■ 세계 최초 인공지능 제철소로 거듭나는 포스코

포스코가 제조업체로는 선도적으로 생산공정 과정에 인공지능을 도입함으로써 인공지능 제철소로 탈바꿈을 추진하고 있습니다.

최근 포스코는 제철소, 기술연구원, 성균관대 시스템경영공학과(이종석 교수)와 공동으로 “인공지능 기반 도금량 제어자동화 솔루션 개발”에 성공하여 올해 1월부터 가동에 들어갔는데요.

이는 그동안 포스코가 자체 기술연구원뿐만 아니라 포스텍, 포항산업과학연구원(RIST) 등 국내 대학 및 연구기관들과 수 천 개에 달하는 위탁과제를 운영하며 공고히 한 산학연 체계가 이뤄낸 쾌거입니다.

이번에 개발된 “인공지능 기반 도금량 제어자동화 솔루션”은 자동차강판 생산의 핵심기술인 용융아연도금(CGL, Continuous  Galvanizing Line)을 인공지능을 통해 정밀하게 제어함으로써 도금량 편차를 획기적으로 줄일 수 있는 기술인데요. 특히 이 기술은 인공지능 기법의 도금량 예측모델과 최적화 기법의 제어모델이 결합되어 실시간으로 도금량을 예측하고 목표 도금량을 정확히 맞추는 자동제어 기술입니다.

도금량 제어는 고객사인 완성차업체의 요구에 따라 수시로 조업 조건이 변화되는 가운데, 균일한 도금층 두께를 맞춰야 하는 고난이도 기술입니다. 그간 수동으로 도금량을 제어했던 탓에 작업자의 숙련도에 따라 품질편차가 발생할 수밖에 없었는데요.

고가의 아연이 불가피하게 많이 소모되었던 도금공정을 인공지능에 의해 자동으로 제어함으로써 자동차용 도금강판의 품질향상과 더불어 과도금량 감소로 인한 생산 원가를 절감할 수 있게 되었습니다. 뿐만 아니라 자동운전으로 인한 작업자 부하도 경감시켜 작업 능률 및 생산성까지 끌어올릴 수 있을 것으로 기대됩니다.

포스코의 대표적인 고수익 고급강인 WP(World  Premium) 제품인 자동차용 도금강판은 현재 세계 800여 개 철강회사 가운데 20곳 정도만 생산할 수 있을 정도로 고도의 기술력을 필요로 하는 고급 제품인데요. 포스코는 지난해 약 900만 톤의 자동차강판을 판매하여 전 세계 자동차강판의 10%를 공급했습니다.

이번 “인공지능 기반 도금량 제어자동화 솔루션” 개발은 권오준 회장 취임 이후 일찍이 스마트팩토리 모델공장 구축 등을 통해 4차 산업혁명의 흐름을 선도하기 위한 준비를 해온 포스코가 알파고의 출현으로 인해 세간의 이목을 집중시킨 인공지능을 산업현장에 적극적으로 활용해보자는 아이디어를 내면서 시작됐습니다.

포스코 기술연구원은 지난해 6월 도금량 제어자동화에 대한 니즈를 발굴한 후 조업, 정비, EIC 등 여러 부서로부터 의견을 수합하여 관련 데이터를 수집했는데요. 이후 통계, 데이터 마이닝, 머신러닝, 최적화 방법론 전문가인 이종석 성균관대 시스템경영공학과 교수에게 인공지능 도금량 예측모델 알고리즘 개발을 위탁하고, 이 교수는 포스코 연구원과의 협업을 통하여 도금공정에 대한 이해를 바탕으로 도금량 예측 프로그램을 개발했습니다.

지난해 7월부터 약 2개월간 기본적인 프로그램이 개발된 이후, 포스코 기술연구원은 개발된 인공지능 프로그램에 조업 노하우를 반영하였습니다. 또한 현장설비 및 조업조건 변경 시에도 잘 운용되도록 하는 제어기술을 융합한 현장 맞춤 프로그램을 추가하여 “인공지능 기반 도금량 제어자동화 솔루션”을 완성했는데요.

도금량 제어자동화에 적용된 인공지능의 핵심기술은 빅데이터 딥러닝 기법(Deep Learning · 컴퓨터가 여러 데이터를 이용해 마치 사람처럼 스스로 학습할 수 있게 하기 위해 인공 신경망을 기반으로 한 기계 학습 기술)을 활용한 자가학습방법입니다. 이 방식은 인공지능 프로그램이 도금공정에서 발생되는 수백 종류의 데이터를 실시간으로 학습함으로써 제어의 정확도를 최신의 상태로 유지하는 방식인데요. 설비 교체나 조업 조건 변경 시에도 실시간으로 자가학습하여 도금량을 정확하게 예측하고 제어할 수 있습니다.

