포스코DX(사장 정덕균)가 산업현장에서 무인으로 운영되는 설비에 라이다(LiDAR) 센서를 적용한 자율주행과 충돌방지시스템을 공동 개발해 현장 적용을 본격화 한다.

포스코DX는 지난 11일, 판교사옥에서 라이다 전문기업인 아이요봇(대표 이계동)과 라이다를 활용한 자율주행 및 충돌방지시스템에 대한 공동사업을 위한 양해각서를 체결했다.

양사는 이번 협력을 통해 산업현장에서 운영되는 AGV(Automated Guided Vehicle), AMR(Autonomous Mobile Robot), 크레인, 원료 운송차 등 무인으로 운영중인 이동형 설비에 라이다 센서 등을 부착해 자율주행이 가능하도록 하고, 충돌 등 안전사고도 사전에 예방할 수 있는 시스템을 개발해 현장에 확산해 나갈 계획이다.

라이다는 주변에 레이저를 쏜 뒤 물체에 맞고 돌아오는 시간 차를 측정해 형체, 공간을 인지하고, 이동체가 스스로 장애물의 위치를 파악할 수 있게 돕는 센서다. 이동형 설비 전후방에 근접한 사람이나 장애물을 라이다 센서로 인지하고, 근접 정도에 따라 설비를 감속, 정지시켜 충돌을 방지함으로써 안전한 자율주행이 가능하도록 하는 원리다.

산업현장에 운영중인 이동설비의 무인화를 추진해오고 있는 포스코DX가 자율주행 적용과 충돌방지 등 시스템의 전반적인 개발을 맡고, 아이요봇은 자사의 라이다 센서를 공급하는 역할을 한다. 아이요봇의 센서는 기존 제품 대비 단순화된 구조 설계로 소형화, 경량화 되었으며, 외부적 환경요인에 강하고, 장시간 사용이 가능한 장점이 있다.

포스코DX는 포스코와 협력해 제철소와 이차전지 생산공장에서 운영되는 AGV, AMR, 무인 크레인 및 원료 운송차, 철도 등에 라이더 센서 등을 적용한 설비 자율주행 및 충돌방지 시스템을 본격적으로 공급하고, 대외 생산현장, 플랜트 및 건설 등 다양한 산업현장으로 확산해 나갈 계획이다.

포스코DX관계자는 “그동안 IT+OT 기술의 융합을 통해 제조현장의 스마트팩토리 확산을 위해 노력해왔는데 앞으로는 산업용AI, 디지털트윈, 로봇 등의 기술을 적용함으로써 인텔리전트 팩토리로 진화, 발전시켜나갈 수 있도록 노력할 계획이다”고 설명했다.

▲4월 11일 포스코DX 판교사옥에서 정뎍균 포스코DX 대표(우)와 이계동 아이요봇 대표(좌)가 MOU를 체결했다.

알면 알수록 신나는 포스코! 포스코TV <알신포> 시즌2 1편에 이어 2편에서도 포스코의 남자,
가수 카더가든이 일일 취재기자로 돌아왔습니다.
이번에는 광양제철소의 스마트팩토리를 집중 취재했다는데요.
카더가든에게 주어진 미션은 모두 세 개! 과연 카더가든은 모든 미션을 해결했을까요?
지금부터 광양제철소 스마트팩토리로 함께 떠나보시죠!

안녕하세요. 카더가든입니다. 오랜만이죠? 오늘은 광양제철소로 취재를 나왔는데요. 제가 서있는 이곳은 바로 ‘스마트데이터센터(Smart Data Center)’입니다. 스마트데이터센터는 빅데이터를 실시간으로 수집·저장하는 창고로 스마트팩토리의 컨트롤 타워 역할을 하는 곳이라고 해요. 한마디로 광양제철소의 ‘두뇌’라고 할 수 있죠!

이번 취재에도 석호 사원이 함께 했는데요. 오랜만에 만난 석호 사원은 한쪽 팔에는 스마트워치, 목에는 사원증과 수상한 축구공 목걸이까지 하고 많이 달라졌더라고요. 석호 사원의 아이템들을 내심 저도 받을 수 있을까 기대했는데 석호 사원은 무심히 미션카드만 주고 사라졌습니다.

이번 취재의 첫 번째 미션은 ‘CRM SMART ROOM’에서 포스코명장*의 노하우를 찾는 것이었는데요. 우선 명장님을 만나러 자동차강판기술센터를 찾아갔습니다. 조심스럽게 노크를 하고 문을 여니 손광호 명장님이 반겨주셨는데요. 혹시 제가 누군지 아시느냐고 여쭸더니 “카드가능?”이라고 하시더라고요. 분명 아시는 눈치였는데, 명장님의 센스 있는 답변에 웃음이 터지며 순간 긴장이 사르르 풀렸습니다.
^{*포스코명장 : 세계 최고 수준의 기술력과 인품을 겸비한 직원을 선발해 제철 기술을 발전, 전수하는 제도.}

명장님께서는 스마트팩토리를 “현장의 설비와 공정의 자동화뿐만 아니라 포스코명장들의 기술과 노하우를 디지털화 해놓은 곳”이라고 소개해주셨는데요. 제가 와있는 CRM SMART ROOM에서 ‘CRM(Cold Rolling Mill; 냉간압연기)’이란 열간압연 공장에서 생산된 코일을 풀어 더욱 얇고 표면을 미려하게 만들어주는 공정이라고 설명해주셨습니다. 그리고 이곳은 작업 도중 발생한 문제를 진단하고 해결하는 트러블 슈팅과 신기술 개발을 위한 공간이라고 해요. 한 마디로 통합 관제 시스템 역할을 하는 것이죠.

명장님께서는 스마트화 된 후 가장 크게 달라진 점으로 ‘안전’을 꼽으셨는데요. 직원의 직접적인 작업을 최소화하다 보니 안전성이 대폭 높아졌다고요. 또 예전에는 사람이 직접 눈으로 확인하고 손으로 스위치를 조작하던 작업들을 전부 시스템으로 진행하다 보니 생산성도 월등히 높아졌다고 해요. 더불어 앞으로는 자동화, 지능화 모니터링 위주로 패러다임을 완전히 전환하는 것을 목표로 하고 있다고 합니다. 이렇게 명장님 말씀에서 포스코명장의 노하우는 현장의 경험과 지식의 스마트 기술화에 있다는 사실을 확인하며 첫 번째 미션을 클리어했습니다.

명장님의 명강의 여운에 젖어있는데, “띵동” 알림이 울렸습니다. 석호 사원이 오락실 게임기 버튼 사진을 보내왔더라고요. 두 번째 미션은 사진 속 버튼의 의미를 알아내는 것이었는데요.

제 눈에는 그저 오락실 같기만 한 사진을 명장님께 보여드렸더니 세계에서 가장 뜨거운 것을 스마트하게 컨트롤하는 버튼 같다고 하시더라고요. 역시 명장님! 제강부로 가면 답을 찾을 수 있을 것이라는 말씀을 믿고 제강부로 향했습니다.

2제강공장 운전실에 도착하자 이성진 과장님께서 반갑게 맞아주셨는데요. 이번에도 슬쩍 제 이름을 아시는지 여쭤봤습니다. “아! 가든말든씨?” 역시 이번에도 실패! 과장님이 즐거우시면 저는 어떤 이름이든 상관없답니다.

과장님께 이곳에 온 이유, 미션 카드를 보여드렸더니 단번에 출강(제강로에서 정련을 마친 쇳물을 래들로 옮기는 작업) 작업에 사용하는 레버라고 답을 알려주시더라고요.

간단하게 미션 해결! 바로 돌아가기는 아쉬워 과장님께 제강 공정에 대해 조금 더 여쭤봤습니다.

스마트화 이전에는 쇳물이 담긴 전로를 기울이거나(경동), 쇳물을 담는 용기(래들)를 실어 움직이는 설비인 대차를 조작하고 연료를 집어넣는 일련의 작업들을 전부 사람들이 현장에 나가서 직접 조작했다고 하는데요. 상상만 해도 저는 절대 못할 것 같더라고요. 직원분들 정말 리스펙입니다! 한편 작업들이 스마트화된 후에는 조업자들이 모니터링을 통해 안전하게 작업할 수 있게 되었다고 해요.

이어서 이성진 과장님께서 철강 자동화 데스크로 안내해주셨는데요. 이곳에는 모니터가 굉장히 많이 설치되어있더라고요. 이곳의 모니터는 자동 출강할 때 모니터링할 수 있도록 구축해 놓은 것이었습니다. 출강을 하면 쇳물 300톤을 한 번에 쏟아내는데 이를 1charge(ch)라고 하고, 1ch마다 유속이 계속 바뀐다고 해요.

그래서 이를 시스템에서 모니터링할 수 있도록 시간을 카운트하는 중이었는데요. 처음에는 숙련자들이 인식하고 있는 반응을 이용해서 작업 과정에서 데이터를 추출해서 시스템에 프로그래밍을 했고, 이후 작업자들의 노하우를 데이터로 해 자동화 프로그램을 만들었다고요. 이 시스템은 연구개발 부서와 협업으로 개발에 성공했고, 향후 1, 3 제강공장에도 확대 적용할 예정이라고 합니다.

그때 마침 과장님이 손목에 찬 시계가 눈에 들어왔는데요. 아침에 석호 사원이 차고 있던 시계와 비슷하더라고요. 그 정체는 포스코 직원들의 안전을 책임지는 ‘스마트워치’였는데요. 현장에서 작업을 하다가 추락하거나 넘어지거나 하면 심박수가 달라지기 때문에 그걸 감지해서 골든 타임을 확보할 수 있도록 시스템이 구축되어 있다고 합니다.

미션을 해결하자마자 어떻게 알았는지 바로 석호 사원에게 스마트데이터센터 3층으로 오라는 문자를 받았습니다. 취재 고생했다고 시원한 커피를 준비했더라고요. 덕분에 한숨을 돌리는데, 가만있을 석호 사원이 아니죠! 마지막 미션카드를 건넸습니다. 세 번째 미션은 로봇의 정체를 파악하라! 답을 찾기 위해 4도금공장 출측검사실로 박현준 대리님과 박형근 사원님을 찾아갔습니다.

도금공장은 냉연제품 표면에 아연을 입힌 도금제품을 생산하는 곳으로, 제품 생산 시 육안 상으로 모든 결함을 확인할 수 없기 때문에 AI가 육안으로 확인하지 못하는 미세한 결함들을 찾아내고 있다고 해요. 그리고 AI가 결함을 찾으면 작업을 정지한 후 육안으로 다시 한번 확인한 후 결함을 소멸시킨다고 하는데요. 과연 얼마나 미세한 결함까지 찾아내는지 궁금하더라고요. 대리님께 결함이 있는 판을 보고 싶다고 하자 흔쾌히 준비해주셨습니다.

어디보자… 분명 결함이 있는 판이라고 했는데 아무리 봐도 대체 어디에 결함이 있는지 전혀 못 찾겠더라고요. 저도 왕년에 핸드폰 공장에서 일하면서 결함을 찾은 적이 있는데 말이죠. 물론 그때도 잘 못했지만요.^^; 여러분도 한 번 보시겠어요?

결함 부분을 찾아서 표시를 해주시는데도 잘 안보이더라고요. 제 시력 문제인가 했는데… 다른 분들도 뛰어나게 좋은 편은 아니시더라고요. 하하. 경험의 차이겠죠?^^

그렇다면 제가 찾는 로봇은 어디서 무엇을 하고 있는 걸까요? 사진 속 주인공은 아연 팟(Zinc Pot)에서 열심히 일하고 있는 중이었는데요. 로봇을 만나기 위해 4도금공장 7CGL 운전실을 찾았습니다.

