ams의 초저 노이즈혼성 신호 칩, 지멘스 엑스레이 컴퓨터 단층촬영 스캐너에서 탁월한 성능 발휘 [아이씨엔]

- ams의
혁신적인
칩
설계와
생산으로
아날로그와
혼성
신호 ASIC을
저노이즈
저출력으로
구현

 

소비재 및 통신, 산업 및 의료와 자동차 애플리케이션을 위한 고성능 아날로그 IC의 세계적인 선도 제조 및 설계업체인 ams (지사장: 이종덕, www.ams.com)가 컴퓨터 단층 촬영(CT)용으로 저 방사선량에서도 고해상도를 구현할 수 있는 지멘스의 신제품 사진 검출기 모듈에 작동되는 고집적 ASIC를 공급한다고 밝혔다.

ams의 ASIC 는 지멘스의 신제품 Stella CT 사진 검출기 모듈의 일부분으로 환자의 신체 이미지를 캡처하고 디지털화한다. 이 칩은 고해상도 포토다이오드를 3D로 배열된 스택 다이스의 저소음 ADC와 통합한 것이다.

ams의 ASIC 는 암 연구진을 비롯해 의료 전문가들의 요구에 따라 급속도로 개선된 사진 검출기 모듈을 생산하고 있는 지멘스와 2005년에 시작한 기술 협력의 결과물이다.

 

의료 연구진은 다음과 같은 두 가지의 주요 CT 기능을 요구했다.

• 환자의 상태를 정밀하게 진단할 수 있는 보다 높은 고해상도의 이미지
  
• 환자의 신체를 스캔 할 때 발생되는 위험도를 낮출 수 있는 낮은 방사선량
  

 

이 ASIC는 포토다이오드와 ADC간의 민감한 아날로그 시그널 체인을 통해 극적으로 소음을 낮춘 아날로그 센서 성능을 지원함으로써 기술적 돌파구를 마련했다. 이렇듯 획기적인 성과를 바탕으로 신제품을 생산하기 위해 ams는 다음과 같은 광범위한 기능을 통해 ASIC 개발 프로젝트에 접근했다.

 

• 독특한 ams의 IP. 혁신적인 2단계 ADC는 ADC 작동에 일반적으로 필요한 낭비 시간을 제거함으로써 전체 입력 신호의 샘플링이 가능할 뿐 아니라 출력의 선형도를 최대화한다.
  
• 광범위한 광학적 입력에 고도로 정확한 출력의 가능케 하는 정교한 게인과 오프셋 교정
  

• 소음을 최소화하기 위한 트랜지스터 습성의 정교한 튜닝. ASIC 다이는 오스트리아의 그라츠에 위치한 ams의 웨이퍼 팹에서 가공되어 소자 회로 디자인의 중요한 성능을 가능케 한다.
  
• 혼성 신호 소자의 3D 통합을 가능케 하는 신공정 기술의 애플리케이션. ams의 스택 다이스(적재 단층) 기술은 실리콘을 통해 250µm으로 이루어진 이전 검출기 모듈을 사용하여 센서에서 ADC까지 긴 보드 레벨 의 신호경로를 대체하는 포토 센서와 ADC를 집적하는 기술이다. 이 기술은 민감한 아날로그 신호의 노이즈와 크로스토크를 낮추는 효과를 지닌다.
  

 

ams는 선형성을 극적으로 향상시켰고 ASIC을 통한 소음감소와 속도도 개선함으로써 이전 제품을 대체할 수 있는 Stella 사진 검출기 모듈의 성능을 업그레이드시켰다. 지멘스에 따르면 신제품 Stella 검출기는 다음과 같은 기능이 있다.

