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ES 산책

세계는그어느때보다도엔지니어

링기술에관심을가지고있다. 사람

들의 건강을 유지하기 위한 새로운

기술을 발견하고, 세계의 안전을 유

지하며, 더 나아가 자연재해로부터

피해를막기위해엔지니어들에대한

의존도가높아지고있다.

갈릴레오가 망원경으로 천체를 관

측하고, 중국인 탐험가가 자기 컴퍼

스를 이용해 대양

을 횡단할 수 있었던

것처럼 과학적 발견을 위

한 툴은 혁신을 이루는 데 매

우중요한역할을한다. 오늘날엔지

니어들은 이전에는 불가능했던 방식

으로현상을측정하고제어하는새로

운툴을개발함으로써갈수록복잡해

지는기술에뒤쳐지지않을수있다.

엔지니어들의혁신앞당겨버추얼인스트루멘테이션(VI)의발

명은내쇼날인스트루먼트(NI) 창립자

들이난관에봉착했던순간부터시작

엔지니어들의연구활동돕는

NI LabVIEW엔지니어들은 그래픽 기반 시스템 디자인 플랫폼을 통해

변화하는기술에쉽게적응하고최적화된솔루션을만들고

있다. 이러한 그래픽 기반 시스템 디자인 플랫폼은 기존

계측장비의 제어를 시작으로 최근에는 소프트웨어를 통해

재구성 기능을 극대화한 하드웨어 아키텍처인 FPGA까지

발전했다.

글 | 브래드암스트롱(Brad Armstrong), 기업마케팅매니저

내쇼날인스트루먼트

됐다. 이들은표준화된계측기기가없

던 시절에 수중 음향 측정을 시도했

다. 하지만, 당시의툴로는한계가있

었기때문에, 결국패러다임의변화를

시도했다. NI 창업자들은 주어진 문

제에딱맞는시스템을발명하여판매

하는대신, 엔지니어들이문제를해결

하는데필요한다양한툴을개발하여

고유의문제들을해결할수있도록도

왔다. NI는 1976년부터 측정과 제어

를위한시스템개발이가능한소프트

웨어와 하드웨어가 통합된 플랫폼을

엔지니어들에게 제공하여 보다 혁신

적으로생산성을높이고발견을가속

화할수있게했다.

엔지니어들은 그래픽 기반 시스템

디자인플랫폼을통해변화하는기술

에쉽게적응하고최적화된솔루션을

만들고 있다. 이러한 그래픽 기반 시

스템디자인플랫폼은기존계측장비

의제어를시작으로최근에는소프트

웨어를통해재구성기능을극대화한

하드웨어 아키텍처인 FPGA까지 발

전했다.

그래픽기반시스템디자인그래픽기반시스템디자인은측정

과 제어 영역 모두에서 혁신을 이룩

하고있다. 이방식은툴과 IP를재사

용하여디자인부터테스트까지, 소규

모시스템에서대규모시스템으로확

장할 수 있을 만큼 유연성이 뛰어나

기 때문에 새로운 시스템을 빠른 시

간내에개발하여제공할수있다. 그

러므로, 이러한 방식은 상용 하드웨

어를 이용하여 저전력 시스템에서부

터고성능시스템까지사용자의요구

를 충족시키는 직접 정의가 가능한

시스템을전체시스템비용을절감하

면서통합할수있다. 이같이유연한

접근방식을 재사용 가능한 IP 및 애

플리케이션과 함께 이용하면, 보다

짧은 시간과 적은 리소스로 더 많은

프로젝트를 완성하는 데 있어서 큰

경쟁력을가질수있다. 그래픽기반

시스템 디자인은 연구개발에서 엔지

니어링 툴을 사용할 때 절대적으로

필요하다. 다음 3가지 사례는 우주

암흑물질의 근원을 찾는 연구, 비침

습성 의료 영상진단 시스템의 개발,

세계 최대 망원경의 위치 제어를 수

행하는 데 있어서 그래픽 시스템 디

자인을사용한사례다.

과학적이론을현실화시키는툴

세계에서가장큰입자가속기제어

세계최대의물리입자연구소인유

럽원자핵공동연구소(European Orga

nization for Nuclear Research,

CERN)는 우주의 가장 필수적이면서

도기본적인내용뒤에가려진수많은

미스터리에 대한 연구를 수행한다.

CERN 연구소는가장강력한입자가

속기인LHC(Large Hadron Collider)

를이용하여미세한빔코어에서나오

는에너지입자를흡수하는장치의위

치를측정하고제어한다. CERN 연구

원들은 잘못 유도되었거나 불안정한

입자빔을차단할수있는모션컨트

롤 시스템을 개발했다. 또한, 기존의

VME와프로그래밍가능한로직컨트

롤러기반의거친환경에서도실행가

능하고 비용을 절감할 수 있는 NI

FPGA 기반툴을채택했다. 이러한측

정및제어작업들은이탈된빔이막

대한 피해를 입힐 수도 있기 때문에

실시간으로이뤄져야하고높은안정

성과정확성을요구한다. LHC에서의

입자충돌로수집된데이터는지금껏

볼 수 없었던 정보를 제공하므로, 우

주의 탄생 비밀은 무엇이고, 입자는

왜덩어리이며, 암흑물질의근원은무

엇인지 등에 관한 물음에 답을 찾을

수있다.