도금량 제어자동화 솔루션은 지난해 11월부터 12월까지 약 2개월 간 광양제철소 2도금공장 3CGL(Continuous Galvanizing Line · 용융아연도금강판공장)에 시범 적용하여 정확성과 안정성을 높였습니다. 이 결과 기존 수동 조업시에는 m²당 도금량 편차가 최대 7g이었으나 인공지능 기반 자동 조업시에는 m²당 0.5g까지 크게 개선되었으며, 기술검증 마친 후 올해 1월 5일부터 광양 3CGL에서 본격 가동 중입니다.

향후 포스코는 이번에 검증된 도금량 제어자동화 솔루션을 다른 CGL 뿐 아니라 해외 소재 법인 CGL에도 확대 적용하여 세계 시장에서의 자동차용 도금강판 기술경쟁력을 선도하는 한편, 다른 철강제품의 생산공정에도 인공지능 기술을 적극 도입하여 4차 산업혁명 시대를 선도하는 스마트팩토리 구축에 만전을 기할 계획입니다.

■ 기술연구원·포스텍·RIST…거침없는 ‘포스코 삼총사’

포스코의 미래먹거리 창출을 위한 R&D거점은 포스코 기술연구원, 포스텍, 포항산업과학연구원(RIST)으로써 3개 기관 간 유기적인 산학연 협동연구개발체제를 구축, 운영 중입니다.

1980년대에 들어서면서 미국ㆍ일본 등 선진국 철강업계는 부메랑효과를 들며 포스코에 대한 기술이전을 기피하기 시작하였으며 선진국들간의 기술개발경쟁, 포스코에 대한 견제 강화, 국내 경영환경 악화 등은 포스코의 독자적인 기술개발을 더욱 촉진하는 계기가 되었는데요.

이러한 배경으로 포스코는 1977년 1월 1일 기술연구원 설립 후 1986년 12월 포스텍 개교와 1987년 3월 포항산업과학연구원(RIST) 창립으로 국내 최초의 독특한 산학연 협동연구개발체제를 구축했습니다. 이후 3차례의 연구개발체제 개편을 통해 연구개발 역량과 효율을 제고하면서 고유기술 확보에 집중하고 있죠.

포스코 기술연구원은 포스코의 핵심 철강연구를 담당하는 기관으로 포항, 광양, 송도연구소로 구성돼 있으며 철강공정, 제품 및 제품이용 기술을 개발하고 있습니다.

포항산업과학연구원(RIST)은 신소재와 그린에너지를 연구를 담당하는 기관으로 리튬, 연료전지 등 현재 포스코의 신성장 동력을 확보하기 위한 기술 연구를 진행하고 있는데요.

포스텍은 기초연구 및 미래 인재 육성을 담당하고 있습니다. 소수의 영재를 모아 질 높은 교육을 실시하고 소재와 철강의 미래 첨단연구에 중점을 두어 산학연 협동의 한 축을 담당하게 하는 것이 목표입니다.

포스코가 그동안 포스텍, RIST를 비롯한 국내외 연구기관들과 진행한 위탁 과제로는 세계 최초 후판 전용 RFID(주파수를 이용해 식별번호를 인식하는 시스템으로 ‘전자태그’라고도 불림) 기술개발, 수조 슬러지(제철 공정에서 발생하는 침전물) 청소 로봇 개발, 최근 한창 개발이 진행 중인 잉크젯프린트강판 등 2000년대 이후에만 6천여건에 달합니다.

포스코는 미래경쟁력 확보를 위해 세계적인 경영위기 속에서도 지속적인 R&D투자를 통해 기술우위 선점 노력을 강화하고 있으며, 기술과 마케팅의 융합을 통한 수익성 배가를 달성하여 세계 최고의 철강사의 위치를 지속 유지할 계획입니다.

포스코의 월드프리미엄(WP; World Premium) 제품은 높은 기술력을 바탕으로 고객경쟁력을 높여주고 고객을 위한 고부가가치를 제공하는 제품을 말합니다.

이런 월드프리미엄 제품 가운데서도 특히, 냉간압조용강(CHQ)·스프링강·타이어코드강 등으로 대표되는 선재제품은 꾸준히 수요가 늘어날 전망이어서, 미래가 더욱 주목되는데요.  오늘 Hello, 포스코 블로그에서는 고객사와의 신강종 공동개발부터 판매경쟁력 강화에 기여하기까지, 성공적인 솔루션마케팅 사례를 통해 포스코 월드프리미엄 선재제품의 밝은 내일에 대해 함께 알아보도록 하겠습니다. 지금부터 함께 보시죠!

