안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기계공학
Q. 드론으로 농작물 관리하는일 요즘 벌이가 어떤지 궁금합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.요즘은 옛날처럼 농업부분에서 인력을 구하기 쉽지않습니다농업 방재 부분에서도 마찬가지 인데요거기서 농업용 드론이 대안이 되고있습니다.드론 방제 관련해서지역별 드론 기종에 따라 다르나보통 과수방제는 비행 난이도가 있기에100평 기준 7000 원기타 작물은 100평에 5000 원 정도입니다.과수원 3천평기준이면 21만원 정도 됩니다.과수농가 뿐 아니라고추, 고구마, 콩 등 다양한 농가에서 찾으십니다만농약사 운영하시면서 자체로 드론을 가지고 하시는 분도 있습니다.또한드론을 대여해서 하는 경우가 아니라면유지비도 생각해야되는데배터리드론 경우배터리 하나당 보통 80-150만원 에넉넉히 배터리 10개정도 구비해야하니 평균 배터리값만 1천만원, 거기에 2년마다 교체엔진드론 경우매년 연간정비비 약60만원에 비행시간 기준 300시간 엔진 교체비용 약300 만원 ( 2-3년 간 많은면적 방제 시 300시간정도)정도 소요된다고 보셔야합니다.그리고 요즘은GPS 자동방제 기능 및 장애물 인식 기능을 통해수동조종이 아닌 자동으로 좌표를 찍어 방제하는 스마트 자동방제작업을 하는 경우가 많습니다.앞으로는 인력으로 하는 농업이 아닌스마트 농업화가 진행될 것으로 보이고농업선진국들은 이미 앞서 실행해 가고 있습니다스마트 농업용 드론을 통한토양/ 농경지 조사파종살포작물 모니터링관개작물생육 평가이런 과정들이 모두 드론으로 실행될 것으로 보입니다.
기계공학
Q. https://en.wikipedia.org/wiki/Abstract_interpretation 해석 하는 방법
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단 내용상위키피디아 의 요약 해석 관련해서 확장 연산자에 관련된 내용을 설명한 부분인데요.일단 기호 들을 다 설명해드릴 방법은 없습니다.다만 올려주신 내용의 해석된 내용을 보면 ▶ 다른 경우에도 다음 조건을 만족하는 이진 연산자 ∇:L×L→L로 정의된 (pair-)widening 연산자[4]를 통해 이러한 x'를 얻을 수 있습니다:모든 x에 대하여그리고 ywe have x≤x∇y그리고 y≤x ∇,그리고.오름차순 (yn')n≥0의 경우, x0':= ⊥로 정의된 시퀀스and xn+1′:=xn′∇yn′는 궁극적으로 정지 상태입니다. 그러면 yn'=f'(xn')를 취할 수 있습니다 ◀〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓올려주신 말들을 이해하기 위해서 필요한 부분은확장연산자를 통해 해석가능하다는 부분에서컴퓨터 과학 내에서 추상적 해석을 알아야하는데특히 격자와 같은순서집합에 대한 단조함수를 기반으로 하는컴퓨터 프로그램 의미론에 대한 이론입니다.모든 계산을 하지않고도 의미론에 대한 정보를 얻는 컴퓨터 프로그램의 부분적 실행으로 볼 수 있는데요이런 분석의 두가지 용도로는컴파일러 내부에서 프로그램을 분석하여 특정 최적화 또는 변환이 적용가능한지 결정디버깅이나 버그 클래스에 대한 프로그램 인증을 위해 사용으로 볼 수 있습니다.위에서이진 연산자 ∇:L×L→L 라는 부분을 볼 때순서집합 L 의 기호가 사용되는 것으로 보아추상화 함수를 쓰는 것으로 볼 수 있으며결국 추상화 해석을 알아야만 해석이 가능하겠습니다그 안에서 L 은 순서 집합, L`는 추상집합이라 정의하고이 두집합 요소를 하나에서 다른 하나로 매핑하는 전체함수를 정의하여서로 관련이 있습니다.프로그램 의미론에서 일반적으로고정점의 추상화는 구체적인 의미론 는 단조함수인데 이것은 knaster - Tarski정리에 따르면 존재하는데..다른경우에는 쌍 학대 연산자를 통해이진연산자로 정의되고 거기에서 위에 나열하신 ∇:L×L→L 조건을 만족한다고 나옵니다.결국 컴퓨터 과학 분야에서 추상적해석을 공부하지 않으신다면 저 위의 내요은 전혀 이해하기 힘드실 듯 합니다.추상적해석은1970년대 후반프랑스 컴퓨터 과학자 부부인patric cousot / Radhia Cousot 에 의해 공식화 되었습니다.
