안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
Q. 3D프린터의 작동원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일반적인 기존 가공은모제 덩어리 저체를 절삭하는 가공방식으로 형상을 제작하나3D프린터는 적층가공, 즉 소재를 한층한층 쌓아서 형상을 제작하는 방식입ㄴ디ㅏ.이 형상 출력 방식은 명칭이 다양하므로동작원리에 따라 ISO에서는 프로세스를 총 7가지로 분류하였기에그 출력방식 들에 대해 간단히 열거해 보겠습니다.첫째소재압출방식필라멘트 형태의 열가소성 물질을 고온의 노즐에 녹여 압출하면서 한층 한층 적층해나가며 형상을 만드는 방식으로미국의 스타라타시스(stratasys)를 설립한 스콧 트럼프가 개발해서 상표권을 가지고 있으며 3D프린터의 특허가 풀리고 대중화 되면서 가격은 낮아지고, 출력속도는 빨라졌습니다필라멘트를 노즐에서 녹여 고온의 노즐에서 압축되어 나온 필라멘트를노즐이 움직이며 한층한층 쌓는 방식입니다.둘째광중합방식광경화성 수지에 빛을 조사하여 한층 씩 적층하는 방식으로 SLA가 대표적인 기술로 1984년 최초로 3d프린터를 개발한 charles Hull이 개발했습니다.정밀도와 표면조도의 뛰어남으로 쥬얼리나 치과 등에서 적용됩니다.수조에 레진을 채우고 레이저를 쏘면 반사경이 움직이면서 레이저 조절하고반사 레이저가 레진에 닿으면 그 부분이 굳으면서 첫레이어가 생성되며그 레이어 가 생성되면 배드가 아래로 내려가며 엑상 레진에 잠기는 방식으로 계속 반복입니다.셋째분말 소결 방식분말을 블레이드와 롤러로 분말 베드에 얇고 평평하게 깔아두고, 얇게 깔린 분말에 레이저를 쏘아 수평면에서 원하는 형상을 만드는 방식으로특수모래, 금속분말, 합성수지 등 분말로 된 소재면 무엇이든지 출력 가능하고, 어느정도의 품질은 나오지만 분말의 입자가 균일해야 하며 각 소재별로 레이저의 세팅을 따로 해야하는 번거로움이 있습니다.넷째결합체 분사방식분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌려 적층하는 방식으로 금속 재료의 경우 프린트 한 결과물이 사실상 그냥 플라스틱 풀이 굳은거나 다름없기때문에열처리 과정이 번거로운 방식입니다.다섯째소재분사방식액상 광경화성 수지를 노즐에서 분사한 후 광에너지를 이용하여 굳혀 적층하는 방식으로 잉크젯의 3D프린터 버전이라고 생각하심 됩니다.다양한 색상으로 프린팅 가능하며 높은 정밀도와 투명한 소재를 사용할 수 있어 돋보기에 사용하는 광학 렌즈를 프린팅할 수 있다는 특징이 있지만내구성이 좋지않고 소재 제한이 있으며, 빛에 민감한 단점을 가집니다.여섯째판재 적층 방식종이와 같은 얇은 재료를 레이저, 칼 등으로 조각하고 그것을 한층 한층 접착하는 방식으로 종이, 플라스틱, 금속재질의 시트 형태 재료를 층층이 접착한 후 칼이나 레이저 커터로 형태를 잡아서 자르는 작업의 반복으로 형상이 제작됩니다.열로 용접하는 것이 아니라서 내부 잔류응력 처리나 내부 공기 조절이 필요한 방식입니다.일곱째직접 용착 방식에너지 집중식 퇴적 방식이라고도 부르는데 열 에너지를 집중시켜서 물질을 용접, 적층하는 방식으로인두기와 납땜 공급기가 자동으로 움직이면서 적층해 나가는 방식이라 생각하시면 쉽고재료는 금속파우더 분사를 주로 사용합니다.ISO에서 규정한 7가지 방식에 속해 있는 대표적인 기술들을 나열해 봤습니다만각 장비 종류도 많고 방식이 다양하여 명칭이 여러가지이나실질적으로는 이 7가지에 속한다고 보시면 되겠습니다.
Q. 휴머노이드와 안드로이드의 차이는 무엇인가요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단은 굳이 차이를 둔다면결론부터 말씀드리면안드로이드는휴머노이드의 거대한 분류 중 하나라 말씀드릴 수 있겠습니다.즉, 모든 안드로이드는 휴머노이드에 들어가지만휴머노이드는 안드로이드는 아닙니다.휴머노이드는 대략적으로 인간의 신체와 유사한 구조와 동작능력을 가진 로봇을 통칭하는 것으로 대략 머리 몸통 팔, 다리, 꼭 다리가 아니더라도 바퀴형태 등인간 행동을 모방할 능력을 갖춘, 인간과 비슷한 형태의 로봇으로 보시면 되겠으나안드로이드는인간과 거의 유사해서 , 외모 및 행동까지 인강과 구별이 힘든 수준의 휴머노이드 인조인간 정도로판단하시면 되겠습니다.휴머노이드에서는전체적인 동작 및 행동판단 능력등을 위한 AI 딥러닝, 그에 따른 현장에서의 자율노동 및 협동로봇 수준으로혁신적인 발전을 하고있고그외 안드로이드 개열로의 개발상황이라면인간과의 실질적인 대화 및 인간의 표정까지 거의 답습하는 상체부분의 기술은 비약적으로 발전하고 있는 상황입니다.이 상체의 안드로이드에 몸통이하 휴머노이드까지 접목되는 날이오면안드로이드의 완성이라 판단됩니다만아직은 실현되지 않았지만현 시대의 기술발전 속도를 봐서향후 10년 안에 시제품이 나오지 않을까 하는 일종의 두려움이 생기기도 합니다.
