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디지털트윈을 이용한 품질예측과 가상검증

Quality Prediction and Virtual Qualification Using Digital Twin

  • 최정희 (Choi Jung Hee, 아주대학교 일반대학원)

초록/요약

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.

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목차

제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 내용 및 구성 5
제2장 선행연구 분석 7
제1절 가상검증에 관한 연구 7
제2절 품질예측에 관한 연구 16
제3장 디지털트윈에 관한 연구 23
제1절 디지털트윈 개요 23
제2절 산업분야의 디지털트윈 활용에 관한 선행연구 분석 30
제3절 디지털트윈을 이용한 품질예측에 관한 선행연구 분석 38
제4장 LCD 제품의 디지털트윈 51
제1절 디지털트윈의 프레임워크와 제작절차 51
제2절 디지털트윈의 제작 및 완성 58
제5장 디지털트윈을 이용한 가상검증 및 품질예측 69
제1절 LCD 제품의 V-clamping 가상검증 69
1. 불량메커니즘과 시험조건의 반영 69
2. LCD 제품에 대한 V-clamping 가상검증 결과와 활용 72
제2절 LCD 제품의 Crosstalk 품질예측 76
1. 불량메커니즘과 시험조건의 반영 76
2. LCD 제품에 대한 Crosstalk 품질예측 결과와 활용 77
제6장 결론 및 향후 연구과제 87
참고문헌 90
Abstract 100

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