일본 가정에 있는 AC 콘센트에서는 100VRMS의 교류 전압이 나온다. 20A 계약인 경우 여기서 나오는 최대 전력은 2kW이지만, 전기자동차(EV), 전철, 엘리베이터 등의 파워 일렉트로닉스 장치의 모터에 공급, 제어되는 것은 10kW 이상의 대전력이다. 필시 거대한 냉각기나 전자부품이 사용되어 덩치가 클 것이라고 상상한다. 그러나 오늘날의 파워 일렉트로닉스는 상상 이상으로 작고 스마트하다. 여기서는 소형 전자회로에서 수kW 이상의 거대 파워 출력을 제어할 수 있는 ON/OFF 스위칭 기술과, 이 기술을 이상적인 것으로 만들기 위해 필요한 파워 트랜지스터의 성능에 대해 해설한다. 먼저 핵심 기술인 ON/OFF 스위칭에 대해 회로와 전력 구조, 파워 반도체 디바이스에 대해 살펴보고, 직류의 고압화와 소전류화에 대해 짚어 본 후 고속 스위칭이 가능하다는 점 때문에 잘 발열하지 않는 파워 트랜지스터에 대해서도 알아본다. - CQ출판사 『트랜지스터기술』
생산성 향상을 위한 항공우주 산업용 CFRP 가공 툴 항공기에는 경량이면서 강도가 높은 CFRP나 티탄합금 등 내열합금이 많이 사용된다. 또한 그 적용비율도 신형 항공기가 개발될 때마다 증가하고 있다. 그러나 이러한 소재들을 활용하기 위해서는 생산성 높은 고정도의 가공법 개발이 필요하다. 항공우주산업용으로 개발된 케나메탈의 CFRP 가공 툴의 기능과 특징에 대해 소개한다. 한국케나메탈 조아란 마케팅 팀장 CFRP/티타늄 겹판 가공용 솔리드 초경 드릴 CFRP-금속 겹판에 홀 직경 범위 3/16~5/8"(4.763~15.875mm)를 드릴링하기 위한 새로운 B55_DAL 드릴을 소개한다. 이 드릴 제품은 CFRP-Ti-Al, CFRP-Ti, CFRP-Al은 물론이고, 순수 Ti 또는 Al과 같은 모든 겹판의 조합에 적용할 수 있다. 새로운 소재에는 새로운 솔루션이 필요하다. 항공우주 업계에서는 강도를 극대화하고 중량을 최소화하기 위해 티타늄 또는 다른 소재와 함께 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)의 샌드위치 구조 겹판을 사용하는 연구를 계속하고 있다. 이러한 소재를 사용하면 날개, 기체, 조종석 및 다른 여러 부품에서 무게를 줄이면서 필수적인 성
규격서 도출·분할·할당·추적 민성기 시스템체계공학원장(ise@seinstitute.co.kr) 전형적으로 시스템 성능규격서(SPS)를 개발하는 활동은 대형 복합 시스템의 요구사항 계층구조의 일부분에 속한다. 시스템 엔지니어들은 궁극적으로 시스템 개발자가 부품 레벨 설계를 위한 하위 레벨 규격을 어떻게 만들 것인지 골몰한다. 이 장에서는 시스템 요구사항의 규격 기반 계층구조를 생성하기 위한 요구사항 도출, 할당, 분할 및 추적 실무를 설명한다. 먼저 요구사항 도출, 할당, 분할에 대한 용어를 정의한다. 우리는 어떻게 요구사항이 도출되며, 파생 요구사항 생성 방법을 식별하고, 그리고 이러한 방법을 어떻게 적용하느냐를 설명한다. 1. 얻고자 하는 내용 · 요구사항 도출이란 무엇인가 · 당신은 요구사항을 어떻게 파생하는가 · 요구사항 할당이란 무엇인가 · 요구사항을 어떻게 할당하는가 · 요구사항을 어떻게 분할하는가 · 요구사항을 어떻게 추적하는가. 어디에 이를 저장하는가 2. 주요 용어정의 · 리프(Leaf) 요구사항 : 특정 능력에 대하여
·건설업의 전기 관련 작업에 의한 추락․전락재해의 특징과 재발 방지책(2) 몇 년 전까지만 해도 전기 관련 작업 시에 가장 주의해야 할 점으로는 감전재해를 들 수 있었는데, 요사이 감전재해는 크게 준 반면 추락·전락 재해가 눈에 띄게 늘고 있다. 그래서 2회에 걸쳐 전기 관련 작업의 추락·전락재해의 실태와 재발 방지 대책에 대해 알아본다. 지난 회에는 다발하고 있는 추락․전락재해에 대해 자세히 알아봤고, 이번 회에서는 재발 방지책에 대해 알아본다.
