포스코 포항제철소, 빅데이터와 AI를 활용 쇳물 생산하는 '스마트' 2고로

2019년 대한민국 최초로 4차산업 이끄는 '등대공장' 선정

포항제철소 2고로 작업자가 스마트팩토리 시스템 하에서 자동 제어되는 고로를 지켜보고 있다. [사진=포항제철소]

포스코 포항제철소의 '스마트 고로'가 미래 제철소의 새로운 모습으로 떠오르고 있다.
 
포항제철소 2고로는 2017년 이후 5년에 걸쳐 스마트팩토리 기술을 적용한 스마트 고로 형태로 운용되고 있다. 스마트 고로는 제철소 고유의 스마트팩토리 기술로 기존 조업 기술을 성공적으로 대체하고 있다.
 
철광석을 녹여 쇳물을 만드는 고로의 내부 온도는 최대 2300도까지 치솟기 때문에 고로 내부를 육안으로 확인하는 것이 불가능하다.
 
따라서, 기존에는 표면의 온도, 압력, 가스 성분으로 용광로 내부의 상황을 추정했고, 고로 운전 또한 수동 제어로 실시되었기 때문에 제철 공정은 숙련된 직원의 경험에 의존하는 프로세스로 여겨져 왔다.
 
새롭게 제시된 ‘스마트 고로’는 실시간 측정된 데이터로 수많은 케이스를 학습하고, 용광로 상태를 스스로 체크해 조업 결과를 미리 예측한다.
 
이를 바탕으로 조업 조건을 선제적으로 자동 제어해 품질 편차가 적은 쇳물을 생산하는 것이 목표다. 경험과 직관에 의해 제어되던 쇳물 생산을 데이터에 맡기게 됐다.
 
스마트팩토리 기술개발을 위해서 2018년 산·학·연의 ‘스마트 고로’ 협력 체계가 구성됐다. 세계 최고 수준의 조업 기술을 보유한 포스코, IoT 센서 및 영상처리기술과 빅데이터 솔루션을 제공하는 국내 벤처기업, AI 알고리즘을 개발하는 지역 대학·연구소가 세계 최초의 인공지능 활용 고로 자동 제어를 위해 머리를 맞댔다.
 
산·학·연 협업 체계 구축을 시작으로, 포스코 고유의 스마트팩토리 인프라인 ‘포스프레임(PosFrame)’이 적용됐다. 시범 운영을 거쳐 2019년부터는 본격적으로 전 제철소 스마트화에 나섰고, 2020년에는 조업을 넘어 설비·물류·안전·사무 등으로 스마트팩토리 적용 범위를 확대했다.
 
스마트 고로의 정보는 포스프레임에 모인다. 제철소는 생산 계획부터 최종 제품을 고객사에 인도하기까지 모든 공정이 연속적으로 이뤄진다. 여의도 3배 면적의 제철소에 산재된 수백 개의 공장들에서 생성되는 정보들을 한 곳에 모으고, 정형화·데이터화하기 위해서는 제철소 특성에 맞춘 데이터 플랫폼인 포스프레임이 필수적이다.
 
포스프레임을 이용해 약 3개월 후의 쇳물 생산량을 예측하고, 이를 이후 제품 생산까지 연결해 고객사에 차질 없이 전달하는 것이 최종 목표다.
 
포항제철소 2고로의 스마트 고로 도입은 철강 생산량 증대와 품질 향상에 획기적으로 기여했다. 생산량이 연 8만5000톤 증가했고, 품질 불량률이 기존 대비 63% 감소했다. 8만5000톤은 중형 승용차를 연간 8만5000대 더 생산할 수 있는 양이다.
 
직원들의 근무 여건 또한 개선됐다. 수동 제어가 자동 제어로 전환되니 작업자의 안전도가 향상되었고 단순, 반복 업무에서 벗어나 직원의 창의성을 발휘해 성과를 낼 수 있는 기회를 얻게 됐다.
 
포항제철소 2고로는 이러한 성과에 힘입어 2019년 대한민국 최초로 세계경제포럼(WEF)에 의해 ‘등대공장’에 선정되기도 했다. 포항제철소는 2고로에 적용한 스마트팩토리 기술을 3, 4고로로 확대 적용해 운영하고 있다.
 
한편, 포스코는 포항제철소 2고로에서 얻은 스마트 공장 구축 노하우를 국내 기업에 전수하고 있다. 포스코와 중소벤처기업부가 각각 200억원, 100억 원을 출연해 스마트팩토리 기술 지원 사업을 실시하고 있다.
 
스마트팩토리 구축을 희망하는 중소기업에 최소 2000만원에서 최대 1억원을 지원하는 ‘상생형 스마트공장 구축 지원 사업’과 스마트팩토리 구축을 위한 컨설팅을 지원하는 ‘스마트화 역량 강화 컨설팅’을 제공한다. 오는 2023년까지 1000개 기업에 기술 지원을 목표로 하고 있다.