PET는 합성섬유, 필름, 음료수병, 성형 플라스틱 등의 다양한 용도를 가지고 있으며 특히 섬유 원료부분에서는 전세계의 약 40%이상을 차지하고 있는 상업적 입장에서 아주 중요한 소재이다.[1]그러나, PET 제조공정은 긴 반응시간과 높은 반응온도, 대용량의 다단계 공정시설을 필요로 하는 대표적인 에너지 다소비 공정으로서 현대의 치열한 고분자 제품의 시장경쟁 상황에서 에너지 투입량 감축을 위한 공정의 해석 및 개발과 그로 인한 생산원가의 절감이 필수적이다. 본 연구에서는 실제 공장에서 사용되는 단일 연속식 직접 에스테르화 반응기(CSTR Direct Esterification Reactor)를 모델링하고 Van Krevelen[2]의 Group contribution method로 계산된 올리고머의 열용량값을 이용하여 에너지 소모량을 계산하였다. 모델링 결과는 모두 실제 공장의 자료와 비교되었으며 가장 제어하기 쉬운 변수에 따른 반응물의 물성과 에너지 소모량을 분석하였다. 또한 압력이 일정한 조건 하에서 입력변화에 따른 반응기의 동적 모델링을 동시에 수행하였으며 투입에너지량과 반응기의 운전지표와의 관계를 분석하였다. 이러한 연구는 실제 공정분석과 최적화에 있어서 소모 에너지량을 고려한 보다 정확한 지표를 제시하고 에너지 사용의 효율성을 높이는 데 기여할 수 있다.
나노/서브마이크론 크기의 입자는 최근 유해 입자상 물질 제거 및 오염 제어나 물질 제조 등의 분야에서 관심이 높아지고 있다. 보통 환경 입자상 물질로 불리는 0.1~l $\mu\textrm{m}$ 범위의 서브마이크론 입자는 자동차, 공장, 발전소, 소각로 등의 연소 과정에서 발생되어 상당량이 대기로 배출되는데, 인체에 유입되면 호흡기 장애나 암을 유발하는 등의 나쁜 영향을 미친다. 특히, 관성력과 확산력에 의한 영향이 적고 하전 입자의 전기적인 이동도도 낮기 때문에 집진장치나 공기청정장치에서 집진효율이 가장 낮은 크기 범위이다. (중략)
공장 자동화의 주요 구성요소 중 하나로서 PLC와 연결되어 자동화 설비 또는 장치의 운전 상태를 감시하고 제어하는 HMI는 주로 제조업체별로 특정한 시스템을 사용하기 때문에 시스템 개발 시 많은 부하를 주게 된다. 이에 이러한 문제를 해결하고자 본 논문에서는 오픈 소스인 임베디드 리눅스 기반에 멀티 플랫폼을 지원하는 Qt/Embedded를 사용하여 산업용 터치 패널형 HMI 소프트웨어 모듈을 구현하였다. 이로 인해 한번 작성된 프로그램을 소스 수정 없이 Qt가 지원되는 시스템이면 어떤 시스템에서도 사용할 수 있다는 이점을 가진다.
본 연구는 국내에서 발생되는 소각재를 재활용하여 벽돌 생산을 하는 공장에서의 이원화된 작업현황을 일원화 할 수 있는 데이터 모니터링 시스템 구축을 목적으로 한다. 이를 위하여 RFID 센싱 기술을 생산 공정에 도입하여 공정관리 시스템을 획기적으로 개선할 수 있도록 하였다. 각종 계측기 및 센서의 신호를 데이터 수집 장치인 IDMC-Net8842를 이용하여 실시간으로 수집하고 유/무선 통신 모듈을 이용한 TCP/IP 연결을 통하여 모니터링 서버에 접속하여 실시간으로 현장의 상황을 확인하여 제어할 수 있는 시스템을 구축하고자 한다.
본 논문에서는 갈수록 고성능, 고속화 제어 시스템이 증가하는 산업현장에서 요구하는 실시간성에 대응하기 위한 EtherCAT 기반의 확장성이 용이한 고성능 Remote I/O 모듈을 설계하고 개발하였다. 개발 제품을 통해 장비들과의 실시간 통신을 통한 스마트 제조 공장 인프라를 구축할 수 있으며, 기존 외산 제품을 대체할 수 있으며, 무엇보다 더 모듈형태의 제품으로 사용자가 요구하는 다양한 상황을 대응 가능하게 개발되었다.
4차 산업혁명 시대의 제조업은 디지털 트랜스포테이션을 통한 스마트공장의 구현이며, 기존의 공장자동화 수준을 넘어선 차세대 디지털 신기술과 제조 기술이 접목된 소비자 중심의 지능화된 공장을 의미한다. 이러한 스마트공장을 성공적으로 정착시키기 위해서는 전문인력 양성이 필요하다. 그러나 인력 양성을인력 양성을 위한 교육은 실제 현장의 기계 설비나 전체적인 생산 공정을 갖추기가 어렵다. 따라서 실제 생산 현장의 물류의 흐름과 공정을 시각화하고, 제어할 수 있는 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 실제 현장의 물류 흐름을 물리시스템인물리 시스템인 소형 FMS로 구현하였고, 생산 공정은 디지털시스템으로 구현하였다. 물리시스템과물리 시스템과 디지털시스템의 실시간 동기화하여, 무인운반차 및 자재의 위치, 공정 상태를 모니터링하여 실제 제조 현장에서 물류의 흐름과 공정 과정을 볼 수 있다. 개발된 디지털 트윈 시스템은 스마트공장 인력양성을 위한 효과적인 교육 프로그램으로 활용이 가능하다프로그램으로 활용할 수 있다.
