AI 제조 혁신은 ‘조용한 혁명’…TI, ‘지속가능 MCU’ 일상필수

[MCU유니버스] ③ 라이언 왕 TI 시스템 및 엔지니어링 마케팅 책임자 “생활향상의 숨겨진 기술”

[디지털데일리 김문기 기자] “대부분 산업용 애플리케이션 내 기술을 상상하보면, 일상생활에서 멀리 떨어져 있는 것처럼 보이는 대형 기계와 복잡한 제조 공정을 떠올리게 된다. 하지만 이 기술들은 스마트폰만큼이나 우리의 일상에 필수적이며 유익하다. 숨어있는 비하인트 스토리를 알게 된다면 우리가 깨어나는 순간부터 잠자리에 들 때까지 제조에서 물류에 이르기 까지 조용히 우리의 세계를 움직이는 모습을 손쉽게 알게 될 것이다.”

라이언 왕 텍사스인스트루먼트(TI) 라이언 왕 (Ryan Wang) 시스템 엔지니어링 및 마케팅 총괄 디렉터(이사)는 ‘일상 생활을 향상시키는 숨겨진 기술’인 ‘일상의 산업’과 관련해 산업용 애플리케이션이 보다 지속 가능하고 편리하며 안전한 일생 생활을 영위하는 데 필수적이라며 이같이 서술했다.

그는 “실시간 제어를 통해 시스템은 정의된 시간 내에서 데이터를 수집하고 처리하며 스스로를 업데이트할 수 있으며, 스마트 센싱은 사람과 기계를 감지할 수 있고, 엣지 인공지능(AI)은 빠르고 효율적으로 결정을 내릴 수 있다”라며, “이 기술은 우리의 시간을 절약하고 편의성을 높여주기도 하며, 우리의 집과 인프라에서 안전을 보장하고, 지속 가능한 삶을 살 수 있도록 해준다”고 강조했다.

산업용 애플리케이션은 우리가 생각하는 것보다 일상 편의성을 획기적으로 증대시키고 있다. 예를 들어, 이전에는 매장을 찾아야 했지만, 이제는 몇 번의 클릭만으로 온라인 주문이 가능하다. 거실의 최적 온도를 설정하는 것과 같은 결정은 생각하기도 전에 인공지능(AI)이 스스로 해내기도 한다. 이같은 스마트 센싱 및 엣지 AI와 같은 기술은 당장 눈에 보이지 않더라도 우리 삶에 점점 더 필수화되고 있다.

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◆일상 생활을 획기적으로 바꾸는 작은 힘

산업용 애플리케이션의 혁신은 엔드투엔드 측면에서의 고객 일상을 보다 풍요롭게 바꿀 수 있다.

가령, 물류 센터에 모바일 로봇 솔루션을 배치했다고 가정해보면, 몇 분만에 선반에서 원하는 품목을 찾아 당일 발송을 준비할 수 있다. 로봇과 직원의 협업은 반복적인 작업을 보다 빠르고 효율적으로 해결할 수 있다. 첨단 안전과 지각, 내비게이션 기술은 로봇을 효과적으로 활용할 수 있게 한다. 높은 정밀성과 AI를 통한 전력효율적인 역할까지도 수행할 수 있다.

로봇과 같이 커다란 기계만이 일상을 바꾸는 것은 아니다. 작은 센서도 일상의 질을 획기적으로 높일 수 있다. 예를 들어 최신 반도체 온도 센서를 사용한 온도 조절기가 있다면, 0.1도라는 미세한 차이도 인식해 실내 온도를 알아서 스스로 올리고 내릴 수 있다.

왕 이사는 “초고주파(mmWave) 기술을 사용한 온도 조절기는 집에 사람이 있는지 감지해 에너지 효율성과 편안함을 균형 있게 맞추기 위해 온도를 자동으로 조절할 수 있다”라며, “또한 초고주파 기술을 사용하면 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템이 실내에서 사용자의 위치와 활동을 감지할 수도 있다. 이를 통해 시스템은 공기 흐름을 정확하게 지시하고 냉방 용량을 동적으로 조정하여 가장 편안한 환경을 만들 수 있다”고 설명했다.

물론 가까운 미래에 가정 내 휴머노이드 로봇을 상상해볼 수도 있다. 청소뿐만 아니라 집안일과 같은 작업을 처리할 수 있는 로봇 말이다. 이 로봇은 주변 환경과 지능적으로 상호 작용하여 필요에 따라 적응하고 최적화한다. 이러한 혁신이 진화함에 따라 일상을 단순화하고 더 스마트한 세상을 열 수 있는 계기가 된다.

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◆능률만 올리는 것은 아니다…안정성 강화

산업용 애플리케이션 제조 혁신을 통해 작업의 능률만을 높이는 것은 아니다. 산업 현장에서 무엇보다 중요한 덕목은 바로 ‘안전’이다.

왕 이사는 “산업용 애플리케이션도 안전을 강화하는 데 중요한 역할을 하는데, 종종 여러분이 즉시 알아차리지 못할 수 있는 방식으로 이뤄진다”라며, “엣지 AI와 실시간 제어와 같은 기술은 우리의 프라이버시를 침해하지 않고도 우리의 집과 가족을 모니터링할 수 있다”고 강조했다.