도금 공정은 강판이 아연 팟을 통과하면서 이뤄지는데, 이때 강판이 아연에 닿으면서 찌꺼기가 발생한다고 해요. 바로 사진 속 로봇이 그 찌꺼기를 치우고 있었습니다. 로봇이 어떻게 이곳에 부유물이 있는지 알고 치우는지를 묻자, 로봇 안에 사람이 있다는 거예요! 박형근 사원의 농담에 깜빡 속을 뻔했습니다. 하하.

진실은 기계가 영상을 촬영해서 부유물 발생 구역을 스스로 분석한 다음 많이 쌓인 곳부터 제거하는 시스템을 도입한 것이라고 해요. 로봇 개발 전에는 다른 공정들처럼 이것도 사람이 직접 찌꺼기를 퍼냈는데, 삽 한번에 무려 15~30Kg에 달한다고요. 게다가 주변 온도가 470℃나 돼서 굉장히 위험한 작업이었다고 하는데요. 로봇 개발 덕분에 훨씬 수월하고 안전하게 작업할 수 있게 되었다고 합니다.

한편, 밀폐 공간에서의 작업이다 보니 유해가스 노출 등도 걱정되더라고요. 그러자 이번에도 익숙한 아이템이 등장했습니다. 석호 사원이 목에 걸고 있던 축구공!

2018년도에 포스코가 세계 최초로 개발한 세이프티 볼이었는데요. 지하실이나 밀폐된 공간에 들어갈 때 미리 던져놓으면 유독 성분을 미리 체크해 알려줘서 안전하게 작업할 수 있다고 하니 안심이 됐습니다.

스마트팩토리 구축으로 안전성과 생산성을 모두 높인 광양제철소! 스마트팩토리 곳곳을 밀착 취재하고 나니 마치 미래 여행을 다녀온 듯한 기분이었는데요. 제 아이큐도 10은 높아진 것 같더라고요. 하하. 이번 취재에 많은 도움을 주진 손광호 명장님, 제강부 이성진 과장님, 도금부 박현준 대리님과 박형근, 황익식 사원님 감사합니다! 그럼 저는 또 다른 취재현장에서 다시 찾아 뵙겠습니다!

▼카더가든 취재기 영상으로 만나보기!

그로부터 1년이 흐른 지금, 등대공장 포스코는 그 이름이 무색하지 않게 일관제철 全 공정에서 스마트한 면모를 보여주고 있다. 단일 공장 수준으로 개발되던 스마트팩토리가 이제는 생산계획부터 출하까지 전 공정을 관통하는 수준으로 진화되는 중. 특히 포스코 고유의 연속 공정용 스마트팩토리 플랫폼인 ‘포스프레임(PosFrame)’은 포항, 광양 통틀어 20개 공장을 관통하면서 전, 후 공정의 데이터를 동시에 분석하고 인공지능화하기에 이르렀다.

포스코 뉴스룸이 등대공장 선정 1주년을 맞아 포스코 스마트팩토리에 도입된 인공지능이 무엇을, 어떻게, 얼마나 바꿔 놓았는지 한눈에 살펴볼 수 있도록 준비했다. 제조업은 노동집약적 산업이라는 선입견을 깨부수는 인공지능 제철소! 보다 자세한 내용이 궁금하다면 인포그래픽 아래까지 스크롤을 쭉~ 내려보자.

생산계획 I 소Lot 주문 자동 설계 ☞ 소요시간 12시간 → 1시간

제철소 생산 계획 담당자들은 더 이상 소Lot 주문을 처리하는 데 긴 시간을 보내지 않는다. 인공지능이 단 1시간 만에 소Lot 주문을 판단하고 설계하기 때문이다. 소Lot란 제철소에서 요구하는 최소 주문량에 미달되어 생산단계에서 제약을 받는 주문을 말한다. 기존엔 주문이 들어오면 담당자가 일일이 소Lot 주문인지 파악하고 이 주문과 함께 작업할 수 있는 다른 주문이 있는지 확인해야 했다. 고객 입장에서도 양이 적은 주문은 출강 될 때까지 시간이 오래 걸리다 보니, 급한 주문일 때는 납기를 맞출 수 있을지 고민이 컸다. 소Lot 주문 처리에 드는 평균 시간은 무려 12시간이었다.

이제는 단 1시간이면 인공지능이 자동으로 주문의 소Lot 여부를 판단해 준다. 포스코는 그간의 데이터를 분석해 소Lot 주문에 영향을 주는 인자 12개를 도출해내고, 인공지능이 스스로 주문을 판단할 수 있도록 학습시켰다. 그 정확도는 무려 97%에 달한다. 소Lot 주문이 원가 낭비 없이 최적으로 제작될 수 있도록 설계 사이즈를 맞추는 것도 정확도가 99.9%다. 그야말로 완벽에 가까운 수준이다.

제선(원료야드) I 드론으로 원료 재고 분석 ☞ 소요시간 4시간 → 1시간

포항제철소와 광양제철소에는 총 2.73km²의 원료야드가 있다. 여의도 면적의 3분의 1에 달하는 드넓은 원료야드를 이전엔 사람이 직접 관찰하고 관리했다. 재고 측정엔 1시간 20분, 재고 분석엔 4시간이 소요됐다. 사람이 하는 일이다 보니 시간이 오래 걸릴뿐더러 정밀도도 낮았던 게 사실.

이랬던 원료야드 공중에 새로운 눈이 등장했다. 포스코가 원료야드 재고 관리용 드론을 도입한 것! 포스코는 드론을 활용해 원료야드 재고 측정 시간을 단 20분으로 줄였다. 자체 개발한 데이터 처리 알고리즘을 활용해 재고 분석 시간도 단 1시간으로 단축했다. 축구공 크기만 한 구형(球形) 드론은 사람이 접근하기 어려운 협소한 곳까지 정밀하게 점검하고 추적한다. 덕분에 재고 현황을 보다 정확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 위험 지역에 사람이 아닌 드론을 투입하면서 혹시 모를 안전사고 역시 예방할 수 있게 됐다.

제선(소결) I 소결 공정 자동화 ☞ 연료비 연 19억 원 절감

철의 원료인 철광석은 용광로에 들어가기 전 소결 공정을 거친다. 균일한 크기와 성분의 소결광을 만드는 것이 작업의 핵심. 하지만 철광석과 코크스는 육안으로는 확인하기 어려울 만큼 알맹이가 작다. 작업자의 숙련도와 노하우에 따라 소결광의 품질이 달라질 수밖에 없었다.

이제는 인공지능이 자동으로 공정을 제어한다. 포항제철소 제선부 3소결공장은 스마트 센서를 활용해 작업자가 육안으로 확인해야 했던 부분들을 데이터화하고 이를 딥러닝을 통해 인공지능이 스스로 실시간 제어할 수 있도록 했다. 자동 제어 시스템 적용 결과 조업 편차는 60% 개선됐으며 3%에 달하는 연료비가 절감됐다. 연 단위로 환산하면 19억 원의 비용 절감 효과가 기대된다.

제선(고로) I AI 용광로 ☞ 쇳물 연 8만 5천 톤 추가 생산

용광로는 높이가 110m, 내부 온도는 최대 2,300℃에 이른다. 포스코는 안을 들여다볼 수도 없는 이 뜨겁고 거대한 설비를 4차 산업혁명 기술 집약체로 탈바꿈하는 데 성공했다. 포항제철소 2고로는 세계에서 가장 스마트한 용광로라고 해도 과언이 아니다. AI 용광로라고 불릴 만큼 인공지능 수준의 자체 제어와 예측이 가능하기 때문. 포스코의 스마트 용광로는 일일 용선 생산량을 240톤가량 증대시켰다. 1년간 8만 5천 톤의 쇳물을 추가 생산하는 셈인데, 이는 중형 승용차를 연간 8만 5천 대 더 생산할 수 있는 양이다.

포스코의 AI 용광로는 수많은 변수와 케이스를 스스로 학습하고, 연·원료의 성분과 용광로 상태를 스스로 체크한다. 이를 바탕으로 조업 결과를 미리 예측한 뒤 조업 조건을 선제적으로 자동 제어한다. 그 결과 품질 편차가 적은 최고의 산출물(쇳물)을 결괏값으로 뽑아낸다. 포항 2고로를 포함, 최근 2차 개수(改修)를 마치고 조업을 재개한 광양 3고로 등 포스코는 포항과 광양에 각각 2기씩 총 4기의 스마트 고로를 구축 또는 가동하고 있다.

제강 I 원터치 출강 자동화 시스템 ☞ 성분 이상률 0%

포항제철소 제강공장에서는 버튼 하나로 출강이 이루어진다. 출강은 고로 쇳물(용선)을 전로에 받아 정련한 뒤 깨끗한 쇳물(용강)만 분리하는 공정이다. 이전에는 작업자가 일일이 수십 차례의 출강 작업을 직접 감당했다. 고온, 고열의 작업 환경 상 안전사고 위험이 있고 작업자의 숙련도와 집중력에 따라 미세한 품질 편차가 발생하기도 했다.

이에 포스코는 2018년 제강 공정에 스마트 기술을 도입하기로 결정, 하드웨어와 소프트웨어 개선에 나섰고 2020년 5월 국내 최초로 출강 공정 자동화 시스템을 구축했다. 작업자들은 현장에서 일정 거리가 떨어진 조작실에서 원격으로 고열의 출강 조업을 면밀하게 살피고, 정밀하게 조작한다. 컴퓨터 화면 속 시작 버튼을 누르면 출강 공정에 필요한 일곱 가지 절차가 자동으로 이뤄진다. 포스코의 원터치 출강 자동화 시스템은 성분 이상률 0%를 기록했다.

압연 I 세계 최초 열연 全 공정 스마트팩토리 통합운전실 구축 ☞ 열연재 연 9만 톤 증산

포스코가 2020년 7월, 세계 최초로 열연 전 공정(가열, 압연, 권취)에 스마트 기술을 적용하여 한곳에서 컨트롤할 수 있는 통합운전실을 구축했다. 기존에는 압연된 소재를 두루마리 형태로 돌돌 말아주는 권취 공정의 운전실이 분리되어 있어 작업 효율이 떨어졌다. 이를 해결하고자 포항제철소는 권취 자동 운전 기술을 개발하고 권취 운전 기능을 가열·압연 운전실로 이전해 전 열연 공정 운전실을 통합했다.

가열 공정의 경우, 인공지능을 적용해 품질 편차를 획기적으로 줄였고, 압연 공정은 조업 상황에 따라 최적의 압연량을 자동 설정해 주는 스마트 기술로 제품 손실을 크게 줄였다. 전 공정에서 스마트화를 추진해 통합운전실을 갖춘 포항 열연부는 연 9만 톤의 열연재 증산을 기대하고 있다. 열연 전 공정이 스마트팩토리화되어 통합운전실에서 컨트롤되는 것은 포스코 포항제철소가 세계 최초 사례다.

도금 I 초정밀 도금 제어 ☞ 도금량 제어 적중률 89% → 99%

앞선 공정을 통해 생산된 강재 중 일부는 그 목적에 따라 도금 공정을 거치게 된다. 기가스틸 등 고급 자동차 강판이 도금 공정을 거치는 대표 강종. 그 세부 과정을 쉽게 말하자면 먼저 열처리한 강재를 용융아연 욕조에 담갔다 꺼낸다. 그다음 강판 표면에 응고되기 전의 아연을 Air knife가 미세하게 깎아내 도금량을 제어한다. 숙련된 작업자가 일일이 이 과정을 제어했는데, 정확한 도금량은 아연이 완전히 응고된 후에야 측정이 가능했기 때문에 실시간으로 최적의 도금량을 제어하는 것이 난제였다.

포스코는 이를 해결하기 위해 인공지능 초정밀 도금 제어 기술을 개발했다. 딥러닝을 이용해 제품의 강종, 두께, 폭, 조업 조건과 목표 도금량을 스스로 학습해 정확히 제어하는 것! 기존에는 89% 수준이었던 도금량 제어 적중률이 이제는 99% 이상을 웃돌고 있다. 이 기술은 포항, 광양제철소 모든 도금공장에 적용되었고, 우리나라 ‘국가핵심기술’로 등재되어 있다.

