메카트로닉스
메카트로닉스(Mechatronics)는 공학과 설계분야의 새로운 패러다임으로 인하여, 기계(mechanics)공학기술을 기반으로 전기 · 전자(electronics)공학 및 컴퓨터 기술 분야로 발전시켜 지능형 기계전자 시스템을 설계, 제작하는 기술 분야로서, 한 나라의 제조 산업 경쟁력을 결정짓는 핵심기술이다. 메카트로닉스(mechatronics)는 기계(mechanics)공학과 전자(electronics)공학의 합성어로서 1975년경 일본에서 만들어져 1980년을 전후로 정착된 조어이다. 한국어로는 기전공학이라고 한다.
메카트로닉스 기술은 자동화 생산시스템, 마이크로 머시닝, 지능형 로봇, 반도체/디스플레이, 지능형 설비, 인공지능, 자동차 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 생명공학, 기계 및 전자공학의 합성어로서 전자공학, 기계공학, 컴퓨터공학 분야의 기술과 지식을 바이오 및 의학 분야 기술과 지식에 효율적으로 접목하여 통합하는 새로운 융합학문인 '바이오 메카트로닉스(Bio-Mechatronics)' 기술도 등장하고 있다. 요소기술로는 기계설계(mechanical design), 제어(control), 임베디드 시스템(embedded system), SI(system integration) 기술 등이 있다.
메카트로닉스의 기본적인 구조는 크게 하드웨어부분, 소프트웨어부분, 주변 환경요인부분으로 구분할 수 있다. 여기서, 하드웨어부분은 물리적으로 확인되는 실체로서 구동과 제어를 위한 부분을 말하며 소프트웨어부분은 제어를 위한 방법에 관련된 부분을 말하며, 주변 환경요인 부분은 메카트로닉스 시스템이 목적하는 구체적인 일과 관련된 변수의 성격을 갖는 여러 요인들과 구동환경에 관련된 부분들을 말한다.
정의[편집]
메카트로닉스(Mechatronics)란 말은 기계 또는 기구에 전자기술이 결합되어 구성된 새로운 시스템을 지칭하는 용어로, Mechanism(기구) 또는 Mechanics(기계공학)와 Electronics(전자공학)의 합성어이다.
메카트로닉스에서 메카니즘은 각 구성 요소들 상호 간의 운동 관계성을 의미하고, 일렉트로닉스는 각 구성 요소들을 제어하기 위한 프로그램 기술과 제어 기술을 포함하는 전자 기술을 의미한다. 메카트로닉스 기술은 기계적 요소와 전자적 요소를 모두 포함하는 기술이기 때문에 종래의 아날로그(Analog) 방식으로 만들어진 메카트로닉스 시스템은 그 구성 회로 측면에서 디지털 방식으로 제작된 것보다 복잡한 구성으로 되어 있다.
따라서, 종래의 아날로그적 메카트로닉 시스템은 최근의 원가 절감과 생산성 향상의 측면에서 볼 때 무의미하다고 볼 수 있다. 최근에 들어서면서 마이크로 프로세서(Microprocessor)와 그 주변 부품의 발전으로 인하여 이를 이용한 메카트로닉스 기술이 점점 발전하게 되었다.
특히 마이크로 프로세서 주변 부품의 발전은 예전의 메카트로닉스 시스템 제품을 보다 소형화하는 데 큰 견인차 역할을 하였다. 종래의 아날로그 방법으로 제어되었던 구성품, 제품 및 장비들이 점점 디지털 방법으로 제어되면서 소프트웨어(Software) 기술과 밀접한 관계를 가지고 발전하여 기계와 전자의 기술이 접목된 시스템(System)이나 복잡한 제품 등에 대한 제어가 용이하도록 하였다. 따라서, 메카트로닉스 기술이란 이러한 디지털 기술, 소프트웨어 기술 및 기계 기술 등이 접합된 것이라고 할 수 있다.
나노메카트로닉스[편집]
나노메카트로닉스(Mechatronics)는 기계,전기,전자의 3층 복합기술로 정의되는 기존의 메카트로닉스 기술에 나노과학을 더해 현재보다 성능이 훨씬 뛰어나거나 새로운 성능을 갖는 제품을 만드는 기술이다.
나노 크기의 물질로 이루어진 재료나 기계를 개발하는 분야로써 10억분의 1을 나타내는 접두사 나노와 기계공학과 전자공학을 결합한 메카트로닉스의 합성어이다. 나노기술 발달과 함께 21세기 들어 기술선진국들이 주목하고 있는 공정기술이다. 미세가공기술을 기반으로 나노 크기의 물질이 새로운 물리·화학적 기능을 갖도록 하는 기술이며 초소형정밀기계기술(MEMS)을 이용하여 나노 단위의 산업용 부품 제조를 위한 기술 및 장비 개발을 목표로 한다.