재생 가능 에너지 발전설비와 접지 전 세계적으로 재생 가능 에너지의 적극적인 이용에 대한 관심이 높아지고 있으며, 지금까지 유용하게 이용되어 온 에너지원을 근거로 전력을 취하기 위한 기술개발과 실증시험 및 사업화가 급물살을 타고 있다. 재생가능에너지를 신뢰성이 있는 발전 에너지원으로서 안정적으로 운용하기 위해서는 종래의 전력설비와 마찬가지로 뇌보호 문제를 충분히 고려해야 한다. 접지는 오래된 기술이자 새로운 기술 분야이다. 기존의 전력설비를 위한 접지 기술․내뢰 기술에 관한 지식의 대부분은 재생 가능 에너지 발전에서도 유용하지만, 각 발전 방식 특유의 미해결 또는 미확인 기술적 과제도 많다. 대용량 발전설비로서 재생 가능 에너지 발전설비를 인식해야 한다. 여기서는 재생 가능 에너지(지열, 해상풍력, 소형 풍력, 해류․조류․파력)를 이용한 발전 설비의 뇌보호 대책을 위한 기초적 특성이 되는 접지의 개념을 설명한다.
풍력 발전설비의 뇌보호 지구환경 문제인 온실가스 배출을 억제하기 위해 화석연료를 대체하는 재생 가능 에너지의 이용 확대가 요구되고 있다. 자연에너지를 이용한 풍력발전도 그중 하나다. 풍력발전은 재생 가능 에너지 중에서도 발전 비용이 저렴해 도입 속도가 빠르게 진행되고 있다. 2012년 말 현재 세계의 풍력발전 설비 용량은 2억 8,248만 kW에 달한다. 일본에서 풍력발전 설비 용량도 2012년 말 현재 261만 kW에 달한다. 그러나 풍력발전 시스템은 강풍과 낙뢰 등 자연 현상에 의한 피해를 받기 쉬워 설치 후에 계획대로 발전은 불가능하고, 또 수리에 많은 비용이 필요하다는 이유로 사업자가 지속적인 발전 사업을 단념하는 사례도 있다. 여기서는 풍력발전 설비의 뇌보호 상황을 소개한다.
태양광발전 설비의 뇌해 대책 태양광발전은 태양광 에너지를 전력으로 변환하는 시스템이기 때문에 양호한 일사를 얻을 수 있는 자연환경에 설치된다. 때문에 태양광발전 설비는 건축물의 옥상이나 주위에 장해물이 없는 넓은 부지에 설치되는 경우가 많아 우레의 영향을 크게 받는다. 태양광발전 시스템의 안정적인 가동을 유지하고, 사회적 손실을 줄이기 위해서는 우레에 대한 대책은 필수불가결하다. 태양광발전 설비는 일반 저압 전원설비에 비해 태양전지 어레이에서 PCS까지 정격전압이 높은 데다가 DC 전원이기 때문에 SPD 동작 시의 속류를 충분히 고려해야 한다. 때문에 SPD 동작에 따른 속류 문제를 해결하기 위해 속류가 발생하지 않는(속류 차단 용량의 제약을 받지 않는다) 산화아연형 SPD(MOV형)를 사용하는 것이 바람직하다. 여기서는 태양광 발전설비의 뇌해 발생 상황과 뇌해 사례, 대책 방법과 그 사례, 앞으로의 과제에 대해 소개한다.
