[63호]앱 연동이 가능한 점자 프린트기
2020 ICT 융합 프로젝트 공모전 장려상
앱 연동이 가능한 점자 프린트기
글 | 금오공과대학교 김진욱, 김병준, 정수현, 조혜수
1. 심사평
칩센 시각장애인을 위한 여러 종류의 작품 개발은 매년 ICT 공모전에 단골로 등장하는 주제입니다만, 실제 작품이 상용 제품으로 발전이 가능할까 하는 경우는 많지 않습니다. 이 작품의 프린트기 또한 상용화를 위하여 보완할 부분이 분명 있지만, 용지로 사용된 알루미늄과 인쇄를 위한 펀칭 부분에 대한 개선이 있다면 상용화가 가능하지 않을까 하는 생각이 듭니다. 시각 장애인이 직접 입력할 수 있도록 키패드에 점자 요철을 추가하거나, 또는 스마트폰 앱에 음성 인식 기능을 포함하면 더 유용하게 사용할 수 있지 않을까 합니다.
펌테크 작품의 아이디어와 창의성이 돋보이는 작품이라고 생각합니다. 작품구성을 위한 적정한 부품선정과, 꼼꼼한 하우징 구현, 기술 구현방식이 적정했고 완성도 높게 만들어진 우수한 작품이라고 생각합니다.
위드로봇 고생한 것에 비해 보고서의 결말 부분이 아쉽습니다.
2. 작품 소개
ICT에서 어떤 부분을 정할 지에 대해 회의를 하던 중 최근 많은 공모전의 주제로 나오는 유니버설 디자인에 대해 브레인 스토밍을 하였다. 유니버설 디자인의 의미는 다양한 사용자를 포괄하는 보편적인 디자인을 뜻하고 장애의 유무 와도 상관없이 사용할 수 있는 디자인이기 때문에 사회적 약자인 장애인을 초점으로 하여 브레인스토밍을 하던 도중 시각장애인을 위한 디자인으로 생각해 보았다.
시각장애인의 한해서 일상적인 생활에 관해 생각을 해 보았고, 시각 장애인들은 일반적인 사람들처럼 메모를 하지 못하기 때문에 많은 정보를 기억할 수 없는 불편함이 있는 것을 알았다. 이 회의 내용을 바탕으로 시각장애인이 편리하게 점자를 메모할 수 있는 제품을 만들어 보자는 의견이 나오게 되었다.
현재 존재하는 방법 중에는 외주를 맡겨 라벨지에 점자를 표시하는 방법이 있었지만 이 방법은 많은 비용과 필요할 때마다 위주를 맡겨야 한다는 불편함이 있었다. 시각 장애인을 위하여 이와 같은 불편함을 제거하고 실생활에 접목 시켜 편리한 생활을 했으면 좋겠다는 생각에 이 제품을 주제로 기획하게 되었다.
2.1. 기존의 문제점
시각장애인의 메모 기구에 대해 문제점을 알아보았다.
2.1.1. 재료의 문제
개인이 직접 새길 수 있는 제품 중에서는 현재 종이에 점자를 새길 수 있도록 하는 제품들이 많다. 하지만 종이 점자의 경우 마찰이나 외부 충격에 쉽게 손상이 되기 때문에 잠깐 메모하는 용도를 제외하고는 활용이 어렵고 사용할 때마다 발생하는 마모로 인하여 시간이 지날수록 잘못된 정보 전달을 할 우려가 있다는 단점이 있었다. 또한 장기간 사용하기 위해서는 보관을 할 때도 각별한 주의를 기울여야 하는 등의 문제가 있다.
2.1.2. 크기 및 휴대성(접근성)의 문제
점자 프린터기는 존재하지만 주로 책을 만들 때 사용하는 큰 장비일 뿐만 아니라 개인이 사용하기에는 무리가 있고 비용적으로도 매우 부담스럽기 때문에 크기와 비용에서의 문제가 있다.
2.1.3. 자유로운 사용에 대한 문제
휴대용 점자 프린터기로 나온 제품들 중에서는 수동으로 점자를 하나하나 만들어 사용하는 제품이 있다. 또한 시각 장애인들이 사용하기에는 부적합하여 보호자가 도와주어야 할 뿐만 아니라 이는 비장애인조차도 점자 표현에 꽤 주의를 기울여야 하기 때문에 시간이 오래 걸리는 불편함있다.
2.1.4. 가격의 문제
이러한 문제들을 해결한 다른 제품들도 있었으나, 한 사람이 가볍게 구매하기에는 꽤 높은 금액으로 책정되어 있다.
2.2. 아이디어 도출 과정
주제를 기준으로 문제점을 보완할 방법 구상하였다.
2.2.1. 재료의 문제
앞서 말한 문제를 보완하기 위해 장기간 사용이 가능하며 외부 마찰에 잘 견디는 재료를 선정하였다. 그중에서는 일상생활에 있을 마찰에도 다른 재료보다 버티는 힘이 큰 철판을 채택하였다. 점자를 알아볼 수 있도록 겉면은 매끈하지만, 점자를 새길 수 있고 원한다면 생활용품 근처에 위치하게 할 수 있으며 가볍고 부담스럽지 않은 두께이어야 한다. 또한, 팀의 목적은 프린트 된 철판이 원하는 물건에 부착시킬 수 있어야 하는 것이므로 충분한 유연성이 있는 재료이어야 한다.
2.2.2. 크기 및 휴대성의 문제
가정 또는 회사에 구비해두기 좋은 사이즈로 기존의 장비보다 작은 사이즈이어야 한다. 또한 휴대성의 문제를 해결하기 위해 크기와 무게를 줄여야 한다.
2.2.3. 자유로운 사용에 대한 문제
움직임을 최소화하여 사용이 자유롭고 직관적이어야 한다. 또한 시각 장애인들이 직접 사용할 수 있도록 설계해야 한다.
2.2.4. 가격의 문제
고가의 장비로 취급되지 않을 정도로 가격을 낮추어야 한다. 따라서 불필요한 내부 부품의 수를 줄이는 등 간소화해야 한다. 동작을 최소한으로 하되 정밀한 성능을 가질 수 있도록 설계해야 한다.
