1.심사평
칩센 전자책이 아닌 일반 아날로그 서책을 디지털을 이용하여 활용하는 아이디어가 신선합니다. 실제 실용성이 있을지에 대한 의문이 있을 수 있지만 참신한 아이디어라고 생각한다.
뉴티씨 현대인의 독서 부족을 보충해줄 수 있는 좋은 아이템이라고 생각한다. 작심삼일이 되기 쉬운데 3일째에 알림을 주면 끝까지 읽을 수도 있지 않을까 생각한다.
위드로봇 책갈피를 스마트폰과 연동하는 아이디어는 좋으나 전체적인 사용 편의성을 고려해 보면 실용성이 많이 떨어진다.

2. 작품 제목
Check 책은 현대인들의 부족한 독서량을 다시 올려줄 수 있는 스마트책갈피로서 책을 자주 확인(check) 하게 한다는 의미로 Check 책이라고 작명하였습니다.

3. 작품 개요 및 설명
문화체육관광부의 작년 조사에 따르면 성인남녀의 약 60%가 자신의 독서량이 부족함을 인지하고 있습니다. 우리 주위에서도 많은 사람들이 책을 읽다가 잠시 그만 읽을 경우 책을 덮고 책의 존재조차 까먹고 다 읽지 못하게 되는 경우를 쉽게 찾을 수 있습니다. 또한, 책의 대한 흥미는 매우 쉽게 사라지기 때문에, 추후에 책을 발견하더라도 이미 책의 대한 관심이 많이 떨어져 다시 책을 보지 않게 됩니다.
현재 우리 사회에서 가장 많이 쓰이는 책갈피인 종이 혹은 코팅 책갈피는 아무 기능이 없이 말 그대로 책에 꽂는 기능뿐입니다. 이에 따라 많은 유용한 기능들을 가진 디지털 책갈피들이 개발되었습니다. 예를 들어, 사전 기능을 탑재한 책갈피 또는 독서시간을 기록해주는 책갈피들이 개발되었습니다. 하지만, 이러한 유용한 책갈피들은 책을 읽는 동안에는 매우 유용하나 책을 읽다 도중에 덮을 경우는 사용자에게 아무 알림을 주지 않아 사용자가 책에 관하여 망각을 할 가능성이 큽니다.
바른ICT연구소의 통계에 따르면 학생은 하루 평균 5시간, 성인은 평균 4시간 스마트폰을 이용하는 것으로 밝혀졌습니다. 이처럼 우리사회에서 스마트폰은 하나의 문화로서 자리잡고 있습니다. 이에 따라, 저희는 책갈피를 꽂는 순간 핸드폰에 신호가 전송되어 일정 시간이 지난 경우 핸드폰이 알림을 보내 사용자에게 책에 관하여 상기시켜주는 책갈피를 개발하기로 결정하였습니다.

3.1. 간단한 작품설명 및 작품사진
책갈피를 책에 꽂으면 핸드폰으로 신호를 전송하여 책갈피가 책에 꽂혀있는 시간을 계산하고, 설정 시간이 된 경우 푸시 알림으로 사용자에게 독서를 장려하는 책갈피입니다.

3.2. 주요 동작 및 특징
3.2.1. (APP) 기간 설정
사용자는 책갈피를 꽂은 후 어느 정도 기간이 지난 후 알람을 받고 싶은지 설정할 수 있습니다. 만약 설정하지 않는다면 default 값으로 3일이 지정되어 있습니다.

3.2.2. (아두이노) 책갈피 굽히기(90’->0’/180’)
책갈피를 책에 꽂은 후 윗면을 굽힌다면 책갈피가 책과 정확히 맞닿아 손상의 위험이 매우 적어집니다. 위 그림을 보면 알 수 있듯이 수평으로 넓게 펼쳐진 윗면과 수직으로 세워져 있는 아랫면이 있습니다. 아랫면은 책에 들어가는 책갈피 역할을 해주는 것이고, 윗면은 회로가 올라오는 공간입니다. 하드웨어적으로 윗면은 0 ~ 180도까지 각 움직임의 제한을 가지고 있고 90도 마다 고정하는 잠금장치가 하드웨어적으로 걸려서 윗면을 수직으로 세운다고 해도 쓰러질 염려는 하지 않아도 됩니다. 이 때문에 90’에서 다른 각도로 윗면을 움직이려고 한다면 잠금장치를 풀기 위해 스위치를 눌러야만 합니다.

3.2.3. (아두이노) 블루투스 송신
1. 스위치 누르기 전
2. 스위치 누른 후
3. 스위치 뗀 직후 (Rising edge 발생)
4. 1번으로 돌아옴

책갈피를 굽히기 위해 스위치를 눌렀다 때는 순간 윗면에 부착되어 있는 아두이노 나노에서 특정 신호를 핸드폰에 송신합니다. 구체적으로 설명을 하자면, 회로도 및 밑의 오실로스코프 사진에서 확인할 수 있듯이 풀업저항을 D2, 즉 외부인터럽트와 연결하여 스위치가 눌릴 경우 D2가 LOW가 됩니다. 프로그래밍 시 EICRA = 0×03을 이용하여 외부인터럽트가 Rising edge에 발동하도록 설정하였으므로 스위치를 떼는 순간 외부인터럽트가 발동됩니다. 외부인터럽트가 발동되면 타이머를 설정하여 0.5초가 지나면 타이머 인터럽트가 발동되어 블루투스를 통해 페어링 되어있는 장치, 즉 핸드폰에 특정 신호를 보내는 방식입니다.

3.2.4. (APP) 푸시알림
아두이노 나노에서 특정 신호를 수신하면 (현재시간-수신한 순간)의 수식을 통해 사용자가 책갈피를 꽂기 시작한 시간을 계산합니다. 만약 사용자가 설정한 기간을 수식의 결과값이 넘게 되면 핸드폰 내부 푸시 알림이 발송되어 사용자에게 책갈피가 꽂혀 있는 책에 대해 상기시켜줍니다.

3.2.5. (아두이노) Sleep 모드
전력을 최대한 절약하기 위해 아두이노 나노는 항상 Sleep모드에 들어가 있습니다. Sleep 모드 중 외부 인터럽트가 발동 즉, 스위치가 눌렸다 떼어지는 순간 Sleep 모드에서 깨어나 1초 내외의 짧은 시간 동안 특정 신호를 핸드폰에 전송하고 다시 Sleep 모드에 들어가 전력을 아낍니다.

3.2.6.(아두이노, APP) 책갈피 펼치기(0’/180’->90’) 및 신호 송수신
앞서 ‘책갈피 굽히기’에서 소개했듯, 0도, 90도, 180도마다 잠금장치가 걸립니다. 사용자가 책을 다시 읽기 위해 책을 펼치면 책갈피 또한 ㄱ자에서 I자로 변경해주어야 합니다. 이때 사용자는 잠금장치를 풀기 위해 스위치를 누르게 되며 스위치를 때는 순간 외부 인터럽트가 발동하여 핸드폰에 신호를 보내게 됩니다. APP에서 신호를 수신하면 책을 펼쳤음을 인지하고 타이머를 정지시킵니다.

3.3. 전체 시스템 구성

3.4. 개발환경
아두이노 나노는 Arduino IDE를 이용하여 C/C++을 기반으로 개발하였습니다. 구체적으로 블루투스 통신 및 Sleep 모드는 Ardunio 라이브러리를 사용하였고, 이를 제외하고는 전부 Atmega328p의 datasheet을 기반으로 레지스터들을 이용해 개발하였습니다. APP은 App Inventor 2를 이용하여 개발하였습니다.

3.5. 단계별 제작 과정
3.5.1. 간트차트

3.5.2. 하드웨어
작은 부품을 만드는 일이라서 3D 프린팅도 얼마 걸리지 않을 거라 예상하고 시작한 작업이었지만, 생각보다 어려운 점이 많이 있었고 문제점 해결에 시간이 많이 할애되었습니다.

문제점 1 : 필라멘트의 수축
작은 부품이다 보니 3D프린터의 필라멘트가 식는 과정에서 불과 몇 미리 수축하였을 뿐이지만 상대적으로 많은 영향을 받았고 이에 따라 여러 번의 시도를 하였고, 실험적으로 어느 정도 수축하는지 알아낸 뒤 도면을 다시 그려 해결하였습니다.

문제점 2 : 구조적 문제
우리 작품은 90도의 회전각을 가지는 작품으로써 펴졌다 굽었다를 반복해서 작동하는 시스템입니다. 굽히는 건 문제가 아니었지만 펼쳐졌을 때 고정 방법에 대해 여러 번 생각했고, 단 색 볼펜에서 영감을 얻어 볼펜과 비슷한 구조를 축 내부에 설치하여 90도마다 락이 걸릴 수 있게 하였습니다.

문제점 3 : 건전지 설계
사진처럼 처음엔 건전지 3개를 장착해서 아두이노와 블루투스에 전력을 공급하여 작동시키는 설계를 하였지만, 아래 설계의 문제점은 전류가 부족하여 제대로 블루투스에 전력을 주지 못하여, 블루투스가 꺼졌다 커졌다 하는 문제점이 발생하였습니다.
이에 배터리를 한 개 더 장착해보는 방안을 생각하였고, 최종적으로는 배터리 4개를 장착한 하드웨어를 제작하였고 또한 위에 선이나 부품 파손을 방지하기 위한 덮개를 만들어서 추가적으로 장착하였습니다.

위 사진이 최종 완성본의 책갈피 모습이다.

3.5.3. 아두이노 소프트웨어

초기 책갈피는 전원이 들어오면 항상 무한히 신호를 보내며 전원이 끊어지면 신호를 안 보내는 구조로 설계가 되었었습니다. 하지만 이 경우 애플리케이션 개발시 고려할 부분이 많이 생겨 외부인터럽트를 이용하여 버튼을 눌렀다 땔 경우 정확히 한번만 신호를 날리는 것으로 변경하였습니다. 이에 관해, 전력 소모 문제가 새로 대두되었는데, 전력 소모에 관하여는 Sleep 모드를 이용하여 해결하였습니다.

3.5.4. 어플리케이션

개발과정에 있어서 우선적 목표로 했던 애플리케이션은 그렇게 높은 수준의 프로그래밍이 필요한 것은 아니었기 때문에 App Inventor 2로 제작하는 것을 선택하게 되었다. UI는 꼭 필요한 기능만 모아 한 페이지로 아래 그림과 같이 구성하였다.

우선적으로 앱이 실행되면 위와 같이 토스트 메시지가 출력된다.
마지막으로 책을 읽은 시간을 계산하기 위해 우선적으로 블루투스 연결을 해야 하며 연결은 위 그림의 왼쪽 상단 ‘연결하기’버튼을 이용해 구현했다.
‘연결하기’ 버튼을 누르면 우측 그림과 같이 페어링된 기기 목록이 나타난다. 미리 스마트폰의 설정에서 페어링을 시켜놓은 기기는 이 목록에 나타난다. 작품에 사용한 블루투스 통신 모듈 HC-06을 선택하면 잠시 후 연결이 되는데, 연결이 완료된 상태에서 스위치를 누르면 그 시점부터 시간을 재기 시작한다. 왼쪽 그림이 이에 해당한다. 알림을 얼마 후에 실행되도록 할 것인지는 우측 하단의 ‘설정’버튼을 눌러 변경할 수 있다.

‘설정’버튼을 누르면 위와 같이 숨겨진 설정 창이 나타나 알림 주기를 설정할 수 있게 된다. 임시로 1, 2, 3일 후와 테스트용으로 1분 후를 설정할 수 있도록 했다. ‘확인’버튼을 누르면 다시 설정 창이 사라지게 된다.
시간이 흘러 설정한 시간(위 그림에서는 1분으로 설정)에 도달하게 되면 앱은 푸시 알림을 출력한다. 사용자로 하여금 다시 책을 읽도록 알림을 주는 것이다. 스위치를 다시 한번 누르면 경과 시간이 0으로 초기화되기 때문에 어렵지 않고 간단하게 독서에 방해를 주지 않는 최소한의 선에서 효율적인 동기 부여 시스템을 구현할 수 있었다.

4. 참고문헌
문화체육관광부. (2017). 국민 독서실태 조사”, 문화체육관광부, 세종특별자치시, pp73~74
박근용, 임지선. (2017). “[통계실태조사] 스마트폰 중독? 중독이 아니라 이젠 생활이죠!” 바른ICT연구소. <http://barunict.kr/?p=7490>. 2018.03.25

5. 회로도

6. 아두이노 소스코드

SEMICON KOREA 2018

최대 규모의 반도체 산업 대표 전시회인 세미콘 코리아 2019가 1월 23일부터 25일까지 서울 코엑스에서 개최되었다. 한국은 2018년도에 2년 연속 전 세계 최대의 반도체 장비 시장 규모를 유지하고 있으며 대한민국 최대의 반도체 산업전으로 관련업계의 최신 기술을 공유하고 각종 비즈니스 기회를 창출하였다. 인공지능과 스마트팩토리, 5G의 발달로 데이터양이 급격하게 증가하면서 반도체의 중요성은 날로 커지고 있어 이러한 이슈에 초점을 맞춰 ‘CONNECT, COLLABORATE, INNOVATE’ 라는 주제를 중심으로 진행이 되었다. 지난해 방문객은 4만 8천여 명으로 집계되었고 총 469개의 업체가 참가하였으며 역대 최대 규모의 최다 참관객이 방문한 것으로 전해진다.

