Yokogawa Technical Report를 소개하는 페이지입니다.
Technical Report
- Yasuo Ishiguro*1
*1Former Senior General Manager of Toyota Motor Corporation
리튬 이온 배터리에 대한 자속 밀도(magnetic flux density) 기반 위조 방지 대책
- Masahito Tsukano*1
- Naoki Noguchi*1
- Minako Terao*1
- Miwa Tobita*1
- Kazuma Takenaka*1
- Jun Okano*2
- Yukiko Onoue*3
- Kaoru Omichi*2
- Yuki Tominaga*2
*1 Innovation Center, Marketing Headquarters
*2 Innovative Research Excellence, Power Unit & Energy, Honda R&D Co., Ltd.
*3 Corporate Strategy Operations, Honda Motor Co., Ltd.
이 연구는 리튬 이온 배터리에 대한 자속 밀도 기반 위조 방지 대책의 원리를 제시한다. 지구 온난화에 대한 대응책으로 전기 자동차의 사용이 증가함에 따라 리튬 이온 배터리의 생산이 더 확대될 것으로 예상된다. 그러나 이러한 배터리에는 희귀한 소재가 포함돼 있기 때문에 도난이나 위조품으로 대체하는 표적이 될 수 있다. 우리는 이 연구에서 배터리가 제조업체 또는 개별적인 배터리에 대하여 고유한 자속 밀도를 생성한다는 사실을 확인할 수 있었는데, 그 이유는 조립 과정에서 발생하는 오류가 파라미터에 변화를 발생시키기 때문이다. 또한 실험 전체에 걸쳐 우리는 실린더형 셀로 구성된 배터리 팩에서는 개별적으로 고유한 자속 밀도를 관찰할 수 있었던 한편, 프리즘형 셀에서는 제품의 유형에 해당하는 플럭스 밀도가 생성된다는 사실을 확인할 수 있었다. 이러한 원리는 위조 방지 수단으로 사용될 수 있는데, 그 이유는 위조품에서는 고유성을 재현하기 힘들기 때문이다.
- Akira Kiyoto*1
*1 P&W Solution Division, Yokogawa Products Headquarters
Yokogawa는 1962년 필름 시트 제조 공정 측정장비인 온라인 두께 측정기를 최초로 출시한 이래로, 현재에 이르기까지 시트 제조 측정 및 제어 기술을 개발하는 한편 종이와 필름과 같은 시트 생산 품질 및 생산성 향상에 기여해 왔다. 최근 몇 년 동안 전기차로의 전환은 리튬 이온 배터리를 포함한 이차 전지 제조 플랜트에 대한 투자 열풍을 선도하였다. 이차전지 시장의 확장과 함께, 2023년 Yokogawa는 다양한 국가의 법률과 규정 및 IoT(Internet of Things -사물인터넷)와 호환되는 필름전용 모델인 WEBFREX NV 온라인 두께측정기용 프레임 QC1F16를 출시하였고, 2010년 리튬 이온 및 기타 배터리 유형의 전극 시트 생산라인에 적합한 모델인 WEBFREX3ES를 개발하였으며 전 세계 주요 배터리 제조업체에서 널리 채택되었다. Yokogawa는 전극 시트의 코팅량을 측정함에 있어 환경적인 영향을 줄이고, 안전성을 개선하며, 효율성을 높이는 것과 같은 다양한 문제를 개선하기 위해 WEBFREX3ES의 후속 모델로 새로운 OpreX 배터리 웹게이지인 ES-5를 개발하였다. 이 글에서는 이러한 새로운 측정 기술에 대하여 소개하는 바이다.
- Hiroyuki Ishida*1
- Hiroyuki Degawa*2
- Hiroki Minami*1
*1 Decarbonization Business Division, Yokogawa Test & Measurement Corporation
*2 Common Technology & QA Division, Yokogawa Test & Measurement Corporation
스플릿 센서 섹션이 포함된 CT1000S AC/DC 스플릿 코어 전류 센서를 개발하였다. 이 센서의 정격 전 류는 1000A이고, 작동 온도 범위는 -40~85°C이며, 진폭 정확도(0.1Hz~100Hz)는 판독값의 ±0.2% 및 전체 스 케일의 ±0.01%이고, 주파수 대역폭은 DC에서 300kHz(-3dB)이다. 분리 가능한 구조임에도 불구하고 이는 스플릿 코어 타입의 전류 센서를 위한 고정밀, 고대역폭 전압 출력 전류 센서이다.
