기업 경영의 필수 요소라 할 수 있는 제품/서비스 개발, 제조 시스템 개발, 제품 양산 단계에서의 품질 개선을 위해 공학적 방법론이 활용된다. 공정 최적화 연구와 서비스 운영 최적화 연구를 비롯한 품질공학 연구를 수행하고 있는 시스템경영공학과 이동희 교수의 품질공학 연구실을 취재했다.

- 연구실 소개 부탁드립니다.

시스템경영공학과 품질공학 연구실에서는 대부분의 기업이 경험하는 기업경영의 핵심 단계인 제품(서비스) 개발, 제조(서비스) 시스템 개발, 제품 양산(서비스 운영)에서 활용될 수 있는 품질개선의 공학적 방법론을 연구하고 있습니다. 전통적인 품질공학 분야의 연구와 더불어 최근에는 지능형 데이터 분석방법에 기반한 제조 공정 최적화 연구와 서비스 운영 최적화 연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 우리 연구실의 궁극적 목표는 품질공학 분야에서 세계 최고 수준의 연구업적을 달성하고 독립적인 연구자로서의 역량을 갖춘 전문가를 양성하는 것입니다.

- 대표적인 연구 활동을 소개해주세요.

저희는 공정 최적화, 품질관리, 다단계 공정 최적화, 서비스 운영 최적화 활동을 진행하고 있습니다.

1) 공정 최적화 (Process Optimization)

공정 최적화는 입력변수와 반응변수 간의 관계를 분석하여 입력변수의 최적조건을 탐색하는 것을 목표로 합니다. 저희 연구실은 실험계획법, 반응표면법과 같은 전통적인 공정 최적화 방법과 함께 다중반응표면 최적화와 쌍대반응표면 최적화를 집중적으로 연구해 왔습니다. 다중반응표면 최적화는 다수의 반응변수를 동시에 최적화하는 것을 목표로 하며 쌍대반응표면 최적화 단일한 반응변수의 평균과 산포를 동시에 최적화하는 것을 목표로 합니다. 최근에는 다중반응표면 최적화와 쌍대반응표면 최적화 방법을 반도체 공정 최적화에 적용해오고 있습니다. 이외에도 빅데이터 분석, 데이터 마이닝 등의 지능형 데이터 분석방법을 활용한 공정 최적화 연구를 수행하고 있습니다.

▲ 공정최적화 연구 예시

2) 품질관리 (Quality Control)

제품 양산 단계에서 품질관리의 대표적인 방법으로는 통계적 공정 관리와 통계적 샘플링 검사가 있습니다. 제조 공정의 경우, 최근 들어 설비 데이터의 수집 및 저장이 용이해지면서 이를 활용한 통계적 공정관리 및 검사 방법이 개발되고 있는 추세입니다. 우리 연구실에서는 대량의 공정 데이터로부터 공정이상점을 탐지하는 연구를 수행해오고 있습니다.

3) 다단계 공정 최적화 (Multistage Process Optimization)

다단계 공정은 다수의 순차적인 공정단계로 구성된 공정으로, 일반적인 제조 공정의 구조입니다. 다단계 공정의 각 공정단계는 선행 공정단계의 영향을 받음과 동시에 후행 공정 단계에 영향을 미칩니다. 각 공정단계에는 다수의 설비가 운영되며 다단계 공정 최적화를 위해서는 반드시 공정단계 간의 직간접적인 의존관계를 고려해야 합니다. 저희 연구실에서는 다단계 공정에서의 설비 유지보수 전략, 생산계획 수립, 최적 공정경로 등에 대한 연구를 수행하고 있습니다.

4) 서비스 운영 최적화 (Service Operation Optimization)

서비스 운영 최적화는 서비스를 운영하는 과정에서 축적되는 운영데이터를 수집하고 이를 분석하여 서비스 운영체계를 개선하는 것을 목표로 합니다. 우리 연구실은 수요예측, 데이터포괄분석(DEA) 등의 전통적인 서비스 운영 최적화 방법과 함께 빅데이터 분석, 데이터 마이닝 등의 지능형 데이터 분석 방법에 기반한 서비스 운영 최적화 연구를 수행하고 있습니다.

