광 인터커넥션의 차량탑재 광전송과 영상 광전송 전개상 Hideo NAKAYAMA 외 1명 차량탑재 광전송 기술은 자동차 내 통신기기의 다양화에 대응하기 위해, 영상 광전송 기술은 업무 용도를 중심으로 하는 사이니지 시장의 확대에 따라 도입이 증가하고 있는 상황이다. 이에 Hideo NAKAYAMA 외 1명은 「일본실장학회지」 최신호에서 광 인터커넥션 기술을 소개했다. 이를 요약하면 다음과 같다. 최근 자동차 일렉트로닉스 기술이 진보하면서 통신기기가 다양화돼 자동차 내 시스템 회로와 정보량이 증가하는 추세에 있다. 자동차 내에 사용되는 통신의 목적에 따라 정보계 네트워크, 보디계 네트워크, 주행계 네트워크, 전원 관리 등 크게 4분류로 나눌 수 있다. 이러한 네트워크는 게이트웨이를 통해 상호 연계돼 있으며, 각각의 목적에 따라 품질 및 요구 성능을 충족하는 전송 시스템/속도치를 사용한다. 주행계 네트워크에서는 높은 신뢰성이 요구되기 때문에 주로 CAN(Controller Area Network)이 사용되는데, 이보다 고속인 FlexRay(최대 10Mbps)도 사용되기 시작했다. 보디계 네트워크에서는 시스템 비용 저감 및 확장성이 요구돼 CAN이나 LIN(Loc
기술이 점차 발달하면서 배터리식 적용 분야에 필요한 자기(magnetic)센서가 거듭 진화하고 있다. 콤팩트한 사이즈와 보다 낮은 전력 소비량, 높은 감도를 제공하는 자기센서는 설계 엔지니어들이 보다 광범위한 선택을 가능하게 했다. 끊임없이 진화하고 있는 자기센서의 변화를 알아본다. 리드스위치 설계 엔지니어들은 수십 년간 저전력 배터리식 기기에 리드스위치(Reed Switch)를 사용해왔다. 유리 캡슐 또는 튜브 안에 밀폐된 2개의 강자성 리드로 구성된 리드스위치는 자석이 스위치의 범위로 들어올 때, 접촉부가 닫히면서 스위칭 기능이 작동된다. 이런 기계식 리드스위치는 저전력 소비, 높은 감도, 저비용 등 많은 이점을 제공한다. 또한, 이를 대체할 기술적 대안이 존재하지 않았기 때문에 가전제품, 계량기, 보안기기, 의료 장비, 로봇 및 자동화 장비 등 특히 저전력 응용 분야에서 많은 설계자의 사랑을 받아왔다. 하지만 리드스위치는 제조 과정 및 충격, 진동이 발생하는 과정에서 종종 파손이 발생하며 안전성 문제가 대두되고 있다. 이외에도 기계식 스위치로서의 한정된 수명, 크기도 리드스위치가 가진 단점이다. 그림 1. 홀 이펙트 센서 ‘SL353LT’ 홀 이펙트 센
