급변하는 글로벌 정세와 산업계 변화 속에서 철강ㆍ에너지소재ㆍ인프라 등 포스코그룹의 주요 사업에 대한 현안을 전문가의 시선으로 진단해 본다. 현재 가장 뜨겁고 중요한 이슈를 짚어보고, 분야별 전문가와의 심층 대담을 통해 그에 대한 해답을 모색해보자. 네 번째 대담에서는 AI 도입과 확산이 불러온 제조업계의 대응과 변화, 포스코그룹의 AI 경쟁력을 알아보고, 포스코그룹이 AI 시대를 맞아 준비해야 할 대응 방안과 미래 전략을 짚어본다.<편집실>

최근 인공지능(AI)과 로봇 기술의 결합이 제조업 혁신의 핵심 동력으로 떠오르고 있다. 전문가들은 이러한 디지털 전환(DX)이 단순한 자동화를 넘어, 품질관리, 설비 예지보수, 공정 최적화 등 제조 전반에 걸친 고도화와 혁신을 이끌고 있다고 분석한다. AI의 도입은 제조 현장에 지각 변동을 일으키고 있으며, 글로벌 제조업계는 최적의 AI 모델을 찾고, 시스템을 재구성하며 이 변화의 흐름에 적극 대응하고 있다.

포스코 역시 기존의 스마트 팩토리를 한 단계 더 진화시켜 AI를 접목한 ‘인텔리전트 팩토리’로의 전환에 속도를 내고 있다. 이는 지능형 제조, 지능형 의사결정, 지능형 안전을 통해 주문부터 생산, 판매, 마케팅을 관통하는 데이터기반 최적화와 ‘Human-AI-Robot’ 협업을 통해 한단계 높은 원가, 품질, 안전이 구현되는 공장을 의미한다.

하지만 AI 도입은 새로운 기회를 제공하는 동시에, 복합적인 리스크도 수반한다. 이러한 변화 속에서 기업들이 직면하게 될 도전은 무엇이며, 이를 극복하기 위해 제조업과 철강업계, 그리고 구성원들이 갖춰야 할 역량은 무엇일까? AI 기반 제조 패러다임 전환의 핵심 전략과 미래 대응 방안을 대한민국의 대표 AI 공학자로 미국인공지능학회의 ‘혁신적 인공지능 응용상’을 네 차례나 수상한 경희대학교 빅데이터응용학과 이경전 교수님과의 대담으로 알아본다. AI 대전환의 시대, 포스코그룹이 생존을 넘어 주도권을 잡기 위해 준비해야 할 전략, 그 해답을 함께 찾아본다.

포스코그룹이 기간산업의 혁신 리더로서, 글로벌 AX 전환 흐름에 발맞춰 투자, 인재 육성, 조직 변화 관리에 주도적으로 나선다면, 제조업 스마트화 혁신을 이끄는 선도기업으로 자리매김할 수 있을 것입니다.

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.

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

▲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.

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

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.

▲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)

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.

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

▲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!

포스코DX(사장 정덕균)가 산업현장에서 무인으로 운영되는 설비에 라이다(LiDAR) 센서를 적용한 자율주행과 충돌방지시스템을 공동 개발해 현장 적용을 본격화 한다.

포스코DX는 지난 11일, 판교사옥에서 라이다 전문기업인 아이요봇(대표 이계동)과 라이다를 활용한 자율주행 및 충돌방지시스템에 대한 공동사업을 위한 양해각서를 체결했다.

양사는 이번 협력을 통해 산업현장에서 운영되는 AGV(Automated Guided Vehicle), AMR(Autonomous Mobile Robot), 크레인, 원료 운송차 등 무인으로 운영중인 이동형 설비에 라이다 센서 등을 부착해 자율주행이 가능하도록 하고, 충돌 등 안전사고도 사전에 예방할 수 있는 시스템을 개발해 현장에 확산해 나갈 계획이다.

라이다는 주변에 레이저를 쏜 뒤 물체에 맞고 돌아오는 시간 차를 측정해 형체, 공간을 인지하고, 이동체가 스스로 장애물의 위치를 파악할 수 있게 돕는 센서다. 이동형 설비 전후방에 근접한 사람이나 장애물을 라이다 센서로 인지하고, 근접 정도에 따라 설비를 감속, 정지시켜 충돌을 방지함으로써 안전한 자율주행이 가능하도록 하는 원리다.

산업현장에 운영중인 이동설비의 무인화를 추진해오고 있는 포스코DX가 자율주행 적용과 충돌방지 등 시스템의 전반적인 개발을 맡고, 아이요봇은 자사의 라이다 센서를 공급하는 역할을 한다. 아이요봇의 센서는 기존 제품 대비 단순화된 구조 설계로 소형화, 경량화 되었으며, 외부적 환경요인에 강하고, 장시간 사용이 가능한 장점이 있다.

포스코DX는 포스코와 협력해 제철소와 이차전지 생산공장에서 운영되는 AGV, AMR, 무인 크레인 및 원료 운송차, 철도 등에 라이더 센서 등을 적용한 설비 자율주행 및 충돌방지 시스템을 본격적으로 공급하고, 대외 생산현장, 플랜트 및 건설 등 다양한 산업현장으로 확산해 나갈 계획이다.

포스코DX관계자는 “그동안 IT+OT 기술의 융합을 통해 제조현장의 스마트팩토리 확산을 위해 노력해왔는데 앞으로는 산업용AI, 디지털트윈, 로봇 등의 기술을 적용함으로써 인텔리전트 팩토리로 진화, 발전시켜나갈 수 있도록 노력할 계획이다”고 설명했다.

▲4월 11일 포스코DX 판교사옥에서 정뎍균 포스코DX 대표(우)와 이계동 아이요봇 대표(좌)가 MOU를 체결했다.

알면 알수록 신나는 포스코! 포스코TV <알신포> 시즌2 1편에 이어 2편에서도 포스코의 남자,
가수 카더가든이 일일 취재기자로 돌아왔습니다.
이번에는 광양제철소의 스마트팩토리를 집중 취재했다는데요.
카더가든에게 주어진 미션은 모두 세 개! 과연 카더가든은 모든 미션을 해결했을까요?
지금부터 광양제철소 스마트팩토리로 함께 떠나보시죠!

안녕하세요. 카더가든입니다. 오랜만이죠? 오늘은 광양제철소로 취재를 나왔는데요. 제가 서있는 이곳은 바로 ‘스마트데이터센터(Smart Data Center)’입니다. 스마트데이터센터는 빅데이터를 실시간으로 수집·저장하는 창고로 스마트팩토리의 컨트롤 타워 역할을 하는 곳이라고 해요. 한마디로 광양제철소의 ‘두뇌’라고 할 수 있죠!

이번 취재에도 석호 사원이 함께 했는데요. 오랜만에 만난 석호 사원은 한쪽 팔에는 스마트워치, 목에는 사원증과 수상한 축구공 목걸이까지 하고 많이 달라졌더라고요. 석호 사원의 아이템들을 내심 저도 받을 수 있을까 기대했는데 석호 사원은 무심히 미션카드만 주고 사라졌습니다.

이번 취재의 첫 번째 미션은 ‘CRM SMART ROOM’에서 포스코명장*의 노하우를 찾는 것이었는데요. 우선 명장님을 만나러 자동차강판기술센터를 찾아갔습니다. 조심스럽게 노크를 하고 문을 여니 손광호 명장님이 반겨주셨는데요. 혹시 제가 누군지 아시느냐고 여쭸더니 “카드가능?”이라고 하시더라고요. 분명 아시는 눈치였는데, 명장님의 센스 있는 답변에 웃음이 터지며 순간 긴장이 사르르 풀렸습니다.
^{*포스코명장 : 세계 최고 수준의 기술력과 인품을 겸비한 직원을 선발해 제철 기술을 발전, 전수하는 제도.}

명장님께서는 스마트팩토리를 “현장의 설비와 공정의 자동화뿐만 아니라 포스코명장들의 기술과 노하우를 디지털화 해놓은 곳”이라고 소개해주셨는데요. 제가 와있는 CRM SMART ROOM에서 ‘CRM(Cold Rolling Mill; 냉간압연기)’이란 열간압연 공장에서 생산된 코일을 풀어 더욱 얇고 표면을 미려하게 만들어주는 공정이라고 설명해주셨습니다. 그리고 이곳은 작업 도중 발생한 문제를 진단하고 해결하는 트러블 슈팅과 신기술 개발을 위한 공간이라고 해요. 한 마디로 통합 관제 시스템 역할을 하는 것이죠.

명장님께서는 스마트화 된 후 가장 크게 달라진 점으로 ‘안전’을 꼽으셨는데요. 직원의 직접적인 작업을 최소화하다 보니 안전성이 대폭 높아졌다고요. 또 예전에는 사람이 직접 눈으로 확인하고 손으로 스위치를 조작하던 작업들을 전부 시스템으로 진행하다 보니 생산성도 월등히 높아졌다고 해요. 더불어 앞으로는 자동화, 지능화 모니터링 위주로 패러다임을 완전히 전환하는 것을 목표로 하고 있다고 합니다. 이렇게 명장님 말씀에서 포스코명장의 노하우는 현장의 경험과 지식의 스마트 기술화에 있다는 사실을 확인하며 첫 번째 미션을 클리어했습니다.

명장님의 명강의 여운에 젖어있는데, “띵동” 알림이 울렸습니다. 석호 사원이 오락실 게임기 버튼 사진을 보내왔더라고요. 두 번째 미션은 사진 속 버튼의 의미를 알아내는 것이었는데요.

제 눈에는 그저 오락실 같기만 한 사진을 명장님께 보여드렸더니 세계에서 가장 뜨거운 것을 스마트하게 컨트롤하는 버튼 같다고 하시더라고요. 역시 명장님! 제강부로 가면 답을 찾을 수 있을 것이라는 말씀을 믿고 제강부로 향했습니다.

2제강공장 운전실에 도착하자 이성진 과장님께서 반갑게 맞아주셨는데요. 이번에도 슬쩍 제 이름을 아시는지 여쭤봤습니다. “아! 가든말든씨?” 역시 이번에도 실패! 과장님이 즐거우시면 저는 어떤 이름이든 상관없답니다.

과장님께 이곳에 온 이유, 미션 카드를 보여드렸더니 단번에 출강(제강로에서 정련을 마친 쇳물을 래들로 옮기는 작업) 작업에 사용하는 레버라고 답을 알려주시더라고요.

간단하게 미션 해결! 바로 돌아가기는 아쉬워 과장님께 제강 공정에 대해 조금 더 여쭤봤습니다.

스마트화 이전에는 쇳물이 담긴 전로를 기울이거나(경동), 쇳물을 담는 용기(래들)를 실어 움직이는 설비인 대차를 조작하고 연료를 집어넣는 일련의 작업들을 전부 사람들이 현장에 나가서 직접 조작했다고 하는데요. 상상만 해도 저는 절대 못할 것 같더라고요. 직원분들 정말 리스펙입니다! 한편 작업들이 스마트화된 후에는 조업자들이 모니터링을 통해 안전하게 작업할 수 있게 되었다고 해요.

이어서 이성진 과장님께서 철강 자동화 데스크로 안내해주셨는데요. 이곳에는 모니터가 굉장히 많이 설치되어있더라고요. 이곳의 모니터는 자동 출강할 때 모니터링할 수 있도록 구축해 놓은 것이었습니다. 출강을 하면 쇳물 300톤을 한 번에 쏟아내는데 이를 1charge(ch)라고 하고, 1ch마다 유속이 계속 바뀐다고 해요.

그래서 이를 시스템에서 모니터링할 수 있도록 시간을 카운트하는 중이었는데요. 처음에는 숙련자들이 인식하고 있는 반응을 이용해서 작업 과정에서 데이터를 추출해서 시스템에 프로그래밍을 했고, 이후 작업자들의 노하우를 데이터로 해 자동화 프로그램을 만들었다고요. 이 시스템은 연구개발 부서와 협업으로 개발에 성공했고, 향후 1, 3 제강공장에도 확대 적용할 예정이라고 합니다.

그때 마침 과장님이 손목에 찬 시계가 눈에 들어왔는데요. 아침에 석호 사원이 차고 있던 시계와 비슷하더라고요. 그 정체는 포스코 직원들의 안전을 책임지는 ‘스마트워치’였는데요. 현장에서 작업을 하다가 추락하거나 넘어지거나 하면 심박수가 달라지기 때문에 그걸 감지해서 골든 타임을 확보할 수 있도록 시스템이 구축되어 있다고 합니다.

미션을 해결하자마자 어떻게 알았는지 바로 석호 사원에게 스마트데이터센터 3층으로 오라는 문자를 받았습니다. 취재 고생했다고 시원한 커피를 준비했더라고요. 덕분에 한숨을 돌리는데, 가만있을 석호 사원이 아니죠! 마지막 미션카드를 건넸습니다. 세 번째 미션은 로봇의 정체를 파악하라! 답을 찾기 위해 4도금공장 출측검사실로 박현준 대리님과 박형근 사원님을 찾아갔습니다.

도금공장은 냉연제품 표면에 아연을 입힌 도금제품을 생산하는 곳으로, 제품 생산 시 육안 상으로 모든 결함을 확인할 수 없기 때문에 AI가 육안으로 확인하지 못하는 미세한 결함들을 찾아내고 있다고 해요. 그리고 AI가 결함을 찾으면 작업을 정지한 후 육안으로 다시 한번 확인한 후 결함을 소멸시킨다고 하는데요. 과연 얼마나 미세한 결함까지 찾아내는지 궁금하더라고요. 대리님께 결함이 있는 판을 보고 싶다고 하자 흔쾌히 준비해주셨습니다.

어디보자… 분명 결함이 있는 판이라고 했는데 아무리 봐도 대체 어디에 결함이 있는지 전혀 못 찾겠더라고요. 저도 왕년에 핸드폰 공장에서 일하면서 결함을 찾은 적이 있는데 말이죠. 물론 그때도 잘 못했지만요.^^; 여러분도 한 번 보시겠어요?

결함 부분을 찾아서 표시를 해주시는데도 잘 안보이더라고요. 제 시력 문제인가 했는데… 다른 분들도 뛰어나게 좋은 편은 아니시더라고요. 하하. 경험의 차이겠죠?^^

그렇다면 제가 찾는 로봇은 어디서 무엇을 하고 있는 걸까요? 사진 속 주인공은 아연 팟(Zinc Pot)에서 열심히 일하고 있는 중이었는데요. 로봇을 만나기 위해 4도금공장 7CGL 운전실을 찾았습니다.

도금 공정은 강판이 아연 팟을 통과하면서 이뤄지는데, 이때 강판이 아연에 닿으면서 찌꺼기가 발생한다고 해요. 바로 사진 속 로봇이 그 찌꺼기를 치우고 있었습니다. 로봇이 어떻게 이곳에 부유물이 있는지 알고 치우는지를 묻자, 로봇 안에 사람이 있다는 거예요! 박형근 사원의 농담에 깜빡 속을 뻔했습니다. 하하.

진실은 기계가 영상을 촬영해서 부유물 발생 구역을 스스로 분석한 다음 많이 쌓인 곳부터 제거하는 시스템을 도입한 것이라고 해요. 로봇 개발 전에는 다른 공정들처럼 이것도 사람이 직접 찌꺼기를 퍼냈는데, 삽 한번에 무려 15~30Kg에 달한다고요. 게다가 주변 온도가 470℃나 돼서 굉장히 위험한 작업이었다고 하는데요. 로봇 개발 덕분에 훨씬 수월하고 안전하게 작업할 수 있게 되었다고 합니다.

한편, 밀폐 공간에서의 작업이다 보니 유해가스 노출 등도 걱정되더라고요. 그러자 이번에도 익숙한 아이템이 등장했습니다. 석호 사원이 목에 걸고 있던 축구공!

2018년도에 포스코가 세계 최초로 개발한 세이프티 볼이었는데요. 지하실이나 밀폐된 공간에 들어갈 때 미리 던져놓으면 유독 성분을 미리 체크해 알려줘서 안전하게 작업할 수 있다고 하니 안심이 됐습니다.

스마트팩토리 구축으로 안전성과 생산성을 모두 높인 광양제철소! 스마트팩토리 곳곳을 밀착 취재하고 나니 마치 미래 여행을 다녀온 듯한 기분이었는데요. 제 아이큐도 10은 높아진 것 같더라고요. 하하. 이번 취재에 많은 도움을 주진 손광호 명장님, 제강부 이성진 과장님, 도금부 박현준 대리님과 박형근, 황익식 사원님 감사합니다! 그럼 저는 또 다른 취재현장에서 다시 찾아 뵙겠습니다!

▼카더가든 취재기 영상으로 만나보기!

그로부터 1년이 흐른 지금, 등대공장 포스코는 그 이름이 무색하지 않게 일관제철 全 공정에서 스마트한 면모를 보여주고 있다. 단일 공장 수준으로 개발되던 스마트팩토리가 이제는 생산계획부터 출하까지 전 공정을 관통하는 수준으로 진화되는 중. 특히 포스코 고유의 연속 공정용 스마트팩토리 플랫폼인 ‘포스프레임(PosFrame)’은 포항, 광양 통틀어 20개 공장을 관통하면서 전, 후 공정의 데이터를 동시에 분석하고 인공지능화하기에 이르렀다.

포스코 뉴스룸이 등대공장 선정 1주년을 맞아 포스코 스마트팩토리에 도입된 인공지능이 무엇을, 어떻게, 얼마나 바꿔 놓았는지 한눈에 살펴볼 수 있도록 준비했다. 제조업은 노동집약적 산업이라는 선입견을 깨부수는 인공지능 제철소! 보다 자세한 내용이 궁금하다면 인포그래픽 아래까지 스크롤을 쭉~ 내려보자.

생산계획 I 소Lot 주문 자동 설계 ☞ 소요시간 12시간 → 1시간

제철소 생산 계획 담당자들은 더 이상 소Lot 주문을 처리하는 데 긴 시간을 보내지 않는다. 인공지능이 단 1시간 만에 소Lot 주문을 판단하고 설계하기 때문이다. 소Lot란 제철소에서 요구하는 최소 주문량에 미달되어 생산단계에서 제약을 받는 주문을 말한다. 기존엔 주문이 들어오면 담당자가 일일이 소Lot 주문인지 파악하고 이 주문과 함께 작업할 수 있는 다른 주문이 있는지 확인해야 했다. 고객 입장에서도 양이 적은 주문은 출강 될 때까지 시간이 오래 걸리다 보니, 급한 주문일 때는 납기를 맞출 수 있을지 고민이 컸다. 소Lot 주문 처리에 드는 평균 시간은 무려 12시간이었다.

이제는 단 1시간이면 인공지능이 자동으로 주문의 소Lot 여부를 판단해 준다. 포스코는 그간의 데이터를 분석해 소Lot 주문에 영향을 주는 인자 12개를 도출해내고, 인공지능이 스스로 주문을 판단할 수 있도록 학습시켰다. 그 정확도는 무려 97%에 달한다. 소Lot 주문이 원가 낭비 없이 최적으로 제작될 수 있도록 설계 사이즈를 맞추는 것도 정확도가 99.9%다. 그야말로 완벽에 가까운 수준이다.

제선(원료야드) I 드론으로 원료 재고 분석 ☞ 소요시간 4시간 → 1시간

포항제철소와 광양제철소에는 총 2.73km²의 원료야드가 있다. 여의도 면적의 3분의 1에 달하는 드넓은 원료야드를 이전엔 사람이 직접 관찰하고 관리했다. 재고 측정엔 1시간 20분, 재고 분석엔 4시간이 소요됐다. 사람이 하는 일이다 보니 시간이 오래 걸릴뿐더러 정밀도도 낮았던 게 사실.

이랬던 원료야드 공중에 새로운 눈이 등장했다. 포스코가 원료야드 재고 관리용 드론을 도입한 것! 포스코는 드론을 활용해 원료야드 재고 측정 시간을 단 20분으로 줄였다. 자체 개발한 데이터 처리 알고리즘을 활용해 재고 분석 시간도 단 1시간으로 단축했다. 축구공 크기만 한 구형(球形) 드론은 사람이 접근하기 어려운 협소한 곳까지 정밀하게 점검하고 추적한다. 덕분에 재고 현황을 보다 정확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라 위험 지역에 사람이 아닌 드론을 투입하면서 혹시 모를 안전사고 역시 예방할 수 있게 됐다.

제선(소결) I 소결 공정 자동화 ☞ 연료비 연 19억 원 절감

철의 원료인 철광석은 용광로에 들어가기 전 소결 공정을 거친다. 균일한 크기와 성분의 소결광을 만드는 것이 작업의 핵심. 하지만 철광석과 코크스는 육안으로는 확인하기 어려울 만큼 알맹이가 작다. 작업자의 숙련도와 노하우에 따라 소결광의 품질이 달라질 수밖에 없었다.

이제는 인공지능이 자동으로 공정을 제어한다. 포항제철소 제선부 3소결공장은 스마트 센서를 활용해 작업자가 육안으로 확인해야 했던 부분들을 데이터화하고 이를 딥러닝을 통해 인공지능이 스스로 실시간 제어할 수 있도록 했다. 자동 제어 시스템 적용 결과 조업 편차는 60% 개선됐으며 3%에 달하는 연료비가 절감됐다. 연 단위로 환산하면 19억 원의 비용 절감 효과가 기대된다.

제선(고로) I AI 용광로 ☞ 쇳물 연 8만 5천 톤 추가 생산

용광로는 높이가 110m, 내부 온도는 최대 2,300℃에 이른다. 포스코는 안을 들여다볼 수도 없는 이 뜨겁고 거대한 설비를 4차 산업혁명 기술 집약체로 탈바꿈하는 데 성공했다. 포항제철소 2고로는 세계에서 가장 스마트한 용광로라고 해도 과언이 아니다. AI 용광로라고 불릴 만큼 인공지능 수준의 자체 제어와 예측이 가능하기 때문. 포스코의 스마트 용광로는 일일 용선 생산량을 240톤가량 증대시켰다. 1년간 8만 5천 톤의 쇳물을 추가 생산하는 셈인데, 이는 중형 승용차를 연간 8만 5천 대 더 생산할 수 있는 양이다.

포스코의 AI 용광로는 수많은 변수와 케이스를 스스로 학습하고, 연·원료의 성분과 용광로 상태를 스스로 체크한다. 이를 바탕으로 조업 결과를 미리 예측한 뒤 조업 조건을 선제적으로 자동 제어한다. 그 결과 품질 편차가 적은 최고의 산출물(쇳물)을 결괏값으로 뽑아낸다. 포항 2고로를 포함, 최근 2차 개수(改修)를 마치고 조업을 재개한 광양 3고로 등 포스코는 포항과 광양에 각각 2기씩 총 4기의 스마트 고로를 구축 또는 가동하고 있다.

제강 I 원터치 출강 자동화 시스템 ☞ 성분 이상률 0%

포항제철소 제강공장에서는 버튼 하나로 출강이 이루어진다. 출강은 고로 쇳물(용선)을 전로에 받아 정련한 뒤 깨끗한 쇳물(용강)만 분리하는 공정이다. 이전에는 작업자가 일일이 수십 차례의 출강 작업을 직접 감당했다. 고온, 고열의 작업 환경 상 안전사고 위험이 있고 작업자의 숙련도와 집중력에 따라 미세한 품질 편차가 발생하기도 했다.

이에 포스코는 2018년 제강 공정에 스마트 기술을 도입하기로 결정, 하드웨어와 소프트웨어 개선에 나섰고 2020년 5월 국내 최초로 출강 공정 자동화 시스템을 구축했다. 작업자들은 현장에서 일정 거리가 떨어진 조작실에서 원격으로 고열의 출강 조업을 면밀하게 살피고, 정밀하게 조작한다. 컴퓨터 화면 속 시작 버튼을 누르면 출강 공정에 필요한 일곱 가지 절차가 자동으로 이뤄진다. 포스코의 원터치 출강 자동화 시스템은 성분 이상률 0%를 기록했다.

압연 I 세계 최초 열연 全 공정 스마트팩토리 통합운전실 구축 ☞ 열연재 연 9만 톤 증산

포스코가 2020년 7월, 세계 최초로 열연 전 공정(가열, 압연, 권취)에 스마트 기술을 적용하여 한곳에서 컨트롤할 수 있는 통합운전실을 구축했다. 기존에는 압연된 소재를 두루마리 형태로 돌돌 말아주는 권취 공정의 운전실이 분리되어 있어 작업 효율이 떨어졌다. 이를 해결하고자 포항제철소는 권취 자동 운전 기술을 개발하고 권취 운전 기능을 가열·압연 운전실로 이전해 전 열연 공정 운전실을 통합했다.

가열 공정의 경우, 인공지능을 적용해 품질 편차를 획기적으로 줄였고, 압연 공정은 조업 상황에 따라 최적의 압연량을 자동 설정해 주는 스마트 기술로 제품 손실을 크게 줄였다. 전 공정에서 스마트화를 추진해 통합운전실을 갖춘 포항 열연부는 연 9만 톤의 열연재 증산을 기대하고 있다. 열연 전 공정이 스마트팩토리화되어 통합운전실에서 컨트롤되는 것은 포스코 포항제철소가 세계 최초 사례다.

도금 I 초정밀 도금 제어 ☞ 도금량 제어 적중률 89% → 99%

앞선 공정을 통해 생산된 강재 중 일부는 그 목적에 따라 도금 공정을 거치게 된다. 기가스틸 등 고급 자동차 강판이 도금 공정을 거치는 대표 강종. 그 세부 과정을 쉽게 말하자면 먼저 열처리한 강재를 용융아연 욕조에 담갔다 꺼낸다. 그다음 강판 표면에 응고되기 전의 아연을 Air knife가 미세하게 깎아내 도금량을 제어한다. 숙련된 작업자가 일일이 이 과정을 제어했는데, 정확한 도금량은 아연이 완전히 응고된 후에야 측정이 가능했기 때문에 실시간으로 최적의 도금량을 제어하는 것이 난제였다.

포스코는 이를 해결하기 위해 인공지능 초정밀 도금 제어 기술을 개발했다. 딥러닝을 이용해 제품의 강종, 두께, 폭, 조업 조건과 목표 도금량을 스스로 학습해 정확히 제어하는 것! 기존에는 89% 수준이었던 도금량 제어 적중률이 이제는 99% 이상을 웃돌고 있다. 이 기술은 포항, 광양제철소 모든 도금공장에 적용되었고, 우리나라 ‘국가핵심기술’로 등재되어 있다.

출하 I 포항/광양 제철소 – 출하 목적지 최적 매칭 ☞ 물류비 연 5억 원 절감

포스코가 인공지능과 로봇 기술을 기반으로 한 물류 플랫폼을 육성해 ‘스마트 물류’에 나선다. 예를 들어 인공지능과 빅데이터 기술을 적용한 ‘AI 배선 시스템’ 구축을 통해 선박이 항구에서 대기하는 시간을 최소화해 손실과 비용을 줄여나갈 예정. 그리고 그 성과는 물류 파트너사와 공유하여 산업 생태계를 강건화하는데 힘쓴다는 방침이다.

또 고객이 요청한 출하 목적지별로 포항, 광양 제철소의 물류비를 계산해 어느 제철소에서 생산하는 것이 물류비 절감에 더 도움이 되는지를 인공지능이 스스로 판단한다. 인공지능 제철소 지정 시스템을 가동하면 물류비가 연 5억 원가량 절감될 것으로 예상된다.