• 기존 검출기에 비해 저방사산량 스캔을 통해 20% 감소된 소음
  
• 기존 검출기에 대해 0.3mm 개선돼 0.5mm정도로 정교해진 이미지 해상도
  
• 저방사선량 스캔을 광범위하게 지원
  
• 1,000W에서 300W까지 일반 전력 소모를 절감함으로써 열 생성 낭비를 줄이는 동시에 신호 품질과 이미지 해상도를 향상
  

ams의 산업용/메디컬 사업부 마케팅 이사인 미카엘 레이트너(Michael Leitner)는 "당사는 지멘스와의 긴밀한 협업과 팀워크를 통해 획기적인 기술 진전을 이루어 ASIC 성능을 성공적으로 구현하게 되었다. ams는 2005년에 지멘스와의 기술 협력을 시작하여 이번에 Stella 검출기를 개발할 수 있었다. 고성능 의료 애플리케이션을 위한 지멘스의 특별한 요구를 만족시킨 ASIC의 성공적인 출시를 거쳐 당사는 이제 Stella 제품 생산을 위해 제품을 출하하고 있다"고 언급했다.

 

지멘스 헬스케어 사업부는 이 검출기 개발을 위해 신호 통로를 줄여 CT 역사상 최초로 단일 주문형 집적 회로(ASIC)를 통해 포토다이오드와 ADC를 성공적으로 결합했다. 이 ASIC 신제품은 전력소모를 85% 줄이고 열을 덜 방출할 뿐만 아니라 전기 노이즈도 상당량 줄였다.

아이씨엔 오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

전기차 배터리를 가정용으로 재사용한다고! [아이씨엔]

GM과 ABB, 쉐보레 볼트 배터리 재사용 실증 – 세계 최초로 전기차 배터리를 가정용으로 사용

 

제너럴 모터스와 ABB가 오늘 배터리 재사용에 대한 차기 단계를 밝혔다. 평균 3~5 미국가정에 2시간 동안 전기 공급이 가능한 모듈에 5개의 중고 쉐보레 볼트 배터리를 재포장하는 것이다.

GM의
Electrification Experience동안에 전력 공급과 그리드 전력 균형 시스템이 실증작업이 이루어졌다. 무정전 전원공급 및 그리드 전력균형 시스템이 GM 전기화 체험 동안 시연되었다. 행사에 사용된 독립형(off-grid) 전력구조 내에서 프로토 타입 장치를 통해 25kW와 조명, 시청각 장비를 위한 50kW 전력이 공급되었다.

 

"GM의 배터리 개발로 인해 2차 사용을 포함하여 배터리의 전체 수명을 연장시킵니다"며 배터리 수명주기관리 담당자 파블로 발렌시아 GM수석 매니저가 언급하며, "대부분 자동차에서 수명이 다된 배터리는 실제 수명의 30%미만 정도만 사용된다. 배터리를 재활용하기 전에, 전력공급 장치와 같이 다른 응용 부문에 적용할 수 있는 실로 엄청난 양의 수명을 가지고 있다." 라고 전했다.

 

GM과 ABB는 지난해 에너지를 모아 그리드에 공급하고 보조전력을 가정과 업체로 연결하기 위해 쉐보레 볼트 배터리 팩이 어떻게 사용될 수 있는지 입증하였었다.

 

금일 시연에서, 에너지 저장 시스템은 원격 전원 백업 모드에서 실행되었으며, 모든 시설물의 전력은 ABB 에너지 저장 인버터 시스템을 통해 볼트 배터리에서 공급되었다. 유사한 응용범위로써 주택이나 소규모 상업용 건물 정전 시 전력을 공급할 수 있으며, 값비싼 최대 전력 수요시에 대비하여 상대적으로 전력금액이 낮을 때 전력 저장이 가능하다. 또한 태양광, 풍력 및 이외 신재생 에너지 발전 시 발생할 수 있는 격차를 보완할 수도 있다.

 

전기배전시스템의 주파수 규정과 함께 이런 기능은 미래에 고객의 비용을 절감하고 전기 품질을 향상시키기 위한 유틸리티에 사용될 수 있다. 이런 애플리케이션은 변전소 크기의 에너지 저장 프로젝트와 구분하기 위해 커뮤니티 에너지 저장(CES: Community Energy Storage)으로 언급된다.

