[첨단 헬로티 = 서재창 기자] 이 백서는 3D시스템즈의 ‘Figure4’ 기술로 실현되는 공구 없는 직접 디지털 프로덕션의 진화에 대한 개요를 살펴보고, 디지털 프로덕션의 원리에 대해 설명하며, 제조업체가 얻을 수 있는 이점에 대해 설명한다. 출처 : 3D시스템즈 백서 150년 만에 이뤄지는 혁신적인 변화 3D시스템즈의 ‘Figure4’ 기술은 플라스틱 파트 생산을 가속화 및 간소화 하며 확장성이 우수한 적층제조 공정이다. 이 디지털 접근 방식을 사용하면, 공구 세공 없이 설계를 CAD에서 제조 공정으로 바로 전달할 수 있으므로 필요할 때 바로 부품 설계를 반복할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 금형을 제작하지 않고도 새 설계를 신속하게 생산으로 전환할 수 있으며, 기존의 사출 성형에서 제작하기 힘들었던 복잡한 파트를 신속하게 제조할 수 있다. 사출 성형은 약 150년 전 발명된 이후 제조업의 핵심 기술로 자리 잡았다. 사출 성형 제조는 단추나 빗 등 단순한 물체에서 자동차, 항공 우주, 헬스케어, 소비재, 건설, 포장 등 실제로 산업 분야에서 사용되는 복잡한 제품에 이르기까지 진화했다. 그러나 사출 성형에서 변하
[첨단 헬로티] 저자 ｜페트릭 드 보스(Patrick de Vos) 세코툴스 사업개발 매니저 <사진 : 세코툴스> 기계 가공 작업장은 요구되는 품질 수준에서 가장 효율적인 방식으로 일정 수의 부품을 제시간에 납품하고자 한다. 전통적으로 제조업은 투자수익률로 효율성을 정의했다. 성공은 수천 또는 수십만 부품의 연속적인 가동 관점에서 측정되었고, 한 대 또는 많은 기계에서 일정한 산출을 유지하는 것이 목표다. 오늘날 제조업체는 종종 다양한 고객 요구에 맞춘 소량/고혼합 생산 시나리오를 실행한다. 로트 크기는 수백 개의 부품부터 한 자릿수까지 다양하다. 그러나 작업장의 모든 기계가 쉬지 않고 작동하고 있을 때도, 고객은 여전히 그들이 주문한 부품을 기다리고 있다. 대량 생산 전략은 소량 생산 시나리오의 유연성과 상충한다. 현재의 제조 환경에서 진정한 제조 효율성이란 최대 산출과 다양한 개별 고객 주문에 대한 적시 납품 사이에 유연한 균형을 의미한다. 다시 말해 적시 납품과 고객 만족에 초점을 맞추어야 한다. 품질 관리 제조업체들은 산출과 수요의 균형을 맞추면서 품질을 유지하기 위해 노력해야 한다. 만약 부적격 품질의 부품을 생산한다면 생산 일정이 틀어지
[첨단 헬로티] [조선의 기술 1편 – 활] * [조선의 기술]은 한국의 전통기술들을 기술적 관점에서 살펴보는 ‘기술 체험 프로젝트’다. 과거 사용했던 기술의 특징을 통해 그 시대의 ‘제조’에 대해 가늠해보고, 현대에 와서는 어떻게 변화되었는지도 다루어본다. <사진 : 첨단 헬로티> ‘쏜살같다’, ‘정곡을 찌르다’ 이 말들의 공통점은 ‘화살’이다. 활(활과 화살을 통칭)은 총이 나오기 전까지 가장 빠른 무기였다. 정곡은 과녁의 한복판을 말한다. 국궁의 과녁 거리가 보통 140미터인데, 정곡을 찌른 활쏘기라면, 매우 예리하다는 의미로 쓰기에 충분하다. (참고로 양궁 경기의 과녁 거리는 75미터이다.) 활은 ‘약함’의 또 다른 표현이다 활은 우리 민족에게 군사 무기 그 이상의 의미를 지닌다. 우리 민족은 활을 나아가면서 쏘는 때보다 적이 다가오면 물러나면서 쏘는 때가 많았다. 활은 방어였고, 그래서 적과의 거리를 더 멀리하기 위해 활의 사거리를 늘리는 데 공을 들였다. 버티기 위해 발달한 활의 기술, 역사의 민낯을
[첨단 헬로티] 향후 대량 운송수단, 개인 이동 수단, 물류 운송 수단이 전기 자동차로 대체될 것이라는 사실에는 반박의 여지가 없다. 항공 산업까지도 제트기 연료를 전기로 대체하기 시작했다. 전기로 바뀌는 이 흐름은 이미 자동차 산업에 유례가 없는 변혁이고, 이와 유사한 대규모의 변혁은 다른 산업 분야에서도 체감 가능해질 전망이다. 사실, 현재 전력 생산의 주 공급원은 일종의 재생 불가능한 연료에 기반으로 하고 있다. 우리가 전력을 생산하는 방법은 좀 더 깨끗하고 재생이 가능한 방법으로 바뀌고 있고, 이는 대부분 이산화탄소 배출을 줄이자는 국제적인 협약을 준수하기 위한 것이다. 아직 신재생 에너지 분야는 제대로 확립되지 않은 상태이지만, 새롭고 더 효율적일 가능성이 높은 기술들이 계속 연구되고 있으며, 어느 순간에는 이 개발된 기술들로 인해 변화는 완성될 것이다. 그러나 화석 연료 발전소를 점점 폐지해 나감으로써, 현재의 저가 에너지 시대는 함께 사라지게 될 지도 모른다. 다시 말하면, 처음으로 성능과 효율성의 관점에서 전도 작용이(더 정확하게는 반도체)가 연소작용보다 영향력이 더욱 강력해진다는 의미이다. 우리가 전력을 관리하는 방법이 반드시 변화해야 하는
[첨단 헬로티] 산업·사회 인프라 시스템에 대한 시큐리티 위협은 인신 사고나 사회 인프라 정지 등 심각한 피해를 끼칠 우려가 있다. 그렇기 때문에 정부나 업계 단체는 규격과 지침에 기초한 대책을 호소하고 있다. 그러나 어디까지 시큐리티 대책을 실시하면 충분한지, 혹은 편리성과 코스트의 타협 방식 등 현실적인 문제가 많이 남아있다. 특히 시큐리티 전문가 혹은 시큐리티 의식이 높은 사람은 ‘보다 안전’하고, ‘보다 고도’의 대책을 지향하는 경우가 많기 때문에 이상과 현실의 격차에 직면하게 된다. 사실 IEC 62443 등의 규격은 대책 후의 리스크를 허용 가능하면 좋고, 필요 이상의 안전성을 요구하지 않는다. 더구나 제어 시스템 시큐리티 대책은 IT 시큐리티뿐만 아니라 피해를 방지하는 안전 대책과 신속한 복구 대책도 효과적이다. 이들을 복합적으로 조합함으로써 효과적이고 코스트가 우수한 대책을 구축할 수 있다. 그러나 제어 시스템 시큐리티에 대해 안전, 복구까지를 대책으로 고려한 가이드라인은 적다. 이 글에서는 제어 시스템 시큐리티에 관해 위험 평가와 여러 가지 리스크 저감 방침에 대해 설명하고, 리스크 수준
[첨단 헬로티] PDN(Power Distribution Network)은 모든 전력 시스템의 백본이다. 하지만 지속적으로 시스템의 전력 수요가 증가하면서 기존의 PDN은 성능 한계에 직면하고 있다. 전력 시스템의 성능에 영향을 미치는 전력손실 및 열 관리 측면에서 PDN을 개선하기 위해 두 가지 주요 방법이 사용되고 있다. 옵션 1은 더 큰 케이블과 커넥터, 두꺼운 마더보드 전원 플레인을 사용해 PDN의 저항을 줄이는 것이다. 옵션 2는 PDN 전압을 높여서 해당 전력 분배에 대한 전류를 줄임으로써 더 작은 케이블과 커넥터, 마더보드 구리 플레인을 사용해 크기 및 비용, 무게를 줄이는 것이다. 지난 여러 해 동안 엔지니어들은 수십 년 동안 구현되어 온 단상 AC 및 12V DC-DC 컨버터와 레귤레이터를 위한 대규모 에코시스템과의 호환성 문제로 옵션 1을 사용해 왔다. 또한 효율적으로 더 높은 전압을 직접 PoL(Point-of-Load)로 변환할 수 있는 DC-DC 컨버터의 토폴로지 성능이 부족한데다, 이러한 고전압 컨버터 및 레귤레이터와 관련된 비용 부담이 크다는 점도 원인으로 작용했다. 그러나 최신 전력 설계에서는 더 높은 PDN 전압을 사용하는 옵션
[첨단 헬로티] 완전히 새로워진 Helilnspect H8은 해상도 512 x 544 Pixels, 100만 FPS, 스마트한 HDR 기능을 갖춘 이미지 센서가 탑재돼 있으며, 카메라 내부에 리눅스 운영체제를 지원하고 카메라와 스테이지의 제어를 총괄하며 측정모듈 자체적으로 이미지를 처리해 출력하는 내장형 운영체제를 갖추고 있다. 그리고 새로운 광학모듈과 내장형 스캐너 모듈이 탑재돼 있다. 그래서 7가지 배율을 사용 가능하고 간편하게 교체도 가능하다. 새로운 이미지 센서 사용으로 3.5배 향상된 해상도가 장점이고, Standard/Ultra 정밀도에 따른 스테이지의 2가지 옵션 선택도 가능하다. 첨단 기술이 집약된 HeliSens S4 이미지 센서 고정밀도의 산업용 3D 측정 환경에 맞춰 새롭게 개발된 heliSens S4는 512 x 544 Pixels로 기존의 H6에 적용된 280 x 292 Pixels의 센서보다 약 3.5배 더 커진 이미지 센서를 개발하였다. 이 센서를 통해 HDR 기능과 초당 최대 100만 개 이미지를 측정할 수 있다. 또한, 이미지 센서의 성능을 최대로 지원하기 위해 새로운 광학 모듈을 개발해 7가지의 배율을 측정 환경에 맞게 변경하
[첨단 헬로티] 해결 과제: 오랜 기간 동안 양조 산업에서 병이 포장 용기로 널리 사용되었으나 최근 특히 맥주 산업에서의 캔 사용을 추구하는 움직임이 두각을 나타내고 있다. 어느 정도는 신선도와 품질, 상당히 높은 운송비, 심지어 지역 재활용 참여에 더 초점을 맞추며 생겨난 이 동향은 생산 라인까지 거슬러 올라가 영향을 미친다. 마킹 기술의 새로운 발전으로 인해 유통망 내 신선도와 추적을 보장하기 위해 사용하는 로트 및 날짜 코드를 적용하는데 더 효율적인 수단을 얻을 수 있다. Videojet의 장점: 계속 인지도가 상승하고 있는 레이저 마킹시스템은 금속 캔에 마킹하는 작업에 매우 적합하다. Videojet은 레이저 기술 뿐만 아니라 인쇄 및 마킹 솔루션 전체 라인을 제공하며, 생산자가 음료 생산에 적합한 인쇄 솔루션을 선택할 수 있도록 지원하는 데 필요한 전문 기술을 보유하고 있다. 인쇄 품질 일반적으로 캔맥주는 금속 맛이 난다는 인식으로 인해 병맥주보다 품질이 낮은 맥주로 치부되었다. 사실상 맥주 캔 내부는 에폭시로 코팅이 되며 에폭시는 알루미늄과 맥주 내용물 사이를 막아주는 관통할 수 없는 장벽 역할을 한다. 빛, 열, 산소를 완벽히 차단하는 캔은 암색
[첨단 헬로티] 일본의 전력 회사는 항상 전력 공급 신뢰도와 전력 품질 유지, 향상에 노력해 왔다. 예를 들면 태풍이나 번개 등의 자연 재해가 발생한 경우, 혹은 설비의 고장이나 사고가 발생한 경우에도 공급 지장의 방지와 정전 시간의 단축을 도모해 왔다. 지금까지 오랜 세월에 걸쳐 다양한 연구가 전력 제어 시스템을 포함한 전력 설비, 그리고 운용 노하우에 축적되어 왔다. 그러나 최근에는 지금까지와 같은 자연 재해나 설비 고장 외에 사이버 시큐리티 면의 위협에 대해서도 준비하는 것이 필요하게 됐다. 또한, 저압의 수요 가옥 한 채 한 채가 통신 네트워크로 접속되는 스마트미터 시스템도 새롭게 등장하게 됐다. 이러한 것들로 인해 전력 제어 시스템과 스마트미터 시스템의 시큐리티에 대해 일본 정부도 시큐리티 가이드라인과 그것에 관계된 법 제도를 정비한 것이다. 이 글에서는 우선 전력 제어 시스템 시큐리티 대책에 대해 논의한다. 그리고 전력 분야의 시큐리티 대책 예로서 도쿄전력파워그리드(도쿄전력PG)의 대응을 소개한다. 전력 제어 시스템의 시큐리티 대책 1. IT 시스템과의 시큐리티 대책의 차이 IT 시스템 분야에서는 시큐리티 대책 방법과 그 지식이 착실하게 침투하고