출하 I 포항/광양 제철소 – 출하 목적지 최적 매칭 ☞ 물류비 연 5억 원 절감

포스코가 인공지능과 로봇 기술을 기반으로 한 물류 플랫폼을 육성해 ‘스마트 물류’에 나선다. 예를 들어 인공지능과 빅데이터 기술을 적용한 ‘AI 배선 시스템’ 구축을 통해 선박이 항구에서 대기하는 시간을 최소화해 손실과 비용을 줄여나갈 예정. 그리고 그 성과는 물류 파트너사와 공유하여 산업 생태계를 강건화하는데 힘쓴다는 방침이다.

또 고객이 요청한 출하 목적지별로 포항, 광양 제철소의 물류비를 계산해 어느 제철소에서 생산하는 것이 물류비 절감에 더 도움이 되는지를 인공지능이 스스로 판단한다. 인공지능 제철소 지정 시스템을 가동하면 물류비가 연 5억 원가량 절감될 것으로 예상된다.

환경 I 가열로 NOx 배출농도 예측 ☞ NOx 배출량 사전 제어 가능

인공지능은 제철소의 환경도 개선한다. 환경부 대기관리권역법(‘20.4월 시행)에 따라 포스코는 제철소 전역에서 굴뚝 배출 총량규제 대응을 위해 노력 중인데, 그 일환으로 인공지능을 통한 가열로 NOx 배출농도 예측 시스템을 구축한다.

광양제철소는 올해 6월까지 열연 가열로 NOx 발생의 메커니즘을 분석해 주요 원인 인자를 찾았고, 빅데이터와 인공지능 알고리즘을 통해 가열로의 조업 상황에 따른 NOx 배출농도를 예측하는 모델을 개발했다. 이는 RIST 미세먼지 연구센터와 협업하여 올해 말 실제 조업에 적용할 계획이다. 인공지능이 실시간으로 NOx 배출농도를 예측하게 되면 NOx 저감약품(요소수) 사용량을 약 40% 낮출 수 있고 동시에 가열로 연소 수준도 최적으로 조절할 수 있어 NOx 배출량이 사전에 제어 가능해진다. 광양제철소는 이 시스템을 통해 열연 가열로로 발생되는 NOx 배출량이 저감될 것으로 예측하고 있다.

안전 I 설비 점검에 드론 도입 ☞  작업자 안전 확보

포항제철소는 사람이 쉽게 볼 수 없고 닿을 수 없는 곳까지 드론을 활용해 꼼꼼히 안전 점검을 하고 있다. 그동안 제철소 내에서 높거나 뜨거운 위험 작업장은 인력에 의존해 설비를 점검했다. 포스코는 이러한 한계를 해결하기 위해 열화상 카메라를 탑재한 소형 드론을 도입해 위험 설비 점검에 나섰다.

이는 누구나 특별한 기술이 없어도 조종 가능한 소형 무인항공기로, 작업자들은 위험 지역을 직접 점검하는 대신 드론을 날려 임무를 수행할 수 있다. 이로써 작업자의 안전을 확보한 것은 물론 구석구석 숨어 있던 설비의 결함 유무도 더욱 철저히 확인하고 예방 정비를 할 수 있게 됐다.

안전 I 현장 근무자 안전 확보 스마트워치 ☞ 최대 60초 내 긴급 구조 메시지 발송

포스코가 2020년 7월, 포항제철소와 광양제철소에서 위험 개소 업무를 수행하는 현장 근무자들 1,200여 명에게 스마트워치를 배포했다. 스마트워치는 현장 근무자의 넘어짐, 심박 이상, 추락 등 신체 이상이 실시간 감지되면 주변 동료들에게 즉각 구조 신호를 보냄으로써 구조 골든 타임을 확보할 수 있게 해준다. 예를 들어, 작업자의 심박 이상이 감지되면 스마트워치가 최대 60초 내 긴급 구조 메시지를 발송한다.

시스템 l 스마트팩토리 플랫폼 PosFrame ☞ 제철소 20개 공장 관통

포스프레임(PosFrame)은 포스코가 개발한 세계 최초의 연속 제조 공정용 스마트팩토리 플랫폼이다. 포스프레임은 여러 공장에서 발생하는 서로 다른 특성의 데이터들을 유기적으로 수집하여 저장하고 관리한다. 연속 공정이 생명인 제철소에 특화된 플랫폼. 포스프레임은 현재 포스코 제철소 내 20개 공장을 관통한다. 올해 안에 양소 통틀어 27개 공장에 포스프레임을 적용하는 것이 목표다. 스틸을 만드는 과정을 A부터 Z라고 가정했을 때, 포스프레임을 사용하면 Z에서 발생한 불량의 원인을 A까지 추적해 잡아내는 게 가능하다.

2016년 시작된 포스코의 스마트 제철소 구축. 이제는 단일 공장을 넘어 생산계획부터 출하까지 전 공정을 관통하는 수준으로 진화하고 있다. 주문투입 단계부터 제품 출하까지 각 공정마다 생산성과 효율성이 눈에 띄게 높아지고 이는 오롯이 고객과 파트너사의 가치창출로 이어진다. 또 과거의 수작업을 인공지능이 컨트롤하면서 작업자들은 단순 반복적인 업무를 넘어 더욱 창의적이고 생산적인 일에 몰두할 수 있게 됐다. 제철소의 위험 요소들은 사람 대신 드론과 기계가 감지하고 처리하며, 환경 유해 요소 역시 인공지능을 통해 저감시킬 수 있다.

등대공장 1주년을 맞아 제철소의 A부터 Z까지 적용된 스마트 기술을 함께 살펴봤다. 지금 이 순간에도 더욱 안전하고 스마트한 제철소를 만들기 위해 끊임없이 노력하고 있는 포스코. 등대공장 10주년에는 어떤 모습일지 벌써부터 기대가 된다.

2편. 중소기업 생산성 혁신

이슈 경제를 지탱하는 제조업, 그러나 대·중소기업 생태계가 취약하다

1990년 17위에서 2003년 10위권 진입, 그리고 2017년 4위. 유엔산업개발기구(UNIDO)가 발표한 대한민국의 세계 제조업 경쟁력 순위다. 28년 만에 17위에서 4-5위로 뛰어올랐으니, 비약적인 성장이다. 제조업을 기반으로 나라가 일어섰다고 해도 과언이 아닌 우리나라는 수출량의 90%가 제조업 품목이고, 제조업으로 창출되는 국내 일자리 수만 450여만 개에 이른다. 2017년 기준 국내 제조업의 GDP 비중은 30.4%로 29.3%인 중국보다 높다. 이렇게 우리는 제조업의 성패가 필연적으로 국가 경제에 큰 영향을 미치는 경제구조를 갖고 있다.

그런데 한국 제조업이 위기를 맞고 있다는 말이 들려온 지 꽤 오래다. 무엇이 문제일까. 우리 제조업을 이끌어 온 철강, 조선, 자동차 산업은 상당 부분 성숙단계를 넘어선 데다, 글로벌 공급과잉 속 치열한 경쟁상황에 놓여있다. 이런 위기를 타개하기 위해서 산업구조를 고도화하고 신성장 동력의 발굴과 육성을 노력해 왔으나, 그 성과를 보기 위해서는 장기간의 노력이 필요하다. 최근 들어서는 제조업 산업 생태계 차원에서의 문제 제기, 즉 대·중소기업 균형 성장에 대한 논의도 부쩍 늘었다.

빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등 4차산업혁명 신기술이 빠르게 산업 전반으로 들어오면서 이에 대한 기술 격차가 대·중소기업 간 경쟁력 양극화를 더욱 부채질한다는 이야기도 있다. 결국 지식과 정보, 기술 격차가 생태계 양극화의 주범이 될 수 있다는 우려다.

실제 OECD 통계를 보면, 우리나라는 대기업과 중소기업 간 생산성 격차가 가장 큰 국가 중 하나다. 대기업 대비 중소기업의 노동생산성은 1988년 53.8%였으나 2014년에 와서는 겨우 32.5%에 그쳤다. 또 아래의 도표에서 확인할 수 있듯, 연구 개발비 규모에서도 시간이 흐를수록 대·중소기업 간 격차가 점점 더 벌어졌다. 이런 차이는 곧 재무성과의 격차를, 결국 이는 다시 인력·자원·R&D 투자 여력의 격차로 이어진다. 이런 사이클이 반복되면 산업 생태계는 취약해질 수밖에 없다.

그래서 우리는, 바로 이 지점에 포스코의 역할이 존재한다고 생각한다. 포스코는 세계경제포럼(World Economic Forum)이 정한 등대공장(Lighthouse Factory). 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 4차산업혁명의 기술을 도입해 세계 제조업의 미래를 혁신적으로 이끌고 있다고 평가받는 세계 44개 등대공장 중 하나로, 한국에서는 유일하다.

그래서 포스코의 솔루션은 중소기업과 발맞춰 ‘함께 스마트화’하는 공생모델을 구축하는 것이다. 포스코는 산업 생태계를 강건화하기 위해, 거대 제철소를 등대공장으로 만든 그 경쟁력을 중소기업에 기꺼이 나눠보기로 했다.

솔루션 ‘고기 잡는 법’을 함께 고민하는 포스코型 동반성장

포스코에서 ‘동반성장’이라는 말은 그리 특별한 이야기가 아니다. 일찍이 1990년대 후반부터 동반성장활동을 시작했고, 2005년부터는 동반성장 전담조직까지 만들어 현재 총 33개 프로그램을 운영하고 있다. 정부에서 정규 프로그램으로 운영하며 전국 472개사가 참여 중인 ‘성과공유제’는 사실 포스코가 2004년 처음으로 시작한 활동으로 잘 알려져 있다.

포스코의 여러 동반성장 프로그램 가운데 대·중소기업 간 양극화 이슈와 관련하여 포스코가 특별히 힘을 쏟고 있는 부분은 ‘포스코型 생산성 혁신’ 프로그램이다.

‘포스코型 생산성 혁신’ 프로그램은 중소기업에 포스코 고유의 제조혁신기법인 QSS(Quick Six Sigma)와 포스코가 성공적으로 구축한 스마트공장 기술을 전수하는 활동이다. 포스코가 5년간 200억 원을 출연하고 정부가 여기에 100억 원을 보태어 이 프로그램을 운영한다. 여기까지는 여타 대기업이 실행하는 스마트공장 지원사업과 유사하다.

하지만 포스코型 생산성 혁신을 뜯어보면 프로그램이 2개로 나누어져 있다는 점이 새롭다. 1단계는 ‘스마트화 역량강화 컨설팅’, 2단계는 ‘스마트공장 구축 지원’이다. 언뜻 들으면 비슷해 보이는 이 두 프로그램을 따로 분류해 운영하는 데는 포스코 나름의 철학이 담겨있다. “고기를 잡아주기보다는, 잡는 법을 함께 고민하자”

스마트공장 구축을 ‘스마트한 낚시터, 낚시도구를 만들어주는 것’에 비유해보자. 좋은 도구, 환경도 중요하지만 그에 앞서 낚시꾼도 훈련이 필요하지 않을까. 제조업은 결국 사람이 자산, 사람도 스마트하게 일해야 진짜 스마트공장이 완성된다는 철학이다. 그래서 당장에 스마트공장을 구축하는 것보다 회사의 체질을 바꾸는 것이 더 필요하다고 판단되는 기업에는 1단계 ‘스마트화 역량강화 컨설팅’을 진행한다. 그리고 스마트공장을 구축해 시너지를 낼 만큼 회사의 문화가 혁신된 곳에는 2단계 ‘스마트공장 구축 지원’을 추진한다. 사람 중심의 스마트공장, 그것이 포스코가 나누고 싶은 경쟁력이자 생산성 혁신 방식이다. 더 깊이 들어가 보자.