일본 기업 ULVAC은 메모리 반도체와 TFT-LCD 진공 기술 분야 전문 기업으로 둘러보고 있는 참관객들로 붐볐다. 이 업체는 진공솔루션뿐만 아니라 진공펌프, LCD 반도체, OLED PDP 장비 등 다양한 반도체 제조용 기기들을 제조 및 공급한다. 이번 전시회에서는 GHD 시리즈를 선보였는데 이 장비는 헬륨 누출 탐지기, 분석 장비, 실험실의 실험 장비로 널리 사용이 된다.
DAP 시리즈는 가장 작은 펌프 시리즈로, 섬세한 작업이 필요한 곳에 사용하기에 좋다. 고무 다이어프램을 사용해 깔끔하고 오일이 없는 진공 환경을 만들어준다. DAP 시리즈는 진공 핀셋, 의료 장비, 인쇄 장비, 살균기 등 여러 분야에 사용이 가능하다.

누설감지기 HELIOT 900 시리즈는 헬륨 IN ULTRA 유량 모드에서 5L /s 펌핑 속도로 고속 펌핑 기능을 갖춰 시장에서 최고 속도를 자랑한다. 특히 누설 테스트가 차동 펌핑 시스템으로 수행될 때 감도가 향상된다. 사용하기 쉽도록 무선 태블릿 컨트롤러가 있으며 휴대용으로 제작되어 진공 및 스니퍼 모드에서 독립형 장치로도 사용할 수 있으며 PLC 시스템에 연결되어 통합 누설 테스트 시스템으로도 사용 가능하다. 내부 구성 또한 손쉬운 유지 보수이 가능하게 설계되어, 이온 소스, 공기 필터, 펌프 오일 등을 쉽게 교체할 수 있으며 따로 도구를 사용하지 않고도 쉽게 제거가 가능하다. 자동차 산업, 에어컨, 반도체, 식품 산업, 의료기기 등 다양한 산업에서 활용이 가능하다.

반도체 테스트 솔루션을 다양하게 선보인 NATIONAL INSTRUMENTS 사의 5G 테스트 솔루션은 R&D급 측정 성능, OTA 측정이 가능하며 3GPP 5G NR 웨이브 폼 및 대역폭을 지원하고 최대 16개의 mmWave 포트를 지원한다. 빠른 테스트가 가능해 개발과 양산까지 모두 적용이 가능한 플랫폼이다.

PMIC 테스트 솔루션은 모바일, 웨어러블, 사물인터넷(IoT)의 저전력 디바이스를 위한 PMIC 특성화 테스트를 할 수 있는 솔루션으로 R&D 부터 양산까지 모두 적용이 가능한 최초의 PXI 기반 벡터 솔루션이다. 많은 기업들이 PMIC 테스트 시스템의 비용과 크기를 효율적으로 줄이기 위해 노력하는 상황에서 이 솔루션은 전체 비용을 크게 절감할 수 있어 특히 효과적이다.

TORAY는 산소 농도계 MS-500을 선보여 눈길을 끌었다. ppm 레벨의 저농도에서 산소 농도까지 1대로 측정이 가능해 복수 포인트의 산소 농도 관리에 최적화된 제품이다. TORAY 만의 초소형 지르코니아 센서가 탑재되어 있어 장기간 안정적으로 고정도 측정을 실현하였다. 특수 코팅 처리된 내구성이 높은 센서가 탑재되어 있으며, 센서 직접 삽입 방식으로 진공에서도 사용이 가능하다. 또한, 소형 사이즈로 합리적인 가격대를 자랑해 반도체 제조 장비부터 진공 용도까지 비용 절감에 효율적이다.

(주)한국휴글전자는 반도체 생산 환경에 맞는 반도체 제조 장치를 전문적으로 개발하고 ISO9001과 9002인증을 취득한 기업으로 초음파 드라이 클리너, 이오나이저, 반도체 조립장치, UV 필름 등 다양한 제품들을 선보였다. 이 제품은 표면층에 부착된 미립자를 초음파 진동 공기로 들뜨게 만들어 슬릿에서 빨아들이는 방식의 비 접촉 방식 클리너로, 제품의 눈에 보이지 않는 아주 작은 미세한 물질을 없애고 싶을 때 사용하기에 더욱 좋다.

올림푸스한국(주)에서는 최신 산업 현미경과 산업 내시경을 선보였다. 올림푸스의 산업 현미경은 반도체 및 전자기판 등 다양한 산업 제품들의 검사 및 측정 장비로 활용되고 있다. 뛰어난 사양을 자랑하는 레이저 현미경 OLS 5000은 레이저 스캔 방식을 적용해 샘플의 복잡한 표면에 접촉하지 않고도 측정이 가능한 제품으로 세계 최고의 분해능과 편리한 사용자 인터페이스를 제공해 반복 정밀도를 자랑한다. 비접촉 방식으로 샘플에 손상을 입히지 않으며, 접촉식 프로브 팁보다 더욱더 정밀한 측정이 가능하다. 현미경의 스캔 알고리즘은 향상된 데이터 품질과 속도를 제공하고, 스캔 시간을 획기적으로 줄여 사용자의 생산성을 크게 높인다. 3D 영상을 구현하는 것이 특장점인데 405nm의 레이저 광원은 높은 분해능을 자랑하며, 이렇게 획득한 이미지를 다양한 툴로 측정이 가능하다. 다중영역 병합 기능을 사용해 넓은 영역에 대한 3D 합성도 가능하다.

HORIBA는 레이저 입자 크기 분석기 LA-960을 선보였다. 이 제품은 업계를 선도하는 HORIBA의 대표적인 제품으로 10 나노미터와 5 밀리미터 사이의 매우 작은 입자 크기 측정이 가능하다. 또한, 내구성이 우수한 센서를 사용한 저농도 농도계 HF-960M을 선보였다. 이 농도계는 저동도의 불산, 염산, 암모니아를 정밀하게 측정하며 HF, HCI, NH3, 전도도, 온도의 5성분을 측정하며 각 농도의 상·하한 설정 외에도 여러 가지 출력 선택이 가능한 제품이다. 다양한 분야에서 건식 및 습식 측정이 가능하며 한 샘플에서 다음 샘플까지의 전체 처리 시간이 단 1분이라는 점이 특장점이다. 이 시간은 일반적인 측정 시간의 4분의 1에 불과해 빠른 테스트 결과값을 확인할 수 있다. 또한 한눈에 알아보기 쉬운 버튼 배치를 통해 사용자가 조작하기가 쉬우며 분석부와 순환계가 일체형으로 이루어져 있는 컴팩트한 장비로 측정 작업 시에 효율적이며 공간 절약에 효과적이다.

혼합 사출 시스템 액체 기화기 MV-2000 시리즈는 새로운 토네이도 흐름 방식을 사용하여 저온에서도 안정적인 증발을 구현하고 이전 제품에 비해 크게 개선되어 성능이 우수하다. 사용 지점 부근에서 직접 기화되어 빠른 속도로 제어하고, 버블링과 베이킹 방식을 지원함으로써 설치할 때 면적과 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한 쉽게 열이 분해되는 액체 소스인 High-k와 같은 액체의 증발에도 적합한 시스템이다.

ADVANTECH에서는 다양한 산업용 태블릿 및 터치 패널 PC를 선보였다. 산업용 등급을 갖춘 PWS-472는 ARM Cortex-A53 쿼드 코어 프로세서와 안드로이드 5.1 OS를 지원하는 산업용 등급의 핸드헬드 터미널로 고휘도 HD LCD 스크린으로 최적의 가시성을 제공하며 정전식 멀티 터치 타입으로 편리한 조작을 할 수 있어 사용자 편의성을 크게 높였다. 안드로이드 운영체제를 지원함으로써 다양한 애플리케이션을 위한 개발 및 업데이트가 용이하며 사용자 친화적인 인터페이스를 제공한다. 전후면에 카메라가 내장되어 있어 다양한 종류의 실시간 수집을 지원한다. 이렇게 수집한 데이터를 Wi-Fi, GPS, 블루투스 등의 무선 통신 기술로 중앙 시스템에 전송 가능하며 작업 및 운영 효율을 대폭 향상시킨다. 따라서 제조, 물류, 창고 관리 등에 특히 용이하다. 태블릿 PC AIM-37 도 산업용 등급을 갖췄으며, 최대 12000시간의 수명을 보장하며 동시에 두께가 1.7mm로 슬림한 디자인과 가벼운 무게를 자랑한다. IP54 등급으로 전면 패널은 물과 먼지로부터 기기를 보호하며, 특히 UART/포고 핀 커넥터를 통해 다양한 액세서리와 여러 주변 장치와 통합되어 높은 확장성으로 생산 효율성을 크게 높이며, 사용자의 작업 효율을 증가시킨다.

(주)어코랩은 초음파 검사 장비 전문 벤처기업으로 세계 최고 수준의 초음파 C-스캔 시스템과 반도체 검사용 초음파 현미경 등 다양한 종류의 산업용 초음파 검사시스템을 개발, 제작하고 있는 업체이다. 국내 최초 자동화 초음파 탐상 장치 상용화에 성공한 기업으로, 중국, 미국, 캐나다 등에 시스템을 수출하고 있다. 전시회에서 선보인 초음파 탐상 장치 시스템은 직관적인 설계로 설계 검증이 가능해 재가공 비용을 70% 줄일 수 있다. 또한 설계 데이터 간의 정보 공유로 설계 프로세스를 단축시킬 수 있어 업무 효율성이 증대된다.

5년 연속 세미콘 코리아에 참가한 (주)메티스는 다수의 반도체 장비를 제조하는 기업으로 한층 발전된 CO-LINK 관련 제품을 비롯해 단자대 온도 측정기, 화재감지기 등의 제품을 선보였다. 그중에서 화재감지기 MT99DK13-FD01은 소형 사이즈의 분전반 및 산업생산 라인에 설치하여 화재 발생에 의한 연기를 감지하여 화재의 발생을 빠르게 탐지한다. 광전식의 연기 감지 방식으로 챔버 내의 암실에 연기 유입 시 암실 내 난반사를 수광부에서 감지하여 경보를 발하는 방식이며, 자체 내장 스피커로 화재 경보음이 울려 화재 발생 시 신속하게 대피할 수 있도록 알려준다. 110.5x89x31.8mm의 초소형 사이즈로, 소형 컨트롤 박스 같은 좁은 공간 내에서도 화재 감지가 용이하다는 장점이 있다.

CC-LINK 라인업 제품군도 볼 수 있었는데 CC-LINK 통신 기반의 PLC 제품의 CC-LINK REMOTE I/O는 하나의 제품으로 입출력 및 아날로그 출력이 가능하며 고속 필드 네트워크의 하나로, 제어와 정보를 동시에 취급하며 최대 10Mbps의 고속 응답성 및 안정된 입출력 응답을 실현하는 것이 특징이다. 특히 원거리 디바이스에 사용하기에 적합하다. 하나의 제품에 기능 통합이 되어있기 때문에 사용자는 공간 확보, 배선 작업에 더욱 용이하다. 별도의 장비 없이도 LCD를 통해서 Remote IO 상태 확인이 가능하다는 점도 편리하다. 무선 단말기를 통해서 모니터링 및 간단한 제어가 가능하며 스마트폰 애플리케이션과도 연동이 되어 실시간으로 확인할 수 있다.

많은 관람객들로 붐볐던 KEYENCE 부스의 원샷 3D 형상 측정기 VR-3000은 누구나 빠르게 측정이 가능한 측정기이다. 기존의 형상 측정기에서는 샘플 설치나 스테이지 조정 등 측정에 많은 시간이 걸렸지만, VR-3000 시리즈는 샘플을 스테이지에 올려놓고 측정 버튼을 클릭만 하면 4초 만에 측정이 완료된다. 실제로 측정하는 모습을 보았는데 한 번의 측정만으로도 매우 빠르게 측정이 되었다. 한 번의 측정으로 면 전체의 3D 정보를 취득하고 가장 높은 부분과 가장 낮은 부분 등의 전체의 형상을 파악할 수 있다. 따라서 측정 포인트가 불분명하여 재측정 하는 일은 거의 없다. 또한 다양한 해석 기능이 탑재되어 있는데 면으로 취득한 데이터를 이용해 원하는 포인트에 대해 12가지 항목의 측정을 자유자재로 실시할 수 있다. 원 숏으로 얻은 78만 점의 데이터를 사용해 면과 면의 단차를 측정 가능하며 면 내의 데이터를 사용하여 평면도의 측정도 가능하다. 선과 면의 측정도 가능한데, Ra나 Rz 등의 대표적인 파라미터를 측정할 수 있으며 원하는 포인트의 측정은 물론이고 원주를 따라 스캐닝 하는 등의 접촉식으로 어려운 측정도 가능해 사용자는 더욱 안정된 측정 결과값을 얻을 수 있다.