3. 아이디어 핵심내용
3.1. 개발 목표
3.1.1. 시각장애인의 자유로운 이용(문제점 보완)
타자기+ 프린터기 : 보호자가 도움없이 장애인들이 혼자서도 이용할 수 있도록 설계하였다. 타자기는 침을 구비하여 점 3개를 이용해 아래 표와 같이 총 8가지의 경우의 수를 통해 모든 문장을 출력할 수 있도록 설계하였다.
3.1.2. 비장애인과 융합하여 사용이 가능하다.
블루투스로 앱과 연동할 수 있도록 설계하였다. 기본적으로는 시각장애인을 대상으로 제작한 제품이지만 비장애인이 이 제품을 사용 할 경우 조금 더 편리하게 사용을 할 수 있도록 앱을 제작하고 블루투스를 연동 시켜 기기와 앱 사용에 편리함을 제공받을 수 있다. 물론 시각장애인들은 앱을 통해 출력하는 것이 어렵게 다가 올 수 있으나 현재 많이 배포되어 있는 시각장애인 대상 스크린 리더를 사용할 경우 이 앱을 사용하는데 큰 어려움이 없을 것이다. 이로 인해 비장애인, 시각장애인들이 조금이라도 더 이 기기를 편하게 사용할 수 있도록 블루투스 연동이 가능한 애플리케이션 제작하게 되었다.
3.1.3. 저렴한 가격
일상생활에서의 편리함을 증진시키고자 만든 제품이므로 앞서 말한 바처럼 불필요한 내부 구성을 최소화해 단가를 낮추도록 하였다. 이는 필요한 기어들을 최소화하고 내부 부품들은 3D 프린트를 이용하여 견고하면서도 가볍게 만듦으로써 가격과 무게의 문제도 함께 해결할 수 있었다.
3.1.4. 반영구적 사용
정보를 오래 메모해 놓기 위해 충격에 강하면서 보관이 용이하도록 얇은 재질을 찾아보았다. 얇은 재질의 후보들 중 충격을 주었을 때 변형이 가능하고 반영구적인 사용을 목적으로 연철판 (알루미늄 판)이 가장 적합하였으며 연철판의 두께 0.1T, 0.15T, 0.2T 중에 0.2T를 선택하게 되었다. 너무 얇은 알루미늄 판의 경우 말림현상이 심했으며 반영구적으로 사용하기에는 변형이 쉽게되는 단점 때문에 팀의 취지와 부적합하여 0.2T를 재료로 선정하게 되었다.
4. 제품 설명
4.1. 완성 모습
4.1.1. 전체적인 구조
제품의 앞에서는 바퀴와의 마찰을 이용해 내부로 알루미늄 판을 밀어 넣는다. 알루미늄 판이 이동하는 부분의 양 옆으로 가이드 라인을 설치하여 옆으로 새거나 위로 뜨지 않게 처리한다. (그림 1) 점자를 찍는 위치까지 이동하면, 바퀴의 DC모터를 조정하여 작동(이동)→정지→점자 표시→다시 미세 이동 순으로 반복 작업한다.(그림 2) 점자를 찍어내는 부분에서는 중앙에 위치한 DC모터에 부착된 이가 반쪽만 있는 기어를 돌리고, 이 기어와 연결된 벽면의 중량 부품을 천천히 받쳐 들어올리다 이가 없는 면에서 중량 부품을 놓쳐 떨어트리는 식으로 설계되어 있다. 중력을 받아 떨어진 중량 부품은 서브 모터와 연결된 침 판을 내리찍으면서 침 판 바로 아래에 배치 된 판에 점자를 새기게 된다. 이때, 서브 모터의 침 판은 침 1개짜리(있음, 없음)와 침 2개짜리(1개 앞쪽/1개 뒤쪽/2개/없음)로 구성되어 있어, 이를 알맞게 조정하면 총 8가지의 경우의 수를 만들 수 있다. 침 판은 중량을 받아 판을 찍고, 다시 복원할 수 있어야 하므로 서브 모터의 아래쪽 (커버 안쪽)에 스펀지를 깔아 복원에 도움을 준다. 받침 판의 중심 부분, 즉 침을 찍는 부분에는 나무 판을 끼워 넣어 충격을 잘 흡수하고 알루미늄 판에 표시를 더 잘 할 수 있도록 설치한다.(그림 3) 장치에 입력값을 넣어주는 부분으로는 윗면에 키패드를 부착하고 키패드를 누를 시 값이 입력되고 모터 및 서보 모터가 코딩을 해 놓은 입력값을 통해 지정된 출력값을 나타낼 수 있도록 부착한 모습이다.(그림 4)
사진과 같이 외관 제작은 견고해야 하기 때문에 5T의 아크릴 판을 이용해 조립식으로 외곽 및 각종 지지대를 만들었다. 내부에는 DC 모터 2대, 서브모터 2대, 바퀴 1개, 타자기 판(키패드), 아두이노 보드, 내부 장치들을 제작한 3D 프린트 물(필라멘트 재질) 등으로 이루어져 있다. 판을 넣는 곳과 빼내는 곳은 판의 길을 따라 뚫려 있으며 타자기는 외부로 빼내어 조작이 쉽도록 장치의 윗면에 부착하였다.
4.1.2. 기본적인 기능
이 장치는 구비되어 있는 점자 프린트기를 이용하여 원하는 내용을 타이핑 할 수 있다. 타자기는 아두이노의 4×4 키패드 모듈을 이용하여 구성했다. 기능으로는 키패드의 버튼을 누르게 되면 Motor 1번이 회전하게 되며 점을 찍는 곳까지 이동하게 된다. 이동이 끝난 후 Motor 1번은 정지하게 되며 서보 모터가 입력받은 정보에 대한 개수만큼 침을 배치한다. 배치가 완료되면 Motor 2번이 돌아가게 되며 중량을 실은 필라멘트 재질의 통이 아래로 떨어지게 되어 점자를 표시한다. 점자 표시가 완료되면 Motor 2번은 정지 및 Motor 1번이 다음 표시 장소로 이동할 수 있도록 가동된다. 이를 반복하여 원하는 문장의 입력이 완료되면 정지된다.
