프로젝트 진행
1. 주제선정
처음 조원들의 도메인과 관심분야를 고려해
[제조/스마트팩토리] , [제조], [제조/철강], [반도체], [방산] 이렇게 5개를 고려해보기로 했습니다.
그리고 [방산] 도메인 데이터를 선택하게 되었습니다.
선정이유
1. 팀원의 방산 분야 진출 희망: 방위산업 도메인에 대한 관심과 커리어 목표를 반영하여 프로젝트 주제로 선정
2. 양극산화피막(Anodizing) 공정의 산업적 중요성 : 알루미늄 및 금속 표면처리 기술로서 반도체 산업과도 밀접한 연관이 있으며 국방 부문에서도 경량화 및 내식성 향상을 위해 핵심적으로 활용됨
2. 도메인 자료조사
2-1. 방산 표면처리를 해야하는 이유
- 부식 및 산화 방지 : 야외ㆍ해상ㆍ전장에서 금속이 빠르게 부식되는 것을 방지
- 기대효과 : 장비 수명증가 및 정비 비용절감
- 기계적 강도 및 내마모성 향상 : 반복 충격, 마찰에 견딜 수 있도록 표면 강화
- 기대효과 : 총기 부품, 기어ㆍ베어링의 마모 방지
- 전기적 특성 확보 : 전도성ㆍ절연성이 필요한 부품에 맞게 표면 성질 조정
- 기대효과 : 통신장비, 전장부품 기능 확보
- 열적 안정성 부여 : 고열 환경에서도 성능 유지
- 기대효과 : 엔진ㆍ포열 부품 변형 방지
- 위장 및 기능성 코팅 : 레이더 반사율(RCS)조정, 적외선 신호 감소
- 기대효과 : 스텔스 성능 향상
- 조립성 향상 및 표면 미세결함 : 정밀 조립 및 매끄러운 작동
- 기대효과 : 조립품질 향상, 오작동 감소
2-2. 군사규격 (MIL-A-8625 / MIL-A-8625F) 요구사항 조사
- 피막 두께(coating thickness) 및 피막 무게 (coating weight) 측정.
- 부식 내성 — 염수 분무 시험(salt spray test) 등 환경 시험.
- 표면 품질, 균일성, 피막의 부착력, 결함 유무 확인.
- 도금 전 알루미늄 합금의 종류 (alloy & temper)에 따라 공정 조건 및 결과가 달라지므로, 알루미늄 합금 사양을 명시해야 함.
- 도면/사양서 내 명확한 호출(call-out). 예: “Anodize per MIL-A-8625F, Type II, Class 1” 등
→ 다음과 같은 요구사항을 만족해야 ‘혹독한 환경에서 일정 수준 이상의 내구성, 신뢰성, 반복성’을 보장할 수 있음. 실제로 육군은 MIL-STD 규격을 사용하고 있으며 각종 환경시험을 한뒤에 야전에 투입중.
만약 부품이 요구사항에 미치지 못할경우 기업은 수백억의 손실을 부담해야함.
추가) MIL-A-8625에서 타입의 분류
| Type I (Chromic Acid Anodizing) | 크롬산(chromic acid) 전해액을 사용한 얇은 피막 | 현재는 사용되지 않음(고려X) |
| Type II (Sulfuric Acid Anodizing) | 황산(sulfuric acid) 전해액을 사용하는 표준 아노다이징. 가장 일반적인 방식 | 데이터를 볼때 type2 강화형으로 추측, 내마모성 강화버전 |
| Type III (Hard Anodizing / Hardcoat Anodizing) | 경질 아노다이징 (hardcoat)” 으로, 두꺼운 산화 피막을 형성하여 내마모성, 내구성, 내식성, 열충격 저항성 등을 극대화. 방산·항공·기계 부품 등 극한 조건에서 사용 |
2-3. 데이터 활용방안
- 피막 두께 추정 : 전류밀도 X 시간
- 부품의 면적이 일정하다고 할때 전류밀도는 인가전류와 비례, 즉 [ampere]컬럼과 시간을 곱하면 피막 두께 변수 추출가능
- rec_num : 총 2개의 장비가 있는걸로 확인. (불량발생시 어떤 장비에서 발생한건지 추적 가능해야함)
- volt : 전기적 조건 및 산화 피막 성능에 영향을 줌 (MIL-STD에는 전압조건의 차이에 대해 규정을 준수하라고 되어있음.)
- ampere(전류) : 피막 성장 속도 및 균일성에 영향
- temperature(전해온도) : 아노다이징에서 핵심변수
2-4. 데이터 EDA
피막형성 패턴
| 전류 | 완만하게 상승하다가 뚝 떨어짐 |
| 온도 | 10~13도 |
| 전압 | 계단식으로 상승하다가 특정 구간에서 정체 |
| 지속시간 | 1~2시간 |
| 가설 | 피막이 형성되어 저항이 증가, 전류가 자연적으로 감소하는 패턴으로 보임. |
3. 데이터 전처리
도메인 기반 이상치 유효범위
- 결측치가 0이고 이상치가 센서 변수들에서 이상치가 다수 존재하지만 위 도메인 기만으로 하여 원본데이터를 그대로 둠
- 두께에 따른 불량률 예측하는 모델링을 만들어야 하기에 파생변수로 두께 변수를 만듦
프로젝트 진행간 생겼던 문제
데이터의 변수에 대해 해석하는 과정에서 문제가 생겼습니다.
정확히 sequence_index가 무엇을 의미하는지 해석하는데에 의견이 갈렸었는데
(0~99까지의 숫자가 정해진 컬럼)
추측 1. sequence_index는 공정의 단계를 나타낸것이다. 총 12단계의 공정을 세부화하여 100까지의 단계로 나눈것임.
- 문제점 : 그러면 해당 단계에 대한 정보가 없는데 아래 그림과 같은 12단계를 어떻게 구분해야 하는가
추측 2. sequence_index는 제품을 의미하며 100단계까지 있으니 총 100개의 제품을 측정한 것이다.
- 문제점 : 그렇다면 12단계의 과정중 어디에 해당되는가. 온도, 전압차이가 심한데 똑같은 공정인데도 이렇게 틀릴수가 있는가.
해결방법
질문을 정리해서 튜터님께 여쭤봤습니다.
추측2가 맞더군요... 추가로 데이터 설명 pdf도 받을 수 있었습니다.