한국야스카와전기(주)는 부스에서 새로운 제품과 기술을 다양하게 선보여 참관객들로 가득차 있었다. 한국야스카와전기의 SR Vision은 기존 머신 비전 기술로 검사가 어려웠던 분야의 문제를 해결해주는 딥러닝 기반의 제품 외관 검사 솔루션으로 서울대 출신의 연구진에 의해 개발되었다. 최신 기계 학습 알고리즘과 다차원 분석 기법 등이 내재되어 있어 뛰어난 성능을 보인다. 이 시스템은 딥러닝 기법을 이용해 등록만 시켜주면 양품의 학습을 통해 불량을 찾아낼 수 있다. 야스카와가 추구하는 토탈 솔루션을 추구하는 제품으로 인버터와 PLC, 컨버터, 로봇까지 모두 야스카와 자체 제품으로 구성되어 있는 것이 특징이다. 비전 카메라를 이용해 이미지를 취득한 후, 사용자가 정의한 기준에 맞춰 이미지를 라벨링 할 수 있다. 또한 딥러닝 모델을 생성한 후, 수집된 데이터를 바탕으로 모델을 학습시킬 수 있으며 테스트할 수 있는 편리한 툴을 제공한다. 학습이 끝나면 학습된 모델을 실제 라인에 적용하는 등 절차가 간단하다. 전문적인 지식이 없이 단순하게 딥러닝 패키지를 사용할 경우에 산업현장의 검사 요구 사항을 만족시킬 수 없다는 단점이 있다. 일반적인 딥러닝 패키지는 과도한 양의 라벨링 데이터가 필요하고 불필요하게 커서 속도와 정확성 측면에서 산업현장의 요구사항을 충족시키지 못한다는 단점이 있는데, 이 제품은 적응형 전이 학습 및 네트워크 압축 기술로 이를 극복하였다. 또한 새로운 이미지 처리 및 generative adversarial network(GAN) 기술을 통해 인위적 학습 데이터를 생성하고 제한된 데이터만을 사용해 성공적인 네트워크 학습이 가능하다. 멀티 GPU computing 기술과 batch 최적화를 통해 이미지 처리 속도를 극대화시켜 이미지 한 장을 검사하는데 평균 15분에서 20분이 소요된다.

Renishaw는 영국 소재 기업으로 산업용 정밀 계측 및 공정 제어 제품을 지속적으로 개발하는 기업이다. Renishaw 사의 계측 제품은 제조업체가 생산력을 극대화하고 부품 생산 및 검사 시간을 대폭 단축하고, 기계의 안정적인 작동을 유지할 수 있도록 지원한다. 전시회에서 선보였던 Equator 측정 시스템은 반복 정도가 뛰어나고 열적 민감도가 없는 다기능의 재프로그래밍 가능 측정을 작업 현장에서 수행이 가능해, 공정 제어 효율이 개선된다. 이 시스템을 이용하면 불량률이 크게 감소하고, 비교적 저비용으로 간편하게 자동화를 할 수 있어 이러한 장점 덕분에 전세계 수백 곳의 제조업체들이 사용하고 있다.

가스센서 연구개발, 제조, 판매, 휴대 및 설치형 가스검지기 전문으로 알려진 신코스모스전기(주)는 16년도에 한국 법인 설립을 하였으며 국내 시장에서 요구하는 가격 경쟁력에 초점을 맞추고 있는 기업이다. 가스검지기 전문답게, 여러 가지 종류의 제품군을 선보였는데 그중에 개인용 VOC 노출 모니터인 XV-389는 톨루엔을 비롯한 17 종류의 화학물질에 모두 대응이 가능해 화학물질 중에서 대상물질의 선택이 가능하다. 선택한 물질의 공기 중 농도가 경보레벨(TWA,STEL)D에 도달하면 부저와 램프가 울려 사용자가 쉽게 알 수 있다. 또한 초소형 설계로 산업 현장의 작업에 방해가 되지 않으며 비용을 크게 절감할 수 있다는 장점이 있다. 또한 화학물질의 공기 중에 농도의 순간 값, 평균값, TWA 값, STEL 값을 실시간으로 확인이 가능하며 NFC 내장으로 보다 간편하게 데이터를 전송하고 수집이 가능하다.

이번 전시회는 역대 최대 규모로 개최되었으며 주로 최신 반도체 제조 기술과 공장 자동화 기술을 선보이는데 집중한 느낌이 들었다. 4만 명 이상의 많은 반도체 엔지니어와 업계 관계자들이 모여 현장에서 업계 관련 미팅을 진행하고, 소통을 하는 등 활기찬 모습이었다. 모든 부스를 돌아보려면, 하루 종일 관람해도 시간이 모자를 것 같다는 생각이 들 정도였다. 세미콘 코리아 2019는 전시회 외에도 다양한 프로그램을 준비했는데, 글로벌 반도체 산업을 이끄는 반도체 리더와 임원들을 위한 VIP 행사를 부대행사로 개최하였고, 인공지능과 스마트 매뉴팩처링(SMART Manufacturing)를 주제로 한 반도체 최신 이슈부터 업계 동향까지 살펴볼 수 있는 반도체 세미나도 진행이 되었다. 반도체 세미나에서는 전 세계 120여 명의 반도체 산업 전문가들의 발표가 진행되었으며, 반도체 산업의 변화에 적극적으로 대응할 수 있는 기술 발표를 하고, IBM, Amazon 등의 주요 업체는 인공지능 비즈니스 모델과 관련 기술이 향후 비즈니스에 미칠 영향에 대해 다루었다. 특히 이번에는 대학생 기자단 1기를 모집하기도 해 기자단의 활동이 활발하였으며, 또한 반도체의 미래를 이끌어나갈 전문 인력 양성을 위한 반도체 공정 기초 교육, 멘토링 세미나 등을 진행해 반도체 업계의 전문가를 직접 만나보고 산업의 유익한 정보를 얻을 수 있는 기회가 제공된 점이 돋보였다. 인공지능, 자율주행의 발달로 올해 반도체 분야는 꾸준히 성장세를 기록할 것으로 전망이 되고 있는만큼, 내년에도 볼거리도 더욱 많아질 것으로 기대되며 이번 관람기를 마친다.

교육이 미래다 THE FUTURE IS EDUCATION

2019년 1월 16일부터 18일까지 이틀 간 서울 코엑스에서 ‘제 16회 대한민국 교육박람회’가 개최되었다. 한국의 대표 교육 관련 행사로 교육 트렌드와 미래 교육을 위한 기술을 미리 체험하고 공유할 수 있는 공간으로 펼쳐져 있었다. 이번 대한민국 교육박람회에서는 ‘교육이 미래다’ 라는 주제로 진행이 되었으며 4차 산업혁명 시대 교육의 핵심으로 떠오르는 코딩, 로봇, VR 등 에듀테크가 결합된 미래 교육산업을 만날 수 있었다. A홀에서는 미래 교육 환경을 주도할 다양한 미래 교육 콘텐츠, 스마트한 IT를 다루는 업체들이 모여있었으며 B홀에서는 체험을 할 수 있는 공간으로 꾸며져 있었고 경진대회도 함께 열렸다.

이제이 정보시스템에서는 전자칠판을 선보여 사용해보려고 하는 관람객들로 붐볐다. 이제이정보시스템은 전자칠판 전문 기업으로 소비자가 뽑은 ‘2017 한국 소비자 만족지수 1위’ 에서 IT(전자칠판, 터치스크린) 부문 1위를 수상하기도 했다. 새롭게 선보인 듀얼 터치 전자 칠판은 물체를 인식하는 IR 센서와 전용펜을 인식하는 EMR 센서를 동시에 가지고 있어 정교하고 편리한 판서가 가능하다. IR 센서는 물체의 움직임을 인식해, 다양한 펜이나 손을 이용한 판서가 EMR 전용펜으로 보다 섬세한 판서가 가능하다. 전자칠판 ETD 시리즈는 여러 가지 특장점을 갖추고 있는데 국내 자체 개발해 더욱 높은 품질을 자랑하고, 60Hz 영상출력으로 제공되는 4K 영상이 최고화질로 원본 영상 그대로 사실감 있게 구동이 되며 영상의 끊김이 없이 자연스러운 움직임을 보여준다. 판서 소프트웨어 EJPEN을 사용해 상하좌우 원하는 위치 어디에서나 윈도우, 판서, 프레젠테이션 3가지 모드로 전환이 가능해 판서 및 제어가 가능하다.

메타포트는 재난현장시스템을 가상현실로 체험하는 재난 탈출 훈련 시스템 ‘골든 5’을 선보였는데, 실제로 아파트, 노래방, 지하철 등에서 화재가 발생했을 때 탈출하는 시스템을 게임처럼 재미있게 학습할 수 있다. 재난 현장을 직접 체험함으로써 재난에 대한 경각심을 고취시키고 안전불감증을 해소해 심리적인 대응력을 강화시키고 대처 방안을 미리 숙지해 위험한 상황을 대피하는데 효과적이다. 이 시스템을 활용하면, 가까운 소방서나 학교 가정에서도 모의 훈련이 가능하고 네트워크를 통해 반복 훈련이 가능하다.
학생들을 위한 코딩교육 강의를 전문으로 하는 (주)지니코딩에듀는 컴퓨터로만 진행하는 기존의 교육 방식을 탈피해 눈으로 확인하는 3D 프린터, 3D 펜을 활용한 코딩 교육을 개발하는 업체로 높은 수준의 코딩 교육을 기획하고 공급하고 있다. 3D 펜 창의교육 프로그램은 3D 프린팅의 한 부분으로 누구나 쉽게 3D 학습을 하며 즐길 수 있다. 3D 펜을 통해 컴퓨터가 필요 없는 3D 교육뿐만 아니라 소프트웨어 놀이교육인 언플러그드를 학습한다. 예술, 과학, 자연, 기계 등으로 주제별로 교안이 완비되어 있으며 자체 개발한 교재를 파일로 제공한다. 또한 자체 개발한 3D 프린터로 방과 후 수업을 시작으로 대학교, 취업 준비생을 대상으로 3D 프린팅 교육, 모델링 교육뿐만 아니라 응용할 수 있도록 한다. 그 예로 3D 프린터를 활용해 만든 스마트 IoT 아쿠아팜을 이번 박람회에서 볼 수 있었다. 학교 및 가정에서 스마트팜을 구축해 직접 운영할 수 있도록 할 수 있는 스마트팜 교육은 3D 프린터, 태양광, 아두이노 등을 활용해 인삼 및 버섯을 키울 수 있다. 3D 프린터를 활용해서 지오데식 원형 돔을 만들어보고, 태양광에너지를 활용해 사물인터넷 농장을 짓고 아두이노를 활용해 코딩 교육 어플리케이션을 제작하는 실습을 통해 나만의 스마트팜을 구축할 수 있다.

사물인터넷 전문 기업 (주)빛컨은 누구나 쉽게 IoT를 구축할 수 있도록 최적화된 맞춤형 IoT 플랫폼을 제공하는 기업이다. 박람회에서 볼 수 있었던 교육용 모드링크는 C언어로 간편하게 사용할 수 있도록 고안된 오픈 소스 기반의 새로운 조립형 컨트롤러이다. 컴퓨터 앞에서 구성하고 실험한 모드링크는 그대로 산업현장에서도 테스트가 가능하다. 모듈을 전자기기 및 사물에 부착해 직접 스마트폰으로 제어가 가능한데, 실제로 모드링크를 방 안에서 LED 전등에 연결을 하면 스마트폰으로 불을 켜고 끄기도하며 집을 스마트홈으로 만들 수가 있어 학습용으로 더욱 유용하다. 스마트폰으로 원격 스위치를 제어하고 적외선 센서를 이용해 자동 ON/OFF를 할 수 있도록 선풍기를 제어할 수 있고 이와 같은 원리로 조도센서를 이용해 자동 ON/OFF 할 수 있게 LED 전등을 제어도 가능하다. 또한 온도 및 조도를 원격으로 모니터링 하고 침입자 감지 시스템을 구축할 수 있어 다양하게 나만의 스마트홈을 설계할 수 있다. 모드링크를 활용해 스마트팜 및 공기청정기 IoT 기기등의 다양한 산업기기를 제작할 수 있어 활용 범위가 매우 넓다. 특히 IoT 스마트팜 기기는 현장에서 직접 볼 수 있었는데, 토양의 온도와 습도를 측정 할 수 있으며 측정된 데이터를 받아서 자동 제어 및 최적의 농장 조경 환경을 유지할 수 있게 제작되었다. 이와같이 소프트웨어 & 하드웨어를 모두 갖추고 있어 다양한 메이킹 및 프로젝트 활동이 가능하며 코딩의 처음부터 나아가서 IoT 제작까지 체계적인 맞춤형 수업이 구성되어 있다.

큰 부스로 꾸며져 있어 눈에 더욱 잘 들어왔던 렌쥴리는 교육과 놀이를 융합한 코딩 융합 콘텐츠로 이번 전시회에서 단연 주목을 많이 받은 부스이다. 렌쥴리는 코딩 교육의 대중화를 위해 차별화된 체험형 커리큘럼을 개발하여, 코딩용 블록과 로봇, 드론을 사용한 코딩 교육 콘텐츠를 제공한다. 렌쥴리에서 사용하는 코딩 교구는 다른 타사의 레고 블록 등과의 제품들과도 호환성이 매우 높아 여러가지 확장이 가능하다. 렌쥴리의 뉴런은 기초코딩 1,2단계로 전원, 블루투스, 자이로 센서, 퍼니 터치, 부저, LED 패널, 듀얼 서보 드라이버, 뉴런 보드, USB 케이블 등으로 구성되어 있다.

엠봇(mBot)은 라인 팔로워, 초음파 센서, 블루투스가 포함되어 있으며 스크래치를 기반으로 한 프로그래밍을 사용해 언제 어디서나 쉽게 로봇으로 축구하기, 로봇으로 그림 그리기 등 누구나 다양하고 재미있게 학습할 수 있다.

