[전문가의 시선] 인텔리전트 팩토리 구현을 이끄는 산업현장 제어 시스템, 포스코DX 포스마스터

포스코그룹은 AI와 로봇기술을 융합한 미래형 제철소를 구현하고, 인텔리전트 팩토리 전환을 통한 기술 경쟁력을 확보함으로써 철강업계의 어려움을 정면 돌파하고 있다. 포스코DX는 이러한 디지털 전환(DX) 흐름에 발맞춰 포스코그룹이 추진하고 있는 주력 산업에 IT와 OT 기술을 융합한 스마트팩토리를 구축하는데 이어, 산업용 AI, 로봇, 디지털트윈 등의 기술을 현장에 적극 적용해나가고 있다. 최근에는 포스코DX가 독자개발한 산업현장 단위 설비 제어시스템 ‘포스마스터(PosMaster)’의 윈도우용 제품을 출시하며 대외 시장에서의 사업 확대를 본격화하고 있다. 그룹사뿐만 아니라 다양한 대외 스마트팩토리 구축 사업에도 포스마스터의 적용을 추진하고 있는 포스코DX의 성휴표 상무보와 인터뷰를 진행했다.

Q. 최근 철강을 비롯한 다양한 제조업 현장에서 설비 시스템의 ‘디지털 전환(DX)’이 이뤄지고 있습니다. 이러한 변곡점에서 포스코DX는 포스코그룹의 디지털 전환에 어떤 역할을 하고 있나요?

포스코는 스마트팩토리를 넘어서, 한층 진일보한 기술을 적용한 인텔리전트 팩토리 구현에 나섰습니다.  이를 위해서는 OT(Operational Technology)*에 대한 전문 지식과 IT(Information Technology)**기술을 융합할 필요가 있는데, 포스코DX는 이 두 가지 기술을 모두 보유한 ‘인텔리전트 팩토리 DNA’를 가진 회사입니다.

최근 포스코그룹의 주요 사업에는 포스코DX가 차별화된 역량을 바탕으로 개발한 기술이 적용되고 있으며, 연구 개발도 계속되고 있습니다. 대표적인 사례가 산업현장 제어 시스템 ‘포스마스터(PosMaster)’ 인데요. 여기에서 한발 더 나아가 인공지능(AI) 작업을 효율적으로 처리하기 위해 설계된 특수한 프로세서를 추가해 기기 자체에서 AI를 사용할 수 있는 방법을 연구 중입니다. IT와 AI 기술을 활용, 크레인 자동화 과정에 있었던 난제를 해결해 선재와 후판 크레인의 무인화를 추진하는 것입니다. 또, 최근 화두인 LLM(대규모 언어 모델)과 연결된 소프트웨어 개발을 지원해 생성형 AI를 포스마스터 엔지니어링 도구에 통합하는 작업도 진행 중입니다. 이런 기술은 현장에서 휴먼 에러를 줄이고 공정의 효율성과 품질을 향상시키는 데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

*OT(Operational Technology) : 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 물리적인 장치, 프로세스, 인프라를 직접적으로 모니터링하고 제어하는 운영 기술
**IT(Information Technology) : 전기 통신, 컴퓨팅, 방송, 통신망 등 사회 기반을 형성하는 유무형의 기술

Q. 포스코DX가 독자 개발한 산업현장 제어 시스템 ‘포스마스터’에 대해 더 자세히 알고 싶습니다.

▲빠른 연산 속도 및 다양한 통신 프로토콜을 지원하는 설비 제어 솔루션 ‘포스마스터-PLC’.

포스마스터는 산업용 컴퓨터(IPC) 기반으로 개발한 통합 자동화 솔루션입니다. 설비 제어와 자동화 솔루션으로, 제조 공장에서 필요한 다양한 기능을 탑재하고 있습니다. 포스마스터는 세 가지 구성 요소로 이뤄져 있는데요.

첫 번째 구성 요소는 ‘포스마스터-PLC(Programmable Logic Controller)’라는 설비 제어 솔루션입니다. 이 제품은 연산 속도가 뛰어나 응답 시간이 매우 빠르며, 다양한 통신 프로토콜과 제품을 지원해 기존 설비와 연동성도 좋습니다. 또, 유용한 애플리케이션을 직접 사용할 수 있어 복잡한 알고리즘을 구현하는 데 어려움이 없습니다. 매트랩(MATLAB)*과 같은 다양한 라이브러리를 제공하고, 사용자 친화적인 인터페이스, 시뮬레이션 기능으로 엔지니어들이 쉽게 접근할 수 있어 공정 제어의 효율성을 높일 수 있습니다.

▲제철소 연주공정에 적용 가능한 데모 화면.