전 호에서는 수송체 시스템으로 사용되는 한 바퀴 구동 이동로봇 시스템의 제어와 응용을 다루었다. 이번 글에서는 최근 인기가 있는 무인비행체 중에서 쿼드로터 시스템에 대해 다루고자 한다. 무인비행체 관련해서 개인의 사생활 문제가 이슈화되고는 있지만, 지속적인 관심과 실용화로 그 영역이 확장되고 있다. 무인 비행체 시스템 최근 북한에서 넘어온 무인비행체가 연이어 발견되면서 우리 안보에 대한 걱정과 함께 무인비행체에 대한 관심이 커지고 있다. 무인비행체는 이착륙 구조에 따라 크게 두 가지 형태로 나눈다. 북한에서 넘어온 것과 같은 형태를 CTOL(Conven-tional Take-off and Landing) 구조라 하고 주로 장거리 비행에 사용한다. 반면 제자리에서 이착륙이 가능한 구조를 VTOL(Vertical Take-off and Landing) 구조라 하고 장거리보다는 단거리용으로 사용한다. 로터의 위치에 따라 움직이는 방향이 결정되므로 그림 1(a)은 CTOL 구조의 미국공군의 무인비행기 Predator이고 그림 1(b)는 VTOL 구조의 로터가 6개인 Hexarotor이다. 그림 1. 무인 비행체의 구조 미국 펜실베이니아 대학에서는 실내에서 여러 대의
수소 제조 기술개발동향 ③ 열화학법 열화학 사이클을 이용한 수소 제조 열화학 수소 제조법은 1964년 미국 General Motors의 Funk에 의해 최초로 그 가능성에 대한 열역학적인 고찰이 이루어졌고, 1960년대 후반이 되어 유럽 원자력공동체(EURATOM)의 이스프라연구소에서 1,000℃ 가까운 고온의 열을 발생시킬 수 있는 고온 가스 냉각형 원자로(이하 : 고온 가스로)를 열원으로 상정한 최초의 열화학 사이클(MARK-1)을 제안했다. 이것을 계기로 고온 가스로에서 얻을 수 있는 1,000℃ 가까운 온도가 최고 온도이기 때문에 직접 열분해에 비해 장치 재료 면에서의 실현 가능성이 높고, 열-전기 변환이 필요 없기 때문에 높은 수소 제조 효율을 얻을 가능성이 있으며, 스케일 업 효과를 기대할 수 있고, 대규모 제조에 유리하다고 기대되어 각국에서 사이클 탐색과 반응 연구가 활발하다. 하버․보쉬법을 이용한 암모니아 제조 플랜트가 처음 가동한 지 올해로 100년이 됐다. 수소를 제조하는 데 당시는 석탄 자원이 사용됐고 현재는 천연가스가 사용되고 있지만, 모두 CO2를 발생하지 않는 제조 방법에 의존하고 있다. 여기서는 물을 원료로 하여 CO2를
수소 제조 기술개발 동향 ② 전기분해법 수전해를 이용한 수소 제조법 수전해를 이용한 수소 제조법에는 알칼리 수전해법과 고체고분자형 수전해법 2가지가 있다. 현 시점에서 수전해를 이용한 제조량이 전체에 차지하는 비율은 크지 않지만, 수전해법은 공업적으로는 실용화됐다. 또 수전해에 의한 수소 제조는 CO2를 전혀 배출하지 않기 때문에 궁극적인 클린 테크놀로지로 주목받아 연료전지 자동차(FCV)용 수소 스테이션이나 정치용 에너지 시스템에의 적용이 검토되고 있다. 여기서는 수전해법에 대해 기초적이면서 이론적인 해설을 한다. 한편 재생 가능 에너지를 이용해 수소를 제조하는 방법으로 태양전지와의 조합이 검토되고 있다. 태양전지는 직류 출력, 수전해는 직류 전력이 필요하기 때문에 직접 전해하는 것이 가능하다.