Clever Mate에서 선보인 클레버 블록은 복잡한 언어와 스마트 기기에서 벗어나 아이들이 손으로 직접 만지고 느끼며 배울 수 있는 코딩 교육 도구이다. Ozobot과 Dash와 같은 교육용 로봇을 포함해 다양한 코딩을 교구에 연결하고 움직이며 사고의 기초를 다지고 창의력과 논리력을 크게 높일 수 있다. 블록에 자석이 붙어 있어 손으로 직접 조립하며 자연스럽게 익힐 수 있다는 점이 장점인데, 스텝 버튼을 누르면서 블록을 하나씩 차근차근 실행해 보며 틀린 곳을 찾기가 쉽다. 또한 이 블록은 AAA 배터리와 블루투스로 동작하기 때문에 충전이나 연결선이 필요 없이 무선으로 연결이 되어 간편하다.

와디즈 펀딩에 성공한 바 있는 어썸아이티(AsomeIT)의 ‘어썸봇’은 코딩학습용 교구의 로봇으로 친근한 디자인으로 성능도 좋다. 어썸봇의 가장 눈에 띄는 특징은 어디서나 쉽게 시작할 수 있도록 자동 설정이 된다는 점이다. 교재 겸 개발 툴인 Asome CODE를 다운로드해 프로그램을 실행하기만 하면 준비가 저절로 되며, 스마트폰 애플리케이션을 다운로드 받아서 쉽게 실행할 수도 있다. 아이들이 좋아하는 로봇으로 메인보드로 쉽게 원하는 동작을 개발하고 조종할 수 있다. 장난감처럼 조종하고 움직여보면서 코딩을 놀이처럼 흥미를 가지고 시작할 수 있도록 제작되었다. 어썸봇은 파이썬 프로그래밍 언어를 통해서 직접 코딩하고 기존에 만들어진 코드도 수정이 가능하다.

스마트 헬스케어 전문기업 옴니씨엔에스에서는 정신건강을 관리할 수 있는 ‘옴니핏’ 을 선보였다. 뇌파 측정용 헤드셋을 통해 손을 대고 눈을 감으면, 좌우뇌 불균형, 신 체나이와 두뇌 스트레스 점수가 바로 나와 확인할 수 있어 신기했다. 집중력 향상에 도움이 되는 ’옴니핏 브레인’ 은 공부나 어떤 작업을 할 때 피드백 훈련을 통해 집중력을 올려주는 보조 장치로 기기를 착용하고 스마트폰과 블루투스 연결을 통해 사용이 가능하다. 옴니핏브레인 전용 어플리케이션을 다운로드 받아서 실행시키면 본격적으로 기기를 사용할 수 있다. 집중력을 단기간에 최고로 올려야 하는 수험생들에게 더욱 유용한 기기이다.

전년도 대한민국 교육박람회에서는 테마별로 나누어져 학교별로 교육 프로그램이 전시되어 있었고 학생들이 직접 만든 작품들도 볼 수 있었는데, 이번 박람회에서는 에듀테크 분야로 한정이 되어있어 스마트 교실을 위한 제품, 코딩 교육이 주를 이루었다는 점이 확연히 달라져 있었다. 최근의 다양한 스마트한 기술을 엿볼 수 있었지만, 다른 스마트 기기 관련 박람회랑 겹치는 부분이 있어 크게 차별화가 되지 않았다는 점이 조금 아쉬웠다. 내년에는 더욱 다채로운 주제를 다루는 박람회를 기대해보며 이번 관람기를 마친다.

배우면 바로 써먹는 엑기스 특강

코딩으로 배우는 센서

지난 2월 23일, 고액 연봉 도전 프로젝트 시리즈 중에 하나인 ‘코딩으로 배우는 센서’ 특강이 디바이스마트 주최 및 펌웨어뱅크 주관으로 판교 경기창조문화허브에서 김형태 저자와 함께 진행되었다.
김형태 강사는 전자공학과 신호처리 전공을 했으며, 현재 펌웨어뱅크 대표로써 산업용 로봇과 임베디드 제어 설계 개발을 현업으로 하며 책 집필과 응용 강의에 전념하고 있다. 주말임에도 불구하고 선착순으로 진행된 특강에 수강하고자 하는 개발자와 학생 20명이 빠르게 신청해 조기 마감되었다. 최근 코딩의 관심과 메이커 인구의 확산으로 오픈소스 하드웨어 아두이노를 이용한 입출력 장치를 제어하는 정규 교과과정 개설이 크게 늘었으며 인공지능과 IoT, 빅데이터를 활용하는 사례 또한 늘고 있다. 이에 따라 각종 경진대회나 창업, 발명품 등에서 센서를 다루는 기회가 많아져 저자는 임베디드 기반 프로젝트에 맞는 센서 활용법에 포커스를 맞췄다.

이번 특강은 코딩으로 배우는 센서 책 출간 기념으로 개최되었으며, 저자가 설계한 Cortex-M0 보드 + MDK-ARM 컴파일러 + JTAG 장비의 펌웨어 코드 센서 동작을 실습하는 강의로 초보 임베디드 개발자들이 혼자서도 할 수 있는 실력을 배양하고 현장에서도 무리 없이 바로 사용할 수 있도록 효율적인 센서 적용 방법을 학습할 수 있는 자리였다. 강의에서는 노트북을 제외한 Cortex-M0 Module와 센서 실험용인 EVB 메인보드, JTAG, 센서 등을 모두 대여를 해주어서 편리했으며, 특히 소스코드를 저자의 네이버 카페(https://cafe.naver.com/fws/338)에서 확인해 다운로드를 할 수 있다는 점이 좋았다. 또한 특강 전 저저와의 질의응답 시간이 마련되어 궁금했던 사항들을 해소할 수 있었다.

강의는 2 세션으로 나누어 진행했다. 1 세션에서는 김형태 강사의 간략한 소개와 더불어 사진에서 볼 수 있듯이, 소스코드를 강의 시간에 보여주면서 임베디드에 대해 전반적으로 쉽게 이해할 수 있도록 사전설명 시간을 가졌고 특히 JTAG를 활용하는 방법을 알려주어 유용했다는 후문이다.
2 세션에서는 온도 및 습도 센서와 조이스틱 센서 등 각종 센서의 응용 방법, 회로와의 연결 방법, 코드에 대한 설명을 했으며 수강자들이 바로 적용해 연결해보며 체험을 통해 익히도록 했다. 이 과정에서 수강자들이 원활하게 따라가지 못하거나 질문을 하면, 강사가 적극적으로 소통하고 직접 알려주어 더욱 유익한 특강이 되었다.
특강을 미처 수강하지 못했더라도 디바이스마트에서 ‘코딩으로 배우는 센서’ 책을 구매해 책에서 알려주는 대로 스스로 수행해 결과물을 낼 수 있다.

HANIUM EXPO 2018

한이음엑스포2018 

4차 산업혁명을 이끌어갈 대학생들의 아이디어를 한눈에 볼 수 있었던 2018 한이음 엑스포가 11월 30일부터 이틀간 일산 킨텍스에서 개최되었다. 대학생 멘티와 지도교수, 기업전문가 ICT 멘토가 팀을 이루어 현업 실무 기술이 반영된 프로젝트를 수행하는 ICT 인재 양성 프로그램이었던 한이음 공모전에서 선정된 작품들이 다양한 주제별로 진열이 되어있었다. ICT 멘토링은 대학생들이 기업 전문가와 약 1년간 실제 ICT 및 SW 개발 프로젝트를 수행하도록 지원되는 사업이다. 대학생들은 다양한 ICT 분야 기업전문가 멘토에게 지도를 받고 멘토는 ICT 분야의 실무 노하우를 전수하고 비전을 제시했다. 이번에는 ICT 멘토링에 대학생 2239명과 기업 전문가 238명이 참여해 무려 655개 프로젝트를 수행하였다고 전해진다.

이번 공모전에서 대상을 받은 피아노빔팀은 AR, AI를 이용해 피아노 연주 기반의 리듬게임을 할 수 있는 어플리케이션을 개발하였다. 이 작품은 피아노 악보를 처음 접하거나 익숙하지 않은 초보자 또는 아동이 피아노 악보를 보지 않고도 피아노를 연주할 수 있도록 도와준다. 이 작품은 또한 앱 내에 사용자가 원하는 노래가 없더라도 원하는 노래의 악보를 스마트폰 카메라로 촬영하고 앱으로 불러오면 해당 악보의 노래를 연주할 수가 있다는 점이 큰 장점이다. 사용자가 연주한 노래를 앱에서 인식이 되어 노래가 얼마나 유사한지에 따라서 점수 및 등급 등의 피드백도 제공받을 수 있다. 이 어플리케이션을 이용하면, 몰입도와 흥미를 향상시켜 어린이들도 피아노에 보다 쉽게 접근할 수 있으며 피아노 학원에서 주어지는 과제도 앱을 활용해서 여러 번 연습을 할 수 있다.

Thinkar(띵카)팀은 라즈베리파이 및 딥러딩을 이용한 자율 주행 소방차를 출품했다. 우리나라는 소방인력이 현저하게 부족한데, 이를 해결할 수 있는 보다 정교한 무인 소방차를 제시하고자 작품을 만들었다고 한다. 이 작품의 특징은, 불이 난 곳을 스스로 인식하여 화재를 진압하고 도로 주행부터 화재 진압까지 모든 과정이 무인으로 진행이 된다는 점이다. 또한 어플리케이션 사용자에게는 화재 알림 서비스도 제공이 된다. 이 작품을 활용한다면 소방시설 및 인력이 부족한 곳에 배치해 화재 초기진압을 할 수 있다. 어플리케이션과의 연동을 통해서 화재의 정확한 위치 파악과 화재 상황을 눈으로 확인이 가능해 빠르게 대피를 할 수 있다. 더운 여름철에는 화재 현장 이외에도 뜨거운 도로에 물을 뿌리거나 농어촌에 급수차 역할로도 충분히 활용이 가능하다.

자율 주행 소방차를 뒤이어, Rokie팀의 ‘모바일 제어 스마트 크루즈 컨트롤 자동차’를 볼 수 있었다. 이 작품은 사용자가 모바일 어플리케이션을 통해 스마트 크루즈 컨트롤 기능이 구현된 자동차의 실시간 정보 값을 모니터링하고 운전할 수 있는 작품으로, 자동차의 안전 주행 기술에 대해 탐구한 프로젝트이다. 안드로이드 스튜디오를 이용해 만든 어플리케이션과 Atmega128이 블루투스 양방향 통신을 모바일 제어 기술을 구현했으며 초음파 센서 및 PSD 센서를 이용해 각 방향에 거리 데이터를 습득해 자동차의 주행을 안전하게 한다. 조이스틱 컨트롤러를 활용해 제어하는 방식으로 자동차를 조종하며 흥미를 느낄 수 있다. 거리 측정 센서를 앞, 뒤, 좌, 우에 부착하면 다방면의 장애물을 인식한다. 실제 자동차처럼 서보모터를 이용해 자동차의 회전을 구현하였다. 이 작품을 사용하면 스마트 크루즈 기능을 학습해 안전 제어 기술의 원리와 모바일 기기의 블루투스 제어 원리 및 기술을 습득할 수 있다.

WE FIT 팀에서는 웨어러블 디바이스와 키넥트를 활용한 1:N 홈트레이닝 헬스케어 시스템을 선보였다. 웨어러블 디바이스와 키넥트 센서를 이용해 다중 사용자 간의 운동 자세 측정 결과값을 비교 및 분석할 수 있는 ‘홈 트레이닝 자세교정 시스템’이다. 이 애플리케이션을 활용하여 종류에 제한이 없는 운동을 할 수 있으며, 우리 몸의 정교한 자세를 측정이 가능하며 다중 사용자 간에도 통신 기능이 탑재되어 있어 실시간 통신이 가능하다는 점이 장점이다. 재활 및 PT 등 다양하게 활용할 수 있어 활용도가 높다.

인하대학교 학생들이 선보인 붕붕카는 GTA 게임과 레이싱 컨트롤러를 이용해 자율주행 알고리즘을 평가, 검증하는 자율주행 시뮬레이터이다. 이 작품은 기존 자율주행 시뮬레이터의 비용이 상당히 높고 사용 및 유지보수가 어려웠던 점을 보완했으며, 손쉽게 접할 수 있는 게임과 컨트롤러를 활용하여 조작 및 활용이 간편하다. 자율 주행을 연구하는 연구원이 쉽게 자율 주행 알고리즘 및 시스템을 개발할 수 있는 지원 플랫폼으로 활용할 수 있다.

비주얼서보잉 기반 원격제어 모바일 로봇은 영상 처리로 알고리즘을 통한 물체를 검출하고 비주얼 센싱 기술을 사용해 선택된 물체의 좌표를 추정해 로봇을 특정 물체로 이동하도록 유도하는 것을 목표로 한다. 이 작품으로 원격 조종만 하는 것이 아닌 로봇에 탑재되어 있는 카메라로 현장 상황을 실시간으로 보며 조작할 수 있다. USB 카메라에서 받아온 영상을 OpenCV를 통해 탐색하고자 하는 물체의 특장점을 찾아 물체를 인식하고 움직임을 추적할 수 있도록 한다. 활용 목적에 따라서 엔터테인먼트 혹은 산업용 로봇 등 다양한 분야에 활용이 가능하다. 특히 사람이 갈 수 없는 위험 지역에 투입되어 작은 규모로 수행이 가능하다는 점이 경제적이다.