기계공학
Q. srt는 어떻게 빠르게 갈수있는것인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.우선 대한민국 고속철도는KTX 와 SRT 로 나뉘는데크게 다른건 없습니다.최초 KTX 는 프랑스 고속철도 떼제베 기술력을 바탕으로 제작된 고속철이고그 이후 KTX-산천 모델부터 SRT 는 모두 현대 로템의 기술력으로 제작되었습니다.둘다 최고속도는 시속 300 km 동일 합니다.그럼 SRT에만 집중해서 보겠습니다.▶ 동력 전달 방식 제일 앞 칸이 다른 칸을 끌어가는 형태로맨 앞칸에만 동력이 집중된 방식▶ 동력 추진 성능고속철의 추진성능은 견인 전동기에서 나오는데견인 전동기에서 발생하는 회전력을 차축에 전달하여견인력에 의해 열차가 달리는 방식이므로견인전동기 와 견인전동기 제어를 위한 전력변환장치의 동작원리를 알아야 함▶ 추진 시스템전차선에서 전류를 공급받아 고성능 견인전동기를 회전시켜 나오는 힘을차륜에 전달하여, 필요한 견인력으로 고속의 추진력을 얻는 원리로 동작합니다.현재 고속열차에 주로 사용되는 견인 전동기는유도전동기 와 영구자석형 동기전동기 입니다.▶ 유도전동기의 구조고정자 권선에 3상 교류전원을 인가하여 회전 자계(磁界)를 형성하면 회전자에 전류가 유기되고,유기된 전류에 따라 자계가 형성되어 고정자의 회전자계에 따라 전원이 없는 회전자에도회전력이 발생하는 원리로 동작합니다.동기전동기의 고정자는 유도전동기와 동일하지만회전자가 영구자석으로 구성되어 유도전동기의 경우와 같이 자석화가 필요 없어고정자의 회전자계에 따라 회전하는 구조로 되어 있는데요.일반적으로 유도전동기는 내구성이 우수하고, 제작비용이 저렴하며, 유지·보수비도 적습니다만.반면에 영구자석 동기전동기에 비해 무게와 부피가 크고 효율이 낮습니다.영구자석 동기전동기는 제작비용이 많이 소요되며 유도전동기에 비해 내구성이 떨어지지만효율이 높은 장점을 가지고 있습니다.전차선에서 공급받는 전원은 단상 25kV이며, 대부분의 고성능 견인전동기는 3상의 전압을 입력받아야동작이 가능하기 때문에, 단상 전압원을 3상 전압원으로 변경하기 위한 장치가 필요한데,이를 전력변환장치라 합니다.주변압기는 팬터그래프에서 받은 단상 교류 25kV의 전원을 입력받아전력변환장치의 입력 전원에 맞도록 단상 교류1400V(1.4kV)로 전압을 낮추어 주는 기능을 합니다컨버터는 일반적으로 교류를 직류로 변환하는 장치이며, 인버터는 직류를 교류로 변환하는 장치입니다.전력변환장치는 입력받은 단상 교류를 컨버터를 통해 직류 2800V 전압으로 평활하며,평활된 직류전압은 인버터를 통해 견인전동기에 입력이 되는 3상 교류전원을 생성합니다.이러한 과정을 통해 단상 교류전원은 원하는 크기의 3상 교류전원으로 변환하게 됩니다.▶ 높은 전압과 전류를 효과적으로 제어하기 위해서IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)라는 전력소자와PWM(Pulse Width Modulation) 제어가 사용되고 있습니다.PWM 제어는 일정한 신호 주기 내에서 Duty 비(일정한 주파수를 가진 어떤 신호가 존재할 때 그 신호가 한 주기당 어느 정도 ON 상태가 되는지를 나타내는 비율)를 변화시켜 평균전압을 제어하는 방법이며,IGBT는 PWM 제어를 통해 높은 전력을 제어할 수 있는 기능을 갖춘 스위칭 소자입니다.전력변환장치는 상기의 원리를 이용하여 견인전동기를 제어하며열차를 추진하는 역할도 수행하지만 제동 기능도 가지고 있습니다.전력변환장치가 가진 제동 기능은 ‘전기제동’ 인데요, 전기제동은 다시 회생제동과 저항제동으로 구분됩니다.회생제동은 열차의 운동에너지를 전기에너지로 전환하여 제동력을 발생시키고,발생한 전기는 전력공급선을 통해 되돌려 다른 차량에서 다시 한 번 사용할 수 있도록 하는 방법입니다.저항제동은 회생제동을 사용하지 못하는 경우 발생한 전기를 저항기를 통해 열로 변환시켜 발산시키는 방법입니다.▶ SRT 이후 적용될 것으로 제시된 기술(참고사항)SRT 방식 외 더 빠른 속도를 위해 차후 고속철도 방식에 상용화 목적으로연구실증 단계에 있는 고속철 방식으로는현재 최고 시속 300km 보다 높은2012년 공개된 HEMU-430 으로최대속도 430km 의 동력분산식 기술 적용 고속철 방식이 있습니다.기존 ktx, srt 처럼 앞 칸에만 동력이 집중된 방식이 아닌모든 칸에 동력을 분산하여 열차의 힘을 더욱 강력하게 하는'동력분산식' 추진방식 입니다.▶ 자기부상철도(참고사항) 기존 철로 방식을 벗어나 철도의 자력으로 공중부양 상태로 운행되는 방식으로 우리나라에서는 인천국제공항에서 운행되고 있긴합니다 다만 고속철도급은 아니고 자기부상열차의 상용화 가능성을 보여줬다 정도로 보시면 되겠습니다.▶ 하이퍼루프(참고사항)자기부상도 뛰어넘는 혁신사항으로, 진공상태의 튜브 속을 달리는 열차입니다.공기저항 / 마찰저항이 없는 상태에서 발사되는 듯 달리는 열차로우리나라 철도기술원에서 시속 1200 km 급 연구개발이 진행되는 중입니다.2020년에 1/17 크기 모형으로 아진공 상태에서 시속 1000 km 돌파 기록이 있습니다.가능성을 보여줬고 , 개발사업이 지속적 진행 될 것으로 보입니다.이상으로 참고사항까지 첨부하여간략하게 설명드렸습니다.
