디지털트윈을 이용한 품질예측과 가상검증

Abstract

최근 기업들은 Digital Transformation (DX) 활동을 통하여 급속도로 발 전하고 있는 디지털 기술을 비즈니스 전 영역에 접목하여 기존의 비즈니스 방법을 혁신적으로 변화시키려는 활동을 적극적으로 전개하고 있다. 특히 4 차 산업혁명의 전개로 인해 기업들은 DX 활동의 중요성을 인식하고 DX 활 동을 더욱 가속화하고 있다. 기업에서는 DX 활동의 하나로 발전하는 디지털 기술을 활용하여 생산과정 에서 발생 되는 공정데이터를 품질 예측과 검증에 이용하는 노력을 적극적 으로 진행하고 있다. 본 논문에서는 디지털 기술을 이용하여 가상 검증과 품질 예측을 진행한 선행연구들을 분석하고 문제점과 한계점을 확인한다. 그리고 이를 극복할 수 있는 대안으로 디지털트윈을 이용한 가상 검증과 품 질 예측 방법을 제안하고자 한다. 먼저 디지털트윈에 대한 선행연구들을 분석하여 디지털트윈의 개념과 산업 계에서 활용하고 있는 사례에 대한 현황을 확인한다. 이를 바탕으로 LCD(Liquid Crystal Display) 제품에 적용할 수 있는 디지털트윈의 프레임 워크를 제안한다. 그리고 그 프레임워크를 적용한 LCD 제품의 디지털트윈 을 제작하는 절차를 제안한다. 그 제안된 절차를 통하여 제작된 디지털트윈을 활용하여 개발단계에서는 LCD 제품의 패널 내부 전기적 특성치의 변화로 인하여 발생하는 신뢰성을 평가하는 V-clamping 시험에 대한 가상 검증을 진행하고 설계기준의 적정 성에 대한 검증도 진행한다. 그리고 양산단계에서는 공정에서 실시간으로 관리되고 있는 공정데이터를 디지털트윈에 반영하여 LCD 제품의 주요 불량 중 하나인 Crosstalk 불량에 대한 품질 예측을 진행한다. 추가해서 이 디지털트윈을 이용하여 Crosstalk 불량과 관련되어 제조공정에서 관리되고 있는 CTQ (Critical to Quality) 항 목의 적정성에 대한 평가를 진행하고, 공정관리 기준의 적정성을 검증한다. 본 연구에서 진행한 디지털트윈을 이용한 가상 검증과 품질 예측은 기존 에 진행되었던 실제 제품으로 평가하던 방법 대비 평가 시료 수 절감, 개발 기간 단축 , 공정의 산포 및 변동을 고려한 검증과 예측 , 실시간 공정변동이 반영된 검증과 예측을 진행할 수 있다. 디지털트윈을 이용한 가상 검증과 품질 예측을 활성화하기 위해서는 예측 및 검증하고자 하는 불량들에 대한 불량메커니즘을 명확화하는 활동을 활발 히 전개하여 검증과 예측이 가능한 불량대상들을 증가시켜 나가야 한다. 그 리고 이를 디지털트윈에 쉽게 반영하고, 활용할 수 있는 시스템을 지속 발 전시켜 나가야 한다.