[첨단 헬로티] 2016년 1월에 내각회의에서 결정된 제5기(2016~2020년도) 과학기술 기본계획에서 일본이 지향해야 할 미래 사회의 모습으로서 소사이어티 5.0(Society 5.0)이 제창됐다. 이것은 사물인터넷(Internet of Things; IoT)과 인공지능(Artificial Intelligence; AI)으로 대표되는 첨단 정보통신 기술(Information Communication Technology; ICT)을 산업 및 사회의 모든 영역에 보급시켜, 다양한 사람·사물·서비스를 연결함으로써 새로운 가치를 창출하고 경제 발전과 사회 문제 해결을 양립시킨다는 콘셉트이다. 그림 1 Society 1.0에서 Society 5.0으로 (그림은 내각부 작성) Society 5.0에서는 여러 종류의 다양한 ICT 기기에서 시시각각 수집되는 데이터를 가치 있는 정보로 바꾸기 위한 데이터 해석 기술, 그 정보를 바탕으로 적확한 계획을 세우기 위한 최적화 기술, 그 계획에 기초해 실제 세계에서 작용하기 위한 제어 기술이 요구된다. 이 글에서는 지난 호에 이어 Society 5.0에 대해 다루기로 한다. 지난 호에는 Society
[첨단 헬로티] 최근 IoT(Internet of Things)나 AI(Artificial Intelligence)라는 용어는 일반적으로 널리 들을 수 있는 말이 됐다. 특히 IoT에 관해서는 센서 기술의 향상뿐만 아니라, 스마트폰․스마트워치를 통한 방법 등 데이터 통신 수단도 비약적으로 향상돼 다양한 종류의 데이터를 대량으로 취득할 수 있게 됐다. 이에 따라 취득한 데이터를 이용해 여러 가지 다양한 서비스 전개가 시작되고 있다. 한편 데이터를 취득하는 것만으로 할 수 있는 것은 한정되어 있으며, 본격적으로 산업계에서 활용하기 위해서는 취득한 데이터를 해석해 새로운 지식을 찾아내는 것이 필요하다. 데이터 해석에 관해서도 최근 AI 기술의 발전과 함께, 센서 등으로부터 취득되는 시계열 데이터의 해석 기술도 크게 진보하고 있으며, 학문적 영역뿐만 아니라 산업계에서도 도입이 추진되고 있다. 센서 데이터를 이용한 응용은 다방면에 걸쳐 있으며 AI 기술을 이용한 예도 많이 존재하는데, 이 글에서는 센서 데이터의 산업 응용을 위한 AI 기술의 적용에 관해 산업계의 시점에서 기술 개요와 적용 사례를 소개한다. 가시화와 룰 베이스 IoT 기술 진보에 따라 다양한
[첨단 헬로티] 자동차 주행 중 브레이크 마모로 발생하는 미세먼지가 자동차 배기구로 배출되는 미세먼지 보다 2배 이상 많은 것으로 측정됐다. 한국기계연구원(이하 기계연)은 자동차 주행 중 브레이크 마모로 발생하는 미세먼지를 측정하는 시뮬레이터를 개발했다. 브레이크 마모 발생 미세먼지 측정은 국내에서 처음 시도된 것으로 향후 공인 측정법 및 배출기준 등 관련 환경제도 마련에 활용될 것으로 기대된다. 기계연 환경시스템연구본부 그린동력연구실 이석환 박사 연구팀은 브레이크 마모 시 발생하는 미세먼지를 측정한 결과 자동차 1대 당 미세먼지 PM10 기준 2.7㎎/㎞, PM2.5 기준 2.2㎎/㎞ 수준의 미세먼지가 발생한다고 밝혔다. 이는 DPF(매연저감장치)가 장착돼 유로6 규제를 만족하는 디젤차와 GDI(직접분사식 가솔린) 엔진이 장착된 가솔린차에서 배출되는 미세먼지보다 2배 이상 높은 수치다. 연구팀은 브레이크 마모 미세먼지 측정을 위해 차량의 관성 모멘텀(운동하는 물체가 운동 상태를 유지하려는 속성)을 일반 승용차에 해당하는 50.4㎏·㎡로 구현하고 최신 주행 사이클인 WLTC(Worldwide harmonized Light duty driving