수소 제조기술 개발 동향 ① 갈탄 CO2 프리 수소 체인 후쿠시마 제1원자력발전소의 사고 이후, 일본은 에너지 전략을 재검토하면서 논의를 거듭하고 있다. 미래의 에너지를 선택하는 방침으로서 안전성이 큰 의미로 받아들여지는 것은 지당한 말이지만, 에너지 보안의 관점도 반드시 기억해야 한다. 또 경제성, 자원량, 환경성도 중요한 선택 기준이다. 이와 같이 우선순위에 두기 어려운 많은 제약을 만족시키는 답을 찾는 것은 어렵다. 그러나 여기에 시간 축을 더하면 지향해야 할 방향성이 보인다. 가와사키중공업(주)은 2010년 갈탄에서 수소를 제조하고, 이를 일본에 수송하여 이용하는 구상을 공표하고 실천해 왔다. 갈탄은 수분이 많아 수송 효율이 낮기 때문에 채굴지 근방에서만 이용되는, 이른바 미이용 석탄의 일종이다. 세계적으로 부존하는 석탄의 절반은 갈탄인데, 특히 호주의 빅토리아 주에는 막대한 양이 존재한다. 갈탄을 가스화해 정제하면 수소를 얻을 수 있는데, 이 과정에서 탄산가스를 부수적으로 생성한다. 이 탄산가스를 현지에서 CCS(회수․저류) 처리함으로써 탄산가스의 배출을 수반하지 않는, 즉 CO2 프리 수소를 얻을 수 있다. CO2 프리 수소는 미래 에너
· 수소에너지의 최전선(1)_수소 공급․이용기술연구조합의 수소 인프라 실증사업 수소 공급 · 이용기술연구조합(HySUT : 하이서트)은 연료전지 자동차(FCV)의 보급과 수소 공급 사업을 목적으로 민간 기업에 의해 2009년 7월 설립됐다. 실증시험을 통해 수소 공급 비즈니스를 위한 각종 과제를 해결하는 것을 주요 목적으로 하고 있으며, 2013년 4월 현재, 19개 회사 및 단체(석유 메이커 4곳, 도시가스 메이커 4곳, 산업가스․기기 메이커 6곳, 자동차 메이커 3곳, 관련 단체 2곳)가 조합원으로 가입되어 있다. HySUT는 2011년도부터 수소의 수송용 에너지로서 실증을, (독)신에너지․산업기술총합개발기구(NEDO)와의 공동연구사업인 지역 수소공급 인프라 기술․사회실증사업(약칭 : JHFC3)의 ① 기술․사회 실증연구 내에서 실시하고 있다. 이 글에서는 기술․사회실증연구의 최근 토픽을 소개한다.
반도체 산업은 계속적인 성능과 밀도 개선을 위해 IC 제작 방식에서 중대한 변화를 요구하고 있으며, 이러한 변화는 설계 방식에 영향을 미칠 가능성이 있다. finFET 개념을 기반으로 하는 3차원 트랜지스터 구조는 20nm 세대의 평면 트랜지스터를 사용했을 때보다 성능이 우수하다. 때문에 파운드리(반도체 수탁생산업체)는 finFET 개념을 기반으로 하는 3차원 트랜지스터 구조를 사용한 14nm 및 16nm 공정으로 확대하고 있다. 그림 1. 주파수 범위에서 향상된 누설 제어 캐리어가 이동하는 채널을 높이면 게이트는 세 측면을 중심으로 감싸져 게이트의 정전기 제어력이 훨씬 강력해진다. 이렇게 되면 과도한 누설과 벌크 실리콘 웨이퍼에서 만들어진 나노미터 크기의 평면 트랜지스터가 가진 짧은 채널(Short-channel Length)이라는 단점이 극복된다. 3차원 게이트가 가진 또 다른 장점은, 평면 소자보다 단위 면적당 구동전류가 높다는 것이다. 핀(Fin)의 높이를 이용하면 게이트 길이가 동일한 평면 소자보다 유효 부피가 큰 채널을 만들 수 있다. 이는 실질적인 성능 개선으로 이어진다. FinFET으로 개선된 성능은 벌크 대비 동일한 전력 공급에서 더 높은 주
수소에너지의 최전선(1)_5. FCV 기술동향 ③ 혼다의 연료전지 전기자동차의 개발 혼다는 1980년대 말부터 연료전지 연구에 착수하여 기초적인 연구에서 스택 개발로 이행한 후, 1997년에 발매한 전기자동차 EV PLUS의 Body에 연료전지 시스템을 탑재한 프로토타입 차량을 시제작, 개발을 거듭해 왔다. FCV 개발에서 가장 큰 과제는 연료전지 스택의 개발이며 각사에서는 개발 경쟁에 각축을 벌이고 있다. 소형 차량에 탑재하는 하는 점을 고려하면 대폭적인 소형화가 필요하고, 동시에 내구성 확보는 물론 비용까지 절감해야 한다. 그 결과, 2002년 12월 2일에 세계 최초의 FCV 대여 판매를 시작했고, 2004년 12월에는 일본의 형식 인정을 최초로 취득했으며, 2008년에 현재 대여 판매 중인 FCX 클라리티를 세계에 내놓을 수 있었다. FCX 클라리티는 연료전지 스택을 센터 터널 내에 탑재함으로써 세단형 패키지를 가능케 하고, 더불어 동시 개발한 소형 모터에 의해 미래지향적인 디자인의 자동차를 선보였다. FCV 클라리티는 효율성을 추구한 동시에 궁극적인 클린 카이자 주행 성능까지 새로운 친환경 차량으로서의 가치를 지녔다.
