생기원, AI로 '이동형 골재 크러셔 품질검사' 기술 개발

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국생산기술연구원(이하 생기원)은 대경기술실용화본부 김병학·송창헌 수석연구원 연구팀이 실시간으로 골재의 품질을 예측·진단하고 스스로 문제를 해결할 수 있는 AI 기반 '모바일 크러셔용 품질검사 기술'을 개발했다고 20일 밝혔다.

제조현장에서 제품의 영상을 촬영해 컴퓨터 비전(Vision)으로 검사하는 기술은 있었지만 거대 AI 모델을 활용해 골재생산과 같은 야외 환경에서 이동형 공정자동화를 구현해 낸 것은 이번이 국내 최초다.

이 기술은 비산먼지, 강우, 조도변화 등 열악한 환경에서 비정형 제품의 검사용 비전 데이터를 획득해 골재의 품질을 파악하고 실시간으로 진단 결과를 보정하며 자동적으로 품질을 개선할 수 있도록 한 자동화기술로 세계 최고 수준으로 평가받고 있다.

골재생산은 천공, 발파, 운송, 분쇄, 선별과정을 거치며 이 중 분쇄공정은 1차 파쇄 된 암석을 일정한 크기로 쪼개는 작업이다.

건축이나 도로포장 분야에 사용되는 골재는 20~40㎜의 규격화된 선별 골재로, 40㎜가 넘을 경우 2~3차 파쇄를 통해 재가공 해야 하기 때문에 시간과 비용이 상승하게 된다. 

이번에 공동 연구팀은 골재생산 제조설비, 전자광학센서, 거대 AI 기술을 융합해 자동화설비를 구현했다.

AI응용제조설비연구센터장 김병학 수석연구원은 3차원 형상을 인식할 수 있는 다중도메인 센서를 탑재한 전자광학센서 시스템을 개발했고 거대 AI 모델기술을 임베디드 모듈에 내장해 비전 시스템으로부터 전송받은 데이터로 거대 AI 모델을 실행시키는 'AI 기반 품질 모니터링 기술'을 개발했다. 

건설기계기술센터 송창헌 수석연구원은 AI 시스템을 학습시키기 위한 시스템을 설계하고 모바일 크러셔의 설비 특성을 분석해 랩 스케일(Lab Scale) 규모의 시스템을 구현했다.

이어 실험실 내에 실제 현장시스템과 동일한 환경을 구축, 대량의 골재생산 데이터를 획득할 수 있는 장치를 개발해 AI 모델 성능을 단시간에 최적화하는 데 성공했다.

'이동형 골재 제조설비(Mobile Crusher)'는 여러 골재설비가 연결된 복합공정시스템으로, 대형 플랜트나 생산설비를 구축할 필요 없이 자유롭게 이동하며 작업할 수 있고 골재 생산과정에서 필수적으로 발생하는 운반비용과 시간도 크게 줄일 수 있다.

공동 연구팀은 개발된 거대 AI 모델과 모바일 크러셔 시스템을 통신으로 연동시켜 공정 자동화를 이룰 수 있도록 통합한 뒤 민간기업과 함께 실증을 진행했다.

실증시험 결과, 모바일 크러셔 설비 스스로 골재의 품질을 인식하고 문제 발생 시 파쇄장치의 제어 값을 조절해 자율적으로 최적의 골재를 생산하는 공정 자동화 성과를 확보했다.

김병학 수석연구원은 "골재 불량은 시멘트 혼합물의 불량으로 이어져 대형재난의 원인이 될 수 있기 때문에 엄격한 품질검사 기술이 필요하다"며 "무인·지능화를 통해 작업자의 안전과 품질을 동시에 높일 수 있도록 거대 AI 모델을 적용했다"고 설명했다.

송창헌 수석연구원은 "기업 입장에서는 재가공할 때마다 시간과 노력을 투입해야 하고 골재생산 지연으로 확대될 경우 기하급수적으로 비용이 증가한다"면서 "실험실 내에 현장과 동일한 시스템을 구축한 덕분에 다양한 설계와 실험을 반복하며 빠르게 최종 성과를 도출할 수 있었다"고 말했다.


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