도면에 말 걸면 답이 돌아온다?
AI가 읽고 대답하는 ‘P&ID 도면 질의응답 시스템’ 탄생
엔지니어들은 하루의 20~30%를 도면을 읽고 정보를 찾는 데 쓴다.
그중에서도 'P&ID 도면(Piping and Instrumentation Diagram)'은 배관, 밸브, 계측기 등이 복잡하게 얽힌 설계도로, 도면 해석에 숙련된 전문가조차 시간이 오래 걸린다.
그런데 이제는 이 복잡한 도면을 자연어로 질문하면 AI가 답해주는 시대가 왔다. 미국 애리조나주립대의 연구진이 발표한 ‘PIDQA’ 프레임워크는 P&ID 도면을 질문 가능한 지식베이스로 바꿔주는 획기적인 기술이다.
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이 기술, 뭐가 그렇게 특별할까?
일반적인 PDF 도면은 단순한 그림일 뿐, 검색이 불가능하다. 그런데 이 프레임워크는 3단계로 그 벽을 깨버린다.
1. 도면 속 객체(기호, 선, 텍스트)를 인식해 엔터티 그래프 생성
2. 그래프에 의미를 부여해 '라벨 속성 그래프(LPG)'로 변환
3. 사용자의 질문을 Cypher 쿼리 언어로 번역하고, LPG에서 답을 추출
질문은 이렇게 가능하다:
- "클래스 1 기호는 몇 개 있어?"
- "ZLO로 시작하는 태그를 가진 클래스 31 기호는 뭐야?"
- "클래스 17이 클래스 21과 25 사이에 연결되어 있어?"
이 시스템은 단순 숫자 세기부터 공간적 연결성, 값 기반 검색까지 다룬다.
무려 64,000개의 질문-답변 데이터셋(PIDQA)도 함께 제공되어 있다.
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성능도, 실용성도 업계 최고 수준
연구팀은 YOLOv11, KerasOCR, PHT 기반 알고리즘 등을 활용해 기호, 텍스트, 선을 인식했고, 이전 연구 대비 인식률을 눈에 띄게 개선했다.
| 항목 | 기존 F1 점수 | 본 연구 F1 점수 |
|------|--------------|----------------|
| 기호 | 0.922 | 0.998 |
| 텍스트 | 0.79 | 0.994 |
| 선 | 0.958 | 0.997 |
여기에 자연어를 Cypher로 번역하는 데에는 GPT-3.5-turbo가 쓰였고, 쿼리 정확도를 높이기 위해 few-shot 예시와 그래프 스키마 정보를 동적으로 제공하는 방식으로 설계되었다.
결과적으로, 문장 표현이 바뀌거나 모호한 질문에도 97% 이상의 정확도를 보여주며, AI가 도면을 이해하고 '사람처럼' 대화할 수 있는 길을 열었다.
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활용 예시: 도면 검토, 안전 감사, 설계 확인까지!
이 시스템이 산업 현장에서 어떤 역할을 할 수 있을까?
- 설계 검토: "펌프 앞에 스트레이너가 없는 경우는 몇 개?"
- 안전 감사: "오일 탱크와 수동 밸브 사이에 자동 밸브가 있는가?"
- 태그 확인: "‘BV’로 시작하지 않는 버터플라이 밸브를 알려줘."
이러한 질문에 AI가 직접 도면을 읽고 즉답을 해준다면, 수작업 검토 시간은 획기적으로 줄고, 실수도 크게 줄어든다.
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제한점과 앞으로의 발전
물론 아직 갈 길도 있다.
- 도면 속 유량 방향(→) 정보가 반영되지 않아 양방향 처리됨
- 기호 클래스가 숫자로만 표현되어 직관성이 부족함
- 실제 산업 도면과 차이로 인한 적용 범위 제한도 있다
하지만 연구진은 향후 표준 규정(ANSI/ISA, ASME 등)과 연계한 자동 규제 점검이나, 전기 회로도, HVAC 도면 등 다른 엔지니어링 도면으로의 확장 가능성을 제시하고 있다.
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요약하자면?
P&ID 도면을 직접 읽고 해석하며 대답해주는 AI 시스템—
“말 걸면 도면이 답해주는 시대”가 열렸다.
이제 엔지니어는 도면 속을 헤매지 않아도 된다. 질문만 던지면 된다.
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#P&ID도면 #도면질문응답 #PIDQA #그래프쿼리 #AI설계지원
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출처 논문
- P&ID 도면에서의 질의응답을 위한 PIDQA 프레임워크
- PIDQA—Question Answering on Piping and Instrumentation Diagrams
- 저자: Mohit Gupta (Arizona State University) 외 3인
- 발행 일자: 2025년 4월 21일
- 저널의 이름: Machine Learning and Knowledge Extraction