산업경영공학과 노원우 학생, AI 기반 고해상도 인쇄물 미세 결함 감지 알고리즘 개발
“현장실습으로 실제 현장의 변수와 제약 체감해, 학부 이론이 실무의 길잡이 될 것”

산업경영공학과 노원우 학생이 지난해 2학기 현장실습으로 진행한 연구의 결과가 전기·전자·컴퓨터공학 분야 세계 최대 학술단체인 IEEE가 발행하는 학술지 『IEEE Access』에 게재됐다. 노원우 학생은 산업경영공학과에서 품질관리 직무를 꿈꾸며 진로를 고민하던 중, 제조 품질관리 경쟁력의 핵심이 AI 기술에 있다고 판단했다. 그는 “친구의 소개로 현장실습 제도에 대해 알게 됐다. 졸업 전 관심 있던 분야에서 AI가 실제 현장에서 불량과 품질을 어떻게 관리하는지 직접 확인하고 싶어 지원했다”고 말했다.

상용 알고리즘 모델 개선, 오탐지 21% 줄여

노원우 학생은 ‘한국생산기술연구원 뿌리기술연구소’에서 현장실습을 진행했다. 한국생산기술연구원은 생산기술 분야의 산업 원천기술 개발 및 실용화를 돕는 기관으로 제조 AI센터를 운영하며 중소·중견기업이 필요한 공통 수요기술을 개발하는 등 기술을 지원하는 기관이다. 노원우 학생은 한국생산기술연구원에서 포토카드와 같은 고해상도 인쇄물의 미세 결함을 검출하는 AI 모델 연구를 수행했다.

K-POP 아이돌 포토카드와 같은 프리미엄 인쇄물은 소량다품종으로 생산돼 불량 데이터가 충분히 쌓이기 전에 생산이 끝나지만, 소비자는 결점 없이 완벽한 품질을 요구한다. 기존 AI 검사 모델은 이미지를 낮은 해상도로 축소해 판단하는 방식이라 5~20픽셀 수준의 미세 결함을 알아차리기 어려웠고, 인쇄 과정에서 생기는 색상·명암 차이와 실제 결함을 구분하지 못해 오탐지가 잦았다.

노원우 학생은 원본 디지털 설계 파일(Digital Truth)과 실제로 촬영된 인쇄물(Vision Truth)을 직접 비교하는 2단계 프레임워크로 문제의 해결법을 모색했다. 1단계에서는 학습 가능한 주파수(FFT) 필터로 조명·색상 차이처럼 결함이 아닌 신호는 걸러내고, 결함 신호만 보존하도록 이미지를 정렬했다. 2단계에서 두 갈래로 나뉜 예측 구조를 통해 미세 결함을 정확한 위치에서 솎아냈다. 노원우 학생은 “상용 모델을 토대로 알고리즘을 수정하는 방식으로 개선했다”고 설명했다. 완성된 모델은 새로운 디자인에서도 기존 방식 대비 21.5% 향상된 성능을 보였다.

학부 수업은 실무의 길잡이, 졸업 전 현장실습 경험하길

연구 과정에서 가장 까다로웠던 부분은 실제 산업 현장 적용이었다. 노원우 학생은 “저사양 엣지 디바이스에서 1초 이내에, 오류 없이 결함을 검출해야 했다. 기존 모델은 무거워서 그대로는 불가능했고, 모델을 거듭 개선해 0.5초까지 속도를 끌어 올렸다”고 설명했다. 도출된 연구 결과는 현장실습 기관에서 좋은 평가를 받으며 논문화가 결정됐다. 노원우 학생은 “논문을 써본 적이 없어 막막했지만, 지도 박사님과 함께 방어 논리를 세우고 추가 실험으로 데이터를 보강했다. 디지털 설계 파일과 실제 제조 현장 데이터 간 불일치를 지적하는 평가 의견에 대응하는 과정이 가장 힘들었지만, 최종 승인 소식을 들었을 때는 정말 기뻤다”는 소감을 전했다.

좋은 결과를 거둔 현장실습이었지만 처음 실습을 시작했을 때 낯선 최신 연구와 마주치며 막막함도 느꼈다. 그럼에도 학과 수업에서 쌓은 기초가 든든한 발판이 됐다. 그는 “정재윤 교수님의 수업에서 배운 확률론적 접근법 등 AI 기초지식이 실습에 큰 도움이 됐다. 기초 이론을 탄탄히 다져둔 덕분에 논문을 집중적으로 읽으며 최신 연구 흐름을 빠르게 따라잡을 수 있었다”고 말했다.

학과 수업과 현장의 가장 큰 차이는 다루는 데이터의 성격이었다. 노원우 학생은 “정제된 데이터를 다루는 수업과 달리 실제 제조 현장 데이터는 디지털 환경과 크게 달랐다. 이 간극을 메우기 위해 다양한 전처리 기법을 연구해야 한다는 걸 배웠다”고 밝혔다. 그는 품질관리 분야로 진로를 이어갈 계획이다.

현장실습은 앞으로 채워야 할 역량을 알려준 계기가 됐다. 학과에서 배우는 품질관리는 통계 기반 접근이 중심이지만, 실제 현장에서는 도메인 지식에 대한 이해가 훨씬 폭넓게 필요하다는 사실을 체감했기 때문이다. 이어 현장실습 제도를 고민하는 후배에게 “현장에서는 학과 수업에 없던 변수와 제약에 부딪히며 실무를 배워야 한다. 이 과정에서 학부 이론이 실무의 길잡이가 된다는 걸 깨닫게 된다. 짧은 기간이라도 주어지는 프로젝트에 도전한 경험은 반드시 자산이 될 것”이라고 조언했다.