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Patent-Ideas

발명 내용 설명서 양식​

  • 발표의 명칭
    • 국문
    • 영문
  • 발명의 주요내용
  • 발명의 효과
  • 기술의 특징
  • 시장성 및 기업화 전망
  • 적용 및 응용분야
  • 발명이 속하는 기술분야
  • 요약서
    • 개요
    • 발명의 명칭
  • 대표도면

Idea List​

파괴 검사 데이터 피드백을 이용한 자가 적응형 섬유 물성 가상 계측 시스템​

  • 발표의 명칭
    • 국문: 파괴 검사 데이터 피드백을 이용한 자가 적응형 섬유 물성 가상 계측 시스템
    • 영문: Self-Adaptive Virtual Metrology System for Fiber Properties using Destructive Test Data Feedback
  • 발명의 주요내용: 비파괴 실시간 가상 계측
  • 발명의 효과
    • 파괴 검사의 한계 극복 - 샘플링 검사만 가능한 물리적 한계를 극복하고, 생산된 섬유 전 구간에 대한 물성 품질 보증 가능
    • 설비 노후화 자동 보정 - 설비 상태 변화로 인해 예측 오차가 발생하더라도, 주기적인 파괴 검사 데이터 피드백을 통해 AI가 스스로 영점을 조절하여 유지 비용 절감
  • 기술의 특징
    • 인장강도, 인장신도와 같이 파괴해야만 알 수 있는 물성을, 방사 공정 센서 데이터를 기반으로 AI가 실시간 추론하여 전수 검사 효과 구현
    • 시계열 동기화 기반 자가 학습 - 생산 시점(T0T_0)의 공정 데이터와 사후 파괴 검사 시점(T1T_1)의 실측 데이터를 시간 지연 보정 알고리즘으로 매칭하여, AI 모델을 스스로 교정하는 폐루프 시스템
  • 시장성 및 기업화 전망
    • 유지보수 비용 절감 - 설비 노후화 등의 변경점에도 AI가 스스로 적응하므로 모델 업데이트를 위한 엔지니어 개입 최소화, 스마트 팩토리 및 고기능성 섬유 제조 분야 적용 가능
  • 적용 및 응용분야
  • 발명이 속하는 기술분야
    • 스마트 팩토리
    • 섬유 공학
    • AI 응용 시스템
    • AI 기반 공정 제어
  • 요약서
    • 개요

      고분자 용융 방사 공정에서 생산되는 섬유의 핵심 품질 지표인 인장강도와 인장신도는 섬유를 물리적으로 당겨서 끊어질 때까지의 힘을 측정하는 파괴검사를 통해서만 확인 가능하다. 이로 인해 생산 라인에서 주행 중인 섬유의 물성을 실시간으로 전수 검사하는 것은 물리적으로 불가능하며, 권취가 완료된 후 일부 샘플만을 채취하여 실험실에서 검사하는 방식에 의존해 왔다. 그러나 이러한 샘플링 방식은 검사되지 않은 구간의 품질을 보증할 수 없고, 불량 발생 시점과 원인을 실시간으로 파악하기 어렵다는 한계가 있다. 또한, 기존의 통계적 관리 기법이나 고정된 예측 모델은 설비의 노후화나 냉각 풍속의 변화 등 공정 변동을 반영하지 못해 시간이 지날수록 예측 신뢰도가 하락하는 문제가 발생한다. 따라서 본 발명은 방사 공정의 센서 데이터를 기반으로 파괴 물성을 실시간으로 가상 계측하고, 수행되는 파괴 검사 결과값을 피드백 받아 AI 모델이 스스로 오차를 보정하고 진화하는 시스템을 제안한다.

    • 파괴 검사 피드백을 이용한 가상 계측 및 자가 학습 기법

      전체 시스템은 큭 실시간 센싱 및 가상 계측부, 시간 지연 동기화부, 파괴 검사 피드백 및 모델 갱신부로 구성된다.

      1. 공정 데이터 수집 및 전처리부: 용융 방사 공정에서 각 단계에서 물성에 결정적 영향을 미치는 인자를 수집한다. 용융 단계: 스핀빔, 매니폴드 온도 등의 폴리머 유동성 데이터 냉각 단계: 방사 구금 하단 냉각 챔버 풍속 및 온도 연신 단계: 고뎃 롤러 간
      2. 물성 가상 계측부: 수집된 실시간 공정 데이터를 기계학습 모델이 입력하여 현재 생산 중인 섬유가 파괴 검사를 거칠 경우 나타날 예상 인장강도와 인장신도 값을 가상으로 산출한다. 이를 통해 물리적 파괴 없이 전수 검사 효과를 얻는다.
      3. 파괴 검사 피드백 및 모델 갱신부: 본 발명의 핵심 기술로, 사후적으로 수행된 실제 파괴 검사 데이터를 AI 학습에 재활용한다.
  • 대표도면