센서 부품의 분리 가능한 구조는 측정용 관통 홀을 통하여 케이블을 손쉽게 삽입할 수 있도록 설계하였고, 이로 인하여 케이블을 분리할 수 없는 애플리케이션에서도 전류 측정이 가능하여 더욱 폭넓은 활용성을 제공한다. 측정 재현성을 개선하기 위해 센서를 바닥에 안정적으로 위치시킬 수 있도록 설계하였고, 전류 센서 본체를 고정시키기 위한 나사 홀이 제공되었으며, 컨덕터 위치 조정 장치를 사용하여 케이블의 위치를 제한할 수 있다.
이 논문은 CT1000S AC/DC 스플릿 코어 전류 센서의 구성 및 이 개발 과정에 적용한 기술에 대하여 소개한다.
디지털 기업 실현을 위한 차세대 기업 자원 기획 시스템 구축을 위한 노력
- Tomonari Suyama*1
*1 Strategic System Solutions Department, Global Application Data Management Center, Digital Strategy Headquarters
2000년 이후 해외 판매가 급속히 확대됨에 따라 Yokogawa Electric Corporation은 중기 경영 계획으로 One Global Yokogawa를 설정하고, 글로벌 통합 관리 목표를 달성하기 위해 관리 인프라를 통합하는 조치로써 “그룹 정보 시스템 통합” 작업을 시행하였다. 이러한 조치와 함께, 우리는 “비즈니스 프로세스의 표준화”와 “시스템 및 메커니즘의 통합” 작업도 수행하였다. 이전에 비즈니스 프로세스 및 시스템은 개별 회사들 사이에 분산되어 있었지만, 2006년 4월, 비즈니스 프로세스 및 시스템을 표준화한 글로벌 템플릿을 정의하기 위해 Yokogawa Global System Project(YGSP)가 시행되었다. 우리는 이 템플릿을 기반으로 코어 시스템을 전 세계적으로 구축하기 시작하였다. 2018년 이후, 제어 사업 매출 및 비즈니스 프로세스의 90%를 차지하는 주요 거점에 대한 구현을 완료하였다. 시스템 및 데이터는 글로벌 싱글 인스턴스로 통합되었고, 그 결과 유지보수 비용을 60% 절감하는데 성공하였다. 마스터 데이터를 통합함으로써 관리 업무를 축소시켰으며, 해외 거점을 포함한 글로벌 지원 시스템을 구축함으로 운영 작업 시간도 단축하였다. 다른 한 편, 데이터 양의 증가로 인하여 처리 시간이 증가하였고, 기능을 확장할 때 시스템에 미치는 영향을 조사하는데 필요한 시간 역시 늘어나는 등의 새로운 문제가 발생하였다. 따라서, 우리는 인-메모리 데이터베이스를 핵심으로 사용하는 최신 버전의 SAP S/4HANA를 중심으로 최신 IT 기술을 활용하고 있으며, 비즈니스 유연성을 높일 수 있는 최적의 시스템을 신속하게 구축하고 있다. 또한, 글로벌 운영을 표준화하고 최적화를 위한 노력을 기울이고 있고, 고객, 파트너 및 임직원을 디지털로 연결함으로써, 타사가 쉽게 모방할 수 없는 경쟁 우위를 창출하는 디지털 밸류 체인을 구축하는 것으로 목표로 노력하고 있다. 이 논문은 이러한 목표를 달성하기 위한 우리의 노력에 대한 개요를 제공한다.