서지 방호 디바이스(SPD)의 현황 전기․전자기기는 뇌서지에 대한 내전압을 갖고 있으며, 내전압 이상의 뇌서지가 인가되면 기기는 파손된다. 뇌보호 대책을 하는 경우, 피보호 기기에 인가되는 뇌서지를 내전압 이하로 할 필요가 있다. SPD가 뇌서지에 동작했을 때, 동작 개시 전압 및 동작 후의 동작 중 전압이 피보호 기기의 내전압 이하가 되는 전기적 특성의 SPD를 사용하면 보호 협조가 도모되어 기기가 보호된다. SPD는 GDT나 MOV 단체로 사용하는 경우, 복수형 회로를 구성하여 사용하는 경우 등 다양하지만 SPD의 상시 급전과 신호에 대해 영향이 없고, SPD의 동작 전압․동작 중의 전압을 피보호 기기의 내전압 이하로 하는(보호 협조를 도모한다) 것이 중요하다. 뇌보호 대책을 세울 때는 이 점을 고려해야 한다.
뇌보호 시스템에 관한 IEC 규격 고도정보화가 진행됨에 따라 사회에 낙뢰의 영향이 점점 증가하고 있어, 세계적으로도 피해 방지를 위한 대책을 연구하고 있다. 이 성과는 IEC(International Electrotechnical Commission, 국제전기표준협회) 규격으로 순차 제정되어 왔다. 풍력발전 및 PV에 관해서는 TC82(PV 시스템) 및 TC88(풍력 터빈), 전기설비에 관해서는 TC64(전기설비 미치 감전 보호)의 각 TC가 관련된 규격을 제정하고 있으며, 각각의 규격 중에서 뇌보호에 관한 규격도 제정됐다. 여기서는 IEC 규격에 대해 뇌보호에 관한 규격 및 재생 가능 에너지에 대한 뇌보호에 관해 개설한다.
뇌해 메커니즘의 해명과 대책 과거에는 뇌 재해 문제라고 하면 주로 인체와 건축물에 관련된 것이었다. 19세기 후반 들어 인류가 전기에너지를 이용하면서 전기를 수송하는 송전선과 배전선의 뇌해가 가장 보편적이면서 심각한 피해로 부상했다. 또 오늘날의 고도 정보화 시대에 접어들어서는 다기능 전화나 PC 등 정보통신기기의 뇌해가 급증했다. 우리가 조사한 자료에서도 가전제품의 뇌해가 최근 십수 년 사이에 급증했다. 실외에 노출된 인프라 설비의 변화가 뇌해 양상에 영향을 미치고 있다. 최근 급격하게 증가한 휴대전화 기지국와 관련해서는 기지국 내부의 설비 피해뿐 아니라 배전선을 통해 연결되는 주택의 피해도 두드러졌다. 특히 재생가능 에너지 설비인 풍력발전 설비나 태양광발전 설비도 뇌(천둥)에 직접 노출돼 있어 이에 대한 신뢰도 높은 뇌해 대책이 필요하다.
로봇 시스템 제어와 응용(3) 이동로봇 시스템 제어와 응용 정슬 충남대 메카트로닉스공학과 교수 (jungs@cnu.ac.kr) 전 호에서는 로봇과 인간의 상호작용에 대해서 다루었다. 이번 호에서는 이동로봇 분야를 다루고자 한다. 이동로봇은 위험한 지역의 탐사나 서비스 로봇의 작업에 사용되고 있다. 최근에는 서비스 로봇 분야에 대한 관심이 높아지면서 다양한 목적의 이동로봇에 대한 연구가 활발하다. 이 글에서는 이동로봇을 기반으로 하는 다양한 용도의 로봇 시스템을 소개하고 제어와 응용에 대해 전개하고자 한다. 이동로봇의 기구학 이동로봇은 무한대의 자유도인 이동성을 가진 로봇으로 우리 생활과 밀접한 관계가 있다. 극한 지역의 탐사뿐만 아니라 병원이나 공장에서의 물품을 운반하고, 가정에서 청소하는 등 다양한 기능을 수행하고 있다[1-7]. 일반적인 이동로봇의 기구학은 그림 1과 같이 나타낼 수 있다. X, Y는 전체 좌표를 나타내며 x, y는 로봇 좌표를 나타낸다. 이동로봇에서 제어해야 할 변수는 위치 x, y와 헤딩각도 ø가 된다. 그림 1에서 보면 r은 바퀴의 반지름, L은 바퀴 사이의 거리, Pc는 이동로봇의 무게중심, Po는 양쪽 바퀴 축 중심,
뇌해 메커니즘의 해명과 대책 과거에는 뇌 재해 문제라고 하면 주로 인체와 건축물에 관련된 것이었다. 19세기 후반 들어 인류가 전기에너지를 이용하면서 전기를 수송하는 송전선과 배전선의 뇌해가 가장 보편적이면서 심각한 피해로 부상했다. 또 오늘날의 고도 정보화 시대에 접어들어서는 다기능 전화나 PC 등 정보통신기기의 뇌해가 급증했다. 우리가 조사한 자료에서도 가전제품의 뇌해가 최근 십수 년 사이에 급증했다. 실외에 노출된 인프라 설비의 변화가 뇌해 양상에 영향을 미치고 있다. 최근 급격하게 증가한 휴대전화 기지국와 관련해서는 기지국 내부의 설비 피해뿐 아니라 배전선을 통해 연결되는 주택의 피해도 두드러졌다. 특히 재생가능 에너지 설비인 풍력발전 설비나 태양광발전 설비도 뇌(천둥)에 직접 노출돼 있어 이에 대한 신뢰도 높은 뇌해 대책이 필요하다.
