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지식 및 정보제어 연구실

부산대학교 전기공학과

김성신 교수

Machine Learning

Magnetic Positioning

Visual Tracking

지식 및 정보제어 연구실

전기공학과 김성신

지식 및 정보제어 연구실은 복잡한 산업 시스템과 공정의 분석, 진단, 최적화, 자동화에 중점을 두고 다양한 인공지능 및 데이터 기반 제어 기술을 연구하고 있습니다. 본 연구실은 퍼지 논리, 인공신경망, 뉴로-퍼지 시스템, 웨이블릿 변환 등 첨단 인공지능 기법과 수학적·통계적 방법론을 융합하여, 기존의 전통적 접근법으로는 해결하기 어려운 복잡한 시스템 문제를 효과적으로 해결하고자 합니다. 이러한 기술들은 발전소, 제조업, 에너지, 환경 등 다양한 산업 현장에 적용되어 시스템의 신뢰성, 안전성, 효율성 향상에 기여하고 있습니다. 특히, 고장 진단 및 예지 분야에서 독보적인 연구 역량을 보유하고 있습니다. Auto-Associative Kernel Regression(AAKR), 독립성분분석(ICA), 마할라노비스 거리, Local Outlier Factor(LOF) 등 다양한 데이터 기반 고장 탐지 및 이상 진단 알고리즘을 개발하여, 실제 산업 플랜트, 발전소, CNC 머신, 에너지 저장장치(ESS) 등에서 조기 이상 탐지와 고장 원인 분석에 성공적으로 적용하고 있습니다. 또한, 딥러닝 및 강화학습 기반의 예지 모델을 통해 설비의 잔여수명 예측, 유지보수 최적화, 운영 효율성 증대 등 실질적인 산업 혁신을 이끌고 있습니다. 신호 및 영상 처리와 센서 융합 기술도 연구의 중요한 축을 이루고 있습니다. 웨이블릿 변환, 주성분분석, 딥러닝 기반 특징 추출, 스테레오 비전, 컬러 정보, 가버 웨이블릿 등 다양한 영상 및 신호 처리 기법을 활용하여, 모바일 로봇의 위치 보정, AGV의 경로 추적, 실내외 환경 인식, 객체 검출 등 다양한 응용 분야에서 우수한 성과를 거두고 있습니다. 센서 융합에서는 퍼지 추론 시스템, 칼만 필터, 파티클 필터 등 고급 알고리즘을 적용하여, 여러 센서의 데이터를 통합 분석함으로써 정밀도와 신뢰도를 극대화하고 있습니다. 연구실은 최근 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷(IoT) 등 최신 ICT 기술과의 융합을 통해, 스마트 팩토리, 에너지 관리, 환경 모니터링, 자율주행 등 다양한 첨단 산업 분야로 연구 영역을 확장하고 있습니다. 또한, 실제 산업 현장과의 긴밀한 산학협력을 바탕으로, 연구 성과의 실용화와 기술 이전에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 앞으로도 지식 및 정보제어 연구실은 인공지능, 데이터 기반 제어, 신호 및 영상 처리, 센서 융합 등 다양한 첨단 기술을 바탕으로, 복잡한 시스템의 혁신적 제어와 진단, 예지 기술 개발에 앞장서며, 산업 현장의 스마트화와 미래 사회의 지속가능한 발전에 기여할 것입니다.