[첨단 헬로티] RFID 전성기의 짧은 회상 필자가 “RFID”란 용어를 처음 접한 것은 2000년대 초반 ‘Ubiquitous’ 라는 단어와 함께 최근의 IoT, 4차 산업혁명, 스마트 공장 같은 용어처럼 가까운 미래의 모든 IT 환경을 대표할 것처럼 유행하던 시절이었다. 그 당시 국내외 RFID 전문가들은 한결같이 RFID란 새로운 기술이 아닌 2차대전에 개발되어 사용되었으며 배터리 유무와 다양한 전파 대역 폭에 따라 특성이 다르지만, 물류분야에서 사용되는 UHF 대역의 수동형 RFID가 상용화되면 기존의 바코드를 대체하고 정확한 재고 이력 추적이 가능하여 말그대로 도처에 정보가 존재하는 Ubiquitous 정보 시스템이 구축되어 기업의 고민을 일거에 해결해줄 것으로 설명하였다. 더불어서 RFID의 특성을 한번에 이해할 수 있도록 IBM에서 제작한 유명한 동영상이 있었는데 어떤 남자가 마트에서 의심스럽게 몰래 눈치를 보며 물건들을 이것 저것 코트 안에 숨겨서 나가려는 찰나 점원이 아무일 없다는 듯이 자동으로 결재된 카드 영수증을 건네 주는 내용이었다. 또한 수년동안 많은 비용을 들여 정부에서 지원하는 다양한 분야
[첨단 헬로티] 해결 과제:연속식 잉크젯(CIJ) 프린터는 가변성이 뛰어나기 때문에 냉동 제품에 코드를 인쇄하는 데 널리 사용된다. 하지만 이러한 냉동 산업의 처리 시설에서 일반적인 낮은 온도와 높은 습도로 인해 특수 연속식 잉크젯 프린터 잉크를 제대로 선택하고 관리하지 못한다면 인쇄 문제가 발생할 수 있다. 잘못된 프린터와 잉크 선택은 다양한 문제를 일으킬 수 있다. 잉크 부착성과 인쇄 품질이 떨어질 위험이 있다. 냉동 제품 생산업체에서 인쇄 문제가 발생하는 이유는? 낮은 온도: 포장 시설의 온도는 제품의 유통기한을 최적으로 유지할 수 있도록 낮게 유지된다. 대부분의 잉크는 특정 온도 범위에서 정상적으로 작동하지만, 냉동 제품을 포장하는 환경의 작동 온도는 일반적으로 이 범위보다 낮다. 따라서 이러한 차가운 환경에서 최적의 부착성, 내구성 및 프린터 성능을 유지할 수 있도록 제작된 잉크는 많지 않다. 응축: 생산 환경의 습도가 높을 수 있다. 유통망에 걸쳐 제품과 포장이 온도 변화에 노출될 수도 있습니다. 예를 들어 차가운 제품을 따뜻한 포장에 채우거나 문이 열려 따뜻한 공기가 차가운 생산 환경으로 유입되는 경우가 있다. 이러한 온도 변화는 공기 중의 습기
[첨단 헬로티] 카토리 사다오 (鹿取 貞夫) 카토리사무소 Cast-Designer의 GA(진화론적) 최적화 및 간편한 DOE(실험계획법)에 의한 주조방안 최적화에 대해서는 발표를 거듭해 왔다. AI 기술의 실험도 추진되고 있는 가운데, 이 글에서는 자동 최적화에 유효한 신기술을 소개한다. Cast-Designer의 기술진은 절열의 법칙을 발전시킨 신기술 ‘가스 기포 “절열(Adiabatic)” 추적법’을 개발했다. 유저는 수축 공극률, 가스 공극률을 스텝 바이 스텝의 주의 깊은 관찰을 필요로 하지 않고, 최종 결과를 정확히 판정할 수 있는 기술이다. 용탕에 말려 들어가는 매우 작은 기포를 시뮬레이션하는 것은 어렵다. 요소 사이즈보다 작은 에어 영역은 사라져 버리기 때문에 실제로는 그것이 일으키는 최종적인 주조 결함의 가능성을 못보고 놓치게 된다. 신기술은 충전 시에 용탕에 말려 들어가는 극소 기포도 추적해, 그것이 결함에 미치는 영향을 결과로 나타냈다. 이하는 개발자의 논문 초안의 번역이기 때문에 표현이 생경한 것을 양해해 주기 바란다. Cast-Designer의 새로운 기포 모델 시뮬레이션 시에 2개의 팩터를 고려