만든 이의 열정적인 설명이 돋보였던 LeapMotion과 VR을 이용한 청소년 영어 교육 애플리케이션 ‘AlphaVR(알파블)’은 VR과 디스플레이, 3D 입력 디바이스 Leap Motion(립모션)을 결합하여 제작한 청소년용 영어 학습 애플리케이션이다. Leap Motion을 사용하여 별도의 도구 없이 VR 환경에서 영어 단어를 학습할 수 있는 서비스를 제공해 손의 자유로운 움직임을 이용해 공부를 활동적으로 즐길 수 있다. VR 학습 공간의 제작과 3D 모델링으로 사용자가 재미와 흥미를 느낄 수 있는 교육 콘텐츠를 제공하며 가상현실 속에서 사용자가 직관적으로 손을 사용할 수 있다. 카드 보드와 같은 보급형 VR HMD를 사용한 작품으로 비교적 저렴한 가격으로 가상현실 콘텐츠를 즐길 수 있다. 이 작품을 실제 교육 시설에 도입하면 학생들의 수업 집중도도 향상이 되며 사실적인 체험형 교육 환경이 조성될 것으로 기대된다. 또한 앞으로 이 애플리케이션을 활용해 노인 대상의 영어 교육 프로그램으로도 발전시킬 수 있는 가능성이 있다.

반려동물을 기르는 가구가 많아진 만큼, 반려동물을 위한 서비스를 제공하는 챗봇을 이용한 강아지 질병관리 전문가 시스템 닥터멍 서비스 작품이 돋보였다. 챗봇을 통해 강아지의 증상을 사용자에게 입력을 받고, 특정 추론 매커니즘을 거쳐 질병을 추론해 진단해주는 서비스이다. 반려견의 질병뿐만 아니라 건강관리의 전반적인 측면에서 전문성을 바탕으로 편리하게 관리가 가능하다. 특히 챗봇이라는 사용자가 다루기 쉬운 사용자 맞춤형 인터페이스를 활용하기 때문에 손쉽게 서비스에 접근해 정보를 제공받을 수 있는 사용자가 직접 질병을 찾아내는 중간 과정을 최소화한다는 측면에서 시간이 크게 절약되며 경제적으로도 효율적이다. 작품의 기능은 3가지로, 첫번 째는 사용자가 애완견의 질병 증상을 입력하면 챗봇이 질병 추론 알고리즘을 통해 애완견의 증상에 대한 질병을 추론한다. 이때 사용자가 입력한 증상과 일치하는 증상을 DB에서 찾고, 해당 증상에 대한 세부 증상을 사용자가 선택한다. 두번 째 기능은 강아지 약품 검색 기능이다. 사용자가 동물 병원에서 처방받은 약품이나 알고 싶은 약품의 이름을 입력하면 해당 약품의 대한 정보를 알려준다. 세번 째는 강아지의 종류에 따라 자주 발생하는 질병을 알려줘 만족도 있는 서비스를 제공 받을 수 있다.

VR/AR을 이용한 립모션 아티스트는 다양한 환경에서도 서로 합심해 그림 및 도형 놀이를 할 수 있는 재미있는 창작 프로그램이다. 싱글 및 멀티 플레이를 선택 가능해 혼자서도 놀이를 할 수 있으며, 여러명이 협동해서 제어도 가능하다. 자신이 그린 그림을 PC에 저장해 출력도 가능해 놀이로만 즐기는 것이 아니라 남길 수 있다. 이 작품은 특히 저예산으로 제작한 작품으로 경제적인 장점이 있으며 반복적인 테스트를 진행한 작품으로 게임을 플레이할 때 보다 안정적이다. 또한, 상세한 매뉴얼을 제공해 플레이하기에 편리하다. 창의력을 높이고, 심리 치료의 효과를 향상시켜 의료와 교육 분야 등에 다양하게 활용될 수 있다.

자율주행 택시 아나콘다는 라즈베리파이를 사용하여 만든 RC카와 안드로이드 기반 어플리케이션을 결합하였다. 사용자가 어플리케이션으로 자율주행택시를 호출하면 사용자가 있는 위치로 아나콘다가 자율주행하여 이동하고, 탑승 후 사용자가 어플로 설정한 도착지점까지 자율주행을 한다. 구동 환경 조건을 실외로 설정하여 미리 학습되어있는 자료를 통해 물체를 인식하는 Haar-Cascade classifiler를 적용하여 네트워크에 연결되어있지 않더라도 도로상황을 직접 감지해 정지 및 주행을 할 수 있다. 자율주행 택시를 이용하면 범죄율, 졸음 운전, 음주운전 사고를 효과적으로 줄일 수 있다는 장점이 있으며 승차 거부 또한 없애 사용자가 원할 때 적재적소에서 택시를 활용 가능하다는 기대효과가 있다.
‘2018 SW 인재 페스티벌’의 일환으로 열린 이번 행사에서 실제 제품이나 어플리케이션 및 서비스로 출시해도 될 만큼 완성도가 높은 작품들이 많았다. 이외에도 현장 면접을 위한 채용 박람회 등 약 50여 개의 기업이 참가해 다양한 행사를 함께 진행해 취업 준비생들이 취업 특강과 컨설팅을 받을 수 있어, 학생들에게 더욱 유용했다. 내년에는 어떤 참신한 아이디어의 작품들이 준비되어 있을지 기대하며 관람기를 마친다.

2018 ICT 융합 프로젝트 공모전 참가상

Ardu-economy bank

 글 | 성균관대학교 김소윤, 박재형, 안태준, 최민수

1. 심사평
칩센 굉장히 친절한 보고서에 높은 평가를 줍니다. 서두에 목표를 아이들 경제 교육과 코딩 교육을 삼았는데 이 부분에 대해 어떤 기대치를 가질 수 있는지에 대한 부분이 없어서 좀 아쉽습니다.
뉴티씨 동전의 무게까지 재서 인식한 학습에 좋은 스마트 저금통을 구현하였다. 실생활은 센서를 반드시 사용해야 하는데, 그러한 센서 인식 부분을 이렇게 학습하는 것은 매우 유용하다고 생각합니다. 또한, 모터도 활용하여 동전을 밀어주는 부분도 구현하였네요. 코딩 교육을 받는 학생들 입장에서, 재미있게 해볼 수 있는 작품이라고 생각됩니다.
위드로봇 전체적인 완성도는 높으나 기존 제품 대비 창의성이 부족합니다. 기존 제품과의 차별성에서부터 아이디어를 도출하여 과제를 진행했으면 더 좋은 결과가 나왔을 것 같습니다.

2. 작품 개요
다양한 결제 시스템의 발달로 인해 동전의 유동량이 줄어들었지만, 여전히 동전은 어린아이들에게 돈의 가치와 노동의 의의를 깨닫게 해주며 올바른 소비 습관을 만드는 좋은 매개체입니다. 부모들은 저금통을 이용하여 아이의 조기 경제교육을 할 수 있습니다. 아이들은 물건을 사고 팔 때 돈을 주고받는 놀이를 하면서 모든 물건을 살 수 없음을 깨닫고 돈을 아끼거나 낭비하는 것을 알게 됩니다. 아이가 심부름을 하면 조금씩 용돈을 주고 저금을 하도록 하는 것은 아이가 돈의 소중함을 깨닫게 해줍니다.
다가오는 4차 산업혁명을 준비하기 위해 전 세계적으로 코딩 열풍이 불고 있습니다. 미국, 영국, 중국, 인도, 이스라엘 등 IT 선두국가들에선 이미 코딩 과목이 정규교육과정에 깊숙이 자리 잡고 있습니다. 우리나라 교육도 ‘국영수코’ 라고 할 만큼 코딩이 주목받고 있는 추세입니다. 어린 시절부터 코딩을 배우는 초등학생들이 늘고 있으며 코딩학원도 증가하는 추세입니다.
따라서 저희는 이 두 가지 흐름을 만족시킬 수 있는 저금통을 만들기로 했습니다. 어린이 사용자를 타겟으로 하여 아두이노로 작동하는 저금통을 만들었습니다. 어린 아이들을 위해 키트로 만들게 된다면 교육용으로 잘 활용될 수 있을 것이라 생각합니다.

3. 제품 이론
3.1. Cantilever Beam(외팔보)
Cantilever beam의 곡률과 변형의 관계는 다음의 식으로 설명할 수 있다.

이 때, Flexure formula는 다음의 식으로 주어진다. 이를 y에 대해 정리해 볼 수 있다. 또한 strain의 식은 아래의 세 번째 식과 같다.

두 식을 합해서 strain에 대해 다음의 식을 도출해 볼 수 있다.

이 때 빔 단면의 Moment of inertia는 이므로 식을 다음과 같이 다시 정리해 볼 수 있다.

3.2. Wheatstone Bridge
Wheatstone Bridge는 cantilever beam의 원리를 이용하여, beam의 상/하단에 저항을 연결함으로써 저항 값의 변화를 통해 beam의 휘어짐을 측정하고, 가해진 응력을 계산할 수 있도록 하는 application이다. 빔의 상단에 R1, R4의 두 저항을 연결하고, 하단에 R2, R3의 저항을 부착하였다고 하자. 이 때, 공급 전압(ν8)과 (R1+R2)||(R3+R4) 로 연결이 되어 있다고 하자. R1과 R4는 빔이 변형됨에 따라 저항 값이 R0+ΔR로 늘어날 것이고, R2와 R3의 저항 값은 R0-ΔR로 감소할 것이다. 이 때, R1과 R2측에 흐르는 전류를 ia라고 하고, R3과 R4측에 흐르는 전류를 ib라고 하였을 때, 각각의 전류를 다음의 식으로 나타내 볼 수 있다.

이 때, R1과 R2사이의 노드를 a node, R3과 R4사이의 노드를 b node라고 하였을 때, a, b 노드 사이의 전압 차이를 ν0로 정의할 것이다. 이 때 ν0는 다음과 같이 유도해 볼 수 있다.

이 때, Cantilever beam에서 유도한 strain의 식을 대입할 것이다.
이 때 이기 때문에 다음과 같이 식을 적어줄 수 있다.
이를 ν0의 식에 대입하면 다음과 같이 식을 유도할 수 있다.

유도된 식을 통해, 두 지점의 전위차를 이용하여 가해지는 응력을 계산할 수 있다.

4. 개발 환경
4.1. 아두이노
2005년 이탈리아의 Massimo Banzi와 David Cuartielles가 처음 개발하였다. 영어로 ‘아두이노’, 이탈리아어로 ‘아르두이노’라고 읽는다. 이탈리아어로 우리는 사귄다 힘세고 강한 친구를 ‘강력한 친구’ 라는 뜻이다. 임베디드 개발 경험이 전혀 없는 사람을 위해 개발된 교육용 플랫폼이기 때문에 소프트웨어 개발에 생소한 사용자들도 쉽게 프로그래밍할 수 있도록 설계되어 있다. 이러한 아두이노 IDE를 통해 작성된 프로그램이나 코드를 ‘스케치(Sketch)’라고 부른다.
아두이노의 통합 개발 환경(IDE)은 Java와 C를 기반으로 개발되는 크로스 플랫폼 응용 소프트웨어이며, 구문 강조, 괄호 찾기, 자동 들여쓰기 기능이 포함된 에디터와 한 번의 클릭으로 컴파일과 업로드가 가능한 컴파일러 기능을 포함하고 있다. 아두이노 동작을 위해서 C++ 언어 기반을 사용한다. 컴파일러는 avr-gcc을 사용한다. 따라서 avr-gcc가 제공하는 많은 C언어의 표준라이브러리를 함수를 사용할 수 있다. 실행 시, 개인용 컴퓨터와 시리얼 통신을 할 수 있는 모니터를 제공한다. 보통 USB을 통해 업로드를 하므로 아두이노 보드는 USB를 UART 통신으로 바꾸는 방법이 제공되고, MCU를 실행할 때는 이 UART 통신을 이용하여 필요한 통신을 할 수 있다. 이렇게 되려면 아두이노의 MCU는 부트로더가 올라가 있어야 한다.
아두이노 개발환경은 C++을 사용하여 원하는 동작을 하도록 코딩을 하고 이것을 보드에 업로드하면 아두이노가 동작한다. 아두이노 업로드는 플래시 메모리에 써지므로 다음부터는 전원만 인가하면 동작한다.

4.2. 마이크로컨트롤러
마이크로컨트롤러 혹은 MCU라고 불리며, 중앙처리장치(CPU)와 주변장치들을 하나의 칩으로 집약시켜 컨트롤 기능에 특화시킨 칩을 지칭하는 말이다. 간단하게 하나의 칩으로 이루어진 소형 컴퓨터라고 할 수 있다.

4.3. AVR
아트멜이란 반도체 회사에서 제작/판매하는 마이크로컨트롤러 시리즈 중 하나로, 아두이노 우노에 사용된 ATmega328이 AVR에 속하는 마이크로컨트롤러이다. 또한 아두이노 레오나르도, 메가등도 AVR 마이크로컨트롤러를 사용한다.

5. 주요 동작 및 특징
5.1. 모드 1 – 동전 투입 모드
전체 동작을 총 네 가지 모드로 나누어서 각각에 대해 코딩을 진행하였다. 첫 번째 모드는 동전을 투입하는 모드로써, 동전을 투입하면, 로드셀에 부착되어 있는 판에 동전이 올라가도록 하여, 로드셀이 무게를 측정한 후 투입된 동전의 무게를 바탕으로 동전의 권종을 판단한 후 비휘발성 메모리에 현재까지 투입된 동전의 누적 금액을 저장하였고, 서보모터를 작동시켜 동전을 하단의 서랍으로 떨어뜨리도록 하였다.