4.1.3. 재료 범위
철판(알루미늄 판), 고무판 등의 재료를 판으로 사용한다. 이 외에도 국소부위에 강한 충격을 주었을 때 변형이 가능한 재료라면 판으로 사용할 수 있다. 시연에서는 0.2T의 알루미늄 판을 재단하여 사용하였다.
4.1.4. 블루투스 앱 연동
아두이노의 블루투스 모듈을 이용하여 제작한 스마트폰의 애플리케이션과 연동이 가능하도록 제작하였다. 스마트폰에서 입력한 정보를 수신하여 타자기로 입력했을 때와 같이 작동하도록 프로그래밍 하였다.
4.1.4. 사용방법
사용 방법은 키패드 방식과 블루투스 방식으로 2가지가 있다. 스위치 전원을 킨 후 키패드를 누르게 되면 입력되어있는 코딩으로 인해 점자가 찍히게 되는 방식을 반복하였다. 블루투스 방식은 만들어 놓은 앱을 통해 터치를 하게 되면 키패드와 동일하게 입력한 신호를 받아 출력을 하는 방식이다.
4.2. 제작 과정
4.2.1. 아크릴 및 나무 판
5T의 두꺼운 아크릴 판과 3T의 나무 판을 사용하였다. 견고함을 줄 수 있는 5T 아크릴 판은 전체 외곽 및 받침 판, 부품의 지지대 등 충격에 잘 견뎌야 하며 외관 부분에 사용을 하였다. 나무 판은 아크릴 판보다 유연성을 요하는 부분에 사용하였다.
4.2.2. 카티아
3D 프린터를 이용해 기어, 가이드 라인, 기어와 맞닿는 중량 부품, 서브 모터의 커버, 모터-바퀴 고정대 등의 부품을 설계 및 출력하여 사용하였다. 중량 부품은 3D 프린터로 출력한 후, 안쪽을 쇳가루로 채워 적당한 무게가 실리도록 하였다.
4.3. 제품 설계
4.3.1. Flow chart
4.3.2. 전역 변수
아두이노 전역 변수 설정값이다.
#include <Keypad.h> //키패드 라이브러리
#include <AFMotor.h> // L293D 모터 드라이브 라이브러리
#include <Servo.h> // 서보모터 라이브러리
#include “SoftwareSerial.h” // 블루투스 통신
int Tx=52;
int Rx=50;
SoftwareSerial BT(Tx, Rx);
int incomingByte = 0;
const byte ROWS =4; //행개수
const byte COLS =4; //열 개수
Servo servo1; // 서보모터 1 바깥모터 2개짜리
Servo servo2; // 서보모터 2 안쪽모터 1개짜리
AF_DCMotor motor_3(3); // 모터 3 톱니모터
AF_DCMotor motor_4(4); // 모터 4 레일모터
SoftwareSerial BTSerial(52,50);
char keys[ROWS][COLS]={
{’1′,’2′,’3′,’A'},
{’4′,’5′,’6′,’B'},
{’7′,’8′,’9′,’C'},
{‘*’,’0′,’#',’D'}
};
byte rowPins[ROWS] = {40,38,36,34};
byte colPins[COLS] = {28,26,24,22};
Keypad keypad=Keypad( makeKeymap(keys),rowPins,colPins,ROWS,COLS);
4.3.3. set up 설정값
void setup(){
Serial.begin(9600); // 통신속도설정값
BT.begin(9600); // 블루투스통신설정값
BT.println(“Conneted up to Arduino”);
servo1.attach(9); // 서보모터 1 on 바깥모터 2쪽짜리
servo2.attach(10); // 서보모터 2 on 안쪽모터 1쪽짜리
motor_3.setSpeed(255); // 모터 3 속도 설정 톱니모터
motor_3.run(RELEASE); // 모터 3 돌리지 않는 상태 톱니모터
motor_4.setSpeed(255); // 모터 4 속도 설정 레일 모터
motor_4.run(RELEASE); // 모터 4 돌리지 않는 상태 레일모터
}
char master_input;
4.3.4. loop 설정값
if(key==’1′){
motor_4.run(FORWARD); //레일모터
delay(150);
motor_4.run(RELEASE);; // 레일모터
delay(50);
servo2.write(180); // 서브모터 2 안쪽모터 1쪽짜리 리셋
delay(1000);
servo1.write(180); // 서브모터 1 바깥쪽 2쪽짜리 리셋
delay(1000);
servo1.write(30); // 서브모터 1 바깥쪽 2개짜리 아무것도 안찍히게
delay(1000);
servo1.write(0); // 서브모터 1 바깥쪽 아무것도 안찍히게
delay(1000); motor_3.run(FORWARD); //톱니모터
delay(5000);
motor_3.run(RELEASE);; // 톱니모터
delay(50);
}
}
if(key){
Serial.write(key);// 시리얼모니터에 출력
master_input=(Serial.read());
if(key==’2′){
motor_4.run(FORWARD); //레일모터
delay(150);
motor_4.run(RELEASE);; // 레일모터
delay(50);
servo2.write(180); // 서브모터 2 안쪽모터 1쪽짜리 리셋
4.3.5. 블루투스 설정값
//블루투스 자음 ‘ㄱ’
if (BT.available())
{
master_input=(BT.read());
if (master_input==’1′){
motor_4.run(FORWARD); //레일모터
delay(150);
motor_4.run(RELEASE);; // 레일모터
delay(50);
servo2.write(180); // 서브모터 2 안쪽모터 1쪽짜리 리셋
delay(1000);
servo1.write(180); // 서브모터 1 바깥쪽 2쪽짜리 리셋
delay(1000);
servo1.write(0); // 서브모터 1 바깥쪽 2개짜리 바깥것 하나 찍히게
delay(1000);
servo1.write(0); // 서브모터 1 바깥쪽 아무것도 안찍히게
delay(1000); motor_3.run(FORWARD); //톱니모터
delay(5000);
motor_3.run(RELEASE);; // 톱니모터
delay(50);
motor_4.run(FORWARD); //레일모터
delay(150);
motor_4.run(RELEASE);; // 레일모터
delay(50);
}
master_input=(Serial.read());
}
4.3.6. 앱 설계 내용
위의 첨부된 사진들은 이 장치를 블루투스와 연동하여 사용하기 위해 제작한 애플리케이션 모습이다. 위의 사진은 애플리케이션을 실행하였을 경우 표시되는 화면으로 <블루투스 연결하기>를 누르게 되면 기기와 연동을 할 수 있다. 아래의 시작 버튼을 통하여 알루미늄 판을 넣고 Motor 1번을 가동시켜 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 값을 설정한다.