 

앨런 부쳇 북미 사업 개발 담당 ABB 수석 부사장은 "우리는 연구개발 구상이 얼마나 빠르게 현실로 실현되는지 보여주었습니다." "ABB와 GM의 볼트 배터리 시스템은 가정이나 상업용을 위한 가능한 예비전력으로 자동차 배터리를 세계 최초로 사용하였습니다. 그리고 이는 우리 모두에게 예비전력과 같이, 에너지 비용을 절감하고 유틸리티의 배전 시스템을 강화하며 잉여 신재생 에너지를 저장하는 등 스마트 그리드 애플리케이션이 가능하다는 것을 말해줍니다."고 전했다.

노스캐롤라이나의 롤리에 위치한 ABB 연구센터에서는 연구개발이 진행되고 플로리다의 레이크 메리에 위치한 수배전 사업부는 기술검증 테스트, 시장조사 및 제품개발을 담당하였다. 세계 최대규모의 전기차 급속 충전 기업 및 스마트 그리드와 에너지 저장분야의 선도 기업으로서, 전력 및 산업의 생산성과 효율을 높이는데 일조하고자 ABB는 자동차 회사, 배터리 제조사 및 유틸리티 기업과 함께 노력했다.

 

GM은 미래의 쉐보레, 뷰익, GMC, 캐딜락 등에 사용되는 배터리 시스템이 차량에 적용되는 것을 넘어 환경과 사회적 혜택을 가져온다는 보증에 중점을 두었다. 배터리를 재활용하기 오래 전에 2차적 사용은 배터리 자원을 완전히 활동하는 기회가 된다.

GM은 작업과 제조시설에서 폐기물의 90%를 재활용 동안 내내 폐기물을 감량하는데 전념하여 왔다. 배터리가 자동차의 환경 영향을 줄이는데 일조한다는 보장은 지속가능에 대해 회사 로드맵의 일부이다.

 

아이씨엔 김철민 기자 min@icnweb.co.kr

[피플] 프랑크 크라스제비츠(Frank Kulaszewicz) 로크웰오토메이션 아키텍처&소프트웨어 수석 부사장 [아이씨엔]

통합 모션 제어 및 HMI, 안전, 에너지까지 미드레인지 시스템으로 잡는다

  

Q. PlantPAx – DCS 시스템의 기술적인 발전 및 릴리즈 현황은? 

PlantPAx는 프로세스 고객을 위한 DCS 솔루션으로 매년 정기적으로 신규 기능과 모듈을 업데이트하고 있다. 작년 오토메이션 페어의 중심에 플랜트 시스템 가용성을 위한 '이중화'가 중심이었다면, 이번 해는 고객의 산업 및 어플리케이션 라이브러리, 발전된 엔니지어링 툴, 비주얼 이미지 템플릿(Visual image template) 등 더 높은 수준의 엔니지어링 툴, 개발 리소스가 그 특징이다. 이제 PlantPAx는 I/O이중화, 네트워크 이중화, 그리고 알람 & 서버 이중화를 갖춘 괄목할만한 가용성을 갖춘 DCS 솔루션으로 고객에게 제안되고 있다. 
 