 

엄격한 품질관리 ‘선재 솔루션’ 제공… 고객가치 높인다

올해도 포스코는 월드프리미엄 제품의 품질관리 수준을 한 단계 끌어올리고 고객에게 혁신적인 공정·이용기술 등을 제공하여 수익성과 경쟁력을 지속적으로 높여나갈 계획입니다.

특히 자동차 및 부품 고객사에는 엄격한 품질관리를 바탕으로 고객이 원하는 바를 제품과 서비스에 선제적으로 반영하는 활동을 펼치고 있는데요. 포스코는 글로벌 고객 케어 역량을 제고하고자 2008년 세아특수강과 함께 중국 장쑤성 난퉁시에 선재가공센터를 설립한 바 있고, 이후 중국 톈진에도 가공센터를 설립했으며 현재 멕시코 과나후아토에 추가 설립하고 있습니다.

이와 같은 글로벌 선재가공센터는 제품의 적시 공급과 이용기술 지원 등 다양한 형태로 펼쳐지는 솔루션마케팅의 교두보 역할을 하며 고객사와 협력관계를 강화하고 공급망의 가치를 높이는 긍정적인 효과를 낳고 있습니다.

 

한편, 포스코는 선재제품의 브랜드 마케팅을 통해서 고객사 최종제품의 판매경쟁력 강화에도 적극 힘을 싣고있는데요. 소재를 집중적으로 구매하는 글로벌 고객사의 니즈에 효과적으로 대응하기 위해 국내 신선사·재압연사의 설비를 활용한 연계 판매도 시행하고 있습니다.

바·와이어 등의 1차 가공품과 볼트·너트 등 2차 가공품에 대해서 포스코가 엄격하게 품질을 관리하며 판매를 계속 확대할 예정인데요. 소재에서부터 최종제품에 이르는 일관된 품질보증 솔루션을 제공함으로써 최종 고객의 만족까지 이끌어내겠다는 전략입니다.

올해는 철강사업본부·포항제철소·기술연구원 등 관련부서 간 유기적인 협력을 통해 선재 솔루션마케팅의 실행력을 한층 강화하고 있습니다. 또, 글로벌 고객과의 긴밀한 네트워크 구축으로 고객가치 창출에 전력을 다하는 등 세계 최고의 선재제품 제조사로서의 입지를 강화해 나가고 있습니다.

 

선재제품, 어떻게 사용될까? 선재제품의 다양한 쓰임새 알아 보기

선재는 빌릿(billet)에 열을 가한 다음 압연해 긴 원형의 와이어로 만든 제품으로, 길이는 최대 10,462m에 이릅니다.

이렇게 선재로 만들어진 제품은 우리가 일상에서 쉽게 찾아볼 수 있는 볼트·못 등에서부터 자동차와 기계의 중요 기능을 좌우하는 스프링, 베어링, 교량과 해양산업용으로 사용되는 와이어 등에 이르기까지 쓰임새가 매우 다양합니다.

포스코의 대표적인 월드프리미엄 선재제품으로는 1)냉간압조용강(CHQ), 2)베어링강, 3)스프링강, 4)타이어코드강 등이 있습니다.

1) 냉간압조용 선재 : 먼저 냉간압조용 선재(CHQ)는 자동차, 건설, 각종 기계 및 산업 전반에 적용됩니다. 그리고 냉간압조·단조·압출 등의 제작공정을 거쳐 볼트·너트·스크루 등 다양한 제품으로 만들어져 폭넓게 사용되고 있습니다.

2) 베어링강 : 베어링은 고하중과 고속회전에 사용되는 부품으로, 포스코 베어링강은 부품의 특성을 만족시키기 위해 내마모성과 경화·균열·변형에 견디는 내피로성(耐疲勞性)을 보유하도록 생산합니다.

3) 스프링강 : 주로 자동차용 엔진밸브 스프링, 코일 스프링용 등으로 사용되는 스프링강은 내피로성이 우수한 극청정 합금첨가강입니다.

4) 타이어코드강 : 타이어코드용 선재는 고탄소강 선재를 지름 0.4~0.15㎜의 극세선으로 신선 가공한 후 코드로 꼬아서 자동차 타이어의 보강재로 사용하며, 타이어가 받는 동적하중을 견딜 수 있도록 엄격한 품질관리를 거치는 점이 특징입니다.