이어서 블루투스 통신을 위한 설정값은 애플리케이션과 블루투스 통신을 위해 설정을 해주어야하는 설정값이다. 위의 블록박스에서는 블루투스 설정 전, 아래의 블록박스는 설정 후에 값을 송·수신 할 수 있도록 설정해주어야 하는 값이다.
신호를 받기 위한 설정값은 ㄱ을 클릭하였을 경우 아두이노 기기에 1이라는 텍스트가 송신이 되며 기존에 설정해둔 1과 매칭하여 입력에 해당하는 출력값을 출력하게 된다. 여기에서는 ㄱ의 점자인 위의 저 점자표가 알루미늄 판에 찍히게 된다.
5. 회로도
[63호]INTER BATTERY 2020
국내 최대규모 이차전지 산업 전문 전시회,
INTER BATTERY 2020
글 | 박진아 기자 jin@ntrex.co.kr
산업통산자원부가 주최하고 한국전지산업협회와 코엑스가 주관하는 인터배터리(InterBattery) 2020이 지난 10월 서울 코엑스 A홀에서 개최되었다. 올해 8회째를 맞는 인터배터리(InterBattery) 2020은 국내 최대 규모의 배터리 전시회로, 총 198개 기업, 380부스가 마련되어 배터리산업의 최신 제품과 기술정보를 종합적으로 관람할 수 있었다.
이번 전시회는 전기차에 대한 뜨거운 관심에 힘입어 인산인해를 이루었고, 한국 배터리 시장의 주요 3사인 LG화학, 삼성 SDI, SK이노베이션이 참여하여 다양한 차세대 제품을 선보이며 관람객의 눈길을 끌었다.
먼저 참가업체 중 최대 규모를 차지했던 LG 화학 부스를 살펴보았다. LG 화학에 따르면 이번 전시부스는 ‘더 나은 미래를 위해 과학을 인류의 삶에 연결한다’는 비전을 담아 4가지의 존으로 부스를 구성하였다.
첫 번째 코어존에선 LG 화학의 핵심 기술인 라미 & 스택(Lami & Stack)’ 제조 기술, 안전성 강화 분리 막(SRS) 소재 기술, 냉각 일체형 모듈 제조 기술 등 배터리의 성능과 안전성을 극대화할 수 있는 기술을 확인할 수 있었다.
이 밖에 모어 파워풀 존, 모어 이피션시 존, 모어 스타일리시 존에서는 이러한 기술이 삶에 연결된 모습을 반영한 다양한 배터리 제품을 소개하였다. LG화학의 배터리를 탑재한 전기차·킥보드·가전 등이 과거 대비 얼마나 성능이 향상돼왔는지, 기존 대비 에너지밀도가 16%, 주행거리가 20% 이상 향상되는 전기차 배터리인 ‘롱-셀(Long Cell)’ 등을 선보였다. 또한, 에너지를 더 효율적으로 사용할 수 있게 해주는 에너지 저장 장치(ESS) 배터리 제품, 전기 차용 로우-하이트(Low-Height) 배터리 모듈부터 전기 스쿠터(e-Scooter)용 교체형 배터리 기술까지 확인할 수 있었고, 차세대 배터리 기술인 리튬황, 전고체, 장수명 배터리를 소개하며 지속 가능한 성장을 위한 LG 화학의 노력을 한자리에서 엿볼 수 있었다.
자동차용 배터리와 ESS용 배터리를 생산하고 있는 SK 이노베이션은 단순한 배터리 제조사가 아닌 E-모빌리티 등 배터리 연관 산업의 생태계 구축에 기여하며 성장 모델을 만들겠다는 전략 아래 이번 전시회를 준비 했다고 전했다. 이를 위해 3가지 주요 키워드로 안전성, 고속충전, 장거리 주행을 강조하며 해당 분야에서 차별적 우위를 보여주었고, ‘보다 안전하고 빠르고 오래가는 넥스트 배터리’라는 슬로건을 내세우며 6가지 주제로 다양한 부스를 구성했다. 또한, 별도 코너를 함께 마련해 상용화에 성공한 니켈, 코발트, 망간(NCM) 배터리 제조 기술도 선보였다.
SK 이노베이션은 업계 최초로 리튬이온 배터리에 고에너지밀도 소재를 적용하여 양산에 성공 했으며, 고품질 습식 분리막을 적용, 뛰어난 안전성/내열성 및 사이클 수명을 구현하는 차별성을 갖춘 기업이다.
현재 양산된 전기차 배터리 중 니켈의 비중이 가장 높은 것은 NCM811이며 니켈 비중이 높아질 수록 주행거리는 향상 되기때문에 전기차 배터리의 핵심은 니켈 비율라고도 한다. 다만 니켈 비중이 커질수록 폭발 위험성이 높아지는 단점을 갖고 있기 때문에 안전성 유지가 중요하다. 이에 SK 이노베이션은 업계 첫 개발인 니켈 비중을 더 높인 NCM9½½등의 제품 역량을 토대로 장거리 주행이 가능한 장수명 배터리 개발에도 집중하고 있다.
많은 참관객으로 인산인해를 이루며 기자의 발걸음은 멈춘 또 다른 부스는 국내 주요 배터리 기업인 삼성 SDI였다. 삼성 SDI 부스 역시 우리가 창조하는 미래를 슬로건을 바탕으로 그린 테크놀로지, 지속 가능한 혁신, 그린 로드 스토리텔링 등 세 가지 키워드를 활용해 진보된 배터리 기술력과 이를 통해 만들어갈 친환경 미래상을 제시하였다.