Q. 미드레인지 시스템이 작년에 출시됐었으며, 올해에는 그 제품이 확대되었다. 어떤 의미가 있는가?

미드레인지는 OEM, 머신빌더를 위한 로크웰 오토메이션의 솔루션이라 볼 수 있다. 로크웰은 OEM을 위해 스탠드얼론형의 컴포넌트 기반 미드레인지 시스템, 중소형 어플리케이션을 위한 미드레인지 시스템, 그리고 중대형 이상의 컴플렉스 시스템으로 포트폴리오를 갖추었다. 이 중에서도 미드레인지 시스템을 통해 중소형 머신빌더가 투자해 경제적이면서도 제어 플랫폼으로서 통합 아키텍처의 장점을 모두 수용할 수 있도록 했다. 작은 컨트롤러 시스템이지만 EtherNet/IP를 통해 통합 모션 제어 및 설정이 가능하다는 점은 타사가 따라올 수 없는 주요한 특징이다. 따로 모션을 위한 네트워크나 제어 시스템이 전혀 필요 없다. 이번 오토메이션 페어에서는 신규 제품군인 Kinetix 5500 서보 드라이브, Stratix 5700, PowerFlex 525, PanelView Plus 터치판넬, 그리고 통합 제어를 위한 CompactLogix까지 추가되어 포트폴리오 풀 라인업을 갖추게 되었다. 미드레인지는 로크웰 오토메이션의 2번째 가장 큰 성장 동력이자 마켓으로 평가되고 있으며, 그것이 바로 우리가 3년 동안 이 시스템을 위한 기술을 개발한 중요한 이유이기도 하다. 컨트롤러는 싱가포르에서, 드라이브는 북미에서 그리고 네트워크 스위치는 AP와 북미에서 개발되는 등 로크웰의 글로벌 엔지니어링 역량과 기술을 하나로 담았다고 해도 과언이 아니다.

 

Q. 모션 제어를 위한 서보 드라이브 제품군으로 이번에는 Kinetix 5500을 신규 출시했다. 작년에 출시한 Kinetix 제품군과는 어떤 차이가 있는가? 

작년에는 미드레인지 제품군으로 Kinetix 300/350이 출시되었다. 300/350의 경우 모션 어플리케이션에 대한 전력 및 성능의 정도가 매우 한정적이었다. 그러나 이번 Kinetix 5500의 경우 600W-15kW까지의 전력 용량 범위를 제공하고, 세이프 토크 오프, 듀얼 이더넷 포트까지 OEM을 위해 매우 포괄적이고 높은 성능의 최적화된 기능을 제공한다. 향후 로크웰 오토메이션의 모션 제품은 300/350과 Kinetix 5500, 그리고 Kinetix 6000/6500으로 라인업 될 예정이다. 
 

Q. CIP Safety, CIP Energy는 무엇인가. 로크웰 오토메이션의 어떤 제품이 이를 지원하는가?

CIP(Common Industrial Protocol)은 ODVA와 회원사가 공동으로 개발한 EtherNet/IP 기반의 기술로 CIP Sync, CIP Motion, CIP Safety, CIP Energy까지 현재 개발되어 있다. CIP Safety는 단순히 한 가지 제품이나 디바이스에 국한되어 있는 것은 아니며, 하나의 네트워크에서 컨트롤러, I/O, 드라이브, 센서에 이르기까지 제어와 동시에 세이프티 제어가 가능함을 의미한다. 별도의 Safety PLC 있어도 없어도 이미 단일 네트워크에 Safety를 제어할 수 있기에 세이프티를 위한 별도의 프로그램이나 네트워크가 필요 없다.

CIP Energy도 마찬가지다. CIP Energy Object를 통해 로크웰의 컨트롤러나 드라이브, 그 외 디바이스의 에너지 소비량이 별도의 측정 및 모니터링 장비 없이도 애드온 프로파일을 통해 상위의 정보 시스템에 긴밀히 레포팅되고 모니터링 될 수 있게 한다.

 

Q. Studio 5000은 무엇이며, 이 솔루션은 어떤 장점을 가져오는가?

기존 로크웰의 통합 개발 소프트웨어로는 RSLogix 5000이 있었다. Studio 5000은 이제 Logix 컨트롤러를 위한 통합 프로그래밍 뿐만 아니라 기존의 FactoryTalk View Studio라는 HMI 프로그래밍을 하나로 통합한 획기적인 통합 플랫폼이다. Logix 뿐만 아니라 HMI 뷰 태그 편집기, 구성, 장비관리까지 모두 가능하다. 단일 개발 소프트웨어로 컨트롤러, 모션, 세이프티, 드라이브, HMI까지 프로그래밍 할 수 있는 소프트웨어가 탄생한 것이다. 또한 알람 및 이벤트 시스템의 범위를 확대하였으며, 시큐리티 기능을 보강함으로써 개발상의 안전 이슈까지 해결하였다.

아이씨엔 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr