로봇에서부터 공장 자동화, 그리드, 홈 자동화 등 다양한 산업 시스템에 걸쳐 생산성을 극대화하는 데 도움을 주는 반도체 기술
임베디드 프로세싱 비즈니스 및 DLP® 제품 조직을 담당하는 텍사스 인스투르먼트의 수석 부사장, Amichai Ron은 "제가 상담하는 모든 고객은 생산성을 극대화하는 보다 효율적인 시스템을 통해 더 높은 수준의 자동화 및 제어를 실현시키고 싶어합니다. 저에게 활력을 주는 것은 때때로 구성 요소 수준의 작은 혁신이 시스템 수준에서 의미 있는 비용, 에너지 및 시간 절약을 가져올 수 있다는 사실입니다."라며, "로봇부터 공장 자동화, 그리드, 홈 자동화 및 그 외 다양한 산업용 시스템에 이르기까지 TI가 지원하는 폭넓은 응용 분야를 살펴보면 세 가지 일관된 트렌드가 눈에 띕니다."라고 말했다.
더 많은 센서, 더 많은 데이터
추가 데이터를 통해 시스템은 주변 세계에 보다 신속하고 정확하게 대응할 수 있다. 이러한 매커니즘은 특히 자동화 관련 시스템에 더 중요한 동시에 시스템 전반에 걸쳐 데이터를 신속하고 효율적으로 처리하는 데 초점이 맞추어져 있다.
또한 우리는 이제 이전에는 감지할 수 없었던 사물을 식별할 수 있게 되었다. 거의 모든 시스템에서 물체와 움직임을 정확하게 감지할 수 있는 밀리미터파 레이더 감지 기술을 생각해본다면, TI mmWave 레이더 센서는 원래 크기가 크고, 복잡하고, 비용이 많이 드는 기술을 가져와 더 작고, 사용하기 쉽고, 더 저렴하게 만듦으로써 고정밀 감지의 접근성을 향상시키고 있다.
이러한 데이터 유입은 우리 모두에게 데이터를 효과적으로 관리하고 더 빠르고 현명한 의사 결정을 가능하게 하는 창의적인 방법에 대해 고민하게 하는데, 이때 가능한 한 가지 접근 방식은 에지 AI를 지원하는 하드웨어와 소프트웨어를 산업 시스템에 통합하여 더 많은 양의 데이터를 처리하고 변화하는 환경에 실시간으로 적응시키는 것이다.
하지만 다양한 소스의 입력을 관리하는 것이 어렵게 느껴질 수 있다. 하지만 TI의 레이더 센서의 예를 들자면, TI는 협동 로봇(코봇)의 인지 능력을 향상시키는 데 이를 사용하여 불과 몇 년 전만 해도 불가능하다고 여겨졌던 로봇이 인간 주변에서 더 효과적이고 안전하게 작동하고 상호 작용하는 것을 가능하게 한 바 있다. 또한 비전 감지 기능을 추가함으로써 코봇이 가까이 있는 장애물을 더 잘 볼 수 있게 만들었는데, 바로 여기에 센서 퓨전 기술이 등장하는 것이다. 센서 퓨전을 시스템에 통합하면 설계자는 비전 감지, 레이더, LIDAR 등 다양한 감지 방식을 유연하게 지원할 수 있어 시스템의 전반적인 인식을 개선하는 데 도움이 된다.
코봇을 일반적인 예로 들었지만, 이와 동일한 개념을 다른 응용 분야에 적용하여 자동화를 개선하고 효율성을 높이는 방법을 찾는 것은 어렵지 않다.
시스템을 보다 에너지 효율적으로 만들기
두 번째 트렌드는 시스템을 보다 에너지 효율적으로 만들고자 하는 열망이다. 전체 시스템 크기를 동일하게 유지하거나 축소하는 동시에 더 높은 성능을 향한 늘어나는 수요의 균형을 맞추기 위해서는 시스템 전력 소비를 줄여야 하는데, 이는 성능 요구 사항을 충족하고 고정된 전력 예산을 준수해야 하는 배터리 작동 시스템에서도 마찬가지이다.
대부분의 응용 분야와 하위 시스템에서 에너지 효율성을 개선하는 새로운 방법이 등장하고 있다. 이를테면 기존 시스템에 더 많은 센서를 탑재하려는 의료 분야와 전력 효율이 높은 배터리를 통해 주행 거리를 늘리려는 자동차 제조업체의 전기 자동차에서 이를 확인할 수 있다.
HVAC 시스템에서도 이와 같은 현상을 관찰할 수 있다. 몇 년 전 까지만 해도 모든 가정용 HVAC 시스템은 단일 단계 컴프레서를 사용했지만 오늘날에는 전체적으로 훨씬 더 효율적인 에너지 사용을 가능하게 하는 가변 속도 컴프레서로 전환하는 시스템이 증가하는 추세이다.
가변 속도 컴프레서는 실시간 제어 애플리케이션을 위해 설계된 전문 처리 기술로 관리되는데 최근까지 이 기술은 비용이 많이 드는 데다가 구현하기가 복잡했다. 하지만 엔지니어가 C2000 및 Sitara MCU같은 보다 저렴한 실시간 제어 마이크로컨트롤러(MCU)를 사용함으로써 동일한 시스템 내에서 모터 제어를 극대화하고 에너지 효율을 높일 수 있는 기술을 이용할 수 있게 되었다. 주거용 주택을 가변 속도 HVAC 시스템으로 전환하면 그리드 전체에서 상당한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.
질화 갈륨(GaN)과 같은 와이드 밴드갭 기술과 함께 작동하는 실시간 제어 혁신이 데이터 센터 전원 공급 장치, 태양광 인버터, 개인 전자제품용 고속 충전기 및 기타 전력 공급 애플리케이션에서 시스템 효율성과 전력 밀도의 획기적인 발전을 이끌어 낼 수 있을지 기대되는 바이다.
연결성 증가
지금 우리 사회는 개인 차원에서는 끊임없이 연결되고 있는데, 사실 비즈니스 관점에서도 연결성을 강화하면 얻을 수 있는 이점들이 있다.
예를 들어, 공장에 더 많은 감지 및 연결 기능을 추가하는 기업은 비활성 상태인 건물 영역의 전력 사용량을 줄이거나 수요 변화에 따라 생산량을 원활히 조정할 수 있겠다. 이러한 수준의 유연성은 산업용 통신과 이더넷, 컨트롤러 영역 네트워크, Bluetooth® 및 Zigbee®와 같은 유무선 기술을 통해 구현 가능하다.
이제 그 개념을 도시에 적용해 본다고 생각해 본다면 전력 회사는 무선 메시 네트워크를 사용하여 네트워크를 더 잘 모니터링하고 그 결과값을 보며 실제로 조정 작업에 나설 수 있게 된다. 이 향상된 연결성은 주거용 태양광 홈 시스템과 같은 에너지 저장 시스템과 결합하여 서비스 공급자가 피크 시간 동안 에너지 사용량을 조정하는 데 도움이 될 수 있다. 건물과 스마트 시티를 지원하는 시스템의 연결성을 강화하면 기업은 과거에는 달성할 수 없었던 새로운 수준으로 생산성을 높일 수 있을 것이다.
반도체를 통해 전자제품을 더욱 저렴하게 만들고자 하는 TI의 열정은 TI가 고객과 협력하여 더 스마트하고 효율적이며 더 나은 연결 시스템을 가능하게 하고자 하는 동력이다. 앞으로도 TI는 시스템을 만들고 최적화하는 다양한 방법을 제공함으로써 과거보다 더 빠르게 감지, 처리, 반응할 수 있는 차세대 혁신의 물결을 일으킬 수 있도록 지원하도록 할 방침이다.