[첨단 헬로티] 이토 아키히로 (伊藤 彰宏) 일본이에스아이(주) 다이캐스트의 수치 시뮬레이션 기술은 코스트 절감, 개발 프로세스의 관점에서 그 유용성에 대해서는 많은 사례가 보고되어 있으며, 주조기술자의 경험 세계에서 장래적인 기술 전승을 염두에 둔 기술의 일반화, 범용화 등의 점을 포함해 그 활용의 필요성은 충분히 인지되고 있다. 여기서 말하는 시뮬레이션 기술이란 다이캐스트 제품, 즉 주물의 품질 예측, 품질 개선을 주목적으로 한 용탕의 탕흐름 및 응고 프로세스에 착안한 것으로서 발전해 왔으며, 한편으로 다이캐스트 금형에 관해서는 제품 품질에 직접 관여하는 부분 이외에 대한 적용은 그 계산 시간이나 메시 작성 시간이 소요된다는 상황도 포함해 결과적으로 주목받지 못한 경위가 있다. 그러나 컴퓨터에 의한 계산 속도의 고속화에 동반해, 금형의 응력 변형 계산 등에 대해서도 현저한 스피드업이 인정됐다. 그 결과, 기존 주체적으로 취급되지 못했던 금형에 대해서도 품질 개선이나 코스트 다운, 납기 삭감 등을 목적으로 시뮬레이션 활용이 실용화되고 있다. 이 점 몇 가지 사례를 포함해 이미 그 활용 방법에 대해 제안이 있었다. 이 글에서는 이미 소개된 기술에 대해 일부
[첨단 헬로티] 미네무라 타카오 (峯村 貴央) SCSK(주) 오늘날 설계․제조 현장에서 CAE의 활용이 추진되고 있으며, 당사 취급 툴도 설계나 생산 기술의 현장에서 많이 이용되고 있다. 또한 CAE 활용이 추진됨에 따라 실제 기기에서 일어난 현상을 보다 정확하게 재현하고 싶다는 유저 요구가 해마다 증가하고 있다. 예를 들면 어떤 CAE 툴에서 구한 정확한 온도 분포를 다른 CAE 툴의 해석 조건으로서 활용하는 연계 해석 방법은 일반화되고 있다. 이 글에서는 당사가 취급하는 연구 개발, 제품 설계, 생산 기술, 재료 개발 등 여러 가지 분야용의 해석 툴 중에서 주조 프로세스 시뮬레이션 소프트웨어 ‘MAGMASOFT’와 차세대 대규모 구조해석 소프트웨어 ‘ADVENTURECluster’를 연계시킨 최신 토픽을 소개한다. 주조 프로세스 시뮬레이션 소프트웨어 MAGMASOFT MAGMASOFT는 독일 MAGMA사가 개발한 주조 프로세스 시뮬레이션 소프트웨어로, 용융 금속의 주형 내의 탕흐름․응고는 물론이고, 잔류응력, 그리고 열처리 프로세스까지 시뮬레이트할 수 있다. 주조 프로세스 시뮬레이션에 더해
[첨단 헬로티] 타카기 유토 (高木 優斗), 야노 켄이치 (矢野 賢一) 미에대학 오구라 준이치 (小倉 純一) 야마하발동기(주) 다이캐스트 주조법은 용융한 금속을 슬리브 내에 주탕하고, 플랜저를 전진시켜 고속으로 금형에 사출한다. 이 특징적인 주조 공정으로 우수한 치수 정도를 가진 제품을 짧은 사이클 타임으로 대량 생산할 수 있기 때문에 자동차 부품 등 여러 가지 공업 제품의 생산에 이용되고 있다. 그러나 슬리브나 러너, 금형 내부의 용탕에 공기가 말려 들어가기 쉽고, 주물 내부에 블로홀 등의 결함이 발생하는 등의 단점도 존재한다. 그렇기 때문에 좋은 품질의 제품을 다이캐스트 주조법으로 제조하는 경우에는 주조 조건이나 방안을 적절하게 설계할 필요가 있다. 이와 같은 요구에 대해 최근에는 CAE 해석을 이용함으로써 실제로는 직접 관측하는 것이 곤란한 용탕의 흐름을 가시화하고, 주조 조건이나 방안의 설계에 해석 결과를 반영하는 시도가 이루어져 왔다. 또한 최적화 시스템을 이용해 자동적으로 설계를 하는 것도 가능해졌다. 한편 필자 등도 독자의 알고리즘을 탑재한 최적화 시스템을 개발, 다이캐스트 주조법에서 방안의 최적 설계에 적용해 왔다. 그러나 기존의 방법은 방안부