[첨단 헬로티] 일본이 사이버 시큐리티 기술을 사회에 실장하는 하나의 목표로 삼아 왔던 2020년 올림픽․패럴림픽도 몇 개월 앞으로 다가왔다. 2010년의 Stuxnet 감염을 계기로 일본이 산업 제어 시스템(ICS)의 시큐리티 대책을 본격적으로 시작한 지 약 10년, 보급 계발 활동, 표준화 활동, 인재 육성, 기술 개발 등 여러 가지 발전을 이루어 왔다. 이미 올림픽·패럴림픽 후의 다음 목표로 2016년부터 2030년까지의 국제 목표인 SDGs(지속 가능한 개발 목표, Sustainable Development Goals) 실현을 위한 기반 기술의 하나로서 사이버 시큐리티 기술은 크게 주목받고 있다. 그림 1. ICS와 위협 ICS의 시큐리티 위협은 그림 1과 같이 시큐리티 홀을 하나씩 없애 가면 해결로 이어진다는 것은 아니다. 정보 시큐리티 이상으로 공격자가 유리한 상태에 있다. 이러한 상황 속에서 계측자동제어학회 산업응용 부문의 계측·제어네트워크부회(통칭 네트부회)는 2014년 10월호 ‘제어 시스템 시큐리티의 현황과 과제’와 2018년 1월호 ‘산업 오토메이션의 시스템 연계 최신 동
[첨단 헬로티] 지속가능성, 환경을 지키면서 모든 산업에서의 생산성이 유지되는 것을 일컫는다. 지속가능성은 기업의 핵심 과제다. 이제까지 생산성에만 치중한 결과 환경은 스스로 자정할 수 있는 한계치를 넘어섰기 때문에 이제부터는 공존할 수 있는 전략이 반드시 필요해진 것이다. 하지만 생산성 향상 즉, 경제적 발전과 환경 보호의 공존은 결코 쉽지 않은 일이다. 기업 입장에서 지속가능성을 핵심 이슈로 다뤄야 하는 이유는 많다. 그 중 첫 번째는 지속가능성에 대한 인식이 일반화되고 있다는 것이다. 사용자 및 고객들은 지속가능성에 더 많은 가치를 부여하고 있다. 다른 이유로 환경 보호에 대한 요구도 함께 늘고 있다는 것 또한 지속가능성을 핵심 이슈로 다뤄야 하는 이유가 된다. 공작기계 기업들은 어떠한 지속가능성 향상에 어떤 기여를 하고 있는가? 1. 튼튼한 제품 생산으로 자원을 아낀다. 공작기계에 들어가는 부품은 마모되면 버려지는 것이 일반적이다. 이는 자연히 지속가능성 유지와는 거리가 멀어진다. 만약 제품을 더 튼튼하게 만든다면 얘기는 달라진다. 클램핑 제조업체 Hainbuchen는 마모가 최소화 될 수 있도록 제품을 생산해 쓰레기 더미에 버려지는 횟수를 줄이고 있
[첨단 헬로티] 그림 1. 에어로텍 고성능 갤보 스캐너 AGV 시리즈 산업 현황 금속 첨가제 제조는 기존의 제조 공정으로는 생산할 수 없거나 이전에는 비용이 많이 들어 불가능했던 부품의 생산을 가능하게 할 방법으로서 엄청난 가능성을 가지고 있다. 이에 따라 산업계와 학계는 금속 첨가제 공정을 더욱 발전시키기 위해 공동의 노력을 기울이고 있다. 최종 사용자는 이 기술에 익숙해지고 유용한 용도를 찾기 위해 매년 OEM 제조업체로부터 더 많은 완성 장비를 구매하고 있다. 많은 OEM 업체들은 그들만의 분말 제조 기계를 만들고 있지만, 대부분의 설계는 매우 유사한 처방을 따르고 있으며, 결과적으로 유사한 제품을 생산하게 된다. 그림 2. 로켓 엔진 원형은 로렌스 리버모어 국립 연구소에서 NX-01 소형 위성 발사체용으로 만들어졌다. (* 로렌스 리버모어 국립 연구소 이미지 제공) 여기저기서 사소한 설계 변경이 있지만, OEM이 실제로 성능의 차이를 구별하는데 도움이 되는 확연한 차이점은 거의 없다. 더구나 일부 대형 최종 사용자들은 자신의 특정 공정과 생산 요구에 맞게 OEM 기계를 맞춤화하거나 직접 제작하고 있다. 특정 산업을 위한 고품질 부품을 성공적으로 제작하