소형 배터리, 자동차용 배터리, ESS용 배터리, E모빌리티 배터리 등 우리 일상 곳곳에 활용되고 있는 배터리들을 살펴볼 수 있었고, 그 중 배터리팩을 통째로 교체할 수 있는 전기스쿠터용 배터리 제품이 눈길을 끌었다.
전기 스쿠터에는 원통형 배터리가 탑재되는데 21700원통형 배터리는 지름 21mm, 높이 70mm 배터리로 기존 배터리보다 용량을 50% 높이며 성능을 향상시켰다.
또한, 삼성 SDI는 이번 전시회에서 2027년 양산을 목표하고 있는 전고체 배터리 개발 로드맵을 함께 공개하였다. 전고체 배터리는 미래 배터리 기술로, 전해질 자체를 고체로 만들어 액체 전해질 배터리의 내부 분리막 없이도 양극과 음극이 서로 물리적으로 만나지 않도록 하는 기술이 적용돼 있다. 이로 인해 충격과 압력에 잘 견디고 환경 변화에 강하며 원하는 모양으로 제작이 가능한 특징을 갖는다고 한다.
배터리 4대 구성 요소 중 양극재와 음극재를 개발하는 포스코 케미칼에서는 천연흑연 음극재, 인조흑연 벨류 체인, NCMA 양극재를 전시하였다. 최근 배터리 제조업체가 안정성을 많이 중시하고 있는데 이와 같이 소재 업체인 포스코 케미칼에서도 제품의 안정성을 부각시킨 제품을 선보였다. 양극재는 리튬 이온 배터리에서 리튬 소스 역할을 하며 배터리 용량과 평균 전압을 결정하는 배터리의 에너지원이자 핵심 소재이다. 구성 성분에 따라 NCM, NCA, LCO, LMO, LNO, LFP 등으로 구분된다.
포스코 케미칼에서는 전기차 등에 주로 사용되는 하이니켈 NCM 양극재를 개발해 글로벌 시장에 공급하고 있다. 하이니켈 NCM은 니켈 60~80%, 코발트, 망간으로 구성되며 고용량에 높은 안정성을 특징으로 갖는다. 또한, 이번에 전시한 하이니켈 NCMA는 니켈 약 80%, 코발트, 망간으로 조성되며 고용량에 낮은 저항성 그리고 NCM-8X 대비 높은 열 안정성이 있는 소재로 주로 EV, P/T에 사용된다.
음극재의 경우에는 국내 유일 천연 흑연계 음극재를 생산한다. 천연 흑연 음극재는 높은 전도율에 고출력인 제품으로 수명이 긴 특징이 있어 I/T, P/T, EV, ESS등에서 사용된다.
Li-ion 배터리와 메모리 반도체 상품을 주축으로 배터리 팩 제조, 유통을 전문으로 하는 SMK는 증가하는 전기 모빌리티에 대응해 맞춤형 배터리 플랫폼 ‘비 스테이션’을 선보였다.
비 스테이션은 한 캐비넷에 기본 8개의 배터리를 수납 및 충전할 수 있다. 비 스테이션에 적용된 배터리팩은 자체 개발한 배터리 관리 시스템과 삼성SDI 배터리 셀을 탑재했다. 배터리 관리 시스템은 화재나 폭발을 방지하는 특수한 구조와 소재를 사용한다.
또한, SMK가 기본 제시하는 8개 모델 외에도 전기 바이크 제조사 수요와 요건에 맞춰 배터리 크기와 전압, 용량 등을 맞춤 제작이 가능한 특징이 있다. 전기 바이크, 공유 전기 킥보드 등 전기차 수요가 늘어남에 따라 앞으로 곳곳에서 충전 스테이션을 만나볼 수 있을 것으로 기대된다.
리튬 이온, 리튬 인산철 배터리팩을 설계, 제작, 판매하는 배터리팩 기업인 이젠(EGEN)에서는 의료기기용 배터리팩, 블랙박스 보조배터리, 레져용 파워뱅크 등을 전시하였다.
이번 전시회에서 선보인 차량용 블랙박스 보조배터리 Cellink NEO는 세계 최초 자동차 블랙박스용 배터리팩으로 시장을 선도하고 있다고 한다. 다양한 이젠사의 블랙박스 보조배터리 중 NEO6(5~9A), NEO9+(8.5~13A)로 블루투스 기능을 탑재하고 있어 배터리 관리를 위한 모든 기능을 APP을 통해 간편하게 조작이 가능하다
또한, 고효율 충전 IC, 고성능 MICOM, 배터리 전용 PCM/IC를 적용하여 안정적이고 효율적인 배터리 운영이 가능하다.
검은색의 세련된 디자인의 NEO6는 약 25시간, NEO9+은 38시간 녹화가 가능하기 때문에 메인 배터리 방전에 의한 시동 불능 상황을 예방하고, 배터리 수명을 연장 시킬 수 있는 장점이 있다.
대용량 커패시터로 크기부터 남달랐던 삼화콘덴서 부스에서는 EDLC, Hybrid Capacitor, Battery Capacitor 등과 더불어 신재생 에너지 저장용 신규 제품을 전시하였다.
삼화콘덴서는 수동부품 제조 전문 기업으로 전해콘덴서, 필름콘덴서, 세라믹 콘덴서, 자성체 코어, 인덕터류를 생산하며 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 제품과 솔루션을 제공한다.
삼화콘덴서의 배터리 커패시터는 기존 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)에 리튬 이온 이차전지 소재 및 기술을 접목한 차세대 에너지 저장장치로 기존 커패시터 대비 10배의 용량을 구현했다. 또한, 삼화콘덴서의 독자적인 기술로 개발되어 리튬 이온 이차전지 대비 5배 이상의 출력 특성을 갖는다.
많은 관람객으로 인산인해를 이루고 있던곳은 EV 릴레이이인 EVSB500, EVH750,EVHB400 등을 선보인 와이엠텍 부스였다. 와이엠텍은 EV 릴레이를 비롯하여 DC Contactor 릴레이, Power 릴레이, Latch 릴레이, Military 릴레이등을 전문적으로 개발 및 생산하고 있는 업체이다.