[첨단 헬로티] 마에다 야스히로 (前田 安郭) 다이도대학 주조 CAE에서 탕흐름, 전열․응고해석은 개발의 과도기를 끝내고 실용역에 들어갔다고 하는 의견도 있다. 실제로 주조 방안의 설계, 주조 결함의 예측, 결함 대책 툴로서 반드시 필요하다. 실용적으로 사용되고 있는 주조 CAE이지만, 결코 만능은 아니다. 결함 예측 정도의 향상과 신기능 개발의 요구는 많다. 한편, 최근에 들어 이동 경계의 문제에 강하다고 하는 입자법을 주조 프로세스에 적용하는 사례가 증가했다. 이 글에서는 입자법을 비롯해 필자 등이 개발하고 있는 주조 CAE의 시뮬레이션해석 기술의 일부를 소개한다. 오일러계의 주조 CAE 1. 탕흐름, 전열․응고해석의 변천 주조 CAE의 대상은 용탕으로, 비압축성 점성 유체로서 질량보존칙, 운동량 보존칙(Navier-Stokes 방정식), 응고 현상을 고려한 에너지 방정식을 연립해 푸는 것으로 탕흐름, 전열․응고 현상을 시뮬레이트한다. 그러므로 주조 CAE의 수치해석 기술은 컴퓨터 성능의 영향을 크게 받아 왔다. 주조 CAE는 전열․응고의 2차원 해석에서 시작됐다고 하며, 컴퓨터 하드웨어의 진화에 동반해 1990
[첨단 헬로티] 안자이 코이치 (安齋 浩一) 토호쿠대학 최신 주조 CAE 기술에 대해서는 다음 글에 소개가 있으므로, 여기서는 주조 CAE 기술의 역사적인 경위에 대해 개인적인 체험을 통해 소개한다. 3차원 응고해석용 프로그램의 개발 주조 CAE 기술이 실용 문제에 적용된 것은 1970년대 후반쯤의 응고해석 기술이다. 필자가 대학을 졸업하고 기업 연구소에 소속되어 3차원 응고 시뮬레이션 기술의 개발을 시작한 것이 1980년으로, 바로 주조 CAE 기술의 여명기에 해당된다. 당시 이용할 수 있었던 것은 이른바 범용 컴퓨터로, 컴퓨터 그래픽 환경이 나오기 시작한 시기였다. 그렇기 때문에 응고 계산을 실행하는 이른바 솔버 밖에 없고, 계산 결과는 프로터라고 불리는 2차원 제도에 의해 등고선 등을 그리고 있었다. 당연히 3차원 CAD 등이 없기 때문에 계산을 위한 요소 분할 등은 청사진의 주조방안도를 이용해 수동으로 하고 있었다. 필자가 3차원 응고 시뮬레이션 기술의 개발을 시작했을 때에는 직장 동료들이 사형주조품에 대한 싱크홀 결함 발생 예측 기술을 이미 개발했었다. 차분법에 의한 응고를 고려한 비정상 열전도 계산 프로그램에 온도 구배법 및 수정 온도 구배법을 도
[첨단 헬로티] 3D프린팅은 아웃소싱 비용 절감, 반복 작업 가속화, 생산 및 원형 제작 최적화 등의 강점을 앞세워 빠른 발전을 이루고 있다. 이는 3D프린팅 기술과 소재의 끝없는 진화가 있었기에 가능했다. 특히 3D프린팅 소재 개발은 산업 전반에 걸쳐 실현 가능한 응용 분야를 확장시키고 있다. ▲사진 : 게티이미지뱅크 빠르게 진화하는 3D프린팅 소재 플라스틱은 3D프린팅 분야에서 다양한 용도로 활용되는 소재다. 현재는 고성능 엔지니어링 폴리머, 탄성 소재, 복합재 등이 광범위하게 사용된다. 플라스틱은 유연성, 내구성, 강성, 인성, 안전성 등의 측면에서 최적의 부품으로 손꼽힌다. 플라스틱 기술 혁신으로 인해 수요가 많은 기타 특성 중에서도 생체 적합성, 내열 및 방수 특성을 제공한다. 점차 3D프린팅의 활용 경계가 확장되고 정밀 솔루션이 등장하면서, 소재와 관련한 3D프린팅 기술이 작동하는 방식을 이해해야 할 필요성이 커지고 있다. 이에 3D프린터 기업 3D시스템즈는 실용적인 접근 방식을 취해 독특하고 관례적인 비교 기준을 정의해 플라스틱 소재를 그룹화 한 백서를 공개했다. 특성 및 용도 범주로는 주조, 복합재, 풀 컬러, 범용, 견고성 및 내구성, 고온,