솔루션 1단계 [스마트화 역량강화 컨설팅]

스마트화 역량강화 컨설팅은 2013년부터 2018년까지 포스코가 전개해온 QSS혁신활동*의 강화된 버전이다. QSS혁신활동은 포스코 고유의 현장 혁신 기법인 QSS를 전파하는 것으로, 현재의 컨설팅 프로그램도 QSS를 활용하는 것에는 변함이 없다. 다만 올해부터는 스마트공장 지원에 앞서 이 컨설팅을 통해 회사의 체질을 바꾸고 스마트화의 초석을 다진다는 목적에서, 생산성 혁신과 더불어 스마트 구축 분야 진단까지 어우른다. 포스코는 지난해 108개 중소기업에 컨설팅을 실시했고, 올해는 110개사에 스마트화 역량강화 컨설팅을 전개할 예정이다.

솔루션 2단계 [스마트공장 구축 지원]

2단계 스마트공장 구축 지원사업은 포스코그룹의 전문인력을 활용해 기업의 수준과 환경에 적합한 스마트시스템을 구축한다. 도입 시스템은 모니터링 장치, MES, ERP 등이 대표적. 지원하는 중소기업의 스마트화 수준 정도에 따라 맞춤형으로 시스템을 제안, 구축하며 비용은 포스코와 정부가 각각 30%, 중소기업이 40%를 부담한다. 사업비가 2천만 원 이하일 경우에는 중소기업 부담 없이 전액 포스코와 정부가 부담하는 식.

대부분의 대기업이 운영하는 스마트공장 구축 지원사업은 2단계, 즉 시스템을 설치해 주는 것으로 끝날 때가 많다. 하지만 포스코는 앞선 1단계 컨설팅에서 직원들의 혁신 마인드를 고취한 후, 2단계에서 스마트공장 구축에 돌입하기 때문에 사람과 설비가 함께 스마트해지는 이상적인 프로그램이다. 중소기업의 상황과 니즈에 따라 1단계, 2단계 프로그램을 단독으로 진행하는 경우도 있지만, 포스코는 최대한 이 두 프로그램을 하나의 패키지로 묶어 효과를 극대화할 계획이다. 스마트공장 지원은 지난해 110개 사에 혜택이 돌아갔으며, 올해는 120개 사를 지원할 예정이다. 대상은 포스코의 협력사, 공급사, 고객사뿐 아니라 포스코그룹의 공급사도 또는 아예 거래가 없는 회사도 포함된다.

지금도 전국 각지에는 ‘포스코型 생산성 혁신’ 프로그램이 쉬지 않고 돌아가는 중. 포스코그룹의 직원들이 중소기업 현장에서 노하우를 나누고, 함께 성장하는 길을 닦고 있다. 경쟁력도 나눔이 된다! 기쁨을 나누면 배가 되듯, 경쟁력도 나눌수록 커진다.

포스코 컨설턴트들이 종종 듣는다는 문의. “대기업한테 컨설팅을 받으려면 중소기업이라도 어느 정도 규모가 있어야 하지 않을까?” – 그런 고민을 덜어주기 위해 포스코는 올해부터 ‘Mini QSS’도 도입한다. 직원 수가 적은 영세 중소기업들도 성장에 꼭 필요한 혁신활동을 쉽게 시작할 수 있도록 포스코가 컨설팅을 전개해나갈 계획이다.

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그런데, 등대공장 포스코의 속을 자세히 들여다보면 ‘4차산업혁명 기술의 선도적 도입’ 정도에서 이야기가 끝나지 않는다. 포스코만의 특별한 이유 세 가지를 소개한다.

① 아무도 도전하지 않았던 ‘용광로’의 인공지능화

인공지능 공장이라고 하면, 무인화된 택배 창고나 로봇에 의한 자동차 부품 조립 공장 등을 떠올리기 십상이다. 주로 정보통신산업 정도가 인공지능과 어울린다고 생각하기 쉽다. 반면, 용광로는 그 규모도 규모지만(아파트 40층 높이), 내부가 액체와 고체 및 화염으로 가득 차 있고 24시간 불을 끌 수도, 그 속을 들여다볼 수도 없는 블랙박스와 같은 거대 압력 용기다. 때문에 용광로를 인공지능화한다는 것은 불가능에 가깝다고 여긴 것이 사실.

포스코는 그 불가능에 도전했다. 시작은 2016년부터였다. 2016년이면 국내외로 ‘4차산업혁명’이라는 단어가 조금씩 알려지기 시작하던 때다. 포스코는 한발 앞섰지만, 서두르지는 않았다. 긴 호흡을 가지고 단계별로 차근차근 디지타이제이션(Digitization)과 스마타이제이션(Smartization)을 실행했다. 처음에는 글로벌 IT 기업의 기술력을 빌려 시도했지만, 만족스러운 결과를 얻지 못했다. 신기술로만 되는 일이 아니었던 거다. 포스코 고유의 경험과 직관, 지식이 그 기술과 결합되어야만 기존에서 진보한 AI용광로가 만들어질 수 있었다. 결국 현장을 제일 잘 아는 테크니션과 엔지니어들이 자발적으로 하나둘 모였다.

▲ 포스코 숙련자의 경험과 직관에, 방대하고 정교한 데이터가 결합된 AI용광로. 딥러닝을 통해 최적의 결괏값을 뽑아내고, 자동화하여 휴먼에러는 줄이고 생산성은 높인다.

이들은 용광로 상태를 결정하는 주요 변수를 데이터로 만들고, 이를 빅데이터화했다. 그리고 30여 년 숙련자들의 노하우를 모방해 최적의 결괏값을 뽑아내는 딥러닝을 진행했다. 수작업하던 일들은 사물인터넷이 대신할 수 있도록 설비도 꾸준히 개선했다. 그 결과, 이제는 종전 대비 하루 240톤의 쇳물을 더 많이 생산할 수 있게 됐다. 생산량만 늘어난 게 아니다. 작업자들은 단순 반복 업무에 할애하던 시간을 더욱 창의적인 일을 하는데 쓰고 있다. 포스코는 AI용광로를 포함해 4년간 321개의 스마트과제를 수행함으로써 2,500억 원의 원가 절감을 이뤄냈다.

중후장대, 장치산업, 재래산업, 굴뚝산업… 제철소에 씌었던 오래된 프레임을 과감히 탈피하는 도전, 포스코는 AI용광로를 통해 그 도전에 성공했다.  포스코의 ‘딥러닝 인공지능 기반의 고로 조업 자동제어기술’은 대한민국의 국가핵심기술로도 등재(‘19.8월) 되어 보호받고 있다. 포스코는 용광로 뿐 아니라 제강, 압연, 도금 라인 전반에 스마트팩토리를 구축하며, 완성도 높은 스마트제철소를 만들어나가는 중이다.

② 스마트팩토리 구축은 대학-중소기업-스타트업과 ‘콜라보’

포스코가 등대공장에 선정된 또 하나의 특별함이 있다. 바로 스마트팩토리 구축을 대학, 중소기업, 스타트업 등과 함께해 ‘산학연 협력 체계’를 이룬 것. 세계경제포럼은 아래 그림과 같이 포스코의 협력(Collaboration) 모델을 높이 평가하고 있다.

▲ 2019년 7월, 세계경제포럼이 게시한 포스코의 등대공장 선정 이유

포스코는 사내에서 인공지능 전문가를 활발히 육성 중인데, 이를 위해 우리나라 최고 수준의 인공지능 분야 교수진이 있는 ‘포스텍’과 손잡있다. 포스코가 2017년부터 시작한 ‘포스코그룹 인공지능 전문과 과정’은 포스코그룹 각 분야의 우수인재를 선발해서 포스텍 교수들이 직접 교육하는 프로그램이다. 이 교육을 통해 3년 동안 60여 명의 사내 인공지능 전문가가 탄생했고, 이 소수 정예 인원들은 현업에서 스마트팩토리를 구축하는 데 투입되고 있다.

중소기업과 스타트업도 함께 했다. 2016년부터 포스코 AI용광로를 함께 개발한 ‘이씨마이너(ECMiner)’는 데이터마이닝*을 전문으로 하는 중소기업이다. 이씨마이너는 자신들의 데이터마이닝 기술과 포스코 고유의 데이터를 결합해, 수작업으로 파악하던 용광로의 연소 상태를 자동으로 파악·분석·유지할 수 있는 시스템을 개발했다. 과거에는 작업자들이 바람구멍을 통해 일일이 육안으로 확인하고 경험에 의존해 판단했던 연소 상태를, 이제는 자동으로 촬영 후 빅데이터화하여 파악할 수 있다. 또 연소 정도를 적절하게 유지까지 시켜주니 투입해야 하는 석탄량이 줄어들어 원가절감에도 큰 도움이 되고 있다. *데이터마이닝: 많은 데이터 가운데 숨겨져 있는 유용한 상관관계를 발견하여, 미래에 실행 가능한 정보를 추출해 내고 의사 결정에 이용하는 기술

이러한 협업은 포스코와 이씨마이너 모두 윈윈(Win-win)하는 결과를 낳았다. 포스코는 대한민국의 기술력으로 AI용광로를 탄생시키는데 성공했고, 이씨마이너 역시 포스코에서 어마어마한 양의 데이터를 작업하는 경험치를 길렀다. 더 나아가, 이씨마이너를 포함해 포스코 스마트팩토리 구축에 참여한 대학-중소기업-스타트업은 포스코에서 쌓은 기술력을 바탕으로 또 다른 기업의 스마트팩토리 구축에도 참여할 수 있다. 이를 통해 대한민국 스마트팩토리의 더 빠른 확산을 이끌 수 있을 것으로 기대된다.

③ 스마트팩토리로 거둔 열매, 기꺼이 산업 생태계의 거름으로

등대공장 포스코의 특별함은 세 번째 이유에서 더욱 빛을 발한다. 지난 1월 9일, 문재인 대통령이 등대공장을 방문한 자리에서 포스코 최정우 회장은 다음과 같이 말했다.

“스마트팩토리 구축을 통해 2,500억 원의 원가를 절감했습니다. 그리고 지난 3년 동안 우리 협력회사 직원분들과 임금격차를 해소하기 위해 외주비 2,700억 원을 상향했습니다. 외주비 상향은 비용 증가 요인이지만, 포스코는 끊임없는 혁신으로 이를 상쇄해 나갑니다. 그렇게 해서 산업 생태계 전체의 경쟁력을 높이고 그게 결국 국가의 국제 경쟁력이 된다고 생각합니다. 그것이 포스코가 추구하는 경영이념입니다.”

▲ 이미지 출처 : KTV국민방송 유튜브 공식 채널 <문대통령 포스코 방문! 하드캐리하고 열정이 뿜뿜! 브리핑부터 고로의 모습까지 가득 담긴 문대통령 포스코 방문기 풀버전>

포스코는 스마트팩토리 구축으로 거둔 성과를 산업 생태계의 한 축을 담당하고 있는 협력사의 현실적인 문제 해결을 위해 기꺼이 나눴다. 액면만 보면 대기업의 ‘여유로운 면모’로 느껴질 수 있는 일이었지만, 알고 보면 치열한 내부 혁신을 통해 만들어낸 여력(餘力)이 있었기에 가능했다. 포스코 혁신이 그저 홀로 승승장구하기 위함이 아니라는 것을 보여주는 대표적인 사례다.

협력사 뿐만 아니다. 포스코와 직접 거래가 없는 중소기업과도 혜택을 나눴다. 포스코는 ‘상생형 스마트공장 구축 지원 사업’을 통해, 지난해 110곳의 중소기업에 스마트팩토리 기술을 전수했는데, 이 중 59개사는 포스코의 협력사도, 고객사도 아닌 비(非)거래사다. 이 사업으로 2023년까지 1,000개의 중소기업이 스마트팩토리를 구축할 수 있도록 도울 예정인데, 역시 그 대상에는 한정을 두지 않기로 했다. 그렇게 해서 중소기업이 경쟁력을 높이면, 생산성 향상은 기본이고 새로운 일자리 창출도 기대해볼 수 있다.

