지하철역 공기 정화 부터 반도체 데이터 복구 까지 수학 이 해결 | 한경 닷컴 
 입력 2019 . 08 . 18 17 : 59 수정 2019 . 08 . 19 01 : 11 지면 A 5 
 수학 적 해법 찾 는 기업 들 
 교통 公 , 수학 으로 공기 최적화 
 산업 문제 도 수학 으로 해결 
 1000 만 명 시민 이 이용 하 는 서울 지하철 역사 . 열차 운행 과정 에서 발생 하 는 마모 입자 등 유해 먼지 에다 외부 에서 들어와 쌓이 는 미세먼지 까지 공기 질 관리 가 무엇 보다 중요 한 곳 이 다 . 
 1 ~ 8 호 선과 9 호 선 1 단계 구간 을 운행 하 는 서울 교통 공사 는 수학 의 힘 을 빌려 공기 최적화 를 시도 하 고 있 다 . 국가 수리 과학 연구소 ( 수 리연 ) 는 최근 환기 공조 시스템 이상 여부 를 사전 에 감지 해 알려 주 는 인공지능 ( AI ) 알고리즘 을 개발 해 공사 측 에 건넸 다 . 이 알고리즘 은 서울 지하철 전 역사 공 조기 모터 8000 여 대 에 연동 될 예정 이 다 . 수 리연 은 어떤 ‘ 수학 적 마술 ’ 을 부린 걸까 . 
 지난 6 월 대전 국가 수리 과학 연구소 에서 사흘 간 열린 ‘ 2019 년 상반기 산업 수학 워크숍 ’ 에서 수학자 들 이 기업 들 이 의뢰 한 경영 애 로 문제 를 서로 해결 하 겠 다며 손 을 들 고 있 다 . / 국가 수리 과학 연구소 제공 
 수학 으로 미세먼지 잡 는다 
 서울 교통 공사 는 공 조기 에 이상 이 생기 면 평소 와 다른 전류 값 이 발생 한다는 사실 을 파악 했 다 . 이 에 따라 지난해 5 월 수 리연 에 전류 값 데이터 에 기반 한 ‘ 고 장예지 ’ 시스템 을 개발 해 줄 것 을 의뢰 했 다 . 딥 러닝 의 힘 을 빌리 면 뭔가 나올 것 이 라는 기대 에서 였 다 . 
 수 리연 연구 진 은 공 조기 와 모터 를 연결 하 는 V 벨트 와 베어링 이 공 조기 정상 작동 에 중요 한 역할 을 한다는 점 에 주목 했 다 . 특정 역 의 평소 전류 값 과 V 벨트 또는 베어링 이 교체 된 날짜 를 전후 한 전류 값 데이터 를 수집 했 다 . 5 호 선 장한 평역 한 대합실 에서 공 조기 베어링 교체 전 전류 값 데이터 ( 비 정상 값 ) 1215 개 와 교체 후 ( 정상 값 ) 1048 개 를 확보 해 기계 학습 을 반복 하 도록 했 다 . 2 · 7 호 선 건대입구역 은 2 개 승강장 의 공 조기 V 벨트 교체 전 전류 값 743 개 와 교체 후 867 개 를 이용 해 기계 학습 을 시켰 다 . 이런 과정 만 1 년 여 가 걸렸 다 . 알고리즘 설계 는 딥 러닝 기법 인 CNN ( 컨 볼루 션 신경망 ) 을 활용 했 다 . 
 수리 연이 수학 의 편미분 을 이용 해 개발 한 고장 예지 알고리즘 을 단순 화 하 면 다음 과 같 다 . ① A , B , C , D 네 사람 의 키 와 몸무게 를 각각 잰다 . ② A , B , C 키 를 입력 하 면 몸무게 를 산출 하 는 AI 를 만든다 ( D 에 대한 정보 는 없 다 ) . ③ AI 에 D 의 키 를 입력 한다 . ④ 그 결과 D 의 몸무게 를 맞히 면 AI 가 잘 만들 어 진 것 이 다 . 