두 번째 구성 요소는 포스마스터-HMI(Human Machine Interface)로, 설비 관리자와 시스템 간의 직관적인 상호작용을 지원합니다. 여러 클라이언트를 동시에 연결할 수 있어 시스템 확장성과 운영 효율성을 높일 수 있습니다.

세 번째 구성 요소는 포스마스터 기반으로 개발한 원격 굴뚝 감시 시스템인 포스마스터-TMS(Telemetering Monitoring System)입니다. 대기오염물질을 실시간으로 관리하는 포스마스터-TMS는 기업 전용 인터넷망(P-LTE)**을 사용해 네트워크를 구축할 때 공사비용을 절감할 수 있는 효율적이고 경제적인 환경 관리 솔루션입니다.

포스마스터는 PLC, HMI, P/C(Process Computer : 산업 공정에서 사용되는 프로세스 컴퓨터 시스템), DAQ(데이터 수집 기술), AI(인공지능)와 같은 여러 기술을 결합해, 공장 운영에 필요한 모든 솔루션을 한 곳에서 관리할 수 있도록 돕습니다. 이런 통합적인 기능은 초기 도입 비용을 절감할 수 있도록 하고, 운영 효율성을 극대화해 다양한 조합과 뛰어난 확장성으로 스마트팩토리 구축에 이바지하고 있습니다.

포스마스터는 한마디로, 제조업체가 요구하는 효율성과 경제성을 모두 충족시키는 ‘최고의 인텔리전트 팩토리 구축 파트너’라고 볼 수 있습니다.

*매트랩(MATLAB) : 엔지니어와 과학자들이 데이터 분석, 알고리즘 개발 및 모델 생성에 사용하는 프로그래밍 및 수치 계산 플랫폼
**P-LTE : 포스코와 KT가 합작해 개발한 기술로, 포항제철소 내에서 안정적이고 빠른 무선 인터넷 연결을 제공하는 서비스

Q. 포스코DX ‘포스마스터’만의 차별점과 경쟁력은 무엇인가요?

포스마스터의 제어시스템을 구성하는 모든 애플리케이션은 포스코DX의 솔루션으로 이뤄져 있습니다. 각 솔루션은 개별적으로 기능을 수행하면서도 공유 메모리를 통해 유기적으로 결합해 매우 빠른 응답시간을 보여줍니다. 소규모 설비의 경우 하나의 시스템으로 통합해 경제적이고 효율적인 시스템을 구축할 수 있습니다. 이런 특징 때문에 현장에서 요구하는 새로운 기능을 즉각적으로 적용하기 쉽다는 장점이 있습니다. 개별적으로 적용할 수 있는 제품뿐만 아니라, 패키지 형 제품도 지속적으로 개발 중입니다.

OT를 기반으로 IT, AI, 로봇 기술을 융합해 각각의 기술로는 어려운 문제들을 해결하는 데도 노력을 기울이고 있습니다. 예를 들어, 포스마스터에 인공지능 작업을 효율적으로 처리하기 위해 설계된 NPU(Neural Processing Unit) 카드를 장착해 카메라 영상을 실시간으로 분석함으로써 철도 건널목과 크레인 작업 환경의 안전을 강화했습니다. 또, 제품 형상 인식 기능으로 물류 시스템의 아이템 분류와 제철소 크레인 작업을 무인화할 수 있습니다.

이처럼 포스마스터는 고객이 다양한 요구를 충족하는 새로운 기술과 기능을 신속하게 제품에 적용하고 다양한 기술을 융합해 시시각각 진화하는 중입니다.

Q. 최근 윈도우 기반의 ‘포스마스터-HMI’가 출시 됐는데요. 윈도우용으로 개발하게 된 이유와 기술적 특징이 궁금합니다.

▲신규 개발된 포스마스터-HMI 윈도우 화면을 모니터링하고 있는 포스코DX 기술연구소 소속 개발자 직원들.

‘포스마스터-HMI’는 다양한 규모의 설비에 적합한 솔루션으로, 합리적인 가격에 안정적인 성능을 제공합니다. 여러 종류의 PLC와 표준 산업용 프로토콜을 지원해, 다양한 설비와 쉽게 연결할 수 있습니다.

설치와 사용이 간편해 고객들이 간단한 교육과 지원만 받고도 활용할 수 있는데요. 사용은 쉽지만 처리능력은 뛰어납니다. 최신 버전의 포스마스터-HMI는 서버 하나당 최대 6만 개의 태그(Tag)*를 처리할 수 있습니다. 또 서로 다른 데이터베이스에 접근해 직접 프로그래밍할 수 있는 API(Application Programming Interface)와 알람의 위치를 추적하는 기능 등 고객의 요구를 반영한 기능들을 탑재했습니다.