▲ 등대공장 포스코가 스마트팩토리를 통해 이룬 성과는 포스코의 경쟁력 향상은 물론이고, 산업 생태계 전반을 강건화하는데 일조한다. 특히 임금격차 해소, 신규 일자리 창출 등 실질적인 사회 현안을 해결하는 데 기여하고 있다.

포스코의 ‘혁신’이란 이런 것이다. 자신의 텃밭에서 열심히 가꿔낸 열매를 주변 텃밭의 거름으로 기꺼이 뿌리는 것. 등대공장 포스코의 남다른 행보, ‘제조강국’ 대한민국의 길을 밝히는 빛이 되고 있다.

이 캠프는 포스코 임직원들의 급여 기부로 꾸려지는 ‘포스코1%나눔재단’에서 개최했다. 포스코1%나눔재단은 작년 9월, 학생들이 과학에 대한 관심과 흥미를 갖고 과학 인재로 성장할 수 있도록 체험 수업 프로그램 ‘상상이상 사이언스 찾아가는 과학교실’을 론칭했다. 지난 11월 말까지 포항과 광양지역 6개 중학교 1학년 학생 550여 명을 대상으로 진행했다. 이번 캠프는 과학교실의 심화과정인 셈.

캠프는 PBL(Project-Based Learning, 프로젝트 기반 학습) 방식을 차용해, 학생들 스스로 질문하고 답을 도출하는 과정을 반복하도록 했다. 학생들의 학습을 도와주는 멘토와 강사로는 포스텍 재학생들이 참가했다. 포스코 뉴스룸이 현장을 방문했을 때, 학생들은 포스코의 스마트 데이터 센터와 포스텍의 연구실을 오가며, 실제 적용된 사례를 직접 보고 실험하며 토론을 이어가고 있었다. 학생들의 발걸음을 따라가 봤다.

포스코 포항제철소 열연공장을 직접 둘러보면서 설명을 듣는 시간. 같은 것을 보고 들어도 학생들마다 느끼는 바가 제각각이다. 제철소를 처음 방문하는 학생도 있고, 견학을 해본 학생도 있지만 하나같이 “웅장한 제철소의 모습에 압도된다”고 말한다.

빨갛게 달아오른 슬래브가 압연롤 사이를 왔다 갔다 움직이다 열연 코일로 말린다. 천진난만한 학생들은 거대하고 웅장한 광경에 탄성을 지른다. 열연의 열기가 뺨에 닿는다며 서로 볼을 만져보기도 한다. 제철소 견학만으로도 새로운 경험이지만, 이번 캠프에서는 거기서 그치지 않는다. 이제 학생들은 직접 눈으로 확인한 포스코의 열연공장이 더 스마트해지려면 어떡해야 할까 고민하는 시간을 가진다. 자신의 생각을 조리 있게 정리하기 어려워하던 학생들도 이제는 ‘어떤 것을 느꼈고, 그래서 이렇게 발전했으면 좋겠다’고 또박또박 말하기 시작했다.

열연공장을 둘러보고 학생들은 스마트 데이터 센터로 이동했다. 스마트 데이터 센터 입구의 커다란 모니터와 IoT(사물 인터넷) 기둥이 학생들의 이목을 집중시켰다. 포스코 SmartFactory기획섹션의 이두흔 리더가 직접 나와 학생들을 맞이하고 이곳저곳을 안내해주었는데, 학생들은 신기한 광경에 두리번거리며 쳐다보기 바쁘다. 그러다 포스코 제철소를 보러 대통령도 왔다 갔다는 이야기를 듣자 눈이 휘둥그레 해졌다.

이두흔 리더는 스마트팩토리가 무엇인지 학생들의 눈높이에 맞게 설명해주었다. 포항제철소 2고로는 ‘AI용광로’라고 불릴 만큼, 변수 데이터들을 가지고 딥러닝을 통해 스스로 제어하는 용광로라고 설명하자 다들 놀랍다는 듯 눈을 반짝였다. 이렇게 똑똑하기 때문에 등대공장에 선정되었다는 사실에는 “수업을 통해서 등대공장에 선정된 것을 처음 알았다”며, “내가 사는 포항에 등대공장이 있다는 게 자랑스럽다”고 소감을 말하기도 했다. 이 과정을 통해 학생들은 기존 공장과 스마트팩토리가 무엇이 다른지 배우고, 앞으로 스마트팩토리에 어떤 것들이 적용되면 좋을지 생각할 수 있었다.

4차 산업혁명 공학 기술의 대표 격인 IoT(Internet of Things, 사물인터넷), 빅데이터(Big Data), 인공지능(AI)에 대해 배우는 시간, 학생들에게 어렵지는 않을까? 수업이 어려울 거라는 생각이 무색하게, 학생들은 쉽게 이해해 나갔다. 학생들은 ‘유튜브 알고리즘이 나를 이곳으로 이끌었다’는 댓글을 써본 적이 있다며 빅데이터의 활용 방법에 대해 이해했다. 또, <아이언맨>에 나왔던 ‘자비스 프로그램’으로 인공지능을, 아파트에 설치된 스마트홈 시스템으로 IoT 기술을 생각해보기 시작했다.

과학 키트를 가지고 직접 IoT 모형을 만들어 작동해보는 시간도 가졌다. 머리를 맞대고 이리저리 맞춰보고 휴대폰을 연결해 작동시켰을 때, 뿌듯함에 손뼉 치는 학생들. 그런데 한쪽에는 생각처럼 조립과 휴대폰 연결이 잘 안 돼서 울상인 친구들도 있었는데, 멘토의 지도로 끝까지 마무리해서 마지막에는 기념사진도 찍었다. 스마트팩토리에 IoT 기술을 도입한다면 어떤 것이 도입되면 좋겠냐는 멘토의 질문에는 “지각해도 출근한 것처럼 보이기 위해, 도착 전에 컴퓨터를 먼저 켜 두면 좋겠다”고 엉뚱한 대답을 내놓아서 한바탕 웃기도 했다.

빅데이터가 있어야 IoT 기술이 제대로 작동할 수 있는 것처럼, 4차 산업혁명 공학 기술은 따로 존재하는 게 아니고 서로 연결되어 있다는 것을 강조해서 배웠다. 이 공학 기술들을 스마트팩토리에 어디까지, 무엇을 위해서 적용할 수 있을지 토론하는 시간에는 “사람이 하기 어렵거나 힘든 일, 위험한 일을 기술이 대신하면 좋겠다”고 의견을 내놓기도 했다.

기존의 공장들이 가지고 있는 문제점을 함께 생각해보고, 토론을 통해 해결안을 탐색하고 솔루션을 도출하는 과정을 이어갔다. 거창하지 않아도, 현재 공장에서 일하고 있는 사람들이 겪을 문제나 기업 입장에서 효율성을 위해 해결해야 할 문제에 대해 고민하며 골똘히 생각에 잠기기도 했다. 조별로 나눠 바닥에 둘러앉아 자유로운 분위기에서 진행됐다.

마음처럼 아이디어가 떠오르지 않아서 골머리를 앓다가 인터넷에 검색해보기도 하고, 솔루션을 잘 모르겠으면 멘토에게 물어본다. 멘토가 먼저 제시하는 것이 아니라 시간이 걸리더라도 학생들 스스로 생각하고, 고민하고, 토론하는 과정을 거친다. 창의력과 자율성이 돋보이는 과학시간이다. 이렇게 스스로 답을 도출하는 과정 속에서 학생들은 뿌듯함을 느끼고 자신감을 키울 수 있을 것이다.

각 조가 생각하는 스마트 제철소를 구상해 발표하는 시간. 학생들은 직원들이 안전한 환경에서 일할 수 있고, 보다 더 친환경적인 제철소를 상상했다. 위험 감지 인자를 늘이는 방안과, 친환경을 조성하기 위해 이산화탄소 제어 시스템을 생각해냈다. 공학도가 아닌, 중학교 1학년 학생들이 던지는 다듬어지지 않은 아이디어지만 학생들의 시선으로 내다본 미래의 제철소가 인상 깊다. 학생들의 상상처럼 4차 산업기술 도입으로 안전하고 친환경적인 제철소가 완성될 내일이 기대된다.

이번 상상이상 사이언스 캠프는 자기주도 학습과 협동 학습 중심으로 진행되어, 학생들의 자율이 매우 높다. 자율성이 높은 만큼 학생들의 자발성도 중요한데, 학생들의 끊임없는 토론과 질문으로 매일 밤 12시가 넘도록 강의실의 불이 꺼지지 않았다는 후문을 들었다.

캠프에 참가한 포항 송도중학교 고예인 학생은 “내용이 어려울까봐 많이 겁먹고 왔는데 생각보다 어렵지 않고 재미있었다”며, “수업을 들으며 우리 사회에 스마트팩토리가 정말 필요하다는 사실을 알았고, 세계 제1의 등대공장 포항제철소가 정말 대단하다고 느꼈다”고 소감을 밝혔다.

알찬 2박 3일 동안 4차 산업혁명 기반 공학기술의 원리를 학습하고, 그 과정을 통해 미래 공학 인재로서의 자질을 키우게 된 100명의 학생들. 그들이 꿈꾸는 미래를 응원하며, 포스코1%나눔재단은 그 옆에서 그들의 성장을 위해 지원을 아끼지 않을 예정이다.

포스코 포항제철소는 지난해 7월 세계경제포럼(WEF, World Economic Forum, 다보스포럼)에 의해 전 세계 제조업을 이끄는 ‘등대공장’으로 선정되며, 스마트용광로의 새 지평을 열었습니다. 등대공장 심사를 위해 포항제철소를 방문한 WEF의 컨설턴트는 복잡하고 거대한 용광로를 작업자의 노하우와 인공지능을 결합해 실시간으로 제어하는 모습에 큰 관심을 보였다고 합니다. 9일에는 문재인 대통령도 현장을 찾아, 세계에서 가장 스마트하게 쇳물을 생산하는 모습을 직접 지켜봤습니다.

포스코는 자체적으로 개발한 스마트팩토리 기술을 중소기업 등 비즈니스 파트너에 전수해 산업생태계를 강건화하는데도 힘쓰고 있습니다. 포스코의 스마트팩토리와 기업시민 행보, 한번 자세히 살펴보겠습니다.

l 4차산업혁명의 선두 자리에 당당히, 포스코의 용광로

4차산업혁명이라는 용어는 2016년 다보스포럼에 등장 후, 산업 분야를 불문하고 가장 큰 물줄기가 되었습니다. 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 4차산업혁명의 핵심 기술들을 발 빠르게 습득하기 위한 기업들의 노력이 이어졌죠. 다보스포럼은 이 기술들을 적극 도입해 세계 제조업의 미래를 혁신적으로 이끌고 있는 기업을 ‘등대공장’으로 명명하고 연간 두 차례 발표하고 있습니다. 지난 7월, 포스코는 대한민국 최초의 등대공장으로 선정됐죠.

포항제철소 2고로는 4차산업혁명 기술의 집약체입니다. 포스코는 4차산업혁명이라는 키워드가 꿈틀거리던 2016년, 곧장 용광로의 ‘디지타이제이션(Digitization)’에 착수했습니다. 그간 작업자의 숙련도에 의지해 관리하던 용광로의 각종 지표를 모두 정형화하고, 데이터화한 것이죠. 용광로는 아시다시피 높이가 110m에 달하는 40층 아파트 수준의 거대한 설비입니다. 내부 온도는 최대 2,300℃에 이르고 뜨거운 액체와 고체가 뒤섞여 있는데요. 안을 들여다볼 수 없는 블랙박스와 같은 이 거대한 용광로의 변수들을 디지털화한다는 것은 상상 이상으로 복잡하고 어려운 일이었습니다. 인간의 노하우를 ‘데이터화’한다는 불가능해 보이는 일, 그것이 스마트용광로의 첫 시작이었죠.

