디지털 트윈 좌표기반 가상 센서 스위칭 제어 연구

• 영문명: Coordinate-Based Sensor Switching Control in Digital Twin Environments Using Metaverse Simulation
• 발행기관: 한국산업기술융합학회(구. 산업기술교육훈련학회)
• 저자명: 배현영(Hyun-Young Bae)
• 간행물 정보: 『산업기술연구논문지』제30권 3호, 253~262쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.09.30

국문 초록

스마트팩토리에서 센서 고장은 생산라인의 예기치 않은 정지와 품질 저하를 초래한다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 메타버스 기반 디지털 트윈 환경에서 워크물 좌표를 활용한 가상 센서 스위칭 제어 기법을 제안하였 다. Unity 3D 시뮬레이터와 실제 PLC를 연동하여 물리 센서 이상 발생 시 좌표 기반 가상 센서 신호로 자동 전환되 도록 설계하였으며, 이를 위해 운동학적 예측, 트리거 이벤트, 레이캐스트 검출을 결합한 다중 모드 가상 센서 알고리 즘과 PLC 이중 모드 제어 구조를 구현하였다. 검증 결과, 제안 기법은 센서 고장 상황에서도 공정 연속성을 유지하며 다운타임을 크게 감소시켰고, 감지 오류는 관찰되지 않았다. 특히 본 방식은 하드웨어 이중화나 비전 기반 방식과 달리 추가 장비 투자 없이 소프트웨어적으로 스위칭 제어를 실현할 수 있다는 점에서 차별성을 지닌다. 본 연구는 메타버스 기반 가상 센서 제어의 실효성을 입증하였으며, 향후 교육 플랫폼과 산업 현장에서의 확대 적용 가능성을 제시한다.

영문 초록

Sensor failures in smart factories can result in unexpected production line stoppages and quality degradation. To address this issue, this study proposes a coordinate-based virtual sensor switching control method for metaverse-based digital twin environments. A Unity 3D simulator was integrated with a physical PLC so that if a physical sensor failed, the system would automatically switch to coordinate-based virtual sensor signals. To accomplish this, a multimode virtual sensing algorithm combining kinematic prediction, trigger events, and raycast detection was developed, as well as a dual-mode PLC control structure. The verification results indicated that the proposed method maintained process continuity under sensor-failure conditions, significantly reduced downtime, and exhibited no detection errors. In contrast to hardware redundancy and vision-based methods, the proposed method realizes switching control purely in software without additional hardware investment, providing a distinctive advantage. This study shows that metaverse-based virtual sensor control is feasible and has the potential for broader applications on educational platforms and industrial sites.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 관련 선행연구

Ⅲ. 시스템 설계 및 구현

Ⅳ. 실험 및 결과

Ⅴ. 결 론

References

키워드

디지털 트윈 스마트팩토리 가상 센서 스위칭 제어 Digital Twin Smart Factory PLC Virtual Sensor Switching Control