80년대 후반부터 급속히 발전한 전력용 반도체 기술과 마이크로프로세서에 의한 제어기술은 산업계에 전력전자기기의 보급을 급증시켜 왔으며, 직류모터 구동장치의 경우 싸이리스터 컨버터와 초퍼에 의한 제어가 보편화 되었고, 교류모터 구동장치의 경우 PWM(Pulse Wid Modulation) 인버터에 의한 제어가 보편화 되어 사용 중에 있어 획기적인 생산성 향상과 에너지 절감이 가능하였다. 그러나 이러한 전력전자기기의 사용이 급증하면서 고조파의 발생과 더불어 전체 배전계통의 오염문제가 크게 대두되고 있다. 또한 산업이 고도화하면서 입력전압 변동에 대단히 민감한 정교하고 고신뢰성을 요하는 부하가 많이 등장하였으며, 대표적인 기기로는 컴퓨터, 자동화기기, 통신장비, 의료용장비, 군용장비 등을 들 수 있다. (중략)
환경 및 에너지 자원의 보호 일환으로 세계 각국에서 도입이 적극 검토되는 AMI는 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 서비스로, 소비자에게 실시간으로 에너지 사용량 정보가 제공되어 소비자 스스로 혹은 자동화된 기기 제어를 통해 에너지 사용을 제어함으로써 가정 및 기업의 에너지 비용을 절감할 수 있다. 또한 유틸리티 회사들 역시 검침 및 유지관리 비용의 절감뿐만 아니라 요구 응답과 에너지 부하 제어를 통해 피크 때의 최대 출력을 줄임으로써 에너지 생산 비용 혹은 추가적인 인프라 확장을 방지하는 효과를 기대할 수 있다. AMI 시스템 구축에 유용한 것으로 평가되는 USN 기술과 전력 기술을 융합한 USN 기반 AMI 서비스는 국내 에너지 효율 향상과 세계 AMI 시장 선점을 위해 연구개발이 필요하다. 본 고에서는 AMI 서비스 시장전망과 기술동향, 국내외 시범사업과 적용사례를 살펴본다. 마지막으로 AMI 제공을 위한 주요 기술들을 비교 분석하고, USN 기반 AMI의 국내적용에 대한 기회 및 위험을 살펴보기로 한다.
배터리 에너지 저장시스템(Battery Energy Storage System, BESS)용 Power Conditioning System(PCS)은 양방향 순시 정격 출력이 가능하여 계통연계 및 독립운전을 수행할 수 있으며, 신재생에너지 연계시 그 효용을 증대시킬 수 있다. 본 논문에서는 산업용 수용가를 위한 ESS용 PCS 제어기 개발 및 실증 내용을 소개한다. 독립적 운전이 가능한 4개의 250kW PCS로 이루어진 1MW PCS는 Battery Management System(BMS)의 상태를 수신하여 운전가능여부를 판단하며, Energy Management System(EMS)의 지령으로 전력차액거래, 피크전력저감, 수요반응, 무효전력제어 등의 기능을 수행할 수 있다. 또한 원격지의 계통전압, 출력전류 등을 실시간으로 수신할 수 있는 모듈을 사용하여 비상전원 기능 및 신재생에너지 출력 단기 보상 기능을 수행할 수 있다.