기계공학
Q. 반도체 웨이퍼의 파워라인을 상단이아닌 후면쪽으로 옮기는 이유와 파워라인 위치에 따라 성능이 어떤 영향을 미치나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.소위 말하는 백사이드 파워 딜리버리 시스템인데요.인텔에서 개발해온 기술입니다BS PDN(Backside Power Delivery)이 기술은 인텔의 18A 및 20A ( 1.8 및 2.0nm) 공정에 적용될 예정이며현재는 양산 중인 7 nm (타사 4nm 동등 수준) 공정에 적용하여 테스트가 진행되었습니다.BS PDN 은전력선들을 웨이퍼 후면으로 이동시켜전력과 시그널 배선을 분리하는 것인데요.기존은 트랜지스터 위에 시그널과 파워배선이 겹겹이 쌓인 형식이라면BS PDN 은 트랜지스터를 경계로시그널은 전면, 파워는 후면을 분리한 것입니다.1. 장점Back End of Line 에서 증가된 via 저항 개선트랜지스터 성능 개선소비 전력 감소시그널 과 파워 선 사이 간섭 제거Logic 트랜지스터 밀도 상승클럭 주파스 6%이상 증가, 전력소모(IR전압감소) 감소E-코어 Die 영역에서 셀 사용율 90%이상 증가시킴기존공정과 차이점웨이퍼 후면 과잉 실리콘 제거로 강성이 적어웨이펀 전면 시그널에 캐리어 웨이퍼를 붙이는 구조 유지이는 공정을 복잡하게 하는 이유공정 복잡은 비용으로 연결BS PDN 의 문제점공정 변화에도 불구하고 높은 수율 확보시그널과 파워 배선이 트랜지스터 양면에 위치하면서 열배출에는 불리Backside 측 파워를 제거하고, 트랜지스터 레이어에 접속해야 하므로 칩 디버그 작업이 용이하지 않음인털에 BS PDN 적용 최초 파운드리가 될것이나실제 양산 시 기존 PDN 대비 좋은 퍼포먼스를 나타낼 지는 미지수입니다.
기계공학
Q. 입식작업과 좌식 작업의 장단점은 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.어떤 물품을 생산하느냐에 따라라인생산과 셀 생산으로 분류되는데요.라인생산은제조작업을 여러개 단순작업으로 분해해컨베이어 주변에 배치된 작업자가 흘러오는 제품에 대해 자신의 할당작업을 순서대로 하는 방식으로낮은 인건비로 저가 소품종 대량생산에 적합합니다.각 작업자에 할당된 시간이 분산되면능숙하지 않은 작업자 위치에서 지체가 발생하기에 작업시간을 동일하게 공정설계를 해야합니다.작업속도가 느린사람에게 맞춰야하고 기계 지향 방식입니다.셀 생산이란선반형식 부스라는 작업 장소에 한명 또는 여러명 숙련자 배치로 작업전체 공정을 그자리에서 실시하는 방식입니다.고가의 다품종 소량 생산에 적합한 방식으로 협업속도가 높고 작업자 지향 방식입니다.그렇게 본다면라인생산에서는 입식방식을 지향할 것이고셀 생산에서는 좌식 방식이 지향될 것입니다.라인 생산 임에도 불구하고 좌식이 선택되는 경우는현미경 작업이 많습니다.최소 8시간 근무에 눈의 피로가 상당하죠또한 좌식은세밀하게 보기위해 머리 바로 위 전등을 달아놓는데이 또한 눈 피로를 유발합니다.인간은 기본적으로 기립동물이라 좌식근무 자체는 허리 질환에도 좋지 않습니다.생산과정에서 필요에 따라 좌식과 입식으로 근무자가 배치되겠으나모르는 분들은 좌식이 좋다 생각할 수 있으나실질적으로 근무해본 분들은좌식보다는 입식을 선호하십니다.