生産工程(생산공정)의 計測(계측)ㆍ制御(제어) 應用(응용)활발
20세기 후반의 총아로 등장한 電子工學(전자공학)은 産業(산업), 社會(사회), 軍事(군사), 家庭(가정), 기타 서비스, 오락 등 人間活動(인간활동)의 모든 분야에 이용되고 있으며 그 범위와 정도는 日益增大(일익증대)하여 그칠 줄을 모른다. 이와 같이 電子工業(전자공업)의 응용분야가 넓어짐에 따라 이것이 모체가 된 여러 가지 새로운 공학 工學卽(공학즉) 기술에 관한 학문이 發生(발생)하였다. 예를 들면 전자통신공업이나 計測(계측)제어공학 및 計算機工學(계산기공학)등의 소위 정보工學(공학)의 제영역이 크게 발달하였고, 그 주변 분야로서 生體機能(생체기능)을 취급한 생물공학, 진단 치료를 위한 醫用電子工學(의용전자공학), 海上(해상), 海底(해저)에 관한 해양전자공학, 生物體(생물체)로서 人間自體(인간자체)를 대상으로 한 人間工學(인간공학), 敎育(교육)을 위한 敎育工學(교육공학)등이 꼬리를 이어 나오고 있다.
이곳에서는 電子工學産業分野(전자공학산업분야), 특히 工學(공학)에 對(대)한 응용인 産業電子工學(산업전자공학)에 한하여 그 내용과 현황의 일부를 소개하여 본다.
最近(최근) 省力化(생력화)라는 用語(용어)와 더불어 生産機械(생산기계)는 고도의 자동화가 요구된다. 이를 위하여 전자공학은 기계공학과 더불어 주요한 역할을 담당하고 있다.
事務處理(사무처리)를 위한 ‘비즈니스ㆍ오토메이션’ 化學工學(화학공학)에서 보는 液體(액체), 氣滯(기체), 粉體(분체) 等(등) 연속체를 對象(대상)으로 하는 ‘프로세스ㆍ오토메이션’ 그리고 分離(분리)된 형태의 단체를 對象(대상)으로 하는 Mechenical Automation 등이 이것을 의미하고 있다. 이들은 作業(작업)의 自動化(자동화), 機械化(기계화) 그리고 자동 제어함으로서 이루어진다. 生産工程(생산공정)으로 개체의 Manual handling 加功(가공), 檢査(검사), 組立(조립), 包裝(포장)등 등과 공장외부에서 자동판매기들이 자동제어를 하여야할 對象(대상)이 된다.
이들의 制御(제어)는 作業(작업)에 關(관)한 必要(필요)한 情報(정보) 卽(즉), 物理(물리), 化學量(화학량) (位置(위치), 速度(속도), 壓力(압력), 溫度(온도), 化學成分等(화학성분등))을 測定(측정)하여 目標(목표)한 量(양) 卽(즉) 目標値(목표치)와 比較(비교)하여 그 誤差(오차)를 檢出(검출)하여 이것을 가장 적게 한 機能(기능)을 意味(의미)한다. 産業(산업)에 있어서 電子工學(전자공학)은 生産機能(생산기능)의 動作(동작)을 行(행)한 動力源(동력원)으로도 必要(필요)하지만 보다 더 그 動作(동작)의 制御(제어)를 하는 것에 큰 比重(비중)을 갖고 있다. 이 制御(제어)를 위하여서는 情報檢出系(정보검출계) 卽(즉) 測定系(측정계)가 必要(필요)하며 現時點(현시점)에서는 이 計測(계측)이 電子工學(전자공학)의 本命(본명)이라고 말할 수 있다. 要約(요약)하면 生産工程(생산공정)에서 電子工學(전자공학)의 主要(주요) 任務(임무)는 計劃(계획)과 制御(제어)의 2點(점)으로 集約(집약)되므로 産業電子工學(산업전자공학)은 그 內容(내용)에 있어서 生産工程(생산공정)의 計測(계측)과 制御(제어)에 關(관)한 電子工學(전자공학)의 應用(응용)이라 볼 수 있다. 電子機器(전자기기)를 要素(요소)로 한 制御系(제어계)에서는 制御量(제어량)의 電氣量(전기량) (電壓(전압), 電流(전류) 等(등))과 다른 경우는 이를 電氣量(전기량)으로 檢出(검출)하여야 하므로 檢出器(검출기)로서 變換器(변환기)가 必要(필요)하다. 檢出器(검출기)에 나온 信號(신호)는 目標値(목표치)와 比較(비교)되어 그 差(차)인 誤差信號(오차신호)를 報償(보상) 增中(증중)하여 制御對象(제어대상)을 우리의 目的(목적)에 適合(적합)하도록 制御(제어)하는 소위 Feed Back 制御系(제어계)를 形成(형성)하고 있다. 이들은 信號(신호)가 測定量(측정량)과 相似(상사)인 Analogue形(형)과 이것을 數値(수치)로 나타내는 Digital形(형)으로 2分(분)된다. 通號(통호)를 Analogue形(형)에서 Digital形(형)으로 바꾼 것을 A-D 變換(변환)이라 하고, 그 逆(역)을 D-A變換(변환)이라 한다. 簡便性(간평성)은 Analogue形(형)이 有利(유리)하며 高情密度(고정밀도)나 또는 複雜(복잡)한 記憶(기억)이나 計算(계산)을 要(요)한 境遇(경우)는 Digital形(형)이 有利(유리)하다.