처음에는 신뢰성을 우선으로 생각해 안정성이 높은 리눅스(Linux)용으로 개발됐으나, 윈도우(Windows) 기반 제품에 익숙한 고객들의 요구를 반영해 두 가지 운영체제를 모두 지원하는 크로스플랫폼 제품으로 개발했습니다. 버전 2.3부터는 기존 리눅스용과 함께 윈도우용 제품도 제공하고 있습니다.

*태그(Tag) : 설비의 상태, 값, 신호 등을 나타내는 데이터 포인트(변수)

Q. 기존의 운영체제를 변경하려면 개발이 꽤 오래 걸린다고 들었는데, 어떻게 윈도우 기반 제품 개발 기간을 1년으로 단축할 수 있었나요?

운영체제(OS)의 종류를 변경하는 것은 새로운 제품을 만드는 것과 마찬가지입니다. 기존에 리눅스용 제품은 개발하고 안정화하기까지 시간이 매우 오래 걸렸는데요. 윈도우용 제품을 개발할 때는 몇 가지 전제조건을 두고 설계했습니다. 첫째는 앞으로도 업그레이드가 될 때마다 리눅스용 제품과 동일한 기능을 제공할 수 있어야 할 것, 둘째는 개발기간을 단축할 것, 셋째는 다른 시스템이나 환경으로 쉽게 옮겨질 수 있도록 만들고 유지보수가 쉬워야 한다는 것이었습니다.

이 조건을 지키기 위해 리눅스 제품의 기능을 윈도우로 옮겨오는 것이 아니라 윈도우에 리눅스를 이식하는 방법을 선택했습니다. 윈도우에 리눅스 운영체제를 설치할 수 있게 해주는 ‘WSL(Windows Subsystem For Linux)’를 사용해, 소프트웨어 배포 및 실행을 간소화할 수 있도록 실행 환경을 하나의 컨테이너에 담았습니다. 그 후 설치 과정을 자동화, 단순화해서 유지보수 용이성도 높였습니다.

Q. 현재 포스마스터가 적용된 산업 현장은 어디인가요?

포스마스터는 2019년에 개발을 시작했고, 상용화와 기능 고도화, 제품 라인업 구축을 마치고 현재 다양한 사업에 적용되고 있습니다.

포스마스터-PLC는 프로세스라인, 가열로, 인버터, 공기압축기, 비상발전기, 고효율 모터, 팬과 블로워(Fan/Blower) 등 현장 설비의 제어와 운영에 활용되고 있습니다. 대표적인 사례가 포항•광양제철소 부대설비와 단독설비, 스테인레스 냉간 압연 제품 생산 기업인 대양금속의 BA라인* 등입니다. 포스마스터-PLC는 뛰어난 확장성과 개방성으로 냉연 설비의 여러 품질 계측기에서 잡히는 데이터를 수집, 연결하고 처리하는 역할을 합니다. 스마트한 제조 현장을 만들기 위해 기존 시스템을 포스마스터로 대체하는 곳도 늘고 있습니다. 포스마스터-PLC는 다양한 현장에서 레퍼런스를 쌓아 성능과 신뢰성, 가격 경쟁력을 확보했다고 볼 수 있습니다.

▲아세아시멘트 공장 전경(왼쪽)과 심팩인더스트리 페로실리콘 생산 현장(오른쪽).

포스마스터-HMI는 현재 포스코 제철소를 포함해 아세아제지, 화진철강 등 16개사 78개소에서 사용 중입니다. 특히 포항제철소에서는 제품의 무게를 측정하는 설비인 중량계에 활용하고 있는데요. 무게 정보를 수집한 후 이를 ‘L2 관리 서버’라는 중앙 시스템과 연결해 실적 데이터를 보내는 역할을 합니다.

프레스 제조 업체인 심팩(SIMPAC), 철근 제조 업체 화진철강, 자동차 스프링 소재 기업인 삼원강재 등의 현장에서는 에너지 효율화나 탄소저감 확대사업에 활용하고 있습니다. 설비 운전과 모니터링 기능 외에도 에너지 소비, 설비운전 상태 모니터링, 트렌드 데이터를 기반으로 한 사용자 리포트 작성, 상위 관제시스템과의 인터페이스 등 다양한 기능을 제공하고 있는데요. 공급 이후에도 최신 버전으로 지속적인 업그레이드를 함으로써 꾸준히 고객의 요구를 반영해왔습니다.

▲심팩인더스트리 포항공장에 구축한 대기오염방지 전처리 시설.