EV 릴레이는 전기 자동차의 핵심 전장부품으로 배터리에 저장된 전기 에너지를 인버터를 통해 구동모터에 안전한게 전달하는 역할과 외부의 전기 에너지를 배터리에 안전하게 저장할 수 있도록 하는 스위칭 장치이다. 또한, EV 릴레이는 에너지 저장 시스템, 충전기 등 고전압 리튬전지를 핵심으로 하는 시스템의 안정성을 보장한다. 특히 와이엠텍의 EV 릴레이는 세계 최초로 CCC 인증을 받았으며 다양한 국제 규격에 대응되는 제품으로 많은 관람객이 발길을 멈추고 설명을 듣고 있었다.
다양한 전시 부스들 중에서도 개인적으로 기억에 남는 부스는 소방안전용품을 전문적으로 제조하는 파이어킴이다. 다른 부스들도 자세한 설명과 시연이 있었지만 파이어킴 관계자의 친절하고 자세한 설명을 따라가진 못했다. 적극적인 담당자의 모습에 감동할 정도였는데 이곳은 소공간용 자동 소화용구인 스틱, 센서플러스, 레드블럭을 선보였다.
사진속 제품은 스틱(STICK)자동 소화기로 별도의 필요 전원 없이 온도변화를 자동으로 감지하는 스마트한 자동 소화기 제품이다. 화재로 인해 내부 온도가 100~110도로 상승할 경우, 스틱안에 있는 소화기 캡슐이 자동으로 온도를 감지하여 내부 소화약제를 순간적으로 90%이상 방출, 공간 전체로 확산시켜 공기 중의 열을 빼앗는 질식 소화, 냉각 소화를 동시에 진행한다고 한다. 화재 발생 시 초기 감지가 어려운 배전반 등 소규모 공간, 손이 닿기 힘든 곳, 복잡한 전기 배선으로 화재 발생 위험이 높은 공간 어디든 손쉽게 탈부착이 가능하다. 크기도 다양하며 맞춤 주문도 가능하여 국내뿐만 아니라 해외에서도 많은 인기를 얻고 있다고 한다.
‘배터리 재팬’, ‘차이나 인터네셔널 페어’와 함께 세계 3대 전지산업전으로 꼽히는 이번 인터배터리 2020은 코로나로 인해 해외 업체 참여가 저조했던 부분이 많은 아쉬움으로 남지만 국내 주요 배터리 기업 3사가 모두 참가하여 볼거리와 앞으로의 신기술을 확인할 수 있는 좋은 기회가 되었다.
인터배러티 전시회는 배터리뿐만 아니라 배터리와 사용되는 전문 커넥터, 단자대, 스마트 소화용품 등 다양한 분야의 제품들도 함께 확인이 가능하니 관심이 있는 구독자분들은 2021년 방문을 추천한다. 코로나 문제가 조속히 해결되어 내년에는 더 큰 규모의 국내외 모든 업체들을 한자리에서 만나볼 수 있길 바라며 이번 관람기를 마친다.
[62호]스마트 산업, 손쉬운 터치환경 솔루션 JUTF 시리즈
스마트 산업, 손쉬운 터치환경 솔루션
JUTF 시리즈
글 | 티앤원 채은철
영화 혹은 상상 속에서 있었던 IoT기술은 점차 현실화되어 이제 우리의 삶 속 곳곳에서 찾아볼 수 있다. IoT는 Internet of Things의 약자로 인터넷에 연결된 네트워크 연결장치를 비롯한 산업 장비 등과 같이 데이터를 공유할 수 있는 수많은 사물들을 일컬어 말한다.
스마트 팜 혹은 스마트 팩토리와 같은 산업현장에서 현재 적용되는 IoT기술을 보자면 센서를 통해 외부 환경에 대한 센싱을 하고, 그 데이터를 네트워크를 통해 수집하고 사용자의 목적에 맞게 사용할 수 있다.
또, 외부 냉난방이나 조명, 수위 등 여러 산업 장비를 모니터링할 수 있고 제어할 수 있어 다양한 분야에서 활용된다.
관련 IoT관련 산업장비 또한 다양한데, 그중에서도 디스플레이를 활용한 모니터링 시스템이 계속해서 주목받고 있다. IoT의 발달로 사물은 계속해서 똑똑해지지만 스스로 생각할 수 없는 기계엔 사람의 조작이 필요하다. 때문에 사람이 장비의 상황을 확인 할 수 있는 눈에 보이는 디스플레이를 통한 모니터링 시스템은 우리의 일상뿐만 아니라 산업 현장에서도 보편화 되고 있다.
IoT 시대에 모니터링 시스템 및 다양한 분야에서 디스플레이가 중요한 핵심요소가 될 것으로 판단하여 티앤원에서는 제품 업그레이드 및 품질을 높이고자 지속해서 노력하고 있다.
현재 다양한 분야의 스마트 산업에서 터치디스플레이 환경이 적용되어 관련 업체들과의 커뮤니케이션을 진행하면서 끊임없이 새로운 필드에서의 적응 테스트를 진행하고 있다.
이미 개발 완료된 제품이나 일반 MICOM을 적용하는 제품 개발자들의 입장에서 기기에 새로운 LCD 환경을 구축하고 개발해야 한다는 것은 시간과 비용적인 면에서 상당한 스트레스일 것이다. 또한, 개발 기한을 맞추는 일도 여간 까다로운 일이 아닐 것이다.
이러한 부분에서 JUTF 시리즈는 손쉬운 터치환경 솔루션을 제시한다. 일반 유저나 전문 지식이 없는 입문자라도 시리얼 인터페이스를 통해 쉽게 이미지를 로딩할 수 있게 도와주고, 기존의 시스템에 쉽게 동화될 수 있는 환경을 구축해 줄 수 있기 때문이다.
TFT LCD를 위한 H/W자원과 2D GRAPHIC 및 이미지 출력을 위한 충분한 메모리 자원이 불가능한 MCU에서도 UART 통신만으로 풍부한 GUI 환경 구현이 가능하기 때문에 기존 장비의 교체없이 최단기간 내에 사용자의 시스템에 GUI 환경을 구축할 수 있다.