1970년 미국의 코닝글라스사(Corning Glass Company)에서 광섬유가 최초로 제조된 이래 광섬유는 통신분야에 많은 공헌을 해오고 있다. 1976년 Kinsley, Davies 등에 의해 광섬유를 이용한 전기적 위상변이 효과가 발표된 이후로 광섬유 특성을 이용한 센서연구가 많이 진행되어 왔다. 즉, 광파이버의 실현과 반도체 레이저와 발광 및 수광 다이오드의 성능 향상에 의하여 광파이버 응용 계측 기술이 현저하게 진보하여 그 다양성과 실현성도 두드러지게 증가되었다. 이것은 레이저와 수광소자 등의 광소자의 개발, 마이크로컴퓨터를 비롯한 전자기술의 진보, 또한 최근의 전력 계통과 철강, 석유 화학 등의 각종 공업 플랜트의 대규모화, 고도화에 따른 고품위의 계측 제어시스템에 대한 수용의 증대에 의한 것이다. 이에 따라서 광대역, 저손실, 고절연성, 내잡음성, 안전방폭성 등이 우수한 광파이버를 신경망으로 하는 광파이버 응용 계측 제어 시스템이 공장자동화에 있어서 중요한 역할을 담당하게 될 것이다. 이의 설계와 제어를 위해 가장 중요한 부분은 정보 수집을 하는 센서 즉, 광속도, 회전 각속도 등 많은 종류의 광섬유 센서의 연구 개발이 미국, 일본, 유럽 및 국내의 여러 기관에서도 게속적인 연구가 진행되고 있으며, 부분적으로 서서히 실용화되어 가고 있다[3-4].
스마트팩토리는 제조생산 전 과정이 디지털 자동화 솔루션으로 결합돼 생산성 및 품질, 그리고 고객만족도를 향상시키는 지능형 공장으로 스스로 제어할 수 있는 공장을 말한다. 독일, 유럽, 미국 등을 중심으로 전세계 제조 산업에서 급속도로 변화하고 있다. 우리 정부도 이러한 변화에 대응하기 위해 중소중견기업을 위한 스마트팩토리 보급확산 정책을 펼치고 있으며 산업자원통상부, 중소벤처기업부, 중소기업기술정보진흥원, 각 지역 테크노파크 등 관계부처 및 기관들과 삼성, SK, LG 등 대기업들이 스마트팩토리 지원 사업에 적극적인 투자를 하며 제조 스마트화에 나서고 있다[1]. 공장자동화(Factory Automation, FA) 구축에는 이기종 장비의 연결에 대해 많은 이슈들이 있다. 다양한 장비로부터의 다양한 통신 구성이 가장 힘든 측면이 그 이유이다. 같은 회사 제품들로만 구성되거나 표준안이 존재하면 모르겠지만, 오래된 장비와 최신의 장비, 사용 환경도 제각각인 장비들이 일련의 통신을 통해 통합 구축을 하려니 구축하기가 쉽지 않다. 이런 문제점을 해결하기위한 방법으로 전 세계적으로 널리 보급되어 있는 자동화 프로토콜의 하나이고, 대표적인 설비 제어시스템인 PLC의 수많은 공업 기기에서 통신표준으로 사용하고 있는 FieldBus중 하나인 Modbus를 이용하여 통신 하는 방안을 제시하고자 한다.
독일의 'Industry 4.0'의 등장으로 제조 산업에 ICT를 융합하여 생산능력을 극대화하는 스마트 팩토리 구현과 관련한 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나 현재의 시스템은 장비의 임베디드 시스템에 선언된 데이터를 통해 설비를 제어하는 중간 수준의 스마트 팩토리에 머무르고 있다. 본 논문에서는 스마트 팩토리 구현을 위해 장비의 변수 정보를 D/B화하여 장비를 제어하는 IoT 기반의 장비 제어방법을 제안한다. 제안하는 방법은 장비 내에 설치된 모든 제어장치의 변수를 서버의 D/B table에서 호출하여 변수로 사용한다. 이러한 방법을 사용할 경우 적은 네트워크 자원으로도 다수의 장비를 보다 빠르게 제어할 수 있어 공장의 효율적인 운영이 가능할 것이다.
최근의 PLC는 Ethernet 통신, Field Bus등 새로운 통신규약에 호환성을 갖고 있으며 점점 빠른 연산 속도의 초소형 PLC로 발전해 나가고 있고 공장 자동화와 FMS(Flexible Manufacturing System)에 따른 PLC의 요구는 과거 중규모 이상의 릴레이 제어반 대체 효과에서 현재 고기능화, 고속화의 추세로 소규모 정작 기계에서 대규모 시스템 설비에 이르기까지 적용되고 있다. 그러나 현재 사용되고 있는 PLC는 각 제조사마다 하드웨어형식은 유사하지만 소프트웨어형식인 제어 명령어들이 다르기 때문에 각각의 PLC마다 호환이 되지 않는다는 문제점을 가지고 있어 이 제어 명령어들의 호환성을 위한 솔루션이 필요하다. 이를 해결하기 위하여 본 논문은 IEC1131-3의 표준 언어를 중심으로 제어할 수 있는 Mo-aPLC라는 모바일 에이전트 기반의 softPLC시스템을 제안하였다. 이 시스템은 모바일 에이전트들이 지적 대리인으로서 IEC1131-3의 표준 언어를 제어시스템 제작자에게 활용되어 질 수 있는 코드인 IL언어로 변환하고 이를 랭귀지 프로그래머가 활용할 수 있는 코드인 표준 C코드로 변환하는 것이다. 이 시스템으로 인해 제어시스템 제작자와 랭귀지 프로그래머들이 활용할 수 있는 코드들이 생성되는 것과 표준 C코드로 변환함으로서 논리적인 디버깅(dubugging)이 용이하다는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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