世稱(세칭) NC(數値制制(수치제제)), 컴퓨터ㆍ컨트롤 등은 後者(후자)에 屬(속)한다. 生産工程(생산공정)에서 이와 같은 自動制御(자동제어)의 必要性(필요성)은 人力(인력)을 節約(절약) 代替(대체)하는 省力化(성력화) 主要目的(주요목적)이라고 하나 高度(고도)의 品質管理(품질관리), 安全(안전), 生産價(생산가)의 切下(절하) 또는 人間(인간)의 身體機能(신체기능)으로 不可(불가)한 작업, 高效率化(고효율화)등에 必要(필요) 不可缺(불가결)한 利點(이점)을 目的(목적)에 빼지 못한다.
이 分野(분야)에서 特記(특기)할 것은 電子機器(전자기기)의 要素(요소)인 半導體(반도체)의 역할이다.
예를 들면 檢出器(검출기)로서 光(광)에 대한 Cds (硫化카드뮴) 쎌이나 Photo transister 壓力(압력)이나 張力(장력)에 대한 壓電素子(압전소자), 온도에 대한 Thermister 등은 물론 增中器(증중기)에서 高入力(고입력) impedance를 가진 FET (電界効果(전계효과) transister)는 眞空管(진공관)을 作用(작용한)한 測定器(측정기)를 구축할 상태이며 5mm×5mm의 적은 면적을 가진 薄膜(박막)에 transister 4천~5천개를 가진 장치와 같은 機能(기능)을 가진 ICC (集積回路(집적회로)) 또는 LSI등의 開發(개발)로 電子制御裝置及(전자제어장치급) 電子計算機(전자계산기)의 飛躍的(비약적)인 發達(발달)을 했다.
이들이 産業電子工學裝置(산업전자공학장치)에 이용되고 있는 점이며 차차 그 利用度(이용도)가 커져 가고 있다.
制御系(제어계)의 終端(종단)인 電力制御(전력제어)에서 Thyrister 즉 SCR (Silicon Controled Rectifier)나 TRIAC (Bidirectional Triode) 등의 靜止(정지) switchig 素子(소자)는 慣性(관성)을 가진 可動部分(가동부분)을 가진 switch와는 달라 신속하고 半永久的(반영구적)이며 높은 效率(효율)로 大電力(대전력)을 容易(용이)하게 制御(제어)할 수 있으며 (소형)은 선풍기 등의 家庭機器(가정기기)의 制御(제어)부터 大型(대형)은 수천 수만kw의 制御(제어)를 要(요)한 生産工場(생산공장), 鑛山(광산), 電鐵(전철)의 電熱(전열) 電動力(전동력)의 制御(제어)에 널리 이용되고 있으며 소위 電力電子工學(전력전자공학)의 心臟(심장)이 되고 있다.
이와 같이 半導體素子(반도체소자)로 構成(구성)한 回路(회로)를 固體回路(고체회로)라 하며, 電子裝置(전자장치)의 여러 分野(분야)에서 半導體(반도체)를 利用(이용)한 소위 Joxid化(화)를 서두르고 있다. 그리고 近來(근래)의 傾向(경향)의 하나로 混成系化(혼성계화)를 들 수 있다. 즉 컴퓨터 같은 電子制御系(전자제어계)와 各種(각종) 機械裝置(기계장치)의 시스템化(화)가 크게 進行(진행)되어 컴퓨터에 依(의)한 工作機械(공작기계)의 群管理(군관리), 自動測定機(자동측정기)의 Data處理(처리), 工作機械(공작기계)의 最適制御(최적제어)나 適應制御等(적응제어등)을 들 수 있다. 이들이 한 개의 工場(공장)을 하나의 有機體(유기체)로 움직일 때 工場(공장)은 無人化時代(무인화시대) 즉 完全(완전)한 오토메이션이 이루어질 時代(시대)가 올 것이다.
생각건대 人間(인간)의 感覺器官(감각기관)(五感(오감))과 記憶(기억), 判斷(판단)하는 腦(뇌)와 各器官(각기관)과 情報信號(정보신호)를 傳達(전달)한 神經系統(신경계통)은 電子工業(전자공업)에서 各各(각각) 電子計測(전자계측) 電子計算機(전자계산기) 그리고 電子通信(전자통신)에 對應(대응)되므로 電子工業(전자공업)은 人間(인간)(人體(인체))의 感覺(감각), 神經(신경) 및 腦(뇌)의 各機關(각기관)의 能力(능력)을 補完(보완) 또는 代替(대체)하고, 또 이를 능가하여 人間(인간)의 地位(지위)와 幸福(행복)을 가져올 有望(유망)한 工業(공업)임을 附言(부언)하여도 좋을 것이다.