앞서 예로 들었던 물류센터를 떠올린다면, 창고에서 로봇 자동화와 엣지 AI 기반 안전 시스템은 잠재적으로 위험한 작업을 처리해 근로자를 보호할 수 있다. 지난 2019년 전세계적으로 약 3억9500만 명의 근로자가 직장 관련 부상을 입은 것으로 조사됐다. 실시간 제어 시스템과 센서가 장착된 로봇은 제한 구역에서 사람을 감지하면 즉시 멈추도록 프로그래밍돼 일부 직장 관련 부상 위험을 줄일 수 있다.

또한 이 역시 앞에 예시로 들었지만 가정 내 실내 온도 유지를 산업 현장에 그대로 가져온다면 안전에 도움이 될 수도 잇다. 건물 안전에서 산업 기술은 건강한 실내 환경을 유지하기 위해 실시간으로 공기 흐름, 온도 및 습도를 제어하는 스마트 HVAC 시스템의 개발로 이어졌기 때문이다.

이를 머신 러닝과 엣지 AI를 통합함으로써 HVAC 시스템은 진동, 온도 및 음향 신호에 대해 모터 구동 베어링을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 이 예측 유지 관리로 예상치 못한 고장을 줄이고 모터 수명을 연장하여 노동자에게 편안하고 안전한 작업 환경을 제공한다.

에너지 분야에서도 이같은 안정성을 도모할 수 있다. 태양광 시스템에서 아크 결함(화재 위험을 초래할 수 있는 높은 전류)은 손상된 배선, 느슨한 연결 또는 외부 구성 요소의 날씨 관련 마모로 인해 발생할 수 있다.

AI 기술을 응용한 아크 결함 감지 기술은 태양광 인버터에 적용돼 전기 회로를 지속적으로 모니터링해준다. 잠재적인 아크 결함을 나타낼 수 있는 전류 흐름의 위험한 패턴을 식별합니다. 통합된 엣지 AI 기술을 갖춘 고급 센서와 마이크로프로세서는 정상적인 전력 변동과 위험한 아크를 정확하게 구별할 수 있다. 결함이 감지되면 시스템은 즉시 전원을 차단해 전기를 차단하여 결함이 화재로 확대되는 것을 방지한다.

그는 “이러한 모든 분야에서 산업용 애플리케이션과 그 기술은 대부분 배후에서 작동하지만 보다 안전한 생활 환경에 직접적으로 크게 기여한다”라며, “인프라 무결성 관리에서 주택 보안에 이르기까지 이러한 기술은 일상 생활에 깊이 내재된 안전 계층을 제공하여 현대 생활을 보다 편리하고 안전하게 만든다”고 말했다.

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◆'지속가능성'을 위한 MCU 혁신

미래가 더욱 지속 가능해짐에 따라 태양광 발전 및 에너지 저장 시스템과 같은 재생 에너지 솔루션이 부상하고 있다. 일상적인 에너지 비용을 줄이고 집에서 탄소 발자국을 줄이는 데 필수적이 되고 있다. 일상적인 통근에 전기 자동차를 사용하는 것이 주된 예시다.

물론, 가정, 기업 및 에너지 회사가 에너지를 효과적으로 활용, 변환 및 수송하기 위해 노력함에 따라 최대 전력 변환 효율과 스마트 에너지 관리를 달성하는 것은 여전히 복잡한 과제다. 더 높은 효율성에 대한 요구는 실시간 제어 및 와이드 밴드갭 반도체와 같은 지속적인 기술적 혁신을 촉진한다.

왕 이사는 “질화갈륨(GaN)과 같은 와이드 밴드갭 반도체는 차세대 전력 스위치를 대표한다”라며, “GaN 반도체는 높은 전압, 온도 및 주파수에서 효율적으로 작동할 수 있어 전력 변환기가 더 효율적이 되고 스위치가 차단 상태와 전도 상태 사이를 이동할 때 발생하는 스위칭 손실을 최소화하는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

TI는 GaN 집적 회로와 페어링하는 C2000 실시간 마이크로컨트롤러를 통해 태양광 인버터와 에너지 저장 시스템이 최대 효율로 작동해 스위칭 손실을 줄이면서 더 높은 전력을 공급할 수 있도록 도울 수 있다. 이러한 조합은 그리드 전력에 대한 의존도를 낮추고 전기 비용을 낮출 뿐만 아니라 재생 에너지를 일상 생활에 통합된다.

그는 “여러 응용 프로그램에서 이러한 기술을 사용하지만, 이러한 기술은 우리가 매일 사용하는 제품을 유지하고, 에너지 사용을 최적화하고, 우리가 의존하는 인프라를 강화하기 위해 함께 작동한다”라며, “우리가 보다 지속 가능하고, 효율적이며, 안전한 미래를 향해 노력함에 따라, 산업용 응용 분야의 기술은 선두에 서서 조용히 우리의 일상 생활에 힘을 실어 줄 것”이라고 강조했다.

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