밀링 부품 품질 보증을 위한 NFT 기반 블록체인 추적 시스템

초록

본 논문은 실시간 시뮬레이션 기반 온라인 품질 보증 데이터를 자산 관리 쉘(AAS) 형태로 정형화하고, 이를 IPFS에 저장한 뒤 메타데이터 해시를 ERC‑721 NFT에 연결함으로써 공공 이더리움 블록체인에 투명하고 변조 방지 가능한 품질 증명서를 제공하는 방법을 제시한다.

상세 분석

이 연구는 제조 현장의 품질 보증 프로세스를 디지털 트윈과 블록체인 기술을 융합하여 자동화한다. 먼저 CNC 밀링 공정에서 실시간 시뮬레이션 모델을 구축하고, 실제 로봇 제어와 연동해 가공 중 발생하는 위치·속도·재료 제거 데이터를 실시간으로 수집한다. 수집된 데이터는 표준화된 자산 관리 쉘(AAS) 구조의 서브모델인 “Quality Control for Machining”에 매핑되어 JSON 형태로 직렬화된다.
데이터 프라이버시를 고려해 대칭키 암호화 후 IPFS에 업로드하고, 반환된 콘텐츠 해시(IPFS CID)를 메타데이터에 삽입한다. ERC‑721 표준을 기반으로 구현된 스마트 컨트랙트는 토큰 ID와 IPFS URI를 1:1 매핑하며, mint, addUri, transferOwnership와 같은 함수들을 제공한다. 초기 민팅 시점에 최초 품질 데이터 해시가 NFT에 기록되고, 이후 추가 가공 단계가 진행될 때마다 addUri 함수를 호출해 새로운 IPFS URI를 연결한다. 이렇게 하면 하나의 NFT가 작업물의 전체 수명주기 동안 발생한 모든 품질 이력에 대한 포인터 역할을 수행한다.
블록체인 선택으로는 퍼블릭 이더리움을 사용했으며, 확장성 문제를 완화하기 위해 데이터 자체는 온체인에 저장하지 않고 IPFS에 위임한다. 이는 트랜잭션 비용을 크게 절감하면서도 불변성을 유지한다. 또한, NFT 소유자는 토큰 전송을 통해 품질 데이터 접근 권한을 자동으로 이전할 수 있어 공급망 전반에 걸친 투명한 추적이 가능하다.
보안 측면에서는 해시 기반 검증과 스마트 컨트랙트의 자동 실행을 통해 데이터 변조를 방지하고, 대칭키 공유 메커니즘을 통해 허가된 파트너만이 실제 품질 정보를 복호화한다. 다만, 대칭키 관리와 IPFS 노드 가용성, 퍼블릭 체인의 가스 비용 변동성 등 실운용 시 고려해야 할 과제가 남아 있다. 실험에서는 표준 부품(Diamond Circle Square) 가공을 시뮬레이션하고, 측정값을 AAS에 기록한 뒤 NFT로 발행함으로써 전체 흐름을 검증하였다. 결과는 가공 편차와 허용 오차를 정확히 반영한 메타데이터가 NFT에 안전히 연결되었으며, OpenSea와 같은 마켓플레이스에서도 정상적으로 조회·전송이 가능함을 보여준다.