나노메카트로닉스 분야에서는 의료산업, 정보통신산업, 정밀기계산업, 우주항공산업, 자동차산업 등에 필요한 여러 가지 핵심 부품을 개발 중이며 전자공학, 생명과학, 광전자공학 등과의 융합을 추진하고 있다. 나노메카트로닉스를 국책사업으로 선정한 미국, 일본, 독일 등은 관련 기술을 개발하는 여러 연구기관에 많은 연구비를 지원하고 있다. 한국도 21세기프론티어연구개발사업 가운데 하나로 나노메카트로닉스를 선정하여 한국기계연구원 주관 아래 나노메카트로닉스기술개발사업단을 운영 중이다.
바이오메카트로닉스[편집]
바이오메카트로닉스는 다양한 학제간의 과학이 적용된 학문으로 기계적인 요소, 전자 공학 그리고 생물학적 유기체를 통합하기 위한 목적을 가지고 있다. 바이오메카트로닉스는 생물학, 기계공학 그리고 전자공학의 부분을 포함하고 있다. 그것은 또한 로봇공학과 신경과학의 학문 분야도 아우른다.
바이오메카트로닉스의 한 예로는 휴허, MIT 교수의 업적을 살펴볼 수 있다. 그는 개구리의 다리의 근육을 수술하여 기계 물고기에 부착했고 전기적 자극을 근육 섬유에 흘려줌으로써 그 물고기가 헤엄칠 수 있도록 하였다. 이 실험의 목적으로는 사람의 근육, 골격 그리고 신경 시스템과 상호작용할 수 있는 기기를 만들고자 하는 것이다. 그리고 결국 이러한 기기들이 트라우마 또는 선천적으로 손상되거나 잃어버린 사람의 운동 능력을 도와주기를 기대하고 있다. 바이오메카트로닉스학과는 생소한 이름이지만 여러 공대에서 배우는 것들을 넓게 포괄하는 학과이다. 물리학의 소위 5대 역학 중 4개인 정역학, 동역학, 고체역학, 열역학 등을 배우고, 전자전기에서 기초적인 회로이론과 간단한 하드웨어에 대해 배운다. 프로그래밍 역시 C 언어나 MATLAB을 배우며, 영상처리, 신호처리 등등도 포섭하는 매우 포괄적인 학과이다.
한국의 성균관대학교의 경우, 바이오메카트로닉스전공이 개설되어 있다. 성균관대학교 바이오메카트로닉스학과는 1970년대에 농업기계공학과에서 출발하여 2000년대 초에 바이오메카트로닉스학과로 개명되었다. 개명되면서 의공학, 의료기기, 생체금속 등을 전공한 교수들이 충원되었으며, 이에 따라 기존의 농업기계관련 과목들이 축소되고 의공학, 생체재료 관련 과목들이 신설되었다. 커리큘럼 및 취업 상황 등을 고려 하였을 때 기계공학과와 대부분 겹치기 때문에 공과대학 기계공학부로 흡수 통합되어야 한다는 의견이 있었으며, 이에 2010년경에 학교 측에서 흡수 통합을 추진하였으나, 기존 교수 및 졸업생의 반대로 무산된바 있다. 졸업생의 진출분야는 다양하다. 기계공학, 전기전자공학의 모집문야에 둘다 지원할 수 있기 때문이다. 일반적으로는 삼성, 현대, 두산과 같은 대기업의 취업이 많다. 근래에는 의료, 바이오 분야(삼성 바이오로직스 등)의 취직 및 관련 학과 교수임용도 증가하고 있다. 이외에 기존의 농업기계 분야에서도 여전히 강세이기 때문에 LS엠트론과 같은 사기업 뿐만 아니라, 농기평, 농진청 등에 취직도 활발하고, 국공립대학의 농업기계, 바이오시스템 학과의 교수로 임용되는 경우도 많다.
참고자료[편집]
- 〈Mechatronics 메카트로닉스〉, 《지형 공간정보체계 용어사전》
- 〈메카트로닉스〉, 《IT용어사전》
- 〈나노메카트로닉스〉, 《두산백과》
- 〈바이오메카트로닉스〉, 《위키백과》
- 〈메카트로닉스의 정의〉, 《레포트월드》
같이 보기[편집]