그외 와이어 로프·앵커·플렉시블 파이프 등의 선재제품은 강도가 높고 부식에 강해 해양플랜트에 활용해 자원개발에 용이하게 사용되고 있습니다.

자동차에 적용되는 선재제품은 스프링·베어링·조향장치·볼트·타이어코드 등으로 내피로성이 우수하고, 이 밖에도 선재제품에는 교량에 쓰이는 케이블·파이프·콘크리트 빔 등이 있으며 태양광에너지 생산에 활용되는 고장력 베어링강, 소(saw)와이어 등도 있습니다. 이들 제품은 마모에 강하고 청정성이 높으며 극세선 가공이 가능한 소재로, 활용도가 매우 높다고 할 수 있습니다.

선재 고객사와의 솔루션마케팅 활용 사례

에너지용 선재제품 등 신강종 공동개발 통해 신수요 발굴

고려제강은 세계 2위의 와이어 제조사로서 중국·동남아·미주·유럽 등지에 사업장을 운영하고 있는데요. 포스코는 1980년 고려제강과 첫 거래를 시작한 이후 2014년에는 제품 누계 공급량 800만 톤을 달성하는 등 최대 소재 공급자로서 긴밀한 협력관계를 유지해오고 있습니다.

포스코는 전 세계에 뻗어 있는 글로벌 마케팅 인프라를 적극 활용해 고려제강 글로벌 사업장에 고품질의 제품을 적기에 공급하며 고객사의 제품 판매경쟁력 제고에 기여하고 있는데요. 특히, 최근 에너지용 선재 수요가 늘어남에 따라 포스코와 고려제강은 에너지용 선재제품의 개발과 판매를 위해 공동으로 기술개발에 참여하고 있습니다.

2013년 케이블·와이어 등 에너지플랜트용 선재 수요는 30만 톤을 기록했으나 채굴환경이 심해, 극지로 이동함에 따라 에너지플랜트용 선재 수요가 연평균 12%가량 증가할 것으로 전망되는데요. 양사는 소재 품질에서도 고강도·장수명화를 요구하는 산업계의 니즈에 따라 상호 긴밀한 기술협력을 바탕으로 신강종 개발을 추진해 포스플렉스(POSFLEX) 등 고기능 선재제품을 개발하고 판매하는 데 성공했습니다. 포스코와 고려제강은 향후에도 글로벌 마케팅 기반 확대를 위한 기술협력 관계를 강화하며 양사의 가치를 높이는 기회를 모색해나갈 계획입니다.

고응력 코일스프링강 개발 협업으로 글로벌 판매 확대

고응력 코일스프링강은 일반 스프링강보다 부피가 작지만 강도는 강해 자동차 구동파트의 중량을 줄일 수 있습니다.

기존 최고 응력 코일스프링강은 1200㎫급이나 포스코와 대원강업은 이를 뛰어넘는 1300㎫급 스프링강 개발을 목표로 공동개발을 시작했는데요. 포스코는 내부식성과 내피로도를 향상할 수 있는 최적의 화학성분계와 생산조건을 도출해내는데 역량을 집중했고 대원강업은 스프링 코팅 기술을 개발해 내부식성을 높이는 데 전력을 다했습니다. 그리고 12개월 여의 개발과정을 거쳐 2013년 마침내 ‘POSHIS130D’라는 고응력 코일스프링강 제품 개발에 성공했는데요.

양사의 공동 신강종 개발을 통해 대원강업은 생산원가를 절감하면서도 생산성 향상 효과를 얻었고, 포스코는 신수요를 확보할 수 있었습니다. 또, 포스코와 대원강업이 공동 개발한 고응력 코일스프링강을 적용한 제품은 현재 북미향 수출 자동차 제작에 사용되고 있습니다. 포스코는 글로벌 스프링 메이커를 대상으로 이 제품의 공급을 점차 확대하며 글로벌 선재 마케팅 기반을 강화해나가고 있습니다.

고객사 불량원인 직접 분석·기술지원 등 품질혁신 기여

타이어코드를 생산하는 효성-베트남은 미쉐린·브리지스톤 등 글로벌 타이어 제조사에 제품을 공급하고 있는 포스코의 주요 고객사입니다.

2014년 초 포스코는 효성-베트남이 신선과정에서 단선율이 증가하는 문제로 공정상 어려움을 겪고 있다는 소식을 접했는데요. 당시 효성-베트남이 자체적으로 불량 원인을 파악할 여건이 되지 않는다는 것을 알게 된 포스코는 효성-베트남을 대신해 불량 원인을 직접 분석하는 등 기술 지원에 나섰습니다.

