메카트로닉스 분야와 관련 응용 분야를 살펴봅니다.
메카트로닉스 또는 메카트로닉스 공학은 기계, 전기, 전자, 소프트웨어 공학 등의 분야에서 수행되는 연구를 결합한 다학제 분야입니다. 메카트로닉스의 고유한 장점은 이러한 분야 간의 시너지 효과에서 비롯됩니다. 궁극적으로 현대 제품 설계는 고립된 상태에서 이루어질 수 없습니다. 점점 더 복잡해지는 제품과 시스템을 지속적으로 개발함에 따라, 메카트로닉스에 대한 수요 증가는 분야 간 설계 및 엔지니어링을 우선시하는 방향으로 전환되고 있음을 보여줍니다.
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Industry 4.0 또는 "4차 산업 혁명"은 제조 분야의 기술 혁신 현황을 개념화한 것입니다. Industry 4.0은 자동화, 인공지능, 그리고 지능형/연결된 기계에 중점을 둡니다. 사물인터넷(IoT) 기기 외에도 Industry 4.0은 제품 자체의 설계 또는 제품이 제공하는 경험 측면에서 디지털 세계와 물리적 세계의 융합을 강조합니다.
메카트로닉스는 이 Industry 4.0 기술의 상당 부분을 실현할 수 있는 핵심 기업입니다. 메카트로닉스 분야에서 엔지니어들은 전자 기술을 물리적 설계에 통합하여, 기존 제품을 기술적 지능과 무선 통신이 적용된 오늘날의 표준 수준으로 향상시킵니다. 물리적 세계에서 디지털 경험을 제공하고, 고성능 기술과 전자 시스템을 제품 설계에 더욱 통합하는 방안을 모색하면서, 메카트로닉스는 Industry 4.0의 물결을 특징짓는 지속적인 혁신의 핵심 동력으로 계속 부상할 것입니다.
Industry 5.0은 Industry 4.0의 혁신을 한 단계 더 발전시킵니다. Industry 5.0은 사회적, 환경적 편익을 강조하는 동시에 생산 최적화에 중점을 둡니다. 인간과 지능형 기계 간의 협력은 더욱 직접적인 관계를 통해 강화됩니다. Industry 4.0과 마찬가지로, Industry 5.0도 자동화, 인공지능, 증강/가상 현실을 계속해서 우선시하지만, 이러한 개념들을 더욱 발전시켜 이 기술과 시스템이 가상과 물리적 환경 모두에서 우리의 일상 경험을 전체적으로 향상시킬 수 있도록 일상생활에 어떻게 통합할 수 있을지를 새로운 깊이에서 고찰합니다.
Industry 5.0으로 진입함에 따라 메카트로닉스는 새로운 통합 기술의 개발을 주도하고, 이 기술 기간 간의 전환을 촉진하는 데 있어 중요한 역할을 계속 수행할 것입니다. 기술 및 시스템이 점점 복잡해짐에 따라 다분야 설계 및 협업의 필요성도 커지고 있습니다. 메카트로닉스는 이러한 다분야 접근 방식을 제품 설계와 혁신에 통합하는 분야로, Industry 5.0 시대로 나아가면서 점점 더 높은 수요가 예상되는 프로젝트 유형의 훌륭한 사례입니다.
앞서 언급했듯이 메카트로닉스는 다학제 분야입니다. 캐나다 온타리오주에 있는 FIRST® Robotics 팀 Celt-X Robotics가 제작한 실제 SOLIDWORKS 모델을 살펴보겠습니다. 여기에서는 다양한 메카트로닉스 시스템이 어떻게 상호 연결되어 있는지를 보여주는 도식과 함께, 완성된 메카트로닉스 제품에서 누가 무엇을 설계하는지를 보여주는 몇 가지 예시도 확인할 수 있습니다.
기계 엔지니어는 여기 그림의 휠과 같은 메카트로닉스 제품의 물리적 구성 요소를 설계하는 업무를 담당합니다. 구성 요소의 움직임을 가능하게 하는 기어를 모델링하든, 전기 및 전자 시스템을 수용할 로봇이나 기계의 전체적인 물리적 본체를 설계하든, 기계 엔지니어는 제품의 최종 설계를 형성하는 데 중요한 역할을 합니다.
로봇부터 IoT 장치까지 모든 메카트로닉스 설계에는 설계 전반에 걸쳐 안전하고 효율적으로 전력을 공급할 수 있는 몇 가지 수준의 배선, 부품 선택 및 검증이 필요합니다. 전기 엔지니어가 이러한 움직이는 물리 시스템 내에서 적절한 라우팅 경로와 회로 사양을 결정하지 않으면, 메카트로닉스 설계는 제 기능을 제대로 발휘할 수 없습니다.
전자 엔지니어는 회로 설계에 중점을 두고, PCB 설계 및 구현을 메카트로닉스 제품에 적용합니다. PCB는 전기 부품의 기계적 연결을 가능하게 하여 회로 전체에 신호와 전력을 전달할 수 있도록 합니다. 전자 엔지니어링은 메카트로닉스 시스템의 전반적인 무결성과 작동성을 향상시켜 제품 품질과 고객 만족도를 향상시킵니다.
소프트웨어 엔지니어는 시스템과 네트워크를 통합하고, 장치 통신을 원활하게 하고, 기계의 물리적 또는 디지털 측면을 제어하고, 심지어 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 개발하는 소프트웨어를 개발해야 합니다. 궁극적으로 소프트웨어 엔지니어는 물리적이면서도 디지털적인 제품과 경험을 동시에 그리고 다분야적으로 개발하는 데 기여합니다.
메카트로닉스는 여러 분야가 융합된 특성으로 인해 시스템 설계자의 도움이 필요합니다. 시스템 설계자는 위 분야 간의 상호 연결을 감독하는 역할을 합니다. 시스템 엔지니어는 고위 프로젝트 관리자로서 메카트로닉스 프로젝트를 처음부터 끝까지 감독하며, 설계부터 생산까지 모든 팀 간의 유기적인 협력을 보장합니다.
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메카트로닉스는 제품, 전력 시스템, 건축, 제조, 기술, 설계와 관련된 거의 모든 산업 분야에서 활용됩니다. 아래는 메카트로닉스를 기반으로 하는 다양한 산업의 예시입니다.
SOLIDWORKS 포트폴리오에는 메카트로닉스 제품 설계에 일반적으로 사용되는 다양한 도구가 포함되어 있습니다. 자세히 살펴보겠습니다.
3D Mechatronics Creator는 기계, 전자 및 소프트웨어 기능을 하나의 통합된 설계 환경으로 원활하게 통합하여 각 분야 간 장벽을 허물고 혁신을 가속화합니다. 이를 통해 다양한 분야의 사용자가 메카트로닉스 제품을 효율적으로 제작할 수 있습니다. 다음과 같은 이점이 있습니다.
