디지털트윈 기반 시뮬레이션 및 자율 시스템 검증

실물 없이 검증할 수 있는 환경을 만듭니다. 하드웨어를 가상 프로토타입으로 대체하고, 흩어진 구성요소를 하나의 시뮬레이션으로 묶고, 제조 데이터를 해석 모델과 연결합니다.

연구 배경

분산 임베디드 시스템은 구성요소를 따로 검증해도 통합에서 실패합니다. 각 노드가 별도 프로세스나 별도 장비에서 돌기 때문에 시간 기준이 서로 다르고, 어느 노드의 이벤트가 먼저 일어났는지가 실행마다 바뀝니다. 결함을 봤어도 같은 순서를 다시 만들 수 없으면 고쳤는지 확인할 방법이 없습니다.

무인비행체와 자율 시스템은 여기에 물리 환경이 얹힙니다. 실제 비행은 한 번의 실패 비용이 크고, 같은 조건을 반복해서 만들 수도 없습니다.

제조 공정은 반대 방향의 문제입니다. 데이터는 쌓이는데 해석 모델과 이어지지 않아서, 시험 제작을 반복하는 것 말고는 설계안을 검토할 수단이 없습니다.

주요 접근

가상 프로토타입 기반 하드웨어 대체

센서와 액추에이터 같은 하드웨어 구성요소를 가상 프로토타입으로 만들어 실제 코드에 붙입니다. UBINOS 임베디드 소프트웨어는 PC 기반 코드 시뮬레이터로 돌려 검증했습니다. 시뮬레이션을 돌리는 중에 코드 커버리지를 측정하는 방법, 그리고 사물인터넷처럼 노드가 흩어져 있어 커버리지를 한곳에 모으기 어려운 환경을 다루는 방법도 함께 연구했습니다.

분산 통합 시뮬레이션과 시간 동기화

흩어진 코드와 모델 구성요소를 메시지 브로커로 묶어 하나의 시뮬레이션으로 돌립니다. ZeroMQ 기반 협동 시뮬레이션 프레임워크로 구현했고, 절대 시각을 맞추는 대신 이벤트 순서를 맞추는 상대 시간 동기화를 써서 재현성을 확보했습니다. HLA-RTI 인터페이스로 사물인터넷 상호작용 테스팅 환경도 구성했습니다.

무인비행체 비행 테스트

비행 테스트 시나리오와 프로파일을 생성해 반복 가능한 조건을 만듭니다. 비행 로그를 입력으로 되돌려 시뮬레이터에서 재현하는 방식이고, 고도 유지와 실내 위치 측정처럼 센서 값 자체가 흔들리는 부분은 가속도센서와 관성항법 기반 보정 알고리즘으로 다뤘습니다.

자율군집 소프트웨어 플랫폼

여러 기기가 스스로 무리를 이루는 환경은 위의 분산 시뮬레이션 문제를 그대로 안고 있습니다. 자율군집 소프트웨어 연구센터(CSOS)에서는 가상 프로토타입 기반 임베디드 소프트웨어 개발 환경을 담당했고, 자율군집을 지원하는 정보기기 내장 소프트웨어 플랫폼과 군집성 인지 미들웨어 개발로 이어졌습니다.

데이터와 CAE 결합 가상검증 플랫폼

섬유 신소재와 복합구조체를 대상으로, 제조 데이터를 인공지능 모델과 CAE 해석에 연결한 가상검증 플랫폼을 구축합니다. 검증 절차를 표준화해 시험 제작 전에 설계안을 걸러내는 것이 목표입니다. 생분해성 섬유의 인장 강신도 예측, 2D 이미지 기반 가상 착의처럼 데이터 품질이 결과를 좌우하는 문제를 함께 다룹니다.

대표 실적

아래는 이 분야에서 골라낸 것입니다. 분야 경계에 걸치는 실적이 있어 전수가 아니며, 전체 목록은 Archive에 있습니다.

