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풍력 발전 에너지에 필요한 광섬유

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글: Alek Indra, 아바고테크놀로지스 산업용 광섬유 제품 마케팅 매니저

광섬유 케이블과 부품들은 이전보다 훨씬 다양한 응용분야에서 두 지점간(장비간) 정보를 전달하는 효율적인 수단으로 사용되고 있다.

자원이 한정되어 점점 줄어드는 화석 연료와 달리 풍력 에너지는 무한하고 바로 사용 가능한 에너지원으로써 급속히 증가하는 에너지 수요를 충족시켜줄 인기 있는 대안으로 급부상하고 있다.

풍력 발전에너지를 실생활에서 활용 가능한 AC 전력 등급으로 변환하기 위해서는 정류기 및 인버터와 같은 전력 전자 장비가 필요하며 이러한 발전 시스템에서 갈바니 절연(galvanic insulation)은 발전의 품질과 신뢰성 보장을 위해 매우 중요한 요소이다.

광섬유 제품은 발전 시스템에서 고전압 글리치나 이상 신호 등을 절연을 통해 제거하여 안정된 절연 신호를 전력 전자 장비에 제공함으로써 장비를 보호한다.

풍력 발전 시스템에서 산업용 광섬유 부품의 주요 응용분야로는 정류기와 인버터에 공급되는 전력 전자 게이트 드라이버 신호, 제어 및 통신 보드, 터빈 제어 장치, 상태 감시 시스템과 풍력 발전단지의 네트워킹 등이 있다.

풍력 터빈 발전
풍력 터빈은 발전기를 이용하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 바람의 상태가 변함에 따라 발전기에서 생성되는 전기 에너지의 상태 또한 변하게 되므로 이를 사용 가능한 전력 등급으로 변환하여 장거리 전송을 하기 위해서는 풍력 터빈 발전기 내에 정류기, 인버터, 변압기 및 필터가 필요하다(그림 1).

풍력 발전 터빈에서 생성된 저 전압 전력을 전송하기 위해 중/고 전압 전력으로 변환하는 변압기는 보통 발전 타워의 맨 아래 부분에 설치된다.

정류기와 인버터
풍력 발전 시스템의 핵심은 정류기와 인버터다. 정류기는 노이즈가 많은 AC 전력을 DC 전력으로 변환하는 기능을 수행하며 인버터는 DC 전력을 깨끗하고 신뢰할 수 있는 AC 전력으로 변환하는 기능을 수행한다.

이 장비들의 스위칭은 보통 광섬유 링크를 통해 DSP 임베디드 컨트롤러에 의해 제어되는데 광섬유 링크는 높은 갈바니 절연 특성을 지니므로 효율적이고 신뢰할 수 있는 스위칭 제어 기능을 제공한다.

제어 스위칭이 필요한 다양한 종류의 정류기 및 인버터로는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn Off Thyristor), IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor), SGCT(Symmetrical Gate Commutated Thyristor), ETO(Emitter Turn-off Thyristor) 등이 있다.

일반적으로 광섬유 부품은 신뢰할 수 있는 제어 신호 및 피드백 신호를 전달하므로 고전압 및 고전류 스위칭 장치를 제어하는 데 사용된다(그림 2와 3).

상태 감지 시스템
오늘날 대부분의 풍력 발전 시스템은 다양한 바람 조건을 수용할 수 있도록 시스템을 감시하고 제어하는 지능형 기능을 지닌다. 예를 들어 대기 센서는 풍속이나 풍향을 탐지하며 발전 시스템의 각 부분에도 다양한 종류의 센서가 설치되어 해당 부분의 상태와 강도를 모니터링 해 사후 정비를 최소화 한다.

또한 풍력 발전 터빈은 폭풍이나 번개와 같은 극도의 기후 조건도 견뎌내어야 한다. 이렇듯 열악한 환경하에서 풍력 발전 시스템을 안정적으로 운용하는 모니터링 시스템은 높은 전압과 전류로부터 절연을 제공하도록 설계되어야 하므로 광섬유는 광커플러나 이와 유사한 부품들에 비해 훨씬 높은 전압 및 전류 절연 특성을 제공하기 때문에 풍력 발전에 이상적인 절연 매체이다.

풍력 발전기 및 풍력 발전단지 네트워킹
상태 감지 시스템에서 수집된 데이터는 개별 풍력 발전기에 설치된 짧은 POF 섬유 링크를 통하여 일반적인 HCS(hard-clad silica)케이블이나 멀티모드 광섬유 케이블로 다중화된다.

광섬유 케이블은 가혹한 환경에서도 강한 저항력을 제공하면서도 무게가 가볍고 매우 견고하다. 이러한 특성은 풍력 발전 타워의 수직 케이블링에서 요구되는 요건에 부합된다. (끝)
아바고테크놀로지스
www.avagotech.com

아이씨엔 매거진 2012년 11월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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