기까지 다양한 흡광 영역(태양전지의 광활성층이 빛을 흡수해 전하를 생성할 수 있는 영역)을 가진 물질도 개발됐다. 그러나 근본적으로 고분자의 낮은 전
[헬로티] 로옴(ROHM) 주식회사는 태양광 인버터 및 FA 인버터, 축전 시스템 등 대전력을 취급하는 산업기기 인버터용으로 절연형 플라이백 DC/DC 컨버터 제어 IC ‘BD7F 시리즈’ (BD7F100HFN-LB/BD7F100EFJ-LB/BD7F200HFN-LB/BD7F200EFJ-LB)를 개발했다. 여기서 플라이백은 회로 형태의 일종을 뜻하며, 절연 전원 구성에 사용된다. 100W 정도까지의 용도에 적합하고 부품 수 및 비용 면에서 우수하다. 이외에도 포워드 방식 등이 있으며, 이를 구성하는 디바이스의 진화가 절연 전원의 소형화 및 고효율화를 실현한다. 기존에는 플라이백 방식의 절연 전원 제어에 포토커플러가 사용됐지만 소비전류, 온도 변화, 수명 면에서 과제가 있었다. 포토커플러는 입력된 전기 신호를 발광 소자를 통해 빛으로 변환한 후, 수광 소자가 다시 전기 신호로 변환하는 전자부품이다. 입력 측과 출력 측은 전기적으로 절연되어 있어 전기 신호에 의한 노이즈 및 감전을 방지하면서 신호를 전달할 수 있다. ‘BD7F 시리즈’는 이러한 포토커플러를 삭제함으로써 플라이백 구축을 위한 부품 수를 약 50% 저감할 수
최근 광주과학기술원은 종이처럼 구기거나 1,000회 이상 접어도 성능이 그대로 유지되는 유연한(플렉시블) 투명전극을 개발했다. 개발된 투명전극은 매우 유연하면서도 광투과도, 면저항 등 상용화를 위한 산업계의 요구조건을 모두 만족시켰으며, 투명전극을 활용한 투명 디스플레이의 상용화를 앞당겼다는 점에서 의미가 매우 크다. 투명전극은 가시광 영역에서 높은 광 투과도를 지녀 투명하며, 각종 디스플레이와 태양전지 등에 사용되는 핵심 부품으로서 면 저항이 낮을수록 고성능을 구현할 수 있다. 최근 플렉시블 전자소자에 대한 요구가 커지면서, 핵심 부품인 플렉시블 투명전극에 대한 관심도 높아지고 있다. 현재 디스플레이 등의 전자소자에 가장 보편적으로 사용되는 투명전극은 인듐 산화물에 주석산화물이 도핑된 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide; ITO) 박막이다. 그러나 ITO는 굽히거나 휘었을 때, 깨지기 쉬운 특성을 가지고 있어 플렉시블 투명전극으로 사용하기 어렵다. 투명전극은 전자소자의 핵심부품이기 때문에, 기존 ITO 투명전극을 대체 가능한 고사양(기계적 유연성, 광 투과도 85% 이상, 면저항 15 Ω/sq 이하)의 플렉시블 투명전극 기술이 시급한 과제로 여
파워 일렉트로닉스 분야는 파워 컨디셔너의 전력변환 효율 측정, 인버터·모터의 효율 측정, 리액터의 손실 측정 등 다양하게 고정밀도 전력(전류와 전압) 측정이 요구된다. 이 글에서는 특히 전류 측정 기술에 논점을 맞춰 오래전부터 독자적인 기술로 전류센서와 전력계(파워 아날라이저) 양쪽 모두 개발해온 회사의 노하우를 소개한다. 전류측정 방식 파워 아날라이저에 따른 전류측정은 일반적으로 직접결선 방식(그림 1(a))과 전류센서 방식(그림 1(b)) 중 한가지 방법으로 진행된다. ▲ 그림 1. 직접결선방식(a)과 전류센서방식(b) 아래에 각각의 특징을 나타냈다. 직접결선 방식은 측정대상의 배선을 파워 아날라이저까지 끌고 와 직접 전류를 측정하는 방식이다. 이 방식은 측정의 원리 자체가 아주 단순하면서 전력계만으로 전류를 측정할 수 있다는 장점이 있기 때문에 오래전부터 사용되어 왔다. 그러나 전류 배선을 끌고와, 파워 아날라이저의 전류 입력부를 측정대상의 회로에 삽입하는 만큼 다음과 같은 단점이 있다. (1) 측정 시 측정대상의 상태가 실제 가동상태와 다르다. (2) 끌고온 배선의 배선저항에 의해 손실이 증가한다. (3)