1985년에 개발된 MAX-PAC는 당초 직선 날개만의 임펠러 가공에서 시작하여 지금은 곡선 날개나 슈라우드 임펠러 가공까지 모든 회전체 가공에 대응할 수 있게 영역이 넓어졌다. 오늘날의 터보 기계 제품은 항공우주에서 자동차, 에너지 관련 기기까지 폭넓게 이용되어 가공 정도는 해마다 고품질을 요구하고 있다. 항공기 엔진의 압축기에서는 압축 성능을 향상시키기 위해 가볍고 강인한 티탄합금이 채용되며, 그 가공에는 고성능의 5축 머신을 필요로 한다. 또한 압축기에 사용되는 블리스크에서는 성능을 추구함에 따라 날개 형상도 개선되어 통상의 5축 가공에서도 어려운 날개 형상으로 변해가고 있다. 선박용 터보 차저에서는 날개 두께가 얇고 날개 사이도 좁은 임펠러가 개발되어, 이들을 정도 좋게 가공하기 위해서는 고품질 가공 패스가 요구된다. 이 글은 일본공업출판 기계와공구지에 실린 내용으로, 제일시스템엔지니어링 제3기술부 글로벌기술과 미타니 나가사다가 저술했다.
대형 공작기계의 대부분은 산업 기반인 인프라 관계에 사용되는 부품가공으로 특화한 기술이나 공작기계 그 자체의 대형 부품가공을 하기 위해 제작되어 왔다. 대상이 되는 부품이 대형이기 때문에 가급적 세팅 교체를 적게 할 필요가 있으며, 오래 전부터 5면가공과 각종 어태치먼트를 교환할 수 있는 구조의 기계가 많아 현재 주류가 되고 있는 복합가공도 할 수 있는 공작기계가 많이 만들어져 왔다. 여기서는 대형 공작기계의 역사를 돌아보면서 현재의 대형 공작기계를 소개하는 동시에, 앞으로 필요하게 될 대형 기계의 요건에 대해 소개한다. 이 글은 일본공업출판 기계와공구지에 실린 내용으로, 東芝기계 공작기계사업부 기술부 이나츠 마사토 부장이 저술했다.
서지 방호 디바이스(SPD)의 현황 전기․전자기기는 뇌서지에 대한 내전압을 갖고 있으며, 내전압 이상의 뇌서지가 인가되면 기기는 파손된다. 뇌보호 대책을 하는 경우, 피보호 기기에 인가되는 뇌서지를 내전압 이하로 할 필요가 있다. SPD가 뇌서지에 동작했을 때, 동작 개시 전압 및 동작 후의 동작 중 전압이 피보호 기기의 내전압 이하가 되는 전기적 특성의 SPD를 사용하면 보호 협조가 도모되어 기기가 보호된다. SPD는 GDT나 MOV 단체로 사용하는 경우, 복수형 회로를 구성하여 사용하는 경우 등 다양하지만 SPD의 상시 급전과 신호에 대해 영향이 없고, SPD의 동작 전압․동작 중의 전압을 피보호 기기의 내전압 이하로 하는(보호 협조를 도모한다) 것이 중요하다. 뇌보호 대책을 세울 때는 이 점을 고려해야 한다.