우리나라의 주력산업인 반도체 및 디스플레이의 경우 그 생산 설비의 1/3이상이 진공 장비이며 진공 공정을 통해 만들어진다. 이들 산업 분야에서는 우리나라가 세계 최고의 생산 기술을 가지고 있으므로 자체적인 기술 개발 확보가 중요하다. 최근에는 기존에 개발되어 있는 장비의 성능을 뛰어넘어야 하는 공정 기술력이 요구되면서, 진공 공정 기술 개발이 매우 중요한 이슈가 되었다. 반도체나 디스플레이 산업 등 기존 주력산업의 전후방 산업의 경쟁력 강화 측면에서뿐 아니라 태양전지, LED 등 진공기술을 이용한 신성장 동력 산업의 생산 시스템 경쟁력 확보 측면에서도 진공 공정 기술 개발 중요성은 매우 크다. 지금까지 양산에 적용되는 증착, 식각, 확산 등 진공 공정 운영은, 사전 시험을 통해 얻은 최적 공정의 입력 파라미터들을 정해 놓고 그대로 공정을 진행한 뒤, 생산되어 나오는 제품의 상태를 사후 측정하여 공정 이상 여부를 점검하고 미세 조정하는 형태로 진행되고 있다. 실질적으로 현재 진행 중인 진공 공정에 대한 직접적인 정보가 없으므로 공정 중 발생되는 문제들에 대한 대처는 그 공정이 끝난 후에 이루어지는 상황이다. 공정 미세화 및 대구경화에 따라 기존의 wafer to wafer 제어 개념 보다 발전된 개념으로 센서 기반 실시간 공정 진단 제어 기술의 필요성이 대두되었으며 이를 위한 오류 인식 및 예지기술 (Fault Detection & Classification, FDC) 그리고 이 정보를 이용한 첨단 제어 기술(Advanced Process Control, APC)을 개발하는 노력들이 시작되었다. 한국표준과학연구원에서는 수요기업인 대기업과 장비업체, 센서 개발 중소기업 및 학교 연구소와 공동으로 진공 공정 실시간 측정 진단 제어와 관련된 연구를 하고 있다. 진공 공정 환경측정 기술, 플라즈마 상태 측정 기술, 진공 공정 중 발생하는 오염입자 측정 원천 기술 개발과 이를 구현하기 위한 센서 개발, 화학 증착 소스 및 진공 공정 부품용 소재에 대한 평가 플랫폼 구축, 배기 시스템 진단기술 개발 등 현재 진행되고 있는 기술 개발 내용과 동향을 소개한다. 진공 공정 실시간 측정 기술이 확보되면 차세대 반도체 제작에 필요한 정밀 공정 제어가 가능해지고, 공정 이상에 바로 대응 혹은 예방 할 수 있으며, 여유분으로 필요 이상으로 투입되던 자원(대기시간, 투입 재료, 대체용 장비)을 절감하는 등 생산성을 향상을 기대할 수 있다. 또한 진공 환경에서 이루어지는 박막 증착, 식각 공정 과정에 대한 이해가 높아지고, 공정을 개발하고 최적화하는데 유용한 정보를 제공할 수 있으므로, 기존 장비와 차별화된 경쟁력을 가진 고품위 진공 장비 및 부품 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
진화프로그래밍과 슬라이딩 모드 관측기를 이용하여 SRM의 위치 속도를 추정하고 이를 속도제어에 적용하는것을 소개하고자 한다. 회전자 정보각의 검출은 일반적으로 엔코더나 레졸버를 사용하나, 이러한 기계적인 외부 위치 센서는 가격이 비싸므로 SRM 시스템의 설치 비용과 전체 드라이버 시스템의 크기가 증가하는 요인이된다. 따라서 산업현장에 적용하는 한계의 원인이 된다. 본 연구에서는 위치 및 속도센서를 제거한 슬라이딩 모드 관측기를 사용하여 SRM 드라이브에 적용되었다. 그러나 SRM의 제어에 있어 슬라이딩 모드 관측기의 파라메터들이 매우 민감하여 작은 변화에 대해서도 위치와 속도 추정결과에 많은 영향을 미친다. 제어이득을 일정하게 유지하고, 슬라이딩 모드 관축기의 파라케터들을 크게 변화시킬 경우, 관축기의 파라메터들은 관측기의 떨림 폭을 결정하므로, 위치와 속도의 추정값의 변화가 크게 발생하여 관측기의 떨림 현상이 나타난다. 본 연구에서는 이러한 슬라이딩모드 관측기의 파라메터들과 제어기의 이득들을 방향성 벡터를 갖는 진화 프로그래밍을 사용하여 최적의 파라메터들을 선정하고, 이를 제어시스템으로 구현하고자 한다.
본 논문은 니켈-텅스텐 합금 도금 공정액에 대해 혼합 상태에서 각 공정액에 대한 농도를 정확하게 측정할 수 있는 센서 및 이를 기반으로 정밀한 농도 제어를 수행할 수 있는 제어 시스템 대한 논문이다. 최근 인쇄회로기판 시장은 전자산업의 발달로 커지고 있으며, 이에 따라 금 소비도 급격하게 증가되고 있다. 하지만 금은 비싼 원자재로 금을 대체하거나 줄이기 위한 다양한 복합 도금 공정액 개발이 이루어지고 있다. 이에 비해 복합도금 공정액을 실시간으로 측정할 수 있는 센서 개발은 아직 미진한 상태이다. 더군다나 실시간으로 도금 품질을 극대화 할 수 있도록 복합 도금 공정액 농도를 측정하고 이를 토대로 농도를 제어하기 위한 시스템은 전무한 실정이다. 이에 본 논문에서는 이러한 복합 도금 공정액에 대한 농도를 정확하게 측정할 수 있는 센서 및 농도 제어를 수행하기 위한 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위해 분광광도법을 기반으로 복합도금 공정액 농도를 정밀하게 측정할 수 있는 센서를 개발하며 센서 농도에 대한 피드백 제어를 통해 농도를 정확하게 유지할 수 있는 시스템을 개발한다.