그렇게 축적한 데이터들은, 빅데이터의 초석이 되었습니다. 포스코는 2017년부터 빅데이터를 가지고 용광로 스스로 수많은 케이스를 학습하는 딥러닝을 시작했습니다. 알아서 변수를 제어하고, 최적의 결괏값을 산출할 수 있도록 하는 ‘스마타이제이션(Smartization)’이 본격 추진된 거죠. 사물인터넷도 스마트용광로의 탄생을 앞당겼는데요. 과거에는 투입되는 연·원료의 양, 노열(爐熱) 등을 작업자가 일일이 측정해야 했지만, 스마트용광로는 설비에 설치된 카메라와 센서가 그 작업들을 대신하고 알아서 데이터화합니다.

▲ 용광로의 내부 온도는 부분적으로 최대 2,300℃. 속에서는 철광석과 코크스 등 연원료가 뒤섞여 여러 가지 화학반응을 동시에 일으키고 있죠. 아파트 40층 높이의 거대한 ‘압력 용기’와 같습니다. 포스코는 이 용광로를 ‘데이터화’하고, ‘자동화’ 했습니다.

그 결과, 포항 2고로는 ‘AI용광로’라고 불릴 만큼 인공지능 수준의 자체 제어와 예측이 가능해졌습니다. 제선 현장에서 30년 이상 근무한 베테랑들의 노하우가 녹아있는 스마트용광로는 일일 용선 생산량을 240톤 증대시켰습니다. 매일 240톤이면 1년간 8만 5천 톤을 추가 생산하는 셈인데요. 이는 중형 승용차를 연간 8만 5천 대 더 생산할 수 있는 양입니다.

여기에 늘 이어지는 염려가 있죠. “사람들 일자리가 줄어드는 것 아니야?” 하지만 대답은 “그렇지 않다.”입니다. 작업자들은 하루 종일 용광로를 바라보며 상태를 관리하는 대신, 고유의 Domain Knowledge를 통한 고도화 업무에 몰입할 수 있습니다. 반복 작업을 벗어나 창의적 퍼포먼스를 낼 수 있는 가능성이 커진 겁니다.

l 포스코의 스마트팩토리가 특별한 이유

유수의 세계적 기업들이 스마트팩토리를 표방하고 있습니다. 그중, 포스코의 스마트팩토리가 특별한 이유는 ‘연속 공정’이라는 제철소의 특수한 조건에 최적화한 시스템을 구축했기 때문이죠. 포스코는 용광로뿐 아니라, 일관제철공정의 전반에 스마트팩토리를 확산하고 있습니다. 포스코 스마트팩토리의 엔진인 ‘포스프레임(PosFrame)’은 세계 최초의 연속 공정용 스마트팩토리 플랫폼입니다.

제철소는 생산 계획을 세우는 일부터 최종 제품을 고객사에 인도하는 일까지 끊김 없이 연속적으로 이어져 있습니다. 때문에 제철소에 스마트팩토리를 적용한다는 것은, 1개 품목을 생산하는 단일 공장에 스마트팩토리를 적용하는 일과는 차원이 다른 스케일입니다. 포항제철소는 여의도 3배가 넘는 부지에 몇백 개의 공장들이 즐비하고, 생산하는 대표 강종만 수백 가지가 넘습니다. 그 생산 정보들이 산발되지 않도록 한곳에 모으고, 누구나 가공할 수 있게끔 정형화·데이터화하는 것이 포스프레임의 주요 기능 중 하나입니다. 포스프레임이 제철소에 100% 적용되면, 강철을 만드는 과정을 A부터 Z라고 가정했을 때, Z에서 발생한 불량의 원인을 A까지 추적해 잡아내는 것도 가능해집니다.

▲ 일관제철소의 스마트팩토리 운영 개념도. 후공정에서 발생한 문제의 원인을 상공정까지 자동으로 추적하여 진단하고, 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다.

l 포스코만의 기술? 비즈니스 파트너와 함께 나눈다

이런 독보적인 기술력, 기업시민 포스코는 어떻게 관리하고 있을까요? 우리만의 기술이라고 꽁꽁 묶어 놓았을 것이라 짐작했다면 오산! 포스코는 스마트팩토리 기술을 중소기업 등 비즈니스 파트너에 전파하기 위해 전국으로 뛰고 있습니다.

포항과 시흥에 공장을 두고 있는 ‘동국산업’은 포스코 열연재를 가공해서 고급 냉연재로 만든 뒤, 이를 자동차 부품사에 공급하는 기업입니다. 동국산업에서는 염산(HCl)을 이용해 소재 표면 스케일(Scale)을 제거하는 ‘산세 공정’을 거치는데, 고객들의 까다로운 품질 조건을 맞추고자 산세 공정에 많은 시간을 투입해야 했죠. 포스코에서 받은 열연재마다 스케일의 정도는 다르고 고객의 요구도 각기 달랐지만, 그 모든 조건을 맞춰 건건이 산세할 수 없기에 일단 모든 소재를 강제로 산세 처리하고 있었죠. 당연히 생산성은 떨어질 수밖에 없었습니다. 이 고질적인 문제를, 포스코의 스마트팩토리 기술이 획기적으로 해결했다는데요.

우선 포스코는 동국산업으로 열연재를 공급할 때 마다, 소재에 스케일이 어느 부분에 어느 정도 있는지를 예측한 데이터를 포스프레임을 통해 함께 보냅니다. 이 데이터는 어디에서 받느냐? 바로 동국산업에 구축한 ‘최적 산세 AI’입니다. 과거에는 작업자가 수작업으로 판단하던 산세 조건을, 이제는 이 AI가 포스프레임으로 부터 얻은 데이터를 바탕으로 분석해 자동으로 뽑아냅니다. 그 최적값으로 산세 처리를 하고 나면, 결과 데이터는 다시 포스프레임으로 넘어갑니다. 포스코 열연재가 동국산업에서 고급 냉연재로 가공되는 과정이 빅데이터로 포스프레임에 쌓이고 반복 학습을 거쳐 고도화됩니다. 양쪽의 데이터가 유기적으로 순환하며, 연결된 공장처럼 최적화된 제품을 생산하게 되죠. 동국산업의 스마트팩토리 가동 결과, 고객이 요구하는 품질을 확보하면서 산세 공정에 투입되는 시간은 최소화해, 생산성은 60%가 향상되고 고급재 판매량도 종전 대비 1.5배 상승하였습니다.

▲ 포스코와 함께 스마트 팩토리를 구축한 ‘동국산업’. 왼쪽 상단부터 시계열 순으로 포항공장 전경, 산세라인, 수소로, 광폭 전단 라인. (사진제공=동국산업)

포스코는 위와 같은 중견기업과 더불어, 중소기업을 위한 스마트팩토리 컨설팅에도 집중하고 있습니다. 포스코의 직접고객사뿐 아니라, 비거래사와 2차고객사들까지 그 대상에도 한정이 없죠. 중소기업벤처기업부와 공동으로 추진하는 ‘상생형 스마트공장 구축지원’ 사업으로 작년까지 110개의 기업에 스마트팩토리를 구축했는데요. 동시에 ‘스마트화 역량강화 컨설팅’도 패키지로 제공해, 포스코 고유의 현장 혁신 기법인 ‘QSS(Quick Six Sigma)’를 통한 선진적 현장 노하우를 전수하고 있죠. 2023년까지 200억 원을 출연하여 총 1,000개의 기업이 스마트팩토리 구축을 시행착오 없이 이뤄낼 수 있도록 힘을 보태고자 합니다.

이와 함께 포스코는 7대 상생협력 프로그램을 운영 중입니다. △공정한 거래기회를 부여하는 ‘개방형구매’, △최저가 낙찰제를 폐지하고 100% 현금 제때 주는 ‘제값 제때 주기’, △구직청년을 자체 교육하고 협력기업에 취업을 알선하는 ‘기업시민 잡매칭’ 등이 있는데요. 또한 1조 원을 출연해, 총 2조 원의 벤처펀드를 조성하고 아이디어 투자까지 일괄 지원하는 벤처밸리를 구축하여 청년들을 위한 창업지원 활동에도 앞장서고 있습니다.

스마트용광로를 중심으로 세계 제조업의 ‘등대’가 된 포스코. 국내에서는 직접 중소 비즈니스 파트너를 찾아가 스마트팩토리 구축을 위한 길잡이 역할에 적극적으로 임하고 있습니다. 포스코와 함께 더욱 스마트해질 대한민국 제조 산업을 함께 응원해주세요!

| 선박엔진부품 재생 수리 40년 명맥 이어온 ㈜종합폴스타, 우리도 스마트팩토리가 되어보자!

부산 강서구에 위치한 ㈜종합폴스타는 1980년 12월 창립했습니다. 주요 사업은 선박엔진부품 재생 수리.  특수용접 기술을 필두로 MAN B&W, Wartsila, Japan Engine 등 국내외 유명 선사로부터 기술인증을 획득하여 거래하고 있습니다. 창립 초기부터 특수용접 공법 기술을 연구하던 자체연구소를 한국산업기술진흥협회(KOITA) 인증 부설기술연구소로 등록하고, 재료연구소(KIMS), 한국해양대학교(KMOU) 등과 가족회사 협약을 체결하는 등 미래 먹거리를 위한 R&D 사업을 추진하고 새로운 용접기술 개발 및 신규 사업 진출 또한 모색 중입니다.

40년 가까이 명맥을 이어온 ㈜종합폴스타는 2016년 기업의 변화를 위한 방법을 찾기 시작했습니다. 주요 수입원인 재생수리사업 분야는 소량다품종 노동집약적 생산방식으로, 높은 기술력과 품질을 인정받아 160여 개의 국내외 주요 선사 거래처와 계약을 맺어왔습니다. 하지만 다양한 휴먼에러와 수작업 방식의 공정관리는 생산성 향상을 막는 큰 장애물이자, 해결하기 어려운 숙제였습니다.

스마트공장으로 개선하기 전 ㈜종합폴스타의 일반적 업무공정구조를 살펴보면 이렇습니다.

재생 수리가 필요한 선박 엔진 부품이 공장으로 들어오면 부품별 작업공정표와 작업지시서를 작성해 출력 후 현장 작업자에게 배포합니다. 공정관리는 관리자 1명이 수시로 종이 작업 지시서를 들고 현장 순회하며, 각 작업자의 공정 상태를 파악하고 스케줄을 일일이 확인하죠. 이때 문제점은 선박 엔진 부품의 종류와 손상 정도에 대한 경우의 수가 무수히 많다는 것인데요. 공장에서 다루는 엔진의 수만해도 수백 개로, 같은 모양의 엔진이어도 수리 범위와 공식이 다르고 그 손상 상태에 따라 각양각색으로 분류됩니다.

선박 스케줄 또한 천차만별입니다. 선사 특성상 입항 시기를 조율할 수 없으며, 빠르게는 반나절 만에 재생 수리를 거쳐 다시 납품해야 하는 경우도 있습니다. 거래 선사와의 약속을 지키기 위해서는 공정 관리를 보다 철저히 해야 하는 것이죠.

이런 상황에서 스마트팩토리 도입 전 ㈜종합폴스타는 여러 문제점을 발견했습니다. 작업공정 및 작업지시 누락으로 납품 지연 문제가 발생했고, 영업-생산 부서 간 작업 진행 현황에 대한 실시간 정보 공유가 부족했으며, ERP 데이터 입력에 많은 시간이 필요했습니다. 작업자 간 업무 인수인계부터 일정 조율 등 업무 효율성에 있어 공장 스마트화가 필요해진 것입니다.

| 포스코와 함께 시작한 스마트팩토리, 이렇게 가능했습니다

포스코와 ㈜종합폴스타의 인연은 2016년으로 거슬러 올라갑니다. 당시 종합폴스타에서는 회사의 변화를 위한 방법을 모색 중이었는데요. 그 시점에 대한상공회의소를 통해 포스코인재창조원과 인연이 닿아 QSS산업혁신운동을 추진하게 됐습니다. QSS(Quick Six Sigma)란 현장의 설비와 업무를 대상으로 품질(Quality), 안정성(Stability), 안전(Safety)을 극대화시킬 수 있는 방법을 찾아 개선하는 포스코 고유의 현장 혁신 방법입니다. 그렇게 순차적으로 QSS(I)과 QSS(II) 혁신활동을 수행하던 중 포스코에서 종합폴스타 측에 스마트팩토리 구축 사업에도 참여해볼 것을 권유하여 스마트팩토리 구축 프로젝트를 시작하게 됐습니다.

