[논문 리뷰] Non-Fungible Blockchain Tokens for Traceable Online-Quality Assurance of Milled Workpieces

Nicolai Maisch, Shengjian Chen외 5명|arXiv (Cornell University)|2026. 02. 10.

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한 줄 요약

이 논문은 Ethereum NFT가 가리키는 IPFS 호스팅 AAS 데이터로 선삭 가공품의 품질 데이터를 저장·업데이트하는 NFT 기반 프레임워크를 제안하며, 암호화를 통한 프라이버시를 보장하면서 기업 간 추적성을 가능하게 한다.

ABSTRACT

This work presents a concept and implementation for the secure storage and transfer of quality-relevant data of milled workpieces from online-quality assurance processes enabled by real-time simulation models. It utilises Non-Fungible Tokens (NFT) to securely and interoperably store quality data in the form of an Asset Administration Shell (AAS) on a public Ethereum blockchain. Minted by a custom smart contract, the NFTs reference the metadata saved in the Interplanetary File System (IPFS), allowing new data from additional processing steps to be added in a flexible yet secure manner. The concept enables automated traceability throughout the value chain, minimising the need for time-consuming and costly repetitive manual quality checks.

연구 동기 및 목표

• 다기업 제조에서 반복적인 수동 품질 검사를 줄이는 동기를 부여한다.
• 실시간 시뮬레이션을 활용하여 온라인 품질 보증을 위한 가상의 가공품을 생성한다.
• 자산 관리 셸(AAS)과 InterOpera 서브모델을 사용하여 품질 데이터를 표준화한다.
• NFT/IPFS 기반의 보안적이고 상호 운용 가능한 기업 간 데이터 교환 프레임워크를 구축한다.

제안 방법

• 실시간 절삭 시뮬레이션을 통해 품질 관련 특징을 도출하기 위한 가상 가공품을 생성한다.
• AAS 내의 품질 관리 for Machining 서브모델을 사용하여 품질 데이터를 표현하고 이를 JSON으로 직렬화한다.
• AAS 데이터에 저장된 IPFS URI를 통해 링크를 저장하는 ERC-721 NFT를 발행하여 제조 단계가 진행됨에 따라 업데이트 가능하게 한다.
• 프라이버시를 보호하기 위해 승인된 파트너와만 공유되는 대칭 키로 IPFS에 저장된 AAS 데이터를 암호화한다.
• 제조 공정이 새로운 품질 정보를 추가함에 따라 업데이트된 IPFS 데이터를 참조하도록 NFT 메타데이터를 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 실시간 시뮬레이션에서 도출된 품질 데이터를 어떻게 안전하게 토큰화하여 기업 간 추적성을 확보할 수 있는가?
• RQ2 IPFS와 결합된 이더리움 NFT가 공급망 전반의 가공품 품질 데이터에 대한 변조 방지 및 감사 가능한 추적을 제공할 수 있는가?
• RQ3 공개 블록체인/IPFS에 QA 데이터를 게시할 때 어떤 프라이버시 조치가 필요한가?
• RQ4 AAS 및 InterOpera Submodel 표준이 토큰화된 프레임워크에서 상호 운용 가능한 품질 데이터 교환을 어떻게 지원하는가?

주요 결과

• NFT는 JSON 메타데이터 파일을 통해 IPFS에 저장된 QA 데이터에 연결되어 품질의 증거로 작용할 수 있다.
• IPFS에 저장된 데이터는 프라이버시를 보호하는 동시에 분산형 접근성을 유지하기 위해 암호화된다.
• 제조 단계가 진행됨에 따라 새로운 IPFS URI로 NFT를 업데이트할 수 있어 품질 데이터의 감사 가능한 기록을 보존한다.
• AAS 기반 데이터 모델은 공급망 파트너 간에 표준화되고 상호 운용 가능한 품질 정보를 교환할 수 있게 한다.
• 선삭 가공품 사례와 테스트 이더리움 환경을 통해 엔드-투-엔드 발행 및 데이터 연결 워크플로를 입증했다.