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복잡한 시스템의 분석, 진단, 최적화 및 자동화
지식 및 정보제어 연구실은 전통적인 접근법으로 해석하기 어려운 복잡한 시스템을 효과적으로 분석하고 진단하는 방법을 연구합니다. 이 과정에서 퍼지 논리, 인공신경망, 뉴로-퍼지 시스템, 웨이블릿 변환 등 다양한 인공지능 및 수학적, 통계적 기법을 활용하여 시스템의 동작 특성을 정밀하게 파악합니다. 이러한 기술들은 복잡한 산업 공정, 발전소, 제조 시스템 등 다양한 실제 환경에 적용되어 시스템의 이상 탐지, 고장 진단, 성능 평가 등에 활용되고 있습니다. 연구실은 복잡한 시스템의 최적화와 자동화에도 중점을 두고 있습니다. 최적화는 시스템의 효율성과 안정성을 극대화하기 위한 핵심 과정으로, 다양한 최적화 알고리즘과 데이터 기반 모델링 기법을 결합하여 실시간 제어 및 의사결정 지원 시스템을 개발합니다. 자동화 기술은 반복적이고 복잡한 작업을 자동으로 수행할 수 있도록 하여, 인적 오류를 줄이고 생산성을 향상시키는 데 기여합니다. 특히, 센서 융합 기술과 신호 및 영상 처리 기법을 통해 다양한 센서 데이터를 통합적으로 분석하여 시스템의 상태를 실시간으로 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 이러한 연구는 산업 현장에서의 적용성을 높이고, 시스템의 신뢰성과 안전성을 강화하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 미래에는 더욱 복잡해지는 산업 환경과 다양한 응용 분야에 대응하기 위해, 인공지능과 데이터 기반 접근법을 지속적으로 발전시켜 나갈 계획입니다. 이를 통해 스마트 팩토리, 에너지 관리, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.
지능형 고장 진단 및 예지 기술
지식 및 정보제어 연구실은 산업 시스템의 신뢰성과 안전성을 높이기 위해 지능형 고장 진단 및 예지 기술을 중점적으로 연구하고 있습니다. 최근 산업 시스템은 대형화, 복잡화되고 있으며, 이에 따라 고장 발생 시 막대한 경제적 손실과 안전 문제로 이어질 수 있습니다. 본 연구실은 데이터 기반의 고장 진단 알고리즘, 이상 탐지 기법, 예지 유지보수(PHM) 시스템 등을 개발하여 이러한 문제를 사전에 예방하고자 합니다. 대표적으로, Auto-Associative Kernel Regression(AAKR), 독립성분분석(ICA), 마할라노비스 거리, Local Outlier Factor(LOF) 등 다양한 통계적·기계학습 기반의 고장 탐지 기법을 연구하고 있습니다. 이들 기법은 발전소, 공정 플랜트, CNC 머신, 에너지 저장장치(ESS) 등 실제 산업 현장에 적용되어, 고장 발생 전 이상 징후를 조기에 탐지하고, 고장 원인 변수를 정확히 식별할 수 있도록 지원합니다. 또한, 딥러닝 및 강화학습 기반의 예지 모델을 통해 설비의 잔여수명 예측, 이상 상황의 조기 경보, 유지보수 일정 최적화 등 다양한 응용 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구 성과는 산업 현장의 운영 효율성 향상과 비용 절감, 안전사고 예방에 직접적으로 기여하고 있습니다. 앞으로는 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷 등 최신 ICT 기술과의 융합을 통해 더욱 고도화된 지능형 진단 및 예지 시스템을 구축하고, 스마트 팩토리, 에너지, 환경, 교통 등 다양한 분야로 연구 영역을 확장해 나갈 계획입니다.
인공지능 기반 신호 및 영상 처리와 센서 융합
본 연구실은 인공지능 기반 신호 및 영상 처리 기술과 센서 융합 기법을 활용하여 다양한 산업 및 로봇 응용 분야에서 혁신적인 솔루션을 개발하고 있습니다. 신호 및 영상 처리 분야에서는 웨이블릿 변환, 주성분분석(PCA), 딥러닝 기반의 특징 추출 및 분류 기법 등을 적용하여, 복잡한 환경에서의 객체 인식, 영상 내 물체 검출, 3차원 복원, 위치 추정 등 다양한 문제를 해결하고 있습니다. 특히, 스테레오 비전, 컬러 정보, 영역 유사도, 가버 웨이블릿 등 첨단 영상 처리 기술을 통해 모바일 로봇의 정밀 위치 보정, AGV(무인운반차)의 경로 추적, 실내외 환경 인식 등 실질적인 성과를 도출하고 있습니다. 센서 융합 분야에서는 다양한 센서(자이로, 엔코더, LRF, 카메라 등)로부터 수집된 데이터를 통합적으로 분석하여, 센서 단독 사용 시 발생할 수 있는 오차와 한계를 극복하고 있습니다. 퍼지 추론 시스템, 칼만 필터, 파티클 필터 등 고급 융합 알고리즘을 적용하여, 모바일 로봇, AGV, 산업 자동화 시스템 등에서 높은 정밀도의 위치 측정 및 환경 인식이 가능하도록 지원합니다. 또한, 실시간 데이터 처리와 신뢰도 평가를 통해 외란에 강인한 시스템을 구현하고, 다양한 환경 변화에 유연하게 대응할 수 있도록 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 신호 및 영상 처리와 센서 융합 기술은 스마트 팩토리, 자율주행, 로봇 비전, 환경 모니터링 등 다양한 첨단 산업 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. 앞으로는 인공지능과 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 등 최신 IT 기술과의 융합을 통해 더욱 지능적이고 자율적인 시스템 개발에 박차를 가할 예정입니다.
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A hybrid fault detection method of independent component analysis and auto-associative kernel regression for process monitoring in power plant
정승환, 김종근, 김성신
, 2025.02
2
Fault Detection Method Using Auto-Associative Shared Nearest Neighbor Kernel Regression for Industrial Processes
김민석, 김은경, 정승환, 김백천, 김진용, 김성신
, 2025.02
3
Improved Surface Solar Irradiation Estimation Using Satellite Data and Feature Engineering
김진용, 김은경, 정승환, 김민석, 김백천, 김성신
, 2024.12
1
(중기부 위탁RCMS) DC 커플링 방식 기반의 ESS 통합 감시 시스템 개발
(주)남전사
2022년 04월 ~ 2025년 03월
2
(이지바로) 스마트 툴 고장 진단/예지를 위한 센서데이터 처리 기법 개발
한국전기연구원
2022년 03월 ~ 2022년 11월
3
이동통신망을 이용한 오염지도 기반 환경예측시스템 개발
(주)알앤에스랩
2021년 04월 ~ 2023년 06월