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.

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!