스마트팩토리 구축 작업을 시작하여 사업신청부터 완료보고까지 걸린 기간은 약 1년 6개월. 1차(2017년 12월~2018년 12월), 2차(2018년 12월~2019년 3월)까지 사업을 추진하는 동안 적잖은 어려움도 있었습니다. 스마트 기기를 만지는 것 자체에 거부감을 느끼는 고령의 직원도 있었고, 소량다품종의 부품을 표준화하는 작업도 만만치 않았죠.

포스코는 먼저 스마트팩토리 시스템 구축 컨설팅에 돌입했습니다. 먼저 1차 사업에서는 사업계획서 작성부터 완료 보고까지의 서류작성, 부품별 수리작업공정을 표준화하기 위한 작업공정표 개발 컨설팅, QR코드 접목 방법 및 가성비 높은 스마트팩토리 시스템 구축 전면에 대한 코칭을 진행했습니다. 2차 사업에서는 스마트팩토리에 대한 이해 부족으로 놓쳤던 생산공정, 외주공정 및 납기공정을 보완하고, MES 전용 서버를 구비하여 기존 ERP와 MES 서버가 독립된 서버 체계로 운영될 수 있도록 컨설팅했습니다.

| 아날로그 팩토리가 이렇게 ‘스마트’해졌습니다

포스코와 함께 진행한 스마트팩토리 프로젝트에서 가장 큰 성과는 QR코드를 활용한 수리품 공정관리입니다. ㈜종합폴스타에는 전세계 160여개 선사 및 거래처로부터 선박 엔진의 재생수리품 및 신조품이 매일 수십 개씩 공장에 입출고됩니다. 동일 브랜드의 동일 유형 부품이 여러 거래처 및 선박에서 입고되면, 이 부품들의 손상 정도에 따라 재생수리 범위를 확인하고 정확하게 식별하여 다양한 생산공정을 거친 후 해당 거래처 및 선박으로 다시 출고돼야 하죠.

입고와 동시에 제품에 대한 기본적 정보를 QR코드에 입력한 뒤 수십 개의 제품 각각에 이를 부착하는데요. QR코드로는 정확한 식별, 작업지시내용 확인, 작업공정 추적 및 위치파악이 가능합니다. 크기가 제각각이고 열처리가 필요한 제품 특성상 QR코드는 제품에 꼬리표처럼 부착합니다. 각 공정의 작업자들은 각자 무선 태블릿 PC를 가지고 QR코드를 인식해 입고 일자, 선사, 선박 타입, 수리 범위, 출고일자 등 제품의 상태를 실시간으로 파악할 수 있습니다.

이러한 시스템은 현재 진행 중인 수리공정을 실시간으로 확인할 수 있도록 돕고, 외주공정을 진행할 경우 외주출고 및 입고관리 등 생산공정관리시스템에 중요한 역할을 합니다. 덕분에 실시간으로 변하는 납기 및 공정진행사항에 대한 현장작업자와 관리자간 커뮤니케이션이 용이해졌고, 실시간 모니터링이 가능해짐에 따라 고객 대응 업무에서도 유용하게 활용되고 있습니다.

| “스마트팩토리 구축 후, 일은 편해지고 정확도는 올라갔죠” (종합폴스타 장희철 연구소장)

Q. 포스코와 함께 진행한 스마트팩토리 구축 사업을 통해 실제 업무에서 가장 달라진 것은 무엇인가요?
A. 모든 작업공정에는 작업지시서가 따라다녀야 합니다. 과거에는 각 제품마다 최소 3~4장의 종이 작업지시서가 필요했어요. 그런데 물건의 크기가 매우 다양하고 열처리도 필요하다 보니 종이 손상도도 발생하고 오류도 종종 있었죠. 그런데 태블릿으로 QR코드를 인식하면서 매우 간단해지고 정확도가 향상됐어요. 또한 작업 종료 후 선사와 거래처에 제출해야 할 방대한 양의 보고서 작성도 훨씬 간편해졌습니다.

Q. 포스코와 협력할 때 특히 인상 깊었던 점이 있었다고요?
A. 사실 처음 이 프로젝트를 시작할 때는 ‘QR코드로 입·출고 과정만 시스템화해도 좋겠다’고 생각했어요. 그런데 포스코에서 조금씩, 하나씩 해결해보자고 조언했죠. 그러다 보니 욕심이 생겨 모든 각 공정에 QR코드로 분석할 수 있는 시스템을 도입하자고 결정하게 됐어요. 다른 기업은 ‘빅데이터’, ‘AI’처럼 거창한 것 아니면 스마트라고 생각하지 않더라고요(웃음). 그런데 포스코에서는 협력사를 포함해 국내 다양한 중소기업을 지원해주면서도, 회사에 꼭 맞는 상생프로그램을 차별 없이 컨설팅해주니 특별하다고 생각했습니다.

Q. 그렇다면 ㈜종합폴스타가 스마트팩토리의 포문으로 QR코드 도입을 계획한 이유는 무엇인가요? 그 과정에서 포스코는 어떤 도움을 제공했나요?
A. 업무에 있어 가장 골치 아팠던 문제는 각 제품과 공정간 경우의 수가 너무 많다는 것이었어요. 이를 해결하기 위해서는 공정을 표준화해야 했고, 이를 인식할 수 있는 최적의 시스템으로 QR코드를 도입하게 된 것이죠. 그런데 표준화하는 과정에서도 포스코의 지원이 없었으면 힘들었을 것입니다. 사업신청에서 완료보고까지, 파트너사와 문제가 발생하거나 사업 진행에 있어 어려울 때마다 현장으로 직접 나와 맥을 짚어주고 해결해줬죠. 특히 2차 사업 시 MES 전용서버가 새로 구비되어 향후 지속적으로 고도화 사업을 진행할 수 있도록 발판을 마련해주어 큰 도움이 됐어요.

Q. 스마트팩토리 구축을 추진하면서 가장 어려웠던 부분은 무엇이며 이를 어떻게 해결했는지 궁금합니다.
A. 작업자 중에는 연세가 70세가 넘은 분도 있고, 심지어 아직 2G폰을 쓰는 분도 있는데요. 어떻게 하면 모두에게 친근하게 다가갈 수 있을지 고민했습니다. 처음엔 반발이 많았던 것도 사실입니다. 그래서 가장 쉽고 간편하게 활용할 수 있도록 프로그램과 장비를 갖췄어요. 처음에 컴퓨터 켜고 끄는 것만 할 수 있으면 된다고 약속했었거든요(웃음). 그리고 지금은 업무효율이 향상되면서 여가 시간도 많이 늘어서 대부분 만족하는 상태입니다. 앞으로도 하나씩 단계적으로 스마트팩토리를 구축해 나가며 근무환경을 개선하고 생산성을 향상시켜 경쟁력 있는 지속 가능한 기업 경영을 할 계획입니다.

Q. 마지막으로 포스코 스마트팩토리 구축 프로젝트를 통해 깨달은 점이나 ‘상생형 스마트공장 구축지원 사업’에 대해 하고 싶은 말이 있다면?
A. 당사와 같은 중소기업이 대기업의 지원사업을 신청할 때 가장 어려운 점은 사업계획서 같은 서류작성입니다. 문제가 있어도 이것을 어떻게 문서로 표현하고, 어디에 도움을 구해야할지 막막하죠. 포스코는 현장실사를 통해 무엇을 하고 싶어하는지 의도를 파악하고, 사업 참여가 가능하도록 꼼꼼히 기술적 지원을 제공해줬어요. 이런 기회를 얻은 덕분에 대부분이 회의적이라고 생각했던 노동집약적 소량다품종의 재생 수리 사업 분야의 작업공정 표준화를 개발할 수 있었고 당사 실정에 맞는 스마트팩토리 시스템을 성공적으로 구축할 수 있었습니다.

앞으로도 ‘상생형 스마트공장 구축지원 사업’이 별도의 프로그램 및 전산 인력을 유지할 경제적/인적 여력이 부족한 중소기업의 실정을 감안하고, 경쟁력 있는 시스템을 구축할 수 있는 기회를 제공해주셨으면 하는 바람입니다. 끝으로 뜨거운 관심과 애정으로 도움을 주신 포스코 동반성장그룹의 김종말 과장님과 인재창조원 이인태팀장님, 이승재 교수님께 감사인사를 드리고 싶습니다.

‘스마트팩토리’라는 말, 거창하게 들릴지도 모르겠습니다. 뉴스룸이 만나본 종합폴스타의 임직원들은 이렇게 말했습니다. “중소기업에게 있어서는 기본 OS 체제만이라도 정확히 갖추어지면 경쟁력의 절반은 달성한 거다”라고요. ㈜종합폴스타는 등대공장 포스코와 함께 스마트팩토리로의 첫걸음에 성공했습니다. 중소기업과도 더불어 함께 발전하는 포스코의 등대공장 역할을 앞으로도 기대해주세요!

※ 포스코 스마트공장지원사업 신청 바로가기 (수시접수)

스마트제철소로의 도약은 포스코의 곳곳을 어떻게 진화시키고 있을까요? 손에 잡히지 않고 눈에 보이지 않기에 조금은 막연했던 ‘스마트제철소’라는 개념. 정확히 제철소를 어떻게 탈바꿈 시키고 있는지, 포스코 뉴스룸이 각 공정별로 소개해드립니다.

l 스마트제철소, 이렇게 달라졌습니다

앞서 설명드린 대로, 스마트제철소의 주요 골자는 이렇습니다. △포스프레임을 이용해 전 공장의 데이터를 수집하고, 정형화한다. △포스프레임이 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능 등 신기술을 이용해 데이터를 스스로 학습하여 최적의 공정 조건을 내놓고, 공장을 제어한다.

그렇게 되면 작업자들은 경험에 의존하는 의사 결정을 최소화하고, 휴먼 에러를 방지할 수 있습니다. 객관적이고 정확한 데이터가 그동안 인간이 미처 발견하지 못했던 문제 해결 방법을 도출해낼 수 있고요. 잠깐! 그럼 이제 사람이 할 일이 없어지는 거 아니냐고요? 섣부른 오해입니다. 작업자들은 단순 반복 업무는 기계에게 맡기고, 그간 쌓아온 제철 노하우를 이용해 99%의 완성도에서 1%의 부족함을 채우는 고도화 업무에 더욱 몰입할 수 있습니다. 그리고 그 결과물을 다시 포스프레임에 입력하고요. 기술과 인간의 궁극의 시너지를 도모할 수 있는 거죠.

그럼 스마트팩토리를 적용한 각 공정, 어떻게 달라졌는지 본격적으로 살펴보겠습니다.

[수주공정] 수작업하던 ‘소Lot’ 주문, AI가 예측하고 판단하자 소요시간 12시간에서 1시간으로

제철소 생산 계획을 담당하는 수주공정그룹. 그들의 시간을 가장 많이 뺏는 일 중 하나는, ‘소Lot’ 주문을 처리하는 것입니다. 소Lot란 강종별로 제철소에서 요구하는 최소 주문량에 미달되어 생산상 제약을 받는 주문을 말하는데요.