- 하나의 연구를 진행하는 과정은 어떻게 되나요?

우리 연구실 구성원은 모두 개인 연구를 진행함과 동시에 팀에 배정되어 산학협력 프로젝트를 진행합니다. 개인 연구는 교수님과의 주기적인 일대일 미팅을 통해 연구의 방향성, 내용에 대한 조언을 받고 스스로가 연구 방향을 설정해 나아가며 진행됩니다. 본인의 연구 내용을 연구실 구성원들에게 소개하는 세미나 시간을 가지며 본인의 연구에 대한 집중과 이해를 높이고 연구실 구성원이 서로의 내용을 공유함으로써 모두의 생각 발전에 도움이 됩니다. 이러한 과정을 바탕으로 연구를 완성하면 해당 연구에 대한 논문을 작성합니다.

팀 프로젝트는 현업에서 가지고 있는 이슈를 다루는 산학협력 과제입니다. 팀원들은 서로의 공부/연구 진행 상황을 파악해 뒤처지는 인원이 없도록 서로를 도와줍니다. 교수님과의 미팅뿐만 아니라 현업 담당자와의 협업과 소통을 통해 연구를 진행합니다.

- 연구실의 자랑거리가 있다면 무엇인가요?

우리 연구실의 가장 큰 자랑은 연구실의 분위기입니다. 연구실 구성원 간에 항상 서로에 대한 존중과 배려가 있으며, 개인 연구와 팀 프로젝트에 어려운 점이 있을 때는 원활한 소통과 피드백으로 해결해 나갑니다. 연구의 자율성과 환경 또한 저희 연구실의 자랑거리입니다. 각자가 주체적으로 연구를 계획하고 시간을 효율적으로 사용할 수 있도록 자율적인 출퇴근이 가능하며, 연구실 구성원에게 개인 컴퓨터를 제공하고 연구실 내부 서버를 지원해 학생들이 연구에 집중할 수 있는 환경이 조성되어 있습니다. 적극적 국내외 학회 참여를 통해 연구 분야에 대한 시야를 넓힐 기회를 제공합니다.

- 품질공학 연구실에 들어가기 위해 필요한 자격이나 능력이 있나요? 어떤 학생이 연구실에 오면 좋을까요?

우리 연구실 홈페이지에 소개된 논문 또는 프로젝트에 관심이 있고, 저희 연구실의 연구 주제와 관련된 선행지식인 품질공학, 실험계획법, 데이터마이닝, 확률통계 등의 과목을 흥미롭게 수강한 경험이 있다면 좋습니다. 단순한 지식의 습득을 넘어 연구를 통해 새로운 지식을 생산하는데 관심을 갖는 것 또한 중요한 부분이며, 적극적이고 성실하며 책임감이 강한 학생이 저희 연구실에 적합하다고 생각합니다.

- 연구원을 꿈꾸는 학생들에게 한마디 부탁드립니다.

졸업을 앞두고 있다면 취업과 진학에 대해 고민이 많을 것입니다. 어느 쪽을 선택하든 해당 분야에서의 문제를 정확히 정의하고 이를 해결하기 위한 본인의 생각을 논리적으로 전개하는 것이 중요합니다. 연구원은 새로운 이론을 개발하는 경우가 많으므로 학술적인 이론에 기반하여 본인의 논리를 전개하는 것이 중요합니다. 기회가 된다면 연구한 이론을 현장에 적용해 이론과 현실의 괴리를 반영한 현실적인 이론을 개발하는 것도 중요합니다. 특히, 산업공학은 기업과 산업을 연구 대상으로 하기에 현실에 적용할 수 있는 실용적 이론을 연구하는 것이 중요합니다. 산업공학 분야의 연구원을 희망하는 학생이라면 연구실에서 수행하는 산학프로젝트에 참여하여 현장감 있는 연구를 수행해보는 것을 추천합니다.

연구실 홈페이지: https://sites.google.com/view/skkuqe/home