정밀한 공정을 요구하는 반도체 및 TFT-LCD와 같은 첨단 기술산업 공장의 미진동 문제는 제품의 성능에 영향을 주는 주요한 인자로서 정밀기기 및 부품의 제조공정에 있어서 중요시 되어왔다. 본 논문에서는 이러한 첨단시설물의 미진동 문제를 해결하기 위하여 기초면진시스템의 미진동제어성능을 검토하였다. 이를 위하여, 기차에서 유발되는 인공지반운동을 생성하여 시간이력해석을 수행하였고 3층 예제구조물을 사용하였다. 수치해석을 통하여 수동 기초면진 및 스마트 면진시스템의 미진동제어성능을 고정기초구조물과 비교하였다. 그 결과 스마트 면진시스템이 미진동제어에 있어서 우수한 제어성능을 나타내는 것을 확인하였다.
산업분야의 공장자동화와 자동 측정장비의 다중 프로세서 환경의 시스템 성능을 향상시키는 표준버스가 필요하다. VME 버스는 이러한 명세에 적합하지만, 소규모 패키지와 보드의 낮은 집적성 사양을 가지고 있다. 더욱이 보드와 반도체 집적성은 개발시간, 연구비용, 현장진단에 영향을 주는 중요한 문제로 대두되어 있다. 이러한 추세에 맞추어, 본 논문에서는 VME 버스와 제어기 모듈 사이의 주기능인 중재, 인터럽트, 인터페이스를 Revision C.1(IEEE std. P1014-1987)의 통합환경으로 구성하고, 설계된 VME 시스템 제어기를 Slot 1에 장착할 수 있도록 FPGA 상에 구현한다. 제어 및 기능 모듈의 동작은 VHDL의 mid-fixed 방식으로 코딩을 하고 검증하였다. 실험을 통하여 VME 시스템 제어기의 가장 중요한 동작인 버스 타이머의 버스 에러 신호가 $56{\mu}m$ 이내에 발생된 것과, 제어모듈과 기능모듈의 정확한 상호 동작도 확인하였다. 그러므로 구축된 VHDL 라이브러리는 VME 버스 기반시스템과 ASIC 설 계 에 응용할 수가 있다.
최근 디지털 기술들의 눈부신 발전을 거듭하고 있다. 이를 바탕으로 다양한 전자제품이 디지털화 되었고 그 대상이 점차 확대되고 있다. 이에 따라 임베디드 기술과 인터넷 기술이 결합된 임베디드 홈 오토메이션 시스템에 대한 개발이 많은 관심을 모으고 있다. 특히 유비쿼터스 시대를 맞이하여 일반 가정에도 경제적으로 우수한 홈 오토메이션 시스템을 선호하게 되었다. 따라서 본 연구에서는 현재 구현되고 있는 홈오토메이션시스템들의 단조로운 제어에서 탈피하여 지능화된 유비쿼터스 환경을 가정에 도입하기 위한 시스템을 설계하고자 한다.
최근 들어 반도체의 기술적인 성장과 네트워크의 발전으로 유비쿼터스 컴퓨팅 환경이 대두되고 있으며 이에 따라 RFID라는 신기술이 등장과 응용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 기존 RFID 시스템에서 유선망을 사용한 데이터 전송으로 인하여 발생될 수 있는 공간 및 이동성의 제약을 극복하기위하여 저가의 무선전송모듈을 적용하여 휴대형 상품정보제공 시스템을 개발하였다. 무선전송 모듈은 900MHz 대역의 Texas Instruments 사의 TRF6901 chipset을 이용하였고, 이를 제어하는 MPU는 TI사의 MSP430F149로 설계하였다. 본 논문에서 개발한 시스템은 도서관리, 출입통제 시스템등에 범용적으로 적용될 수 있을 뿐 아니라 핸드 헬드형 RFID 시스템에 혁신적인 기대 효과를 예상할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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