기존에는 주문이 오면, 주문 조건을 파악하고, 이를 ‘소Lot 기준’과 비교해서, 이 주문과 함께 작업할 수 있는 다른 주문이 있는지 일일이 확인했습니다. 기준은 직원이 수작업으로 만들어 두고 반기마다 갱신해주고요. 최악의 경우에는 너무 많은 주문 속에 소Lot 주문이 묻혀버리는 경우도 생겼습니다. 판매담당자나 수주담당자가 모든 주문을 일일이 확인해서 소Lot인지 아닌지도 걸러내야 했죠. 급한 주문인데 계속 소Lot로 분류되어 출강이 어려울 때는 어쩔 수 없이 다른 주문들에 합류할 수 있도록 주문 조건을 변경해야 하는데요. 여기에도 거의 6시간 이상 소요됩니다. 소Lot 처리에 드는 평균시간은 자그마치 12시간입니다.

이제는 인공지능이 자동으로 주문의 소Lot 여부를 판단해줍니다. 그간의 데이터를 분석해, 소Lot 주문에 영향을 주는 인자 12개를 도출해내고, 인공지능이 스스로 주문을 판단할 수 있도록 학습시켰죠. 그 정확도는 97%에 이른다고 하네요. 또한 소Lot 주문이 다른 주문들과 함께 원가 낭비 없이 최적으로 제작될 수 있도록 설계 사이즈를 예측하는 것도 정확도가 99.99%입니다. 이제는 시간이 얼마나 걸릴까요? 단 1시간입니다.

[제선] 국가핵심기술! 스마트고로, 육안으로 확인하던 것이 데이터가 되어 자동으로

용광로의 통기성, 연소성, 용선 온도, 출선량… 이 모든 걸 어떻게 예측하고 관리할 수 있을까요? 과거에는 작업자가 일일이 쇳물의 온도를 2시간마다 체크하고, 연원료를 샘플링해 상태를 확인하는 등 모든 게 수작업이었습니다. 이제는, 인공지능이 스스로 확인하고 상태를 제어까지 합니다!

포항제철소 제선부는 이를 위해 우선 용광로 상태를 결정짓는 변수를 정의하고, 서로 다른 정보들의 모양을 하나로 통일시켰습니다. 전문용어로 ‘데이터를 정형화했다’고 하죠. 작업자들의 경험에 따라 다르게 관리해오던 지표들을 하나로 정리해, 스마트팩토리 기술로 수작업들을 자동화했습니다. 이제 쇳물의 온도는 사물인터넷이 데이터화하고, 고화질 카메라가 연원료의 상태를 알아서 확인합니다.

2017년부터는 본격적으로 제동제어 시스템을 구축했는데요. 딥러닝을 이용해 인공지능이 데이터를 학습하여 예측하고 관리할 수 있도록 만들었습니다. 단순히 현재의 필요 작업을 자동으로 해주는 단계를 넘어, 앞으로의 변수를 예측하고 제어해 최적의 결괏값을 도출해내는 겁니다. 오늘 노황이 좋다고 해서 끝이 아니라는 거죠. 내일의 노황도 최적의 상태가 되도록 ‘스마트고로’는 스스로 제어합니다. 이 기술이 최초로 적용된 포항 2고로가 하루에 만들어내는 쇳물의 양은 240톤 늘었습니다. 스마트고로 기술은 올해 7월, 우리나라의 국가핵심기술로 지정되기도 했답니다.

[제강] 대한민국에 KTX가 있다면, 포스코 제강에는 PTX(Posco sTeelmaking eXpress)가!

제강은 약 1,650℃의 고온에서 작업이 이루어지기 때문에 실시간으로 온도 측정이 어렵고, 성분 제어도 복잡해 작업자의 경험과 노하우가 중요했습니다. 즉, 작업자에 따라 미세하게나마 편차가 발생할 수밖에 없었죠. 연속 공정 중간에 이상이 발생하면, 앞뒤 공정 모두를 멈추고 점검이 필요하기도 했습니다.

포항제철소 2제강공장은 전로부터 연주까지의 타이밍과 온도, 성분을 제어하는 통합 제어 시스템을 개발했습니다. 생산 제품별로 대표적 경우의 수를 산출해보니 12만 5,000개의 공정이 나왔는데요. 이를 모두 디지털화 및 정형화하고, 2018년 7월 PTX 시스템 개발을 완료했죠. PTX 시스템을 이용하면, 전로부터 연주까지 멈춤과 지연 없이 연속 공정이 가능해집니다. 주요 공정별로 도착 시간과 온도, 성분을 실시간 확인할 수 있죠. 마치 KTX가 정확히 매 역에 도착하고 승객을 태우는 것처럼요. PTX는 용선의 온도와 성분, 원료가 달라도 조건에 맞게 인공지능이 학습하도록 설계되어 있습니다. PTX 도입 전 제강부의 온도 적중률은 80% 수준이었지만, 이제는 90% 이상입니다. 원료 사용량도 60%나 줄었습니다.

[연주] 표면품질, 더 빨리 한 번에 예측하고 연간 6억 원 절감

품질 관리는 매우 중요한 과제 중 하나입니다. 하지만 셀 수 없이 많은 소재들을 매일같이 모두 검사할 수는 없었죠. 때문에 포스코는 함께 출강된 소재들 중, ‘대표소재’를 선정해 그 소재만 의무적으로 100% 표면검사를 했습니다. 그리고 그 대표소재에서 이상이 감지되면 해당 소재와 같이 출강된 다른 소재들을 모두 회수하여 검사했죠. 포항제철소 2, 4연주공장은 연간 34만 톤의 대표 소재를 검사했는데, 실제 결함은 단 3만 톤에 그쳤습니다.

이 낭비를 없애기 위해 인공지능을 적용시켰습니다. 제강, 연주의 방대한 데이터를 수합해 인공지능이 학습할 수 있도록 하고, 품질 이상에 대한 기준을 만들어 결함을 예측할 수 있는 모델을 구축했습니다. 2018년 3월부터 시스템을 적용한 결과, 이제는 시스템이 결함 있는 소재만 선별해주기 때문에 불필요한 검사를 할 필요가 없어졌습니다. 더욱이 결함의 발생 이유까지 알려주죠. 이는 연간 약 6억 원 이상의 원가절감 효과를 가져다줄 것으로 기대됩니다.

[압연] 후판 평탄도, 상관관계 분석해서 스스로 제어

후판 제품은 슬라브를 1차로 가열해, 두 번의 압연을 거칩니다. 그 후 고객 요구에 따라 TMCP(Thermo-Mechanical Control Process)라는 가속냉각 처리를 하게 되는데요. TMCP는 강판에 고속의 물을 분사해서 일정 온도까지 급속 냉각시켜 강도를 향상시키고 용접성을 좋게 하는 방법입니다. 특수 설비가 필요하고, 물을 분사하는 기술이 고난도이기 때문에 정확히 제어하지 않으면 평탄도 불량률(표면이 평탄하지 않은 제품 비율)이 높아지는 공정입니다.

과거에는 후판재의 평탄도를 TMCP 처리 후 뜨거울 때 한 번(열간평탄도), 이후 전단 과정에서 차가울 때 한 번(냉간평탄도), 총 두 번 수작업으로 분석했습니다. 당연히 시간이 오래 걸리는 작업이었죠. 열간평탄도와 냉간평탄도의 상관관계를 매번 분석하다 보니 과부하가 걸리고, 그 결과를 작업자가 하나하나 입력하면서 TMCP를 제어하는 것이 쉽지 않았습니다.

광양제철소 후판공장은 열간평탄도의 인자와 냉간평탄도의 인자를 데이터화하고 빅데이터로 분석해, 학습 모델을 만들었습니다. 어떤 조건일 때 최적의 평탄 품질이 나오는지 말이죠. 이제 작업자는 인공지능이 산출해 낸 최적의 작업조건값을 모니터링하고 공정에 이상이 없는지 확인하면 됩니다. 과거처럼 제품마다 하나하나 제어값을 입력하지 않아도 되죠. 원가절감은요? TMCP 공정을 거친 제품의 교정률이 50% 저감됐습니다. 이는 1년에 약 13억 원을 절약할 수 있는 양입니다.

[도금] 인공지능 초정밀 도금 제어 기술도 국가핵심기술로!

CGL은 Continuous Galvanizing Line의 약자로, 냉간압연된 코일을 연속으로 열처리하고, 용융아연 욕조(Zinc Pot)에 담가 아연으로 도금한 아연도금강판을 생산하는 공정입니다. 포스코의 ‘기가스틸’도 이 CGL을 통해 탄생하죠. 욕조에서 꺼낸 후 강판 표면에 응고되기 전의 아연을 Air knife가 미세하게 깎아내어 도금량을 제어하는데요. 강판 사용 목적에 따라 목표 도금량이 다양하고, Air knife를 거치고 아연이 응고된 후에나 도금량을 측정할 수 있기 때문에 실시간으로 제어성능을 확보하는 것이 어려웠습니다.

이를 해결하기 위해 개발된 포스코의 인공지능 초정밀 도금 제어 기술은, 딥러닝을 이용해 제품의 강종, 두께, 폭, 조업조건과 목표도금량을 스스로 학습해 정확히 제어합니다. 기존에는 89% 수준의 도금량 제어 적중률이 이제는 99% 이상을 웃돌고 있죠. 이 기술은 포항, 광양제철소 모든 도금공장에 적용 완료되었고, 역시 우리나라 ‘국가핵심기술’로 등재되어 있습니다.

l 안전도 진보하는 스마트 제철소

정말 스마트한 제철소는 작업자의 안전과 환경까지 책임지는 작업장입니다. 포스코는 이 부분도 놓치지 않았습니다. 포스코는 스마트CCTV를 개발하여 사용하고 있는데요. 포스코가 개발한 스마트CCTV는 녹화만 하는 일반 CCTV와 달리, 제철소 현장의 특정 문자, 형상, 움직임 등을 자동으로 감지합니다. 그리고 수집한 정보에서 이상이 감지되면 관리자에게 알려주는 지능형 CCTV죠. 기존 CCTV가 갖고 있는 문자인식, 형상인식 등 해석 기술에 포스코의 철강 도메인인 조업상황, 설비형상 등을 결합시켜 제철소에 최적화된 CCTV로 발전시켰습니다. 포스코는 작년부터 광양 3도금, 2제강, 1코크스, 포항 2후판 공장에 스마트CCTV를 적용하기 시작했는데요.

스마트CCTV를 활용하면 작업자가 일일이 육안으로 확인해야 했던 조업, 품질, 안전 정보를 시스템이 영상으로 자동 인식하고 분석해 알려주기 때문에 작업 대기시간을 대폭 줄일 수 있고 품질 향상에도 효과적입니다. 예를 들면 제강공장에서는 전로의 용강 온도를 열화상 카메라가 사람 대신 측정할 수 있죠. 도금부에서는 육안으로는 쉽게 구분하기 어려운 Coil 제품 끝 단면의 미묘한 색상 차이를 CCTV로 확인해 품질 불량에 대해 조기 대응이 가능합니다.

더불어 열화상 등 다중 영상 장치로 화재 위험을 사전에 감지해 예방할 수도 있습니다. 제철소 전반에 걸쳐 설비, 품질, 물류, 안전 분야에서 스마트CCTV가 사람보다 더 빨리, 정확하게 정보를 수집하고 문제점을 잡아낼 수 있게 됩니다.

포스코의 스마트과제를 통한 스마트제철소 구축은 지금도 현재 진행형입니다. 기존 기술로는 해결하기 어려웠던 고질적 문제를 풀어나가고, 미래에는 설비 상태가 예지되고 자동으로 제어되어 생산과 품질, 안전 모두가 확보되는 스마트제철소의 완성을 꿈꾸고 있습니다.

그리고 등대공장으로써, 우리나라 제조업의 길을 비추기 위한 노력도 아끼지 않고 있는데요. 등대공장 특집 마지막 편 <[등대공장 특집] ③ 포스코와 함께 중소기업도 스마트해집니다>에서는, 포스코의 스마트팩토리 기술로 중소기업과의 상생을 도모하는 ‘스마트팩토리 지원사업’의 현장을 찾아 떠나봅니다.