Q. 도금과 관련된 질문으로 종류와 그 원리에 대해서 궁금합니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.말씀대로 도금은전기도금, 화학도금, 그리고 그외 용융도금, 아연/ 크롬 도금 등이 있습니다.각 도금별로 나눠서 종류 및 사용 처, 장단점으 나열해보면전기도금은 전기 화학적 반응을 적용한것으로 전기를 흘리고 금속표면에서 금속이온들이 들어붙게 하는것으로금, 은, 니켈, 크롬 등이 사용되고, 부식 방지 목적에 좋습니다.화학도금은전류를 안쓰는 무전해방식 도금으로, 화학적 환원 반응을통해 도금을 하는 것으로주로 니켈 도금에 사용되고, 두께가 균일한 도금이 가능합니다.용융도금은비철 금속을 녹인데다가 도금할 물체를 넣어서 피막을 입히는 방식으로 가로등 등에 주로 사용됩니다.전기도금의 장단점은다양한금속에 적용되고, 장식효과가 좋으나두께조절이 힘들고, 환경에 민감한 단점이 있습니다.화학도금은균일한 두께 도금이 가능하고, 복잡한 형상도금도 가능하나도금속도가 늦고, 비용이 많이 드는 편입니다.용융도금은도금두께를 두껍게 할 수 있어서 내식성이 상당히 좋게 됩니다만도금층의 균일성 유지가 힘들고, 고온처리에 따른 금속 변형 가능성이 있습니다.
Q. 인형뽑기의 원리가 따로 있을까요?!!
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.인형 뽑기 기계는인형까지 집게가 이동하는 데는 서보모터로 제어되어정확한 위치에 멈추도록 하는 것이고실제 인형을 집는 집게 부분은피스톤 운동을 통해 열리고 닫히는데이는 모터와 연결된 볼트 너트의 구조로 작동됩니다.아무리 해도 집게를 집은 힘이 약해져 버리거나 헐렁거리면결국 인형을 못뽑게 되는 건데요.이는 콘트롤 부분으로집게 힘 조절 부분의 설정 프로그램을 통해 변경 가능하고또한 잘 집었다해도들어올리는 순간 집게를 살짝 흔들거리게 설정을 해버리면 거기서도 떨어집니다.이런 조작을 업주나 기계관리 기술자가 소프트웨어 조작이나기계 내부 설정을 통해 가능한 것으로 압니다.
Q. 우리나라의 휴머노이드 개발 수준은 어느 정도까지 올라와있나요?
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.일단 우리나라 휴머노이드는 미국이나 중국 과의 기술수준에서 격차를 보이고있습니다핵심부품들이 아직도 국산화 비율이 낮아 해외에 의존하다보니 더욱 그런데요.미국은 보스턴 다이나믹스의 아틀라스 같은 모델로 기술적 우위를 보여주고있고일본도 아시모 같은 휴머노이드를 전면에 내놓았기에 일단은 우위를 보이고 있습닏.중국도 막대한 투자를 통해 서비스로봇 분야에서 미국과 격차를 치열하게 좁히는 상황인데요.국내 같은 경우는휴머노이드라 하면레인보우 로보틱스에서 이족보행 로봇 휴보를 개발한 것으로 대표적 휴머노이드 회사라 할 수 있습니다만그 후 딱히 보여주는 모습은 없긴했습니다.다만 최근의 트랜드인 인공지능 분야의 제어관련 연구원 채용에 따른 인공지능 제어 역량 강화 및로봇 동역학 분야 강화를 통해휴머노이드 로봇의 AI제어기술의 지능화와 안정성을 높이기 위해 힘쓰고 있으며특히최근 삼성전자의 자회사로 편입됨으로써 소프트웨어 및 AI 와의 결합을 통한 글로벌 수준 휴머노이드 개발가속을 위해 노력중인 것으로 압니다.완전한 휴머노이드라고는 할 수 없겠으나하체를 바퀴형으로 하고 상태를 양팔 로봇 형태로 만든RB-Y1 이라는 모델을 지난해 출시했으며미국에서 '이동형 양팔로봇' 으로 상표권 까지 출원한 상태입니다.산업용, 군사용, 교육용 등 다양한 분야에서 활용가능한 형태로 보시면 되겠습니다.