이렇게 JUTF M-A가 GUI 환경을 쉽게 구현하고 제어할 수 있는 이유는 아두이노를 비롯한 8bit 또는 16bit 등의 저사양 MCU와 5V TTL Level UART통신 방식이 가능하기 때문이다.
JUTF M-A 모델은 시중에서 가장 많은 수요가 있는 480×272해상도의 4.3인치 TFT LCD와 800×480해상도의 7.0인치 TFT LCD 2가지 모델을 지원하고 있으며 감압식 터치 판넬 적용이 기본으로 되어있다. 정전식 적용 및 기타는 커스터마이징 타입으로 가능하다.
실제 산업 현장에서는 작업하다가 이물질이 묻은 손으로 LCD에 터치하며 제어하고, 모니터링을 해야 할 수 있어야 한다. 때문에 산업 현장에서 오류가 잦은 정전식 터치는 잘 사용하지 않는다. 그리고 현장에서 작업 시 장갑도 착용한 상태에서 터치 조작을 해야 하기에 감압식 터치를 지원하는 제품을 사용하는 것이 더욱 편리하다.
또 JUTF M-A는 LCD 컨트롤러를 내장한 32비트 MCU를 적용했으며, 1Gbit의 NAND FLASH를 내장하고 있어 이미지 및 사운드 파일을 넉넉하게 넣어 사용할 수 있다.
해외 제품보다 수요자와 공급자간의 커뮤니케이션이 원활하고 숙련된 임베디드 기술을 보유하여 어떤 프로젝트에도 대응이 가능한 점이 큰 장점이다. 또한 보드를 보호하는 커버와 기구물 장착을 위한 브라켓까지 제공되고 인증작업까지 마무리되어 필요한 업체에게 다양한 메리트를 제공해준다.
JUST USE, JUTF M-A 간편 사용법
1. 먼저, USB 외장 저장장치 모드이다. 보드에서 DB버튼을 누른 상태로 USB Cable을 커넥터에 연결해준다. (5초간 누름)
2. DB버튼을 떼면, PC에서 USB 드라이브가 인식되어 있고 이 기능으로 쉽게 이미지를 저장하거나, 수정할 수 있다.
3. 다음으로 일반모드를 실행한다. 일반 모드는 스피커, LCD를 연결 해주고 Power, TTL UART 커넥터에 Serial 케이블을 연결해 PC와 연결한다.
4. PC로 전원 공급시 전류가 부족하다면, Mini USB 케이블로 전원을 추가 공급한다.
5. 단, 정상적인 일반 동작모드의 부팅이 이루어지기 위해서는, NAND 메모리에 “config.txt” 파일과 “boot.bmp” 파일이 있어야 한다. (해당 파일 확인은 1번의 usb 외장 저장장치 모드에서 확인할 수 있다) config.txt” 파일의 내용은 RS232통신 통신속도(Baud Rate)와 LCD 해상도가 명시되어 있다.
6. 반드시, 파일명과 파일내 영문자는 소문자가 되어야 하며, 아래와 같이 한 라인에 하나의 정보만 기록 저장되어야 한다.
7. 다음은 USB 외장 저장장치 모드이다. 보드에서 DB버튼을 누른 상태로 USB Cable을 커넥터에 연결해준다. (5초간 누름)
8. DB버튼을 떼면, PC에서 USB 드라이브가 인식되어 있고 이 기능으로 쉽게 이미지를 저장하거나, 수정할 수 있다.
간단실습
아두이노, 라즈베리파이와 손쉬운 연결이 가능!
JUTF와 아두이노를 활용하여 간단하게 제품을 사용해봅시다.
먼저 아래와 같이 보드와 아두이노, LCD를 연결한다.
디바이스마트 해당 제품 상세페이지 아래에 자료목록을 통해 JUTF M-A에 대한 가이드 매뉴얼을 다운로드 받으면 아두이노 IDE를 통해서 다음과 같은 코딩이 가능하다.
아래의 예시는 선과 도형 그리기에 대한 코딩 소스 예시이다.
#include<SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial jutfSerial(1011); // RX = 10, TX = 11 (아두이노 기준)
int nCounter = 0;
void setup
jutfSerial.begin(115200);
}
void loop
if(nCounter == 0)
// 배경을 white color로 클리어
jutfSerial.write($5,4#); // single vuffer mode
jutfSerial.write($1,0,15,50,6#); // color white (2^8로 RED, GREEN, BLUE 비율)
jutfSerial.write($1,2,0,0,800,480,1);
jutfSerial.write(“$1,0,225,225,225#); // color white (2^8로 RED, GREEN, BLUE 비율)
jutfSerial.write(“$1,7,400,334,50,50,1#);
jutfSerial.write(“$1,0,15,50,6#); // color white (2^8로 RED, GREEN, BLUE 비율) jutfSerial.write(“$1,7,400,330,50,50,1#);
jutfSerial.write(“$10,225,225,225#”); // color white (2^8로 RED, GREEN, BLUE 비율)
jutfSerial.write(“$1,6,250,240,50,1#);
)
jutfSerial.write($1,0,225,225,225# ); // color white (2^8로 RED, GREEN, BLUE 비율)
jutfSerial.write( $1,6,550,240,50,1#);
jutfSerial.write($1,0,200,200,200#); // 눈동자
jutfSerial.write($1,6,250,240,45,1#);
jutfSerial.write(“$1,0,200,200,200#); // 눈동자
jutfSerial.write(“$1,6,550,240,45,1#);
jutfSerial.write(“$1,0,15,50,6#”); // 눈동자
jutfSerial.write(“$16.260, 242, 30,1);
jutfSerial.write(“$1,0,15,50,6#); // 눈동자
jutfSerial.write($1,6,540,242,30,1);
jutfSerial.write(“$1,0,225,225,225*); // 왼쪽 눈썹 jutfSerial.write(“$1,5,210,100,150,200,10#);
jutfSerial.write($1,0,225,225,225#”); // 오른쪽 눈썹
jutfSerial.write($1,5,590, 100,650,200,10#);
jutfSerial.write($1,0,225,225, 225# ); // 코
jutfSerial.write($1,4,340,300,120,70,30,1);
jutfSerial.write(“$10,15,50,6#); // 콧구멍
jutfSerial.write($1,6,375,340,10,1);
jutfSerial.write(“$1,0,15,50,6#); // 콧구멍
utfSerial.write(“$1,6,425,340,10,1);
jutfSerial.write(“$1,3,390,0,20,100,15,80,6,225,225,225#”); // 이마
jutfSerial.write($1,3 350,0 20,100,15 80,6 225 225 225#”); // 이마
jutfSerial.write(“$1,3,430,0,20,100,15,80,6,225,225,225# ); // 이마
nCounter++;
delay(1000):
소스코드를 업로드 하면 아래와 같은 이미지를 얻을 수 있다.