또한, 동전을 투입해도 되는지 판단할 수 있도록 적/녹색의 LED를 부착하여, 동전을 투입하여도 되는 경우에는 초록색 LED를, 무게를 측정 중이거나, 다른 모드의 코드를 실행중이기 때문에 동전을 투입하면 안 되는 경우에는 적색의 LED를 점등하도록 하였다. 모드 1에서는 LCD의 화면을 통해, 현재 저금통에 들어있는 금액과, 현재의 목표금액이 표시되도록 하였으며, 목표금액을 달성하였을 경우, 적/녹색의 LED를 번갈아 점멸하고 LCD의 화면에 목표금액을 달성하였음을 축하하는 메시지를 띄우도록 하였다.

5.2. 모드 2 – 목표금액 설정 모드
모드 2는 사용자가 키패드를 조작하여 목표금액을 스스로 설정할 수 있도록 하였다. 목표금액은 동전을 저장하는 저금통이니 만큼, 최대 목표금액을 100만원 미만으로 입력하도록 제한하였다. 사용자가 원하는 금액을 입력하고 확인 버튼인 ‘*’ 버튼을 누르게 되면, 새로운 목표금액이 아두이노의 비휘발성 메모리에 저장이 되고, 매번 코드의 loop 문을 돌 때마다, 비휘발성 메모리에 저장된 값을 읽어오도록 하였다. 입력 중간에 ‘#’ 버튼을 누르게 된다면 입력하던 금액 값을 초기화하고, 다음 모드인 모드 3으로 넘어가도록 하였다.

3. 모드 3 – 잠금 해제 모드

본 저금통을 설계할 때에, 원래의 사용자가 아닌 다른 사람이 저금통을 열어서 돈을 꺼내지 못 하도록 서보모터를 이용한 잠금장치가 항상 작동하도록 하였다. 하지만, 원래의 사용자가 원할 때에는 저금통의 잠금장치를 해제하고 돈을 꺼낼 수 있도록 모드 3을 만들게 되었다. 원래 입력해놓았던 비밀번호 네 자리를 누르게 되면(초기값 : 0000) 서보모터가 회전하여 잠금이 5초간 풀리고, 이후에는 다시 잠금을 유지하도록 설계하였다.

5.4. 모드 4 – 비밀번호 재설정 모드
모드 4에서는 사용자가 원하는 비밀번호를 설정할 수 있도록 하였다. 이를 위해 사용자는 기존에 사용하던 비밀번호를 입력하여야 하며, 입력한 비밀번호가 기존에 사용하던 비밀번호와 일치하는 경우에 새로운 비밀번호 네 자리를 입력하도록 하였고, 새로 설정된 비밀번호를 디스플레이 상에 표시하도록 하였다.

5.5. 전체 시스템 구성
동전 인식부는 다음과 같이 구성되어 있으며 동전 인식판에 동전이 놓이면 로드셀로 인식한 뒤 회전팔을 회전시켜 동전을 쓸어내어 아래쪽의 서랍에 동전이 들어가도록 한다.
서랍 잠금장치는 다음과 같이 구성되어 있으며 비밀번호가 맞았을 시에 서보 모터를 회전시켜 서랍을 빼낼 수 있도록 하였다.
제품 전체 모습은 다음과 같으며 상단에 키패드와 LCD, 상태표시 LED를 배치하여 입력과 확인이 편하도록 설계하였다.

6. 단계별 제작 과정
아두이코노미 뱅크를 제작하기 위해 제일 먼저 코딩을 하였다. 팀원 한명씩 모드를 하나씩 맡아 코딩을 한 후 아두이노에 연결하고 취합하여 각 모드가 정상적으로 작동하는지 확인하였다.

코딩을 마친 후 외형 제작을 시작하였다. 서랍과 틀은 목재를 주문할 때 크기를 맞춰 주문하였기 때문에 바로 우드락 본드로 제작을 하고, 로드셀의 정확도를 높여 주기위해 필요한 로드셀 밑판, 동전이 투입되었을 때 동전을 서랍에 떨어뜨리기 위해 필요한 기구들을 놓을 판, 서보모터와 로드셀 윗판과의 높이를 맞추기 위한 서보모터 밑판을 톱질을 하여 제작하였다.

톱질이 끝난 후 로드셀을 조립했다. 로드셀 윗판과 밑판을 우드락 본드로 붙인 후 우드락 본드로 전체 판에 고정시켰다. 서보모터가 동전을 더 잘 떨어뜨리기 위해 필요한 케이블 타이를 감은 후 알맞은 높이로 잘라 주었다.

서랍 위판에 동전을 넣을 구멍을 만들기 위해 드릴로 위판에 동전 투입구를 뚫었다.

아두이코노미 뱅크의 LCD와 키패드, LED가 들어갈 수 있는 공간을 만들어 고정시켰다. 이때 LED가 확실히 고정이 되도록 점퍼선과 납땜을 했다.

최종적으로 서랍과 로드셀, 서랍 위판을 조립하고 아두이코노미 뱅크가 정상적으로 작동하는지 확인하였다.

7. 회로도

우리는 아두이노 우노에 각각의 모듈을 연결하여 전체 시스템을 구성하였다. 사용된 모듈에는 로드셀, LCD, 키패드 모듈과 잠금장치, 동전 투입부에 들어가는 서보모터 2개가 있다. 또한, 상태를 나타내기 위한 적색과 녹색의 LED를 각각 하나씩 연결하였다. 5V 전원을 인가하고 GND 를 각각의 모듈에 일괄적으로 넣어주기 위해서 breadboard를 이용하여 전원을 공급해주었다. 이 때 LCD 모듈의 경우에는, I2C 통신을 위하여 SCK(Serial Clock)과 SDA(Serial Data)핀에 연결을 하여야 하기 때문에 해당 기능을 담당하는 A4, A5 번 핀에 연결을 해주었다.

8. 전체 CODE 설명

9.2. 동전의 종류를 판별하는 코드
동전의 무게를 이용해 종류를 판별하며 동전 개체 간의 무게 편차를 고려하여 오차 범위를 0.5 그램으로 설정하였다. (500원의 경우, 1 그램) 그 다음 동전의 무게를 int형 변수 s에 저장하고 int형 변수 p에 1을 저장하여 동전이 로드셀 위에 있음을 표현한다.

9.3. 동전을 저장하는 코드
p를 통해 동전이 로드셀 위에 있음을 표현하고 changeAnlge() 함수를 이용해 서보 모터를 작동하여 동전을 로드셀 위에서 밀어낸다. 그 후 p에 0을 대입하여 동전이 떨어졌음을 표현한다. 그 후 누적금액을 나타내는 save 변수에 s를 더해 추가된 금액을 표현하고 saving() 함수를 이용하여 EEPROM 영역에 누적금액을 저장하도록 하였다.

9.4. saving 함수
누적금액이 0보다 작아질 때까지 10으로 나눠주어 자릿수를 구하는 함수이다. EEPROM.write(room_num,num)은 이 자릿수를 누적금액을 저장하는 첫 번째 주소에 저장해 나중에 누적금액을 불러올 때 쓸 수 있게 하였다. 만약 1239080을 저장한다고 한다면 이 숫자를 10^-6을 곱해주면 1이 된다. 이 수를 저장하고 1239080에서 1*10^6을 곱한 수를 빼주면 저장한 1은 빠지고 239080만이 남게 된다. 이 수를 다시 10^-6인수를 곱하여 2를 저장하고 이 과정을 자릿수만큼 하게 되면 자릿수와 누적금액의 수가 차례대로 주소에 저장된다. b=ssss*zero로 저장할 수를 구한다. ssss=ssss-b*ten로 이미 저장한 수를 빼줘 다음에 저장할 수만 나올 수 있도록 하였다. EEPROM.write(i,b); 여기서 알맞은 주소에 수를 저장한다.

9.5. returning 함수
1239080이 누적금액이라고 한다면 1000000+200000+30000+9000+000+80+0 와 같이 각 자리의 숫자를 더하여 누적금액을 불러오도록 하였다. 그러기 위해서는 각각의 자릿수와 그 숫자에 맞는 10의 제곱수가 필요하다. saving 함수와 마찬가지로 각각의 자릿수에 곱해줄 10의 제곱수를 만들고, savedd=savedd+ten*EEPROM.read(i);을 통해 자릿수와 맞는 10의 제곱수와 자릿수를 곱한 수를 더해줘 저장되어있던 누적금액을 구해준다. ten=1을 통해 거듭제곱할 수를 초기화 시켜줘 다음 for 문이 실행될 때 알맞은 10의 거듭제곱 수를 구할 수 있게 하였다. a=a-1을 통해 다음 거듭제곱을 해줘야 하는 횟수를 구하였다.

9.6. getGoal 함수
목표금액을 설정하는 함수를 void getGoal()로 선언하였다. 이 때, 목표금액은 동전으로 모으려고 하는 금액이기 때문에 100만원 미만의 금액으로, 최대 999,999원을 저장할 수 있도록 하였다. 먼저, 함수 내에서 If else 문을 통해 현재 입력되고 있는 목표금액의 자릿수가 7자리를 넘지 않게 필터링을 하였다. 만약 현재 입력되고 있는 목표금액의 자릿수가 7자리를 넘지 않는 경우, 변수 tempGoal에 현재 키패드의 입력값을 String 형식으로 받아오도록 하였다. ‘tempGoal != NO_KEY’의 판단문을 통해, 키패드에 입력값이 있는지의 여부를 판단하였다. 이후, 키패드의 입력이 있었을 경우에, ‘(tempGoal != “#”) && (tempGoal != “*”)’의 판단문을 통해, 숫자 키패드를 눌렀을 경우, 입력되어 온 목표금액 값을 저장하는 String 형 변수인 inpGoal의 뒤에 현재 입력된 키패드 값인 tempGoal을 추가해주었다. 만약 입력이 “#”이었을 경우, inpGoal 변수를 초기화하고 현재의 모드인 모드 2에서 모드 3으로 넘어가도록 하였다. 만약 입력된 키패드 값이 “*”이었다면, 여태까지 입력하였던 값을 목표금액으로 설정하고 모드를 모드 3으로 변경하도록 하였다. 우선, 목표금액을 저장하는 long 형 전역변수 goal에 목표금액 값을 입력하기 위하여, String 형 변수인 inpGoal을 toInt 명령어를 이용하여 long 형 변수인 goal 에 숫자 값으로 저장되도록 하였다. 또한, EEPROM 라이브러리를 이용하여 아두이노의 비휘발성 메모리에 목표금액 값을 저장하도록 하였다. 이 때, EEPROM의 각 주소에 들어갈 수 있는 데이터의 크기가 제한되어 있으므로, 전체 목표금액을 100진수로 취급하여 각 자리를 분리하여 저장하도록 하였다. 이후 모드를 모드 3으로 변경하고, 입력받은 목표금액을 저장하는 변수인 inpGoal을 초기화하도록 하였다.

9.7. readGoal 함수
readGoal 함수는 EEPROM에 저장된 목표금액을 읽어오는 함수이다. 100진법으로 분할하여 EEPROM에 저장한 데이터 값을 각각 읽어와서 10진수로 변환하여 그 값을 return 하도록 하였다. 결과적으로 함수에서 return하는 데이터가 long 형으로 출력되도록 하기 위하여 함수의 선언을 long 형으로 하였다.

9.8. withdrawal 함수
mode3에서 비밀번호를 확인하는 과정은 키패드로 받은 key를 password와 비교하는 것이다. key와 password의 첫째 자리를 비교하여 같을 경우 count와 tru를 1 각각 더해주고 다를 경우에는 count만 1을 더해줍니다. 둘째 자리, 셋째 자리, 넷째 자리도 마찬가지로 비교하면 비밀번호가 맞았을 경우에는 count와 tru가 둘 다 4가 된다. 만약 한자리라도 비밀번호와 틀렸을 시 count는 4이지만 tru는 값이 달라진다. 이로써 비밀번호 정답여부를 판단할 수 있다. 비밀번호가 맞다고 판단되면 LCD에 표시하고 잠금장치를 6초 동안 풀어준다. 비밀번호가 틀리다고 판단되면 LCD에 틀렸다고 2초 동안 메시지를 띄운다.

9.9. newPassword 함수
mode4에서 새 비밀번호를 설정하는 방법은 먼저 withdrawal 함수와 마찬가지 방법으로 비밀번호를 확인한다. 비밀번호가 맞으면 count=0로 다시 설정하고 count=4가 될 때까지 한자리씩 새 비밀번호를 입력 받도록 하였다. 이후, 비밀번호를 passwordSaving 함수를 이용해 저장하도록 하였다.