[헬로티] FPGA, GPU, ASIC으로 제어되는 시스템 보드에서 전력 관리와 관련된 설계 문제들이 발행한다. 확신을 가지고 전력 관리 레이아웃을 하려면 어떻게 해야 할 것인가? 이 글에서는 Altera Arria 10 FPGA 및 SoC의 개발 키트를 가지고서 전원 트리와 BOM(bill of materials) 등을 살펴본다. FPGA, GPU, ASIC으로 제어되는 시스템 보드에서 전력 관리와 관련된 설계 문제들은 소수에 불과하지만, 얼마 안되는 이 문제들은 반복적인 디버깅을 초래하므로 시스템 출시 일정을 심각하게 지연시킬 수 있다. 그러나 수많은 전력 및 DC/DC 레귤레이션 문제들은 전력 제품 공급업체를 비롯해 FPGA, GPU, ASIC 제조업체가 검증한 설계 또는 유사한 설계가 이용될 경우, 방지할 수 있다. 하지만 기본적으로 문제를 파악하고 해결책을 찾아야 하는 것은 시스템 설계자의 몫이다. 이들 엔지니어들은 이미 복잡한 디지털 부분을 구성하느라고 많은 애를 먹고 있다. 전력 문제는 수많은 설계자들이 예측하는 간단한 작업이 아니기 때문에, 설계시 아날로그 및 전력 부분을 해결하는 것이 중요한 과제다. 신중한 전력 관리 계획 필요 트랜시버, 메
[헬로티] IEEE 표준의 최근 수정사항과 새로운 제안사항은 기판과 시스템 시험 두 가지 모두를 새로운 시대로 이끌고 있다. 무어의 법칙이 전자기기의 존재에 대한 도전을 계속함에 따라, 시험 기술 산업은 현재 상황에 안주하지 않고 미래 기술의 필요에 의한 더 발전된 시험의 도전을 받아들일 준비를 하고 있다. 따라서 새로운 것들을 한번 살펴보고자 한다. 경계 주사와 JTAG(연합 검사 수행 그룹)으로도 알려져 있는 IEEE 표준 1149.1은 접근 포트와 경계 주사 구조 시험을 위한 IEEE 표준이다. 이 표준은 IEEE Std 1149.4, 1149.6, 1149.8.1의 기반이 된다. IEEE Std 1149.1 수정안의 주요 내용은 다음과 같다. 1. 시험 모드 지속 (TMP) 컨트롤러 TMP 컨트롤러는 회로 보드 안이나 시스템 안에서 조립된 호환 장치의 시험 모드이다. 이때 TMP의 ‘지속성 활성화’ 지시가 그 효과를 보이고 있을 때 이 시험은 안전 상태여야 한다. 이는 장치가 TLR(시험 논리 리셋) 또는 다른 비시험 모드 지시가 활성화된 이후 기능 모드로 되돌아가는 것을 방지한다. 그림 1은 TMP 컨트롤러 상태 기계 도표를 보
[헬로티] PCB에 실장되는 부품의 전체 수가 적다고 하더라도, 여전히 자동차 공급업체들이 포텐쇼미터를 이용해 동급의 어셈블리 이상으로 제조하는 것은 훨씬 더 복잡한 어셈블리이다. 이 기고글에서는 SiP(System-in-Package)로 생산된 완벽한 MPOS 시스템을 사용해 자동차 공급업체가 마그네틱 위치 감지를 구현할 경우 PCB 어셈블리를 생산할 필요가 없다는 사례에 대해 살펴본다. 각(회전) 또는 리니어 모션(linear morion)을 매우 정확하고 정밀하게 측정해야 하는 자동차 애플리케이션에서 마그네틱 위치 센서(MPOS, magnetic position sensor)는 부품 방식을 대체할 수 있는 매력적인 선택으로 떠오르고 있다. MPOS는 자동차 공급업체가 안전과 효율에 대한 완성차 업체의 요구를 만족할 수 있도록 지원하여, OEM업체들이 ISO 26262(기능 안전 부문)와 같은 산업 표준 규격뿐 아니라 정부에서 규정하는 연료 효율 표준을 준수할 수 있다. 또한 MPOS는 리졸버와 포텐쇼미터와 같은 여타 부품 방식보다 뛰어나고 매우 높은 수준의 전기적, 기계적, 환경적 견고성을 제공한다. 자동차 공급업체가 MPOS를 사용하면 더 작고 비용