세계 최초 실시간 3D OCT 의료

영상진단시스템

의료 연구자들은 생명을 위협하는

질병의원인을진단하기위해인체와

뇌를더욱정확하게영상화할수있는

툴이 필요하다. OCT(Optical Coher

ence Tomography)는 비침습성으로

생체조직의단층횡단영상을제공하

는안전한기술이다. 이방법은의료분

야에서기존의영상방식보다훨씬더

높은해상도를제공할수있는진단도

구이며, 비침습성이므로 환자들도 부

담없이진료를받을수있다. 최근일

본 키타사토 대학교(Kitasato

University) 연구팀은 NI FlexRIO

FPGA 하드웨어와GPU 처리가결합

electronic science 2012. MAY 89

NI LabVIEW

이전에는제어전문가, 기계엔지니어,

전자엔지니어, 프로그래머로구성된

한팀이꼭필요했지만

지금은한사람으로가능하다.

- Sean Dougherty.

맥도날드메카트로닉스슈퍼바이저-

“”

된320채널DAQ 시스템과OCT를이

용해세계최초의실시간3D OCT 영

상 시스템을 개발했다. 뿐만 아니라,

FPGA를 통한 다채널 데이터 수집과

실시간연산, 렌더링및디스플레이를

위한GPU 기술이결합된이시스템의

각기 다른 부분을 제어하는 데 NI

LabVIEW 소프트웨어를사용했다. 이

시스템으로의사들은렌더링된3D 이

미지를실시간으로어느각도로든회

전시켜혈액흐름과조직의동적인변

화를보다효율적으로파악할수있게

되었고, 수술중에활용해더큰가시

성을확보할수있게되었다.

세계에서 가장 큰 망원경의 위치

제어

초대형 망원경(ELT, 조리개 직경

20 m 이상의망원경)은지상관측에

서가장많이사용하는도구중하나

다. 이러한 망원경은 행성, 별, 블랙

홀, 암흑물질과같은심도깊은연구

에서 천체물리 지식의 수준을 높여

준다. 유럽 초대형 망원경(E-ELT,

European Extremely Large

Telescope)은 조리개 직경이 42 m

나되는세계에서가장큰광/근적외

선 망원경으로 천체 관측 분야에서

획기적인 발견을 이끌고 있다. 스페

인 카나리아스 천체물리연구(Insti

tuto de Astrofisica de Canarias,

IAC) 연구팀은984개의미러로구성

된E-ELT 메인미러의위치액추에

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ES 산책

[그림 1] 소프트웨어와 재구성 가능한 하드웨어를 결합한 그래픽 기반 시스템 디자인 방식은 빠른 개발과혁신을도와준다.

[그림 2] CERN Large Hadron Collider 연구팀, NI 툴을 사용하여 잘못 유도되었거나 불안정한 입자 빔을 차단할 수 있는 새로운 FPGA 기반의 모션컨트롤시스템개발

이터 프로토타입을 조정하기 위해

Electronics & EmbeddedSoftware

를개발해야했다. 각각의미러는중

력, 온도 및 바람 난류의 변화를 보

상해주기 위해 3개의 포지션 액추에

이터를 사용하여 회전해야 하며 나

노급정확도로 90 kg을움직여야한

다. NI 그래픽 기반 시스템 디자인

플랫폼은 모든 전자기기와 소프트웨

어의 요구사항을 수용하면서 높은

유연성과 실시간 성능을 제공하고

IAC 연구팀의개발기간을대폭줄여

주었다.

세상을 변화시킬 꿈나무육성과학적경험은학습과정의한부분

이기도하다. 새로운툴은엔지니어링

이세상에미치는영향을엔지니어꿈

나무들이직접체험할있도록도와준

다. 다음세대의혁신을이끌인재양

산을희망한다면, 어린나이에과학적

경험을통해영감을받을수있는툴을

개발해야 한다. NI는 FIRST(For

Inspiration and Recognition of

Science and Technology) 프로그램

과LEGO robotics 프로그램에서학생

들이NI 하드웨어와소프트웨어를사

용하여재미있고유익한과학실습환

경을체험할수있도록하고있다.

미래공학기술난제들의해결은현

재어린이들손에달려있다. NI는세

계 최고의 엔지니어들이 사용하는

툴을 어린이들이 자연스럽게 접할

수 있는 기회를 제공한다. NI 툴을

사용하는 기업들이 현재 중요한 엔

지니어링 과제들을 해결하는 데 노

력하고 있듯이, NI도 엔지니어링 혁

신을 위한 툴을 계속해서 제공함으

로써 세계 기술과학 발전에 꾸준히

기여하고있다. ES

electronic science 2012. MAY 91

NI LabVIEW

[그림 3] OCT를 사용하여 피부의 3D 이미지를 실시간으로 렌더링한 모습. 이 3D OCT는 생명을 위협할만한요소를사전분석하는데도움을준다.

[그림 4] 메인미러는직경 42 m에분할된미러구조를가진다. 규모비교를위해차량 1대와사람 2명이 E-ELT 앞에서있다.