수소에너지의 최전선(1)_4. FCV 기술동향 ② 닛산자동차의 FCEV 개발 상황 자동차는 지금 생활에 일부가 됐지만 자동차를 이용함으로써 따라오는 교통사고, 교통 체증, 지구온난화, 에너지라는 문제에 직면해 있다. 앞으로도 지속적으로 자동차를 이용해 나가기 위해서는 이러한 문제를 해결해야 한다. FCEV를 이용하도록 하기 위해서는 수소 인프라를 정비하고 합리적인 가격으로 수소를 공급하는 것이 중요하다. 때문에 해외의 엄격한 규격을 고려한 전반적인 재검토를 통해 수소 스테이션의 저비용화를 진행해 수소 인프라를 지속 가능한 비즈니스로서 FCEV와 함께 확대해 갈 필요가 있다. 수소 스테이션의 건설 및 운용, 합리적인 가격의 수소 공급, 수소 사회 수용성 향상을 위해서는 국가․지자체, 인프라 업계, 자동차 업계의 밀접한 연계․협력이 필요하다. 이 중에서 지구온난화와 에너지 과제에 대해서는 클린하고 효율이 높은 에너지를 이용하는 것이 해결책 중 하나로서 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle : 연료전지 자동차)의 역할이 클 것으로 기대된다. 여기서는 닛산자동차의 FCEV의 개발 현황 및 시장화를 위한 과제를 소개한다.
SHA-1 인증은 위조와 불법 복제로부터 IP(Intellectual Property)를 보호하는 데 사용되어 왔다. 하지만 정보 처리 기술이 발전함에 따라 더 높은 수준의 보안이 필요해졌다. 최근 새로운 보안 인증 디바이스와 함께 사용되는 보안 보조 프로세서는 SHA-256 인증을 구현하며, 물리적 보안을 통해 저비용 IP 보호, 복제 방지, 주변장치 인증을 제공한다. 여기서는 SHA-256 기반 보안 시스템의 일반 논리 구조와 인증 시스템이 사용하는 양방향 인증 기능에 대해 살펴본다. 보안 인증 시스템 보안 인증 시스템을 구현하기 위해서는 호스트 시스템과 센서/주변장치 모듈을 연결해야 한다. 그림 1에 나타난 시스템은 SHA-256 보안 인증 디바이스와 SHA-256 보안 보조 프로세서로 구성된 것이다. 호스트는 산업 표준 I2C 버스를 통해 인증 디바이스, 보조 프로세서와 통신한다. 그림 1. SHA-256 보안 인증 시스템 구현. 이 시스템은 DeepCover® DS2465 SHA-256 보안 보조 프로세서와 DeepCover DS28C22 보안 인증 디바이스로 구성된다 SHA-256 보안 인증 디바이스 SHA-256 보안 인증 디바이스는
수소에너지의 최전선(1)_FCV 기술동향 ① 도요타자동차의 연료전지 자동차 개발 에너지 안정 공급이나 기후변동 대책은 글로벌하면서 큰 과제이다. 셰일가스 등의 비재래형 화석에너지원 개발이나 재생 가능 에너지 도입을 위한 기술개발과 인센티브에 의한 도입 촉진 등 세계 각지에서 지역별로 다양한 대응이 진행되고 있다. 때문에 자동차 업계도 석유에만 의존하지 않은 다양화와 제로 이미션 자동차의 개발이 요구되고 있다. 특ㅎ 에너지의 안정 공급과 기후변동 대책에 대응하기 위해 차량의 에너지 절약과 제로 이미션 자동차의 개발이 요구되고 있다. 이를 위해 전기, 수소의 활용을 적극적으로 추진할 필요가 있다. 특히 연료전지 자동차(이하 : FCV)는 환경 문제 해결이나 에너지 다양화에의 높은 포텐셜과 종래 차량 수준의 편리성을 갖춰 주목을 받고 있다. 이 글에서는 도요타자동차의 FCV 개발 상황과 향후 진행 방법에 대해 서술한다.