- Makoto Kawano*1
- Kohei Ikeura*2
- Minako Terao*3
- Hiroyuki Kimura*2
*1 Project Design Department, Innovation Center, Marketing Headquarters
*2 School of Integrated Science and Technology, Shizuoka University
*3 Sensing R&D Department, Innovation Center, Marketing Headquarters
메탄화는 수소와 이산화탄소(CO2)로부터 천연가스의 주요 성분인 메탄을 합성하는 기술이다. 이산화탄소는 다양한 원천으로부터 발생하는 배기가스에 포함돼 있으며, 이러한 가스로부터 분리 및 회수가 가능하다. 회수된 CO2를 원료로 활용하면 탄소 재활용을 유도할 수 있다. 메탄화는 탄소 재활용을 실현하기 위한 유망한 기술로 자리매김하고 있으며 탈탄소 사회를 구현하기 위한 구성 요소 중 하나가 될 수 있다. 우리는 미생물의 대사 기능을 통해 메탄을 생산하는 바이오메탄화 시스템을 구현하는 기술을 개발하고 있다. 이 논문은 수소 및 CO2 를 이용하여 메탄을 생산하는 메탄 생성균(hydrogenotrophic methanogens)과 이를 포함한 미생물 군집을 이용한 배양 실험을 통해 얻은 연구 결과를 제시한다. 우리는 또한 미래의 바이오메탄화 시스템의 연구 개발에 대하여도 논의할 것이다.
플로우 합성(Flow Synthesis)에서 용매 농도와 수분 함량의 정량적 모니터링
- Yusuke Hattori*1
- Yasuyuki Suzuki*1
*1 Life Research & Development Department, Innovation Center, Marketing Headquarters
이 연구에서는 합성 공정에서 용매의 농도와 수분의 함량을 정량적으로 모니터링하기 위해 마이크로 플로우 셀과 NIR(near infrared-근적외선) 스펙트럼의 회귀 모델을 개발하고 이를 펩타이드 합성을 모니터링하는 데 사용하였다. 이 플로우 셀은 압력에 충분히 견딜 수 있는 내구성과 반응 유체의 충분한 변위 효율을 가질 수 있도록 설계하였다. 회귀 모델은 부분 최소 제곱 회귀법(partial least squares regression method)을 사용하였다. 각 용매의 농도와 수분 함량을 정량화한 결과, 이들은 이론 값과 일치하였으며, 낮은 표준편차를 보였다. 수분 함량의 표준편차는 10ppm이었다. 소량의 물이라도 일부 화학 반응에는 치명적인 부정적 영향력을 미칠 수 있다. 따라서 수분 함량을 엄격하게 관리하는 것이 필수적이다. 제안된 용매 농도 및 수분 함량을 모니터링하는 방법은 반응 생성물과 같은 다른 반응 요소를 모니터링하는 작업과 동시에 수행할 수 있다. 이 연구의 결과는 합성 공정의 인라인 분광학적 모니터링에 있어 이 방법이 유용하다는 사실을 시사한다.
라벨 프리 비침습적 세포 이미징을 통한 미분화(undifferentiated) 마커 발현 수준 예측 기술
- Ryutaro Akiyoshi*1
*1 Life Research & Development Department, Innovation Center, Marketing Headquarters
재생 의학 제품 생산 시, 미생물 오염 및 세포 손상을 방지하는 한편 세포 배양 과정과 품질을 지속적으로 모니터링할 필요가 있다. 이 연구에서는 기존의 파괴적인 방법을 사용하지 않고 비파괴적 세포 이미지 분석을 통해 줄기세포의 미분화 상태를 모니터링할 수 있는 새로운 방법을 개발하였다. 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 물리적 접촉 없이 Oct3/4 및 Nanog과 같은 미분화 마커의 발현 수준을 예측하는데 사용할 수 있다. 이 방법은 명시야 현미경으로 획득한 iPSC 이미지와 정량적인 PCR 및 면역 염색법과 같은 파괴적 방법으로부터 얻은 평가 데이터에 기초한다. 비지도 및 준지도 모델을 적용하여 이미지 분석만으로 미분화 상태를 정확히 예측할 수 있다. 이러한 접근은 줄기세포 연구뿐 아니라 재생 의학 제품의 실시간 모니터링 및 새로운 품질 관리법에도 기여하고 있다.
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