이외에도 이미지, 사운드 삽입 및 출력 등으로 여러 GUI 환경 구축이 가능하기에 활용범위는 다음과 같다.
JUTF M-A, Application
JUTF M-A는 다양한 규모의 산업현장 외에도 소규모의 영세한 기업에 이르기까지 단말기의 기기 상태나 라인의 공정 상태를 보고 싶은 모든 작업자와 환경을 대상으로 하기에 적용범위가 넓다. 기존에 의료기기, 미용기기, 3D 프린터 등에 적용되었고 현재 스마트 산업 현장과 무인 체크인 시스템 및 시제품 테스트 등 다양한 분야의 산업 군에서 활용되고 있다.
JUTF70 M-A를 적용한 ㈜티앤원의 SDC 제품은 스마트 팜 및 스마트 팩토리 등의 스마트 모니터링 및 제어 시스템에 적용이 가능하고 현재 아쿠아포닉스 및 스마트 관련 산업 다수에 적용되어 업체와 함께 프로젝트를 진행하고 있으며, 2020년 연말에는 고해상도가 지원되는 JUTF High performance 제품이 출시될 예정이다.
[62호]나만의 회로를 직접 그리고 설계하는 ‘무한 상상 키트’
코코아팹
나만의 회로를 직접 그리고 설계하는 ‘무한 상상 키트’
코딩 및 전기회로 교육용 키트를 연구하는 ‘코코아팹’은 전도성 펜으로 원하는 회로를 직접 그리고 설계할 수 있는 ‘무한 상상 키트’ 를 출시하였다. ‘무한 상상 키트’는 무지 종이, 부품, 전도성 펜으로 구성되어 있으며, 특징으로는 펜으로 글씨를 쓰거나 선을 그리는 것만으로도 전기 회로가 완성되어 자신이 원하는 대로 제작이 가능하다는 것이다. 정해진 가이드 없이 아 이들이 직접 설계하고 제작할 수 있어 상상 력을 마음껏 펼쳐볼 수 있다. 또한 1개 제품 이 5인용 기준이며 최소 3~4개의 결과물을 만들어내어 합리적인 비용과 풍성한 구성을 모두 갖추었다. ‘무한 상상 키트’는 교육 목적에 따라 크게 3가지 활용 방법으로 나뉘는데, 첫 번째로는 수업 시간 과학/실과/미술/도덕과 연계된 교 과연계 수업 도구로 활용하는 것이다. 과학 시간에는 전기 관련 수업을 하면서 학생들이 직접 전기가 통하는 회로를 그려보면서 이해 를 쉽게 할 수 있으며 미술 시간에는 내가 원 하는 모양으로 결과물을 창작하도록 유도할 수 있다. 두 번째로는 3D 펜이나 3D프린터와 융합하여 창의적 체험 활동 및 발명 활동을 하는 것이다. 무한 상상 키트에 3D 펜과 프린 터를 같이 사용하여 프로젝트를 진행하면 결 과물이 더 뛰어나며 장식품으로 액자에 넣어 오래 보존하며 간직할 수 있다. 마지막으로는 코딩 수업을 진행할 때 프로젝트의 소프트웨 어 기초 교육 도구로 활용할 수 있다. 아두이 노 기초 수업에서 다양한 센서 제품들과 함 께 무한 상상 키트를 적용하면 더 높은 교육 효과를 기대해볼 수 있다.
[62호]주변 공기의 질을 추적 감지하는 Adafruit PMSA003I 출시
Adafruit
주변 공기의 질을 추적 감지하는 Adafruit PMSA003I 출시
Adafruit에서는 주변 공기의 질을 추적하고 감지할 수 있는 PMSA003I 대기질 브레이크 아웃을 출시하였다. 이 센서는 소형 플로그인 형식으로 공기질 모니터링에 탁월하며 무엇보다도 UART 인터페이스인 거의 모든 다른 센서와 달리 이 제 품은 I2C 인터페이스가 있어 Raspberry Pi와 같은 단일 보드, Linux 컴퓨터 또는 Arduino UNO와 사용하는데 적합하다. SparkFun Qwiic 호환 STEMMA QT 커넥터 2개가 포함되어 있어 추가 납땜이 필요하지 않고, 다양한 QT보드 및 센서에 공기질 감지 기능을 추가시킬 수 있어 손쉽게 사용이 가능 하다. 또한, 이 센서는 레이저 산란을 사용하여 공 기 중에 현탁 입자를 방출한 다음 산란광을 수집하여 시간에 따른 산란광 변화 곡선을 얻 고, 마이크로 프로세서는 등가 입자 직경과 단위 부피당 직경이 다른 입자 수를 계산 할 수 있다. I2C 데이터 스트림은 1초에 한 번씩 업데이 트되며 표준 및 환경 단위 모두에서 PM1.0, PM2.5 및 PM10.0 농도, 0.1L 공기 당 입자상 물질, 0.3um, 0.5um, 1.0um, 2.5um, 5.0um 및 10um 크기 빈으로 분류한 데이터를 얻을 수 있다. 브레이크 아웃 보드에는 5V 미니 부스트 회 로가 있어 3.3V 및 5V에서 전원을 공급할 수 있다. 이 밖에 자세한 기술적 세부 사항은 디바이 스마트 해당 제품의 상세페이지를 통해 확인 할 수 있다.