인공지능이 잉크젯 디스플레이 공정 검수한다

생기원, AI로 잉크젯 공정상태 분류 정확도 90% 달성..."잉크젯 공정 실용화 장벽 극복"

한국생산기술연구원(원장 이낙규)이 차세대 디스플레이 제조에 쓰이는 잉크젯 인쇄 공정의 상태 분류를 자동화하는 인공지능(AI) 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

인공지능을 통해 잉크젯 생산 공정의 검수 과정을 자동화해 빠르고 정확하게 처리할 수 있게 될 전망이다.   

잉크젯 공정이란 종이에 잉크를 뿌려 인쇄하듯, 전자 재료를 기판 위에 분사해 인쇄하는 제조 기술이다. 재료를 필요한 부분에만 선택적으로 인쇄할 수 있어 경제적이고 오염도 적다. OLED와 퀀텀닷 디스플레이 산업에서도 비용 및 공정 경쟁력을 높일 대안으로 주목받고 있다. 

다만 잉크젯 공정은 잉크젯 방울이 어떤 상태인지 판단하고 분류하는 과정이 어려워 장비 운전자의 숙련도와 감에 크게 의존하는 상황이다.  

차세대 디스플레이 공정에서 잉크젯 방울 상태를 자동 판별해주는 인공지능을 형상화한 모습 (자료=생기원)

생기원 디지털전환연구부문 강경태 박사와 건국대학교 메카트로닉스공학과 안건식 교수 공동연구팀은 합성곱 신경망 기반의 인공지능을 개발, 잉크젯 공정에서 약 90%에 달하는 상태 분류 정확도를 달성했다.

이 인공지능은 잉크젯 영상 프레임을 체계적으로 분류하고, 분류된 프레임을 시간 순으로 축적해 잉크젯 공정상태의 정확한 판별을 도와준다. 저메모리 연산에 효율화된 구글의 '모바일넷V2(MobileNetV2)' 모델을 기반으로 했다.

이를 통해 공정 모니터링 자동화를 지원할 수 있다. 다수의 노즐을 동시에 모니터링하고 제어해야 하는 실제 산업 현장에서 효과가 클 것으로 기대된다. 또 비숙련자라도 장비 운용과 공정평가, 최적화를 할 수 있게 된다. 

강경태 박사는 "이번 연구는 AI 적용으로 잉크젯 공정 실용화의 큰 장벽을 넘은 성취"라며 "향후 지속적 연구를 통해 기술 상용화와 산업계 확산에 힘쓸 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구는 기획재정부의 제조혁신지원사업의 지원을 받았다. 연구팀은 2021년 11월 인공지능을 적용한 잉크젯 액적의 분사특성 평가에 관한 국내특허를 출원했다. 관련 논문은 지난 3월 응용재료 분야 학술지 '미국화학회 응용재료 및 계면(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 실렸다.