수소에너지의 최전선(1)_수소에너지 사회 실현을 위한 대응 수소에너지는 이용 단계에서 이산화탄소를 배출하지 않고 연료전지로 이용하면 높은 에너지 효율을 갖기 때문에 기후변동 문제 대책에 크게 기여할 것으로 기대된다. 수소는 석탄․석유․천연가스 등 화석 에너지의 전환, 제철소나 화학 공장 등에서의 부생 수소로서, 또 바이오매스나 풍력발전 등 재생 에너지로도 제조할 수 있어 에너지 자원의 지역 편재성과 다양화라는 과제를 해결하는 데도 도움이 된다. 때문에 민생․산업 부문의 분산형 전원 시스템이나 수송 용도의 유력한 에너지원 중 하나로서 그 역할이 기대되는 동시에 중장기적으로는 수소에너지를 효과적으로 활용하는 사회 시스템을 구축해 가는 것이 중요하다. 일본에서는 2009년 5월 가정용 연료전지(에너팜, ene-farm)의 판매를 개시됐다. 또 2015년에 연료전지 자동차의 시장 투입이 예정되어 있어 수소에너지 사회 실현을 위한 준비가 순조롭게 진행되고 있다. 수소에너지 사회 실현을 위해서는 극복해야 문제도 있는데, 아래에서는 문제 대응에 대해 설명한다.
수소에너지의 최전선(1)_수소에너지의 발자취 일본에서는 제1차 오일쇼크가 일어났던 1973년, 향후의 지구환경 문제와 에너지 안정 공급 문제를 예측했다. 이들 문제를 해결하는 유력한 해결 수단으로 수소에너지의 중요성을 깊이 인식하고, 연구 개발을 추진하기 위해 같은 생각을 가진 사람들이 모여 수소에너지연구회(이후 수소에너지협회(HESS))를 설립했다. 특히 일본에서는 2015년의 연료전지 자동차 보급을 목표로 다양한 인프라 정비를 추진하고 있다. 이것이 실현되면 일본은 수소에너지 사회 실현에 한 발 다가서게 된다.
유동해석 도입의 벽 (2) 사람과 유지 '유동해석 도입의 벽'이라는 주제로 유동해석의 도입을 고려하고 있는 측에서 어떤 시스템을 구입하면 좋은가에 대해서 소개한다. 이번에는 '사람'과 '유지'의 면에 대해서 서술한다. 특히 '유지'에 관해서는 유동해석을 정말로 도입할지 여부의 큰 판단 기준도 되므로 꼭 참고하기 바란다. 필자는 한 금형회사에서 약 17년간 유동해석의 기획과 운용에 종사한 후, 현재는 아이심이라는 회사를 설립하여 위탁 유동해석업을 하고 있다. 유동해석을 통해 플라스틱 제품 설계와 금형의 설계 제작을 하는 사람들을 서포트하고, 또한 때로는 플라스틱 제조에 유동해석을 널리 확산시키는 활동을 하고 있다. 활동하면서 유동해석의 도입이나 운용의 상담을 받는 경우도 많은데, 운용에 관해서는 ‘(유동해석의) 전임자를 두는 편이 좋은가’라는 질문을 자주 받는다. 전임자를 두는 것이 어려운 회사도 있고, 그 경우 설계자가 해석 담당을 겸하고 있는 케이스가 많다. 이 글은 일간공업신문사 형기술지에 실린 아이심의 아마노 카츠히사 대표가 저술한 내용이다.