[첨단 헬로티] 현재 부드러운 구조와 소프트 액추에이터의 연구에 의해 유연한 움직임을 실현하는 소프트 로봇의 개발이 진전되고 있다. 유연한 움직임은 환경에 대해 높은 적합성을 나타내기 때문에 사람과 기계가 위화감 없이 공존할 수 있는 기술을 실현할 가능성이 있다. 필자 등은 기계를 구성하는 가장 기본적인 부품의 하나인 모터에 주목했다. 그래서 그림 1에 나타낸 부드럽게 변형 가능한 모터를 실현할 수 있다면, 지금까지 없는 응용 전개를 기대할 수 있다고 생각했다. 필자 등의 주안점은 지금까지의 기계 기술과 부드러움의 융합이다. 회전 운동과 소프트 머티리얼을 조합할 수 있다면, 환경에 유연하게 적응하는 새로운 로봇이나 기계를 창조할 수 있는 가능성이 있다. 필자 등이 목표로 하는 부드럽게 변형 가능한 모터는 회전과 굴곡을 동시에 조작할 수 있기 때문에 문어의 다리나 뱀의 몸과 같은 유연한 움직임을 실현할 수 있다. 또한, 타이어․프로펠러를 이용한 이동, 굴삭기․연마기를 이용한 가공 등 기존의 기계 기능도 가지고 있다. 즉, 기계와 생물의 특징을 겸비한 모터이다. 유전 엘라스토머 액추에이터 유전 엘라스토머 액추에이터(Dielectric Ela
[첨단 헬로티] 4차 산업혁명 시대의 필수 요소인 산업용 사물인터넷(IIoT)이 빠른 속도로 성장하고 있다. 전문가들은 싱글 페어 이더넷(Singple Pair Ethernet, SPE)이 IIoT의 성공에 중추적인 기술이 될 것이라는 데 모두 공감하고 있다. 4차 산업 네트워크 기반 구조에서 커넥터 산업은 자동화 분야 통신 구축의 중추적인 역할을 담당한다. 바이드뮬러는 미래형 IIoT 인프라 솔루션으로 SPE(Sing Pair Ethernet) 기술을 선도하고 있다. 바이드뮬러의 SPE 개발 바이드뮬러는 IP20 환경용 IEC 63171-2 변형과 IP67 환경용 IEC 63171-5 변형을 위한 커넥터 개발을 지원한다. AWG 26–AWG 22 범위에서의 횡단면에 초점을 맞추어, 플러그와 소켓용 M8 커넥터로 사용자 친화적인 포트폴리오를 구현했다. 이는 양쪽 끝에 플러그나 소켓만 가지고 있는 연장 케이블이 필요 없다는 것을 의미한다. 뿐만 아니라 바이드 뮬러의 제품은 경쟁사 제품에 비해 현저히 향상된 HF 성능을 자랑한다. IEC 63171-2(IP20 환경)와 IEC 63171-5(IP-67 환경)에 따른 연결 시스템은 양쪽 모두 자유롭게 결
[첨단 헬로티] Persil, Perwoll 그리고 Somat과 같은 브랜드는 모두 다른 제품을 생산하고 판매하고 있지만, 공통점은 모두 헨켈이 제조한다는 것이다. 그리고 이 제품들은 제품 특성에 따라 생산에 대한 요구 조건 등과 같은 모든 요소들이 각각 매우 다르다. 고객을 만족시키기 위한 표준들과 요구 조건을 만족하기 위해 지멘스 디지털 인더스트리의 디지털화 솔루션에 의해 뒷받침되는 헨켈의 생산현장은 오늘도 고품질 기준을 유지하고 효율성을 높이는 데 전념하고 있다. ▲ 병에 세제를 채울 때에는 주입 압력과 함께 정확한 주입량을 자동으로 모니터링 해야 한다. 1878년 프리츠 헨켈이 최초의 세탁용 가루세제를 시장에 내놓았을 때, 그는 자신의 회사가 오늘날처럼 글로벌 플레이어가 될지 전혀 몰랐을 것이다. 그리고 오늘날 뒤셀도르프에 본사를 둔 이 회사는 전 세계 30여 곳에서 세제 및 세정제를 생산하고 있다. 이제 헨켈은 생산시스템을 디지털화함으로써 ‘학습 생산’을 통해 시장 출시 기간을 단축하고, 플러그 앤 플레이 장비를 도입하고, 응답 시간을 최적화하며, 고장 없는 생산 수준까지 품질을 개선하고자 프로젝트를 진행하고 있다. 더 위대한
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