 지하철 공 조기 고 장예지 는 성공 적 이 었 다 . 김포 공항 목동 마장 중곡 등 12 개 지하철역 공 조기 에 이 AI 를 적용 한 결과 V 벨트 와 베어링 교체 시점 을 판단 하 는 정확도 가 평균 95 % 에 달했 다 . 수 리연 은 중소 업체 디 에 이피 와 협력 해 역사 내 미세먼지 빅 데이터 를 분석 , 환기 시스템 최적 가동 시점 을 판단 하 는 AI 를 개발 하 고 있 다 . 
 ‘ 산업 수학 워크숍 ’ 기업 에 인기 
 지하철 공 조기 에 관한 입소문 은 빨랐 다 . 현대 엘리베이터 · 현대 백화점 , SK E & S 등 대 기업 부터 한국 에스엠 씨 , 도레이 첨단 소재 , 데이터 세이브 , 큐티 티 등 중견 · 중소기업 이 경영 상 애로 를 수학 으로 해결 해 달 라며 잇따라 수 리연 을 찾 고 있 다 . 
 현대 백화점 은 지난달 말 점포 내 에스컬레이터 등 의 고장 예측 알고리즘 을 개발 해 달 라고 했 다 . SK E & S 의 계열사 부산 도시 가스 는 월별 가스 사용 데이터 를 기반 으로 미래 사용량 예측 기법 을 주문 했 다 . 
 기업체 의 1 대 1 의뢰 외 에 ‘ 수학 집단지 성 ’ 으로 산업 문제 를 해결 하 는 시도 도 새로 생겨나 고 있 다 . 수학 전문가 150 여 명 이 모여 2 박 3 일 간 난상 토론 을 한 뒤 후속 연구 를 통해 해결책 을 내놓 는 수리 연의 ‘ 산업 수학 워크숍 ’ 이 다 . 
 도레이 첨단 소재 와 한국 항공우주 연구원 이 이 워크숍 에 참여 했 다 . 도레이 첨단 소재 는 폐수 재 활용 용도 로 만든 나노 필터 신 제품 의 ‘ 성능 검증 ’ 소프트웨어 ( SW ) 를 개발 해 달 라고 요청 했 다 . 이 과제 를 담당 한 정준 화 수 리연 연구원 은 “ 미분 방정식 을 이용 해 최근 검증 모델 을 완성 했 고 도레이 첨단 소재 측 에 제출 했 다 ” 고 설명 했 다 . 도레이 첨단 소재 는 수리 연이 설계 한 SW 로 ‘ 성능 검증 필 증 ’ 을 부착 해 신 제품 필터 를 고객 ( 공장 ) 에 판매 하 게 된다 . 
 데이터 복구 기술 국산화 시동 
 항공 우주 연구원 은 ‘ 가벼운 위성 제조법 ’ 을 수학 에서 찾 고 있 다 . 저궤도 위성 은 우주 의 원자 산소 ( ATOX ) 에 의해 부식 되 기 때문 에 이 를 견딜 수 있 게 설계 한다 . 그동안 엔 ‘ 최악 ’ 의 우주 환경 을 감안 해 무 차별 적 고분자 코팅 을 했 고 , 이 는 위성 제작 비용 및 무게 증가 로 이어졌 다 . 
 수 리연 은 태양 활동 지수 , 지구 자기 활동 , 궤도 정보 등 을 변수 로 원자 산소 부 식도 를 예측 하 는 수학 모델 을 개발 해 저궤도 위성 의 최적 무게 를 도출 하 겠 다는 계획 이 다 . USB 등 낸드 플래시 메모리 내 손상 된 데이터 복구 기술 을 자체 개발 하 려는 중소기업 데이터 세이브 도 수리 연과 협업 중 이 다 . 김태원 데이터 세이브 대표 는 “ 그동안 복구장 비와 SW 를 해외 에 전적 으로 의존 해 기술 유출 이 불가피 했 다 ” 며 “ 수리 연과 의 협업 으로 국산화 의 첫 걸음 을 뗐 다 ” 고 말 했 다 . 
 # 수리 과학 연구소 # 서울 교통 공사 # 수학 이 세상 을 바꾼다