굴뚝감시시스템인 포스마스터-TMS는 포스코DX가 독자 개발한 기술로, 무선 통신 기능을 탑재해 공사비를 절감하는 등 제철소 굴뚝감시체계 구축사업에 모범적인 성공사례를 만든 제품입니다. 정부가 대기환경개선 특별법을 시행한 2020년부터 현재까지 280여대가 광양•포항 제철소와 그룹사에서 활용되고 있는데요. 제철소의 제선, 제강 및 압연라인(냉연, 후판, 선재, 전기강판) 등 전체에서 사용 중입니다. 국내 TMS 시장 규모가 점점 커지는 추세로, 철강 및 화학 등 관련 기업을 통한 대외사업 진출도 계획 중입니다.

포스마스터는 포스코그룹사뿐 아니라 대외시장에도 널리 쓰이고 있으며, 더 넓은 시장에 진출하기 위해 다각도로 노력 중입니다. 포스코DX는 철강 분야뿐만 아니라 다양한 사업 분야의 니즈를 분석해 고객의 불편함을 해결할 수 있는 기술과 기능을 제안하고 있습니다. 이를 위해 유튜브와 SNS 채널에 기술의 실제 적용 사례를 생생하게 전달하는 콘텐츠로 고객의 이해를 돕고 있습니다. 이런 홍보 활동으로 제품 인지도를 높이고, 동시에 포스마스터의 포스코그룹사 등 주요 사용자들을 대상으로 기술 교육을 강화하며, 피드백을 반영해 새로운 기능을 발굴하고 제품을 고도화하고자 합니다. 가까이는 중소산업 단지를 스마트팩토리화하는 시장을 목표로 하고 있으며, 수처리장•소각장•정수장 등 환경 관련 현장에도 확대 적용이 가능할 것으로 보입니다.

*BA(Bright Annealing) 라인 : 스테인리스강의 외관과 내식성을 향상시키기 위해 표면을 밝고 매끄럽게 만드는 열처리 과정

Q. 포스코그룹은 인텔리전트 팩토리 구현으로 미래 시장에서 경쟁력을 확보하고자 노력하고 있습니다. 포스코DX가 보유한 산업현장 제어 시스템을 비롯한 기술력이 앞으로 그룹 사업 목표에 어떤 핵심 역할을 할거라고 전망하시나요?

▲포스코DX 기술개발그룹 성휴표 상무보가 포스마스터-PLC 제품을 소개하고 있다.

디지털 전환은 기존의 운영 기술(OT)에 정보 기술(IT)과 인공지능(AI) 같은 디지털 기술을 결합해 사무와 설비 영역에 적용함으로써 생산성을 향상시키고 경쟁력을 확보하는 과정을 말합니다. 사무영역에서 포스코DX는 팀즈 등 새로운 도구를 도입해 일하는 모습의 변화를 만들어 생산성을 높이는 등 사무 혁신을 이끌고 있습니다. 설비 영역에서는 기존 설비제어 자동화 능력을 강화하고, 데이터 기반의 분석과 예측을 통해 설비 운영을 최적화함으로써 생산성을 극대화하며 공정 효율성과 품질 향상에 힘을 쏟고 있습니다.

설비 자동화에 IT, AI, 로봇 기술을 확대 적용한 인텔리전트 팩토리는 ‘자동화’를 목표로 했던 스마트팩토리를 넘어서서 ‘무인화’와 ‘자율화’로 진화할 것입니다. 디지털 전환 과정에서 데이터의 중요성은 날로 커지고, 데이터의 종류 역시 텍스트, 이미지, 오디오, 비디오 등 다양한 형태인 ‘비정형 데이터’로 확대되고 있습니다. 특히, 데이터 기반의 솔루션이 효과적으로 작동하려면 의미 있는 데이터(Big Meaningful Data)를 확보하는 것이 핵심인데요. 여러 시스템이나 데이터베이스 간에 데이터가 일관성 있게 유지되는 ‘데이터의 정합성’이 매우 중요해지면서, 모든 현장 데이터의 원천이 되는 ‘제어기’ 역시 변화할 것입니다. 제어 시스템은 기존의 폐쇄형 시스템에서 개방형 시스템인 PC 기반 시스템으로 전환돼, 시스템의 유연성과 확장성을 높이고 다양한 기술과의 통합을 쉽게 만들 것으로 예상됩니다.

이런 시대적 흐름 속에서 설비 전문 지식과 구축 경험을 가진 포스코DX는 기술력을 바탕으로 포스코그룹 인텔리전트 팩토리 구현 모델을 선도적으로 제시해 효율성, 생산성, 품질을 극대화하고 변화하는 시장 환경에 신속하게 대응할 수 있는 유연한 생산 체계를 구축하는데 기여할 것입니다. 앞으로도 포스코DX는 포스코그룹 디지털 전환(DX)의 ‘가장 든든한 조력자’로서 최선을 다하겠습니다!