드레스 특성 클러스터별 검증을 통한 재학습 기반 가상 착의 모델박사 학위논문
서정민
경북대학교, 2024
원문 ↗
A Study on the Improvement of Complex Characteristics of Virtual Try-on Based on 2D Image by Convergence of Fashion and Artificial Intelligence국내논문지
Jung Min Seo, Woo Jin Lee
The Korean Society of Science & Art, Vol. 40, No. 4, pp. 193-203, 2022-9-30
DOI ↗
데이터 불균형과 측정 오차를 고려한 생분해성 섬유 인장 강신도 예측 모델 개발국내논문지
박세찬, 김덕엽, 서강복, 이우진
정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터공학, Vol. 11, No. 12, pp. 489-498, 2022-12
DOI ↗
로그기반의 드론 시뮬레이션 장치 및 방법특허 등록국내
이권철, 김덕엽, 서강복, 이우진
등록 10-2187315 (2020-12-07)
원문 ↗
무인 비행체의 비행 테스트 시나리오를 생성하는 장치 및 방법특허 등록국내
이성희, 김덕엽, 이우진
등록 10-2110147 (2020-05-13)
원문 ↗
무인 비행체의 비행 테스트 프로파일을 통한 테스트 기법특허 등록국내
이성희, 김덕엽, 이우진, 윤보람
등록 10-2093734 (2020-03-26)
원문 ↗
실내 측위 장치 및 방법특허 등록국내
이성희, 김덕엽, 이우진, 김용덕
등록 10-2025638 (2019-12-13)
원문 ↗
드론의 비행 안정화를 위한 고도 보정 및 제어 알고리즘 개발석사 학위논문
윤보람
경북대학교, 2018
원문 ↗
드론의 고도 측정 장치 및 방법특허 등록국내
김덕엽, 윤보람, 이성희, 이우진
등록 10-1910741 (2018-10-22)
원문 ↗
순서기반의 시간 동기화 기법특허 등록국내
이성희, 이우진
등록 10-1903860 (2018-10-02)
원문 ↗
Relative Time Synchronization of Distributed Applications for Software-in-the-Loop Simulation국제학술회의
Sunghee Lee, Bueng Il Hwang, Kang-Bok Seo, Woo Jin Lee
pp. 753-756, 2016-8
DOI ↗
분산 임베디드 시스템의 통합 시뮬레이션을 위한 메시지 브로커 장치 및 이의 동작 방법특허 등록국내
김지훈, 이우진
등록 10-1644751 (2016-08-01)
원문 ↗
Design of ZeroMQ-Based Cooperative Simulation Framework for Distributed Code and Model Components국제논문지
the Department of Computer Science and Engineering, Kyungpook National University, Republic of Korea, Sunghee Lee, Heungjun Park, the Department of Computer Science and Engineering, Kyungpook National University, Republic of Korea, Woo Jin Lee, the Department of Computer Science and Engineering, Kyungpook National University, Republic of Korea
International Journal of Future Computer and Communication, Vol. 4, No. 4, pp. 258-261, 2015
DOI ↗
분산 코드 시뮬레이션을 위한 메세지 브로커 개발석사 학위논문
김지훈
경북대학교, 2015
원문 ↗
Development of a PC-Based Code Simulator for Verifying Ubiquitous Embedded Software국제학술회의논문지 인정
Sooyong Jeong, Sunghee Lee, Woo Jin Lee
pp. 587-594, 2014
DOI ↗
Development of SWF Based Virtual Prototyping Framework for Simulating Ubiquitous Systems국제학술회의논문지 인정
Soo Young Jang, Jihun Kim, Woo Jin Lee
pp. 557-565, 2014
DOI ↗
임베디드 시스템의 SWF 기반 가상 프로토타이핑 프레임워크 개발석사 학위논문
장수영
경북대학교, 2014
원문 ↗
임베디드 소프트웨어 테스팅을 위한 시뮬레이션 기반의 코드 커버리지 측정 방법국내학술회의
정수용, 이승민, 이우진
2014 대한임베디드공학회 추계학술대회, pp. 476-479, 2014-11
원문 ↗
HLA-RTI 기반의 사물인터넷 상호작용 테스팅 환경 구축을 위한 RTI 인터페이스 설계국내학술회의
백태산, 박흥준, 이우진
2014년 한국정보과학회 학술심포지움논문집, 2014-11
A Method of Test Coverage Measurement Based on BitTorrent for Internet of Things Environment국내논문지
Hodong Ryu, Woo Jin Lee
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems, Vol. 3, No. 10, pp. 365-370, 2014-10-31
DOI ↗
VIRTUAL SIMULATION DEVICE AND VIRTUAL SIMULATION SYSTEM INCLUDING THE SAME, AND VIRTUAL SIMULATION METHOD특허 출원국제
장수영, 이우진
출원 14/019,705 (2013-11-27), US
원문 ↗

연구 배경​

주요 접근​

가상 프로토타입 기반 하드웨어 대체​

분산 통합 시뮬레이션과 시간 동기화​

무인비행체 비행 테스트​

자율군집 소프트웨어 플랫폼​

데이터와 CAE 결합 가상검증 플랫폼​

대표 실적​

관련 연구과제​