[첨단 헬로티] “불투명한 표면 및 광택 표면에서도 결함을 안정적으로 감지하고 코팅의 균일성과 두께를 모니터링한다.” 최상 품질의 플라스틱 필름을 얻기 위해서는 광택 또는 코팅 표면에서도 결함과 오차가 없어야 하며, 균일해야 한다. 고품질의 포장 필름만이 제품의 미관과 접착제 기능을 완벽하게 수행한다. 광학 특성 검사는 새로운 검사의 확장 및 연장선으로 플라스틱 필름의 품질을 안정적으로 검사하여 효율적인 솔루션을 제공한다. ▲ 최고 해상도로 제품의 균일한 제품 품질을 보장하며, 콤팩트한 디자인으로 어느 공간이나 설치가 용이하다. 특히, 식재료 포장 산업의 경우 제품을 신선하게 유지하기 위해서는 매우 실용적이고, 제품의 심미적인 조건을 모두 충족해야 한다. 이스라비젼의 솔루션은 새로운 차원의 검사 및 정밀성으로 단순한 결함 감지부터 광학 재료 특성까지 고려하여 품질 검사의 범위를 확대했다. 따라서 매우 어려운 애플리케이션 분야의 품질 검사까지 가능하다. Roll To Roll 기반의 모든 주요 프로세스 이스라비젼은 35년 동안 다양한 산업군과 주요 대기업에 약 10,000개소 이상의 설치 경험을 통해 입증된 기술력과 노하우를 제공하고 있다
[첨단 헬로티] * 본 콘텐츠는 10월 10일 ‘2019 로보월드’ 전시회의 부대행사로 열린 ‘2019 국제로봇컨퍼런스에서 한화정밀기계 라종성 로봇사업부장이 발표한 내용을 정리한 것이다. 한국 제조산업은 90년대 자동화 바람이 불기 시작했다. 당시 자동화는 무인화 개념이었다. 대다수 기업들은 소품종 대량생산 방식의 제조라인을 구축하고 있었고 제품은 공급자 중심이었다. 소비자들은 공급자(제조기업)가 만들어놓은 제품을 선택해 사용하는 형태였다. 때문에 단순 반복 작업을 어떻게 더 효율화 시킬 것인가에 대한 고민이 자동화 시스템을 개선하는 핵심이었다. 하지만 최근에는 제품의 변화에 따라 제조의 패러다임이 바뀌었다. 이제는 소비자 중심의 제조업이다. 품종은 다양해졌으며, 설령 같은 제품이라 해도 여러 옵션이 있기 때문에 기존 자동화 시스템은 효율성이 떨어질 수밖에 없다. 결국 제조 현장에서 유연성을 가지고 시장의 요구, 고객의 요구에 대응할 수 있어야 현재의 제조 환경에 적응할 수 있다. 앞으로도 이러한 흐름은 계속될 것이다. 이 시기와 협동로봇의 등장은 시기가 적절했다. 협동로봇은 기존 자동화 시스템보다 속도 측면에서는 약하지만 현
[첨단 헬로티] 하루 평균 약 700만 명이 이용하는 곳, 바로 290개의 역이 있는 서울 시내 지하철(서울교통공사 기준)이다. 이용하는 승객만큼이나 다양한 안전사고가 발생하는 곳 역시, 지하철이다. 실제로 최근 5년간 서울 지하철에서 발생한 안전사고로 인한 부상자가 2500여 명이 넘는 것으로 밝혀졌다. 이런 이유로 지하철 내에는 보이지는 않지만, 안전과 관련된 많은 장치가 있다. 그중 하나가 바로 스크린도어다. 그러나 아이러니하게도 지하철 사고의 1위는 승강장 끼임이 차지했다. 스크린도어가 존재하지만 이런 사고가 일어나는 이유는 뭘까. 그 이유는 바로 스크린도어가 물체의 유무를 제대로 포착하지 못해서이다. 3세대 레이저 스캐너 스크린도어가 정상적으로 개폐되기 위해서는 가장 먼저 센서가 검출 범위 내의 물체를 감지해야 한다. 기존 스크린도어에 사용되고 있는 센서들의 대부분은 1세대 포토센서나 2세대 에리어센서(다수의 광원을 사용하여 특정 영역을 검출하는 센서)였다. 하지만 안전과 직결되는 만큼 보다 정확하고 민감하게 물체를 감지할 수 있는 센서가 필요했다. 그래서 적용된 것이 바로 레이저 스캐너이다. 레이저 스캐너란, 적외선 레이저를 이용해 정해진 범위내에