- 자동차용 도금강판의 도금량 편차를 획기적으로 저감, “인공지능기반 도금량 제어자동화 솔루션” 개발
- 포스코式 산학연의 대표 성공사례…세계 최초로 제조업 생산공정 과정에 인공지능 기술 적용
- 4차 산업혁명을 선도하기 위한 ‘스마트 철강사’로 한 걸음 더 나아가
■ 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.