포항제철소 빅데이터·AI 활용 '스마트 2고로'로 생산량·품질↑

포항제철소 제선부 직원이 2고로 출선작업을 진행하고 있다./ 사진제공=포스코

포항제철소의 '스마트 고로'가 미래 제철소의 모습으로 떠오르고 있다. 제철소 고로는 석탄과 철광석을 이용해 쇳물을 만드는 설비로, 높이가 110m 이상이다.

3일 포스코에 따르면 포항제철소 2고로는 2017년 이후 5년에 걸쳐 스마트팩토리 기술을 적용한 스마트 고로로 운영되고 있다.


철광석을 녹여 쇳물을 만드는 고로의 내부 온도는 최대 2300도까지 치솟기 때문에 고로 내부를 육안으로 확인하는 것이 불가능하다. 이에 따라 기존엔 표면의 온도와 압력, 가스 성분으로 용광로 내부의 상황을 추정했고, 고로 운전도 수동제어로 실시됐기 때문에 제철 공정은 숙련된 직원의 경험에 의존하는 과정으로 여겨져왔다.

'스마트 고로'는 실시간 측정된 데이터로 수많은 사례를 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 된 것이다.

스마트팩토리 기술개발을 위해 2018년에 '스마트 고로' 산·학·연 협력체계가 구성됐다. 세계 최고 수준의 조업 기술을 보유한 포스코 IoT(사물인터넷) 센서 및 영상처리기술과 빅데이터 솔루션을 제공하는 국내 벤처기업, AI 알고리즘을 개발하는 지역 대학·연구소가 세계 최초의 인공지능 활용 고로 자동제어를 위해 머리를 맞댄 것.


산·학·연 협업 체계를 구축을 시작으로 포스코 고유의 스마트팩토리 인프라인 ' 포스프레임(PosFrame)'이 적용됐다. 시범운영을 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 전달하는게 최종 목표이다.

포항제철소 2고로의 스마트 고로 도입은 철강 생산량 증대와 품질 향상에 획기적으로 기여했다. 생산량이 연 8만5000톤(t) 증가했고, 품질 불량률이 기존 대비 63% 감소했다. 8만5000t은 중형 승용차를 연간 8만5000대 더 생산할 수 있는 양이다. 포항제철소 2고로는 이러한 성과에 힘입어 2019년 국내 최초로 세계경제포럼(WEF)에 의해 '등대공장'에 선정되기도 했다.

등대공장은 어두운 밤하늘에 등대가 불을 비춰 길을 안내하듯 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터 등 4차산업혁명의 핵심기술을 적극 도입해 세계 제조업의 미래를 혁신적으로 이끌고 있는 공장을 말한다.

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 200억, 100억 원을 출연해 스마트팩토리 기술 지원사업을 실시하고 있다. 스마트팩토리 구축을 희망하는 중소기업에 최소 2000만원에서 최대 1억 원을 지원하는 '상생형 스마트공장 구축지원 사업'과 스마트팩토리 구축을 위한 컨설팅을 지원하는 '스마트화 역량강화 컨설팅'을 제공한다. 2023년까지 1000개 기업에 기술 지원을 목표로 하고 있다.