10. 참고문헌
· Giorgio Rizzoni, James Kearns. (2016) Principles and Applications of Electrical Engineering, 6th Ed., McGraw-Hill, New York
· R. C. Hibbeler, (2014) Mechanics of Materials, 9th Ed., Pearson, London
· Author Unknown, “Arduino,” Internet: https://namu.wiki/w/Arduino?from=%EC%95%84%EB%91%90%EC%9D%B4%EB%85%B8, [Mar. 27, 2018] · Author Unknown, “아두이노,” Internet: https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%84%EB%91%90%EC%9D%B4%EB%85%B8, [Dec. 14, 2017] · Author Unknown, “아두이노 기초1. 아두이노란?,” Internet: http://codingrun.com/61, [Aug. 08, 2016]

2018 ICT 융합 프로젝트 공모전 참가상

아~ 시원해~(보조배터리 쿨팩)

글 | 동양미래대학교 백동준, 한석규, 박민엽, 최재훈, 이정민, 김태윤

1. 심사평

칩센 보고서에 회의록까지 첨부하여 실제 프로젝트 진행이 어떤 형식으로 이루어졌는지 이해하는 부분에 도움을 많이 줍니다. 실제 작품 완성도 면에서는 아쉬움이 있습니다. 아이스팩이기 때문에 어떤 형태로 사용할지에 대한 고민도 들어갔으면 합니다.
뉴티씨 팀원들이 함께 단계별로 아이디어를 내서 구현해가면서 함께 학습하는 좋은 작품이었습니다. 단계별로 마이크로컨트롤러를 학습하여 동작시켜볼 수 있는 좋은 기회가 되었을 것입니다. 다만, 실용성 면에서는 조금 부족한 작품이 된 것 같습니다.
위드로봇 아이디어 고민 단계에서부터 정리된 보고서가 인상적입니다. 다만 펠티어 소자를 단순 활용하는 것에서 벗어나 좀 더 기존 제품에서 볼 수 없었던 창의적인 부분이 아쉽습니다.
2. 작품 개요
2월 말 부터 시작하여 약 2주간 4~6회의 정기모임을 실시하여 아이디어 회의를 시작, 다양한 의견을 종합했다. 다양한 아이디어들 중 보조배터리에 쿨팩을 결합한 아이디어가 돋보였고, 동아리원들의 동의 하에 자세한 자료 조사를 실시하였다. 겨울에 보조배터리와 손난로가 결합한 상품들은 판매가 되고 있으나 우리가 생각한 제품은 생산 또는 개발 중에 있지 않다는 것을 확인하였고 보조배터리에 USB를 연결하여 작동시키는 선풍기만 있다는 것을 파악했다. 하지만 선풍기의 경우 USB를 꽂아 사용하는 불편함도 있을 뿐만 아니라 여름에 뜨거운 공기로 인해 선풍기의 역할을 제대로 못한다는 것을 파악했다. 반면 겨울철 보조배터리의 경우 열을 이용하여 만든 제품으로 별도의 USB 포트를 사용할 필요가 없고, 열 전달 효과 또한 뛰어났다. 따라서 우리는 보조배터리의 내부를 냉각시켜 마치 쿨팩을 손에 쥐고 있는 듯한 제품을 만들어 보기로 결정했다.

3. 작품 설명

이번에 저희 동아리에서 만든 작품은 보조배터리 쿨팩, ‘아~ 시원해~’ 라는 작품으로 현재 시중에 나와 있는 보조배터리와 손난로가 함께 결합된 제품에서 아이디어를 얻어 ‘왜 여름에 사용할 수 있는 보조배터리와 쿨팩(시원한 소재)이 결합된 제품은 없는가?’ 라는 의문에서 시작했다. 처음 작품을 제작하기에 앞서 냉각을 총 4단계로 제어를 할 수 있도록 회로 구성 및 제작에 돌입하여 실험을 진행했고, 트랜지스터를 이용하여 온도 제어를 실시했으나, 펠티에 소자의 특성상 많은 전류가 흘러 트랜지스터로는 제어에 어려움을 느꼈다. 또한 최근 들어 여름에 이상기온으로 인한 무더위가 지속되고 있어, 최대한 냉각의 효과를 내기위해 제어를 이용하기 보다는 우리 원했던 최적의 온도(9℃ ~ 12℃)를 유지하는 것이 더욱 효율적이다. 는 판단 하에 3Pin Slide Switch를 이용하여 사용자가 간편하게 사용할 수 있도록 구성했다. 또한 향후 작품이 채택되어 생산 및 판매가 되는 경우를 대비해 최소한의 회로 System을 구성하는 것을 목표로 하였고 결과적으로 보조배터리의 역할을 충실히 할 뿐만 아니라 간단한 스위칭 조작으로 선풍기 보다 뛰어난 냉각 효과를 배터리 내부에서 작동시켜 외부 USB 단자로 전자기기를 충전하면서, 쿨팩으로 이용할 수 있도록 제작을 하였다.

3.1. 주요 동작 및 특성
3.1.1. 펠티에 소자의 동작 및 특성
펠티에 효과란?
펠티에효과는 두 종류의 금속을 접속하여 전류를 흐르게 하면 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상으로. 1834년 J. C. A Peltier가 발견한 열전현상의 일종이다. 이것은 이종금속에서는 금속 내의 전자의 퍼텐셜에너지에 차가 있기 때문에 퍼텐셜에너지가 낮은 상태에 있는 금속으로부터 높은 상태에 있는 금속에게 전자를 운반하는데 밖으로부터 에너지를 얻어야 할 필요가 있으므로 두 금속의 접점에서 열에너지를 빼앗기고, 역의 경우에는 열에너지가 방출되게 된다. 일반적으로 이 효과에 의하여 단위시간에 두 종류의 금속의 접점에서 발생 또는 흡수되는 열량은 전류의 세기에 비례하고, 두 금속의 종류에 따라 정해진 값을 가진다. 이 값을 두 금속의 대한 펠티에계수라고 하고, 그 크기는 두 금속의 전자의 퍼텐셜에너지의 차에 상당하는 열전력과 절대온도에 비례하게 된다. 즉, 이 효과를 요약하면, 기전력에 의해서 이동하는 자유전자 보다 높은 페르미 준위로의 이동을 위해서 에너지를 흡수해야만 하는 상황에서 가장 구하기 쉬운 열에너지를 흡수하여 이동함으로써 전자를 내어주는 편에서는 지속적으로 열이 흡수되고, 반대편에서는 지속적으로 열이 방출된다는 것이다. 간단한 구조와 환경친화성, 그리고 높은 신뢰성 (물리적인 동작 구조를 전혀 가지지 않는 전기회로로만 구성도기 때문에 고장 날 여지가 거의 없다.) 을 가지고 있어서 활용도가 더욱 높아졌다.
위의 펠티에 효과를 바탕으로 이번 작품에서 구현하고자 하는 펠티에 소자를 이용한 냉각을 구현하기 위해선 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 가지고 있어야 한다는 전제조건이 필요하다. 그러나 하나의 소자로는 큰 냉각효과를 기대하기 어려우며, 그래서 펠티에 소자를 사용한 붙인 형태를 하고 있다. 그 구조를 보자.

맨 아래와 맨 위에는 세라믹 층이 있으며, 이것은 열을 효율적으로 전달하면서도 전기의 흐름을 제한하는 역할을 한다. 그 아래에 있는 전도체 층과 반도체 층이 실질적인 냉각 ‘엔진’ 이다. 그리고 가장 아래층에는 역시 절연체인 세라믹이 위치해 있다. 반도체 층의 경우 P형 반도체와 N형 반도체 전체가 직렬로 이어져서 최대한의 냉각 효율을 끌어내도록 구성되어 있다.

기본적으로, 펠티에 소자는 서로 다른 반도체, 즉 P형 반도체와 N형 반도체의 접합에 기반하고 있다. 여기에 사용되는 반도체는 일반적으로 반도체라고 불리는 갈륨-비소 반도체를 사용하지 못한다. 이것은 TEM의 특성상 최고의 효율을 내기 위해서는 세 가지 조건이 조화를 이루어야 하는데, 이 세 가지는 제벡 계수(약자로 π를 사용)가 높아야 하며, 전기저항이 낮아야 하며, 열전도성 또한 최대한 낮아야 한다. 제벡 계수가 높다는 것은 적은 전력으로도 높은 냉각효과를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 전기저항이 개입되는 이유는 반도체 스스로의 발열 때문이다. 열로 손실되는 에너지의 양은 저항 값의 제곱에 비례하기 때문에 저항이 낮으면 낮을수록 소자 자체의 발열이 적어서 소자 자체의 발열로 인한 전체적인 온도의 상승을 억제할 수 있다. 물론 전력 역시 적게 소모하게 된다. 열전도성이 낮아야 한다는 것은 전위차에 의해 유도된 소자 양단의 온도차를 그대로 유지시키기 위함이다. 만약 열전도성이 높다면 양단의 온도차를 만들어준 것이 무의미하게 되기 때문이다. 이러한 모든 성질을 종합한 것이 ‘메리트 상수’ 라는 것이다. 메리트 상수는 Z라는 약자로 표기되며 공식은 아래와 같다.

현재 가장 많이 사용되는 펠티에 소자로는 텔루오르화 비스무스(Bi2Te3), 텔루오르화 납(PbTe)이 있다.
하지만, 펠티에 소자는 가격이 비싸고 고온에서 소자가 파괴되며 발열부의 온도를 잘 제어하지 못하면 발열부의 온도가 냉각부도 전도되면서 효율이 급격하게 떨어지는 문제와 많은 양의 전기와 주변의 공기에 포함되어 잇는 수분이 얼어붙는 응결현상도 발생한다. 따라서 이러한 문제를 줄이려면 발열부의 냉각이 잘 이루어지도록 하여야 한다.
이번 작품에서 사용할 펠티에 소자는 ‘SP1848’ 이라는 모델로 주로 CPU나 냉장고의 냉매로 이용되는 소자로 아래 그림과 같은 형태로 되어있고, 구성 표에 의해 온도 차가 발생한다.

Specifications (Power input when used in Peltier Effect)

· 40mm x 40mm x 3.3mm
· Open-circuit voltage:(V)  0.97 1.8 2.4 3.6 4.8
· Temperature difference: (°) 20 40 60 80 100
· Current: (MA) 225 368 469 558 669

Voltage meter 및 LCD System

이번 작품의 경우 Arduino와 적절한 스위치 활용, 그리고 시각적인 편리함을 주기 위한 LCD Panel 등을 이용하여 향후 작품이 생산, 제작 과정에 들어갈 것을 고려하여 최소한의 전자기기들을 이용하여 작품을 구성하였다. 또한 Arduino의 활용을 통하여 Voltage meter, Yellow green Standard 16×2 Character LCD System을 구현하여 사용자 편의 인터페이스를 위해 최선을 다하였다.

3.2. 전체 System 구성
펠티에 소자 동작 및 LCD System 활용을 통한 ON/OFF 표시
펠티에 소자를 활용한 쿨팩 기능은 사용자가 구동하고자 할 때 스위치 ON/OFF를 통하여 간단하게 동작을 할 수 있도록 구성하였다. 또한 Arduino 와 연결된 LCD Panel을 통하여 현재 쿨팩의 기능을 사용하고 유무를 사용자가 눈으로 확인 할 수 있도록 ON/OFF 메시지 (1과 0으로 표현)를 구현하였다.

보조배터리 역할 및 LCD Panel을 통한 충·방전 System 표현
보조배터리로써 역할과 주 전원으로 이용 될 리튬이온배터리 3개 (LGEBF1L1865), USB 충전 모듈(모델명)을 통하여 배터리를 충·방전 할 수 있도록 구성하였고, 또한 충·방전을 시각적으로 보여주기 위해 Arduino에 전압 측정 모듈(Voltage Sensor)을 설치한 후 배터리와 연결하고, 연결된 배터리는 Yellow green Standard 16×2 Character LCD(BONA MC1602-13)와 연결하여 현재 리튬이온배터리의 전압의 크기를 확인할 수 있게 만들어 사용자의 편의를 더해 주었다.
냉각효과 증대를 위한 방열 System 구성
펠티에 소자의 경우 위에 언급한 것처럼 한쪽은 발열 한쪽은 흡열이 되기 때문에 발열이 되는 부분을 다양한 방열 도구를 통하여 냉각을 해주어야 한다. 따라서 이번 작품에서는 펠티에 소자의 방열을 위하여 40*40*10 DC 5V / 0.15A의 방열 팬과, 40*40*11의 방열 팬을 각 펠티에마다 설치하여 방열 System을 구성했다.
펠티에 소자에서 나오는 열을 배출하기 위하여 방열 팬과 회로(리튬이온 배터리, Arduino, LCD)사이에 약 1cm의 공간을 두고, 보조배터리 후방부에 작은 구멍을 뚫어 열을 효율적으로 배출 할 수 있도록 하였다. 또한, 신체와 접촉하는 면(냉각 효과를 전달할 수 있는 면)은 펠티에 소자에서 전달할 수 있는 냉각효과를 최대한 전달하기 위하여 음료수 캔 정도의 얇은 알루미늄 판과 펠티에 소자 접촉면을 방열테이프를 통하여 연결하였다. 방열 팬과 방열판으로 인한 부피 때문에 의 11 * 11 * 6.5 Case를 구하여 사용하였다.

3.3. 개발 환경
작품을 개발하기에 앞서 가장 주요한 펠티에 소자 제어와 LCD System 구성을 위하여 C언어를 기반으로 한 Arduino Uno(초기 Nano로 진행하였으나 성능차이로 인해 제장 중 Uno로 변경)를 이용하였습니다.

