생성형 AI를 이용한 3D 제품 디자인 프로세스 자동화

Automation of 3D product design process using generative AI

생성형 AI의 활용

 인공지능 그 중에서도 특히 생성형 인공지능은 현재 가장 뜨거운 관심을 받으며 발전하고 있다. 방대한 양의 데이터로 학습된 생성형 인공지능은 사용자들이 쉽고 빠르게 인공지능 기술을 이용해 새로운 결과물을 만들 수 있게 도와준다. 가장 널리 알려진 생성형 AI는 OpenAI의 ChatGPT로 현재 이를 이용한 다양한 앱의 스토어가 생기는 등 여러 방면에 이용되고 있다.

그림 1) OpenAI의 ChatGPT

뿐만 아니라 생성형 AI는 이제는 텍스트 생성을 넘어서, 이미지와 동영상까지 그 영역을 확대하고 있다. 이제는 AI가 생성한 이미지와 사람이 그려낸 이미지를 구분하는 것도 쉽지 않다. 하지만 이를 실제 산업에서 이용하기 위한 접근은 그에 미치지 못하고 있다.

디자인 프로세스의 자동화

인공지능, 특히 생성형 AI의 가장 큰 장점은 반복적인 일을 빠르고 쉽게 할 수 있다는 것이다. 그리고 제품 개발을 위한 디자인 단계에서는 다양한 대안과 수차례의 수정이 요구된다. 또한 다양한 수요를 충족하기 위한 다품종소량생산과 DIY 상품의 확대는 비전문가의 다양한 디자인 시도로 이어지고 있다. 하지만 이러한 디자인 프로세스는 노동집약적인 특성을 가져 전문적인 스킬 및 숙련도, 창의성을 요구하며, 디자이너의 경험에 크게 의존하게 된다. 진행한 연구는 3D 형상 생성형 AI를 신규 제품 형상 자동화에 적용하는 방안을 제안한다.

그림 2) 본 연구의 구현 시나리오

디자인 초안 생성을 위한 AI 모델은 텍스트를 입력데이터로 해당하는 3D 오브젝트를 생성하며, 이어지는 모델은 생성된 3D 오브젝트를 파트별로 분리한다. 이 후 수정 요청 사항에 언급된 파트를 찾아 제거하고, 해당 파트만을 재생성하는 AI 모델을 이용해 디자인 수정 과정 또한 자동화하였다.

연구는 세 가지 주요 오픈 모델을 이용하여 진행되었다. 제안하는 시스템은 설계자의 메시지로 초기형상을 생성하는 Stable-DreamFusion, 부품형상을 도출하는 PartSLIP, 최종형상을 재구성하는 SDFusion을 순차적으로 활용한다. 본 연구는 보다 다양한 디자인을 단기간에 간편하게 생성함으로써, 디자인 다양성에 대한 수요를 충족시키고 제품 개발의 난이도를 낮출 것으로 기대된다. 본 연구에서는 제안하는 시스템을 구현하여 의자 오브젝트의 디자인을 생성하고, 수정하는 과정을 자동으로 시행하였다.

CDE 학회

지난 2024춘계 CDE 학회에서 ‘생성형 AI를 이용한 3D 제품 디자인 프로세스 자동화’를 주제로 발표를 했다. 본 발표 외에도 전통적인 CAD 부터 최신 AI를 접목한 연구까지 다양한 연구를 접하면서 인사이트를 얻을 수 있었고, 같은 길을 걷고 있는 분들과 소셜 네트워킹 기회를 가질 수 있었다. 특히 발표 시 질의 응답을 통해, 제 연구에서 부족한 부분과 보완해야 할 부분을 찾을 수 있어 크게 도움이 되었다. 앞으로도 지도교수님의 지도 아래 전통적인 제조기술과 최신 기술의 결합을 통한 스마트팩토리 실현을 위해 노력할 것이다. 지난 CDE학회에서의 발표 및 수상 경험은 열정을 더욱 키우고, 연구방향을 환기하는 큰 기회가 되었다.  

그림 3) 연구실 단체사진