그리고 포스코는 GTC(Global Technology Center)·기술연구원 등 관련부서 간 협업을 통해 소재 내부 개재물이 단선의 요인임을 밝혔습니다. 이를 통해 포스코는 우월한 포스코 선재제품의 품질 수준을 고객사에 알리는 기회를 잡았고 적극적인 기술 마케팅과 고객사 지원활동을 펼쳐 신규 소재 공급계약을 체결해냈습니다. 더불어 포스코가 고객사 공정에 최적화된 수준으로 극세선용 소재를 공급하고 타이트한 품질관리를 펼친 덕분에 고객사는 단선에 의한 생산 실패 비용을 절감할 수 있게 됐습니다.

운송품질 개선으로 소재 안정적 공급 북미 선재시장 개척

2012년 포스코는 글로벌 파스너사를 대상으로 선재제품 초도공급 방안을 타진하던 중 미국 등 고객사의 해외공장에서 고품질의 소재를 안정적으로 공급받기 원한다는 사실을 알아냈습니다.

하지만 고객사는 장거리 수송에 따른 운송 품질을 고려했고 이 점은 거래 시작을 제약하는 가장 큰 원인 중 하나였습니다. 이에 포스코는 POSCO-America 등 현지법인과의 전방위 협업을 통해 고객사의 미국 공장으로 초도공급할 방안을 본격적으로 검토했는데요.

우선 고객사의 요구에 맞는 제품을 안정적으로 공급하기 위해서 안정적인 물류 시스템 구축이 시급했습니다. 이에 포스코는 제품 하역-이송-육상운송(trucking)-바지선(barge) 운송과정에서 발생할 수 있는 운송품질 저하 원인을 파악하고 개선책을 마련했습니다.

선재코일을 상차·하차하는 과정에서 제품 표면이나 코일 내부 표면에 불량이 발생하지 않도록 크레인 장치를 보완하고, 포트 창고 바닥에 고무패드를 깔아 제품의 포장품질을 보호하는 등 다양한 아이디어가 실행에 옮겨졌습니다. 또, 생산을 마친 제품이 엄격한 품질 검사를 거쳐 출하됐음에도 불구하고 장거리 수송과정에서 운송품질 불량이 발생해 고객사 신뢰를 잃는 주요인이 될 수도 있기에 전 수송과정에서 발생 가능한 불량요인을 찾아내는 데 역량을 집중했습니다.

글로벌 파스너사의 미국 공장으로 제품을 공급한 경험은 미국 내 다른 고객사에 신규 공급을 타진하는 데도 중요한 자산이 되고 있답니다.

신선사·재압연사와 협업… 글로벌 통합판매체계 구축

2월 초 포스코는 자동차·기계·항공 산업용 베어링·부품 등을 생산하는 세계 최고 수준의 유럽계 글로벌 베어링사와 소재 공급계약을 위한 양해각서(MOU)를 체결했습니다.

기존에는 해당 고객사가 포스코 소재를 구매하기 위해 선재 내수, 수출·조강 판매파트 등 3개 부서와 신선사·재압연사 등을 각각 접촉해야 했기에 의사 결정에도 많은 시간이 소요됐고, 전체 부서에 일관적인 판매계획을 유지해줄 것을 요구하기도 했습니다.

이 같은 고객사의 니즈를 확인한 포스코는 창구를 일원화하고 직거래 체계를 정비하는 등 글로벌 통합판매체계를 구축했습니다. 그리고 국내 신선사, 재압연사와 상호 신뢰를 기반으로 한 협업을 통해 공급경쟁력을 높이는 방안을 실행에 옮겼는데요.

포스코는 소재에서부터 신선사·재압연사 생산공정에 이르는 전 공정의 품질·가격·납기 등을 타이트하게 관리해 고객사가 필요로 하는 고품질의 제품을 안정적으로 공급하는 데 성공했고, 전체 마케팅 지원체계를 정비해 최종 고객사의 만족을 이끌어낸 것입니다.

세계로 뻗어나가는 포스코 월드프리미엄 선재제품! 그 성공 뒤에는 고객의 입장에서 생각하고, 고객에게 솔루션을 제공하는 포스코만의 차별화된 솔루션마케팅이 있었는데요.

세상을 더욱더 안전하게 지탱하는 선재제품을 생산하기 위한 포스코의 노력을 지켜봐주시기 바라며, Hello, 포스코 블로그의 [포스코 마케팅을 만나다] 시리즈! 다음 이야기도 많은 기대부탁드립니다! : D