초록 ▼

□ 과제목표
"인공지능" 기술을 연구하고 있는 국내 석/박사과정 학생을 "금속 3D 프린팅 및 데이터 분석법" 관련 전문 설비가 있는 미국선진연구기관에 파견하여, 전문지식 및 국제적 감각을 함양시키고, 국내 복귀 후 4차 산업혁명시대를 이끌 수 있는 글로벌 핵심인재로 양성하고자 함. 또한, 인공지능 기법의 하나인 기계학습 및 이미지처리 기술을 이용하여 금속 3D 프린팅 공정의 복잡한 물리적 현상을 분석하고, 결함을 감지할 수 있는 모델을 생성하여, 최종적으로는 공정 개선 및 결과물 품질향상이 연구 목표임.

□ 주요

□ 과제목표
"인공지능" 기술을 연구하고 있는 국내 석/박사과정 학생을 "금속 3D 프린팅 및 데이터 분석법" 관련 전문 설비가 있는 미국선진연구기관에 파견하여, 전문지식 및 국제적 감각을 함양시키고, 국내 복귀 후 4차 산업혁명시대를 이끌 수 있는 글로벌 핵심인재로 양성하고자 함. 또한, 인공지능 기법의 하나인 기계학습 및 이미지처리 기술을 이용하여 금속 3D 프린팅 공정의 복잡한 물리적 현상을 분석하고, 결함을 감지할 수 있는 모델을 생성하여, 최종적으로는 공정 개선 및 결과물 품질향상이 연구 목표임.

□ 주요내용
4차 산업혁명 핵심기술 중 하나인 "인공지능"을 연구 중인 국내 석·박사 과정 학생을 고속·저가 금속 3D 프린팅 및 데이터 분석법에 관해 최신의 기술을 보유하고 있는 미국 테네시공대 협력 연구실에 파견하고, "금속 3D 프린팅 공정의 이상 감지 및 분류를 위한 기계학습 모델 개발"에 관한 국제 공동연구를 수행하고, 학회 연구 발표 및 미국국가연구소 방문을 통해 최신 연구 동향 및 기술을 파악함.
금속 3D 프린팅 공정의 한계점이었던 저속·고가라는 단점을 극복한 선재·아크 적층제조(Wire + Arc Additive Manufacturing)방식은 생산속도가 매우 빠르고, 장비를 설치/유지하는데 경제적인 장점이 있어 중소·중견 기업형 금속 기반의 고속·저가 3D 프린팅 제조에 적합함. 하지만 선재·아크 적층제조 기술은 시장 초기 단계로 관련 연구 경험이 부족하고 많은 시행착오(trial-and-error)를 통해 얻은 지식과 경험을 바탕으로 공정을 계획하기 때문에 품질 및 성능이 일관되지 않다는 단점이 있음. 이를 보완하기 위해 인공지능 기술을 적용하여 4차 산업혁명 기술 간의 융합을 꾀함.
연구내용은 다음과 같음. (1) 초고속 카메라를 이용 금속 3D 프린팅 공정에 관한 대용량 이미지 데이터 생성. (2) 용융풀 특징점을 포함하고 있는 대용량의 이미지 데이터 세트로부터 최대온도, 특징점 (예, 길이, 폭, 깊이) 등 수치형 데이터를 추출함. (3) 추출한 데이터 정제 후, 데이터마트 구성 및 머신러닝 기법의 비지도학습을 이용 라벨을 붙여 데이터의 속성을 분석함. 결함 감지 및 분류할 수 있는 기계학습 예측 모델에는 이미지 분석에 특화된 합성곱신경망(CNN, Convolution Neural Network)을 이용하거나 합성곱 신경망을 기반으로 발전된 네트워크 기술을 이용하여 기계학습 모델을 개발함. (4) 최종적으로 금속 3D 프린팅 공정을 제어할 수 있는 다목적 의사 결정 시스템 프레임워크를 개발함.

□ 기대효과
본 과제를 통해 "4차 산업의 핵심 기술인 금속 3D 프린팅 및 인공지능 기법에 관한 전문지식" 과 "국제적 감각"을 갖춘 글로벌 핵심인재를 양성할 수 있음.
금속 3D 프린팅 공정/제품을 향상시키기 위해 결함 감지 및 분류용 기계학습 모델을 개발하여 실시간으로 공정/제품 상태를 개선함으로써 금속 3D 프린팅 기술을 한 단계 발전시킬 수 있음.
인공지능을 이용한 고속·저가 금속 3D 프린팅 공정 제어 및 최적화에 관한 연구는 전 세계적으로 초기 단계에 있고, 성공적으로 과제가 수행될 경우 특허·논문 등 지적재산권을 선점할 수 있음.
결함탐지(Defect Detection) 컴퓨터 비전 기반 인공지능 기술 시장에서 “금속 3D 프린팅 데이터 분석”이라는 최초의 domain knowledge를 확립하고 선점할 수 있음.
연구자 파견 기간 중 학회 발표 및 미국국가 연구소 방문을 통해 최신 기술 동향을 파악할 수 있으며, 국내 복귀 후 학회 발표를 통해 기술을 전파할 수 있고, 취업 후 연구·개발을 통해 관련 시장을 선점할 수 있음.

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 목차 ... 4
• 과제 요약문 ... 5
• 과제 실적 요약 ... 6
• Ⅰ. 추진 배경 및 연구 결과 ... 7
• 1. 추진 배경 ... 7
• 2. 과제 수행 개요 ... 9
• 3. 추진전략 및 일정 ... 12
• 4. 과제 수행 결과 ... 15
• Ⅲ. 계획대비 실적 및 주요성과 ... 44
• 1. 연차별 성과지표 총괄표 ... 44
• 2. 연차별 주요성과 ... 45
• 3. 장비·기자재 취득목록 ... 49
• 4. 목표 미달성시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성) ... 49
• Ⅳ. 기대효과 ... 50
• 1. 협력연구 기대 효과 ... 50
• 2. 연구성과 활용 방안 ... 51
• 3. 파견에 따른 글로벌 인재양성 효과 ... 51
• 4. 후속 연구계획 및 성과관리 방안 ... 52
• 5. 파견인력 등 진로 추적 등 사후관리 ... 52
• Ⅴ. 예산집행실적 ... 53
• 1. 연차별 예산 총괄표 ... 53
• 2. 비목/세목별 예산 집행실적 ... 53
• 3. 파견인력 지원비 ... 53
• 부 록 ... 54
• 끝페이지 ... 93