초기 LCD System 및 냉각 효과 4단 제어 관련 소스코드

초기 전압 측정 모듈 관련 소스코드

4. 단계별 제작과정
4.1. 초기 4단계 제어 관련 회로 제작 및 시험

4.2. 4단계 제어 실습 및 결과

4.3. 펠티에 소자 병합 및 완성본

4.4. 펠티에 소자 냉각성능 실험

방열판, 방열 팬 등을 이용한 단계별 실험 진행

4.5. 4단계 회로, 펠티에 실험 진행 성능차이 없음 확인(초기 Nano 사용)

4.6. Uno로 변경 후 회로 제작 및 배터리 제작

4.7. 케이스 시뮬레이션

4.8. 최종 기판 작업 실시

4.9. 최종 작품 제작 전 시뮬레이션

4.10. 최종 작품 구동 및 평가

5. 참고문헌
· http://www.peltier.co.kr/shop/item.php?it_id=1354755775&ca_id=602010&page=1&sort1=&sort2=
· HAPPYCAMPUS – 제벡효과와 펠티에효과의 원리와 그 이용
· Technoa – 펠티어 효과와 펠티어 소자
· 한국동력기계공학회지 제 10권 제 4호 – 펠티에 소자 및 히트싱크펠티에 성능 실험

6. 펠티에 성능 실험

1. 심사평
칩센 학생다운 재미있는 작품으로 판촉활동에 도움이 될 것 같습니다. 좀 더 눈에 띄는 리액션이 있었으면 좋았을 것 같습니다.
뉴티씨 딱밤의 세기를 측정하는 실내용 게임을 제작한다는 재미있는 설정으로 시작된 프로젝트네요. 친근하고 재미있게 작품을 만들면서, 여러 가지 기술을 습득할 수 있는 기회가 되었다는 점에서 좋은 점수를 얻었지만, 전반적인 완성도나, 작품을 보는 사람들의 이해도의 측면에서 조금 더 디자인적인 측면을 고려하였으면 하는 아쉬움이 남는 작품이었습니다. 하지만, 여러 가지 내부의 기술들을 모두 구현하려고 노력하여 구현한 점 등은 높은 점수를 드립니다.
위드로봇 압력 센서를 활용하여 ‘딱밤’의 세기를 측정하는 게임을 만든다는 아이디어가 재미있습니다. 전체적인 작품의 완성도 잘 되었습니다만 보고서에서 결과에 대한 분석 및 기타 개선할 부분이 정리가 되면 더 좋았었을 것 같습니다.

2. 작품 개요
2.1. 주제
자신의 ‘딱밤’의 파워를 측정 할 수 있는 미니 게임기. 친근하고 포근한 이미지를 주기위해 마동석과 에뛰드 하우스를 모티브로 디자인한 귀여운 게임기

2.2. 개발 동기
길거리 펀치 머신을 이용하지 못하는 아이들이나 어른들을 위해서 집에서도 할 수 있는 작고 간단한 타격 게임을 만들고 싶었습니다. 길거리 펀치 머신은 날씨의 제약을 많이 받기 때문에 비가 오는 날이나 무척 추운 날에는 잘 하지 않게 됩니다. 심지어 건강한 성인들 중에서도 길거리 타격 게임을 이용하다가 다치는 경우가 일상 다반사입니다. 그래서 전 연령대가 집에서도 재미있게 할 수 있는 게임을 만들어보고자 싶었습니다. 미니 타격 게임을 생각하다가 모든 사람들이 잘 알고 있는 딱밤을 생각하게 되었고 그것을 주제로 친근한 에뛰드 하우스와의 콜라보로 제작하게 되었습니다.

3. 작품 설명
3.1. 주요 동작 및 특징
3.1.1. 사용 기술
① 타이머를 이용한 서보모터 2개 컨트롤
② Bluetooth를 이용한 핸드폰과 ATmega128통신
③ 압력센서를 통한 표적 인식
④ CLCD기능을 이용한 최고점수와 현재점수 표현
⑤ ADC를 이용한 LED제어

3.1.2. 동작 원리 및 시스템 구성

블루투스(HC-06)을 이용한 핸드폰 어플 블루투스터미널과 ATmega128의 Bluetooth 통신 기능입니다. 블루투스 칩의 Tx핀과 ATmega128의 PE0(Rx)핀을 가변저항을 이용하여 5[V]->3.3[V]로 변환하여 연결하고, 블루투스 칩의 Rx핀과 PE1(Tx)핀을 직접 연결하여 핸드폰과 ATmega128을 연결합니다. 블루투스 터미널 어플에서 설정한 세 가지 버튼(주먹, 보자기, 가위)을 선택하여 ATmega128에서 난수 함수(rand 함수 이용)를 발생시켜 얻은 세 가지 결과(주먹, 보자기, 가위)와 비교를 하여 승, 무, 패를 결정하여 핸드폰 어플 화면에 결과를 띄우고, 동시에 ATmega128로 결과를 전송합니다.

타이머 1번과 3번의 자체 타이머를 이용하여 서보모터 2개를 동시에 컨트롤함으로써 블루투스와 연결된 가위바위보 게임에서 블루투스 가위바위보 중/이겼을 시/ 졌을 시에 모터를 움직임으로 표적의 이동을 나타내는데 표적 제어는 서보모터(MG-995)를 이용하여 표적을 계속 좌우로 움직이게 하였습니다.

압력센서(FSR-402)를 이용하여 표적을 인식합니다. 이 센서에 힘이 가해지면 저항값이 낮아지게 되고, 위의 회로와 같이 전압 분배 법칙을 이용하였습니다. 입력된 ADC값은 0~5[V] 값으로 Atmega128의 PF0핀으로 입력을 받습니다. 회로를 구성할 때 가변저항을 같이 사용했기 때문에 눌렀을 때 전압이 증가하는 전압 비를 조절할 수 있고, 가변저항을 돌리는 방향에 따라 조금만 눌러도 5[V]가 되기도 합니다. 이를 이용하여 딱밤의 세기를 조절할 수 있습니다.
현재 사용하고 있는 가변저항 10[]이고 값은 2.43[]입니다. 레지스터는 ADMUX이고 기준전압은 AREF로 5[V] 어댑터를 이용하여 기준전압을 설정했고, ADMUX = 0×00을 넣어 ADC0를 사용했습니다. ADCSRA 레지스터로 프리스케일을 허용해주고, 분주비는 128로 설정했습니다.
Vref값은 ADC값을 받은 후 다른 변수에 저장하여 계산하였는데 계산식은 (*ADC0) = (float) (*temp) * 512.0 / 1024.0 로 계산하였습니다. 앞에 별은 C언어에서 포인터를 사용하였기 때문에 적어준 겁니다. 10bit는 1024기 때문에 이 계산식을 이용하면 0부터 511까지 값을 얻을 수 있습니다.

CLCD 기능을 이용하여 압력센서에서 변환된 ADC 값을 변수로 받아 CLCD에 숫자 값을 표시해 줍니다. 여기서 처음 주목해야할 CLCD에 PIN은 4번입니다. CLCD 4번을 이용하여 CLCD를 초기화하여 사용 가능하게 하고, 데이터 입력이 가능한 상태로 만듭니다. 그리고 PIN 5번에서 데이터를 쓰거나 읽는 것을 조정할 수 있어 PIN 4번과 5번을 이용하여 ADC 값을 받아서 CLCD에 데이터를 쓸 수 있게 CLCD를 준비시킵니다. 우리가 받을 ADC값은 치는 사람에 따라 숫자 값이 0~511까지 변합니다. 그래서 이 숫자 값을 변수로 지정을 해서 CLCD로 입력을 시켜야 하지만 CLCD는 3자리 변수를 받지 않으니 SCORE라는 변수를 지정하고
(int)Score/100, (int)Score/10%10, (int)Score%10을 이용하여 숫자를 백의자리 십의자리 일의자리 수로 나눕니다. 이렇게 하나씩 떼어진 숫자에 +‘0’을 해줌으로써 CLCD에 아스키 코드의 값이 들어갈 수 있게 해주어 ADC에서 계산된 값을 CLCD pin 7~14번으로 넘겨 데이터를 써줄 수 있습니다. 이 원리로 사용자가 압력센서에 가한 압력의 크기를 측정해 실질적으로 자신의 That-Bam 파워 수치를 확인 가능하게 해줍니다.

LED 제어 소스 설명
temp 변수는 0~512로 변환된 ADC값을 128로 나누고 1을 더하여 0~8 사이값으로 변환해놓은 값을 인자로 받는 변수입니다. 따라서 Floor라는 변수를 선언하고 temp를 0이 될 때 까지 마이너스 해주면 크기에 비례하는 LED값을 PORTC로 출력할 수 있게됩니다.

위에서 나온 압력센서 제어와 비슷하게 ADC를 이용합니다. LED는 압력센서로 받은 전압을 ADC로 변환 하고, 그 값을 즉각적으로 8개의 비트로 나누어 LED에 크기에 비례하는 LED를 켜주게 됩니다. 전체를 켜지 않고, Shift register를 이용하여 8개중 크기에 비례하게 1개씩만 들어오게 했으며, 크기가 0일때는 모든 LED에 불이 들어오지 않습니다.

3.2. Software Architecture (소프트웨어 구조)

위 그림은 프로그램의 진행을 나타내는 순서도입니다. 왼쪽의 그림은 핸드폰에서의 순서도, 오른쪽 그림은 Atmega128에서의 순서도입니다.
주요 동작과정은 Atmega128쪽에 표시되어 있습니다.
각 순서도를 참고하면, 프로그램의 동작 방법을 알 수 있습니다.

3.3. System Architecture (시스템 구조)

위의 그림은 시스템 구조를 블록다이어 그램으로 나타낸 그림입니다.
Atmega128에서 외부 기기를 제어할 때 사용한 기능들을 표시하였습니다.
화살표에 제어를 하는 기능들이 어떤 역할을 수행하는지 표시해 놓았습니다.
블록다이어그램을 보면 이번 프로젝트에서 설계한 하드웨어가 어떤 식으로 동작하는지 대략적으로 알 수 있습니다.

3.4. 개발 환경(개발 언어, Tool, 사용 시스템 등)
3.4.1. 주요 구성 부품
기본 부품

서보모터 (MG-995)

최대 120 degree까지 움직일 수 있습니다. 주파수를 50Hz(주기 20ms)로 맞추면 duty 비를 조절하여 모터를 제어할 수 있다.
Operating voltage : 4.8 ~ 7.2 [V] 압력센서 (FSR-402)

최대 10KG의 하중까지의 값을 측정할 수 있다. 압력센서는 0.45[]~100[] 사이의 저항값을 가지고 있는 소자입니다.
왼쪽에 그림에서 보면 소자에는 2개의 핀이 존재합니다. 한쪽에는 VCC를 연결하고 한쪽에는 ADC를 연결해주면 사용할 수 있습니다.

3.4.2. 개발 환경

개발언어 : C programming
개발Tool : AVR Studio

4. 단계별 제작 과정

5. 기타(회로도, 소스코드, 참고문헌 등)

5.1. 회로도

5.2. 참고 문헌
Atmega128 데이터 시트 (http://www.alldatasheet.co.kr/)

6. 완성사진

adafruit

나만의 스마트 스피커, Raspberry Pi용 AIY 음성 키트 V2

세계적인 전자키트 업체이자 Maker로 알려 진 adafruit에서 나만의 AI 인공지능 스피커를 만들어 볼 수 있는 Google의 Raspberry Pi용 Google AIY 음성 키트 V2가 출시되었다. 이 키 트는 하드웨어와 인공지능을 접목시킨 키트로 라즈베리파이에 마이크와 스피커를 장착하고 구 글 음성인식 대화 사용자 인터페이스 기능을 갖 춰 스마트한 스피커를 만들어 볼 수 있다. 최근 구글은 오픈소스 프로젝트 키트를 선보이며 지속적으로 인공지능에 쉽게 접할 수 있도록 기회 를 만들고, 사람들의 관심을 끌고 있다. 특히 다 양한 아이디어로 여러 가지 프로젝트를 실행해 볼 수 있으며, 추가적인 납땜이 필요없이 간편하 게 몇 시간 안으로 조립할 수 있어 주말에 간단 하게 해 볼 수 있는 프로젝트로 알맞다. 키트는 종이접기하듯 간편하게 조립할 수 있 는 골판지와 라즈베리파이 제로 WH, 스피커, microSD 카드 등 오디오 캡처와 재생을 위한 하 드웨어가 대부분 기본 구성품으로 포함되어 있 어 추가 구매가 필요없을 정도로 간편하다. 해당 제품에 대한 더욱 자세한 내용과 가이드는 디바 이스마트에서 확인할 수 있다.

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(주)엔티렉스

일상 속 미세먼지 차단, 가정용 공기청정기 DIY 키트 출시

사계절 내내 미세먼지가 일상이 되면서 미세 먼지 관련 용품이 불티나게 팔리고 있다. 특히 생활 공간 속에서 미세먼지에 대응하는 제품 으로 공기청정기가 필수 가전제품으로 떠오르 고 있다. (주)엔티렉스에서는 소비자들이 공기 청정기를 직접 만들어볼 수 있는 DIY 공기청정 기 키트를 출시해 뜨거운 반응을 이끌어내고 있다. 이 제품은 H12 등급으로 미세먼지를 0.5 ㎛~1㎛(마이크로미터, 1/100만) 크기 미세먼지 및 유해 물질을 거를 수 있는 샤오미 미에 어 호환 헤파필터(추가구매 필요)를 기반으로 구성되어 있으며, 이 필터에 직접 결합하는 디 퓨저 팬은 60㎡/hr의 넉넉한 풍량과 저소음 구 동이 장점이다. 별도의 외장 케이스가 없는 등 기존 완제품 공기청정기와는 비교할 수 없으 나 간단하게 드라이버와 펜치를 활용해 구성 품 하나하나 직접 조립해 볼 수 있다는 장점과 저렴한 가격(필터 포함 46,000원)이라는 강력 한 무기로 출시되자마자 디바이스마트 종합 인기순위 1위에 오르는 등 뜨거운 반응을 보이고 있다. 제품에 대한 더욱 자세한 내용과 구매는 디바이스마트 홈페이지에서 확인할 수 있다.

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