환경 I 가열로 NOx 배출농도 예측 ☞ NOx 배출량 사전 제어 가능

인공지능은 제철소의 환경도 개선한다. 환경부 대기관리권역법(‘20.4월 시행)에 따라 포스코는 제철소 전역에서 굴뚝 배출 총량규제 대응을 위해 노력 중인데, 그 일환으로 인공지능을 통한 가열로 NOx 배출농도 예측 시스템을 구축한다.

광양제철소는 올해 6월까지 열연 가열로 NOx 발생의 메커니즘을 분석해 주요 원인 인자를 찾았고, 빅데이터와 인공지능 알고리즘을 통해 가열로의 조업 상황에 따른 NOx 배출농도를 예측하는 모델을 개발했다. 이는 RIST 미세먼지 연구센터와 협업하여 올해 말 실제 조업에 적용할 계획이다. 인공지능이 실시간으로 NOx 배출농도를 예측하게 되면 NOx 저감약품(요소수) 사용량을 약 40% 낮출 수 있고 동시에 가열로 연소 수준도 최적으로 조절할 수 있어 NOx 배출량이 사전에 제어 가능해진다. 광양제철소는 이 시스템을 통해 열연 가열로로 발생되는 NOx 배출량이 저감될 것으로 예측하고 있다.

안전 I 설비 점검에 드론 도입 ☞  작업자 안전 확보

포항제철소는 사람이 쉽게 볼 수 없고 닿을 수 없는 곳까지 드론을 활용해 꼼꼼히 안전 점검을 하고 있다. 그동안 제철소 내에서 높거나 뜨거운 위험 작업장은 인력에 의존해 설비를 점검했다. 포스코는 이러한 한계를 해결하기 위해 열화상 카메라를 탑재한 소형 드론을 도입해 위험 설비 점검에 나섰다.

이는 누구나 특별한 기술이 없어도 조종 가능한 소형 무인항공기로, 작업자들은 위험 지역을 직접 점검하는 대신 드론을 날려 임무를 수행할 수 있다. 이로써 작업자의 안전을 확보한 것은 물론 구석구석 숨어 있던 설비의 결함 유무도 더욱 철저히 확인하고 예방 정비를 할 수 있게 됐다.

안전 I 현장 근무자 안전 확보 스마트워치 ☞ 최대 60초 내 긴급 구조 메시지 발송

포스코가 2020년 7월, 포항제철소와 광양제철소에서 위험 개소 업무를 수행하는 현장 근무자들 1,200여 명에게 스마트워치를 배포했다. 스마트워치는 현장 근무자의 넘어짐, 심박 이상, 추락 등 신체 이상이 실시간 감지되면 주변 동료들에게 즉각 구조 신호를 보냄으로써 구조 골든 타임을 확보할 수 있게 해준다. 예를 들어, 작업자의 심박 이상이 감지되면 스마트워치가 최대 60초 내 긴급 구조 메시지를 발송한다.

시스템 l 스마트팩토리 플랫폼 PosFrame ☞ 제철소 20개 공장 관통

포스프레임(PosFrame)은 포스코가 개발한 세계 최초의 연속 제조 공정용 스마트팩토리 플랫폼이다. 포스프레임은 여러 공장에서 발생하는 서로 다른 특성의 데이터들을 유기적으로 수집하여 저장하고 관리한다. 연속 공정이 생명인 제철소에 특화된 플랫폼. 포스프레임은 현재 포스코 제철소 내 20개 공장을 관통한다. 올해 안에 양소 통틀어 27개 공장에 포스프레임을 적용하는 것이 목표다. 스틸을 만드는 과정을 A부터 Z라고 가정했을 때, 포스프레임을 사용하면 Z에서 발생한 불량의 원인을 A까지 추적해 잡아내는 게 가능하다.

2016년 시작된 포스코의 스마트 제철소 구축. 이제는 단일 공장을 넘어 생산계획부터 출하까지 전 공정을 관통하는 수준으로 진화하고 있다. 주문투입 단계부터 제품 출하까지 각 공정마다 생산성과 효율성이 눈에 띄게 높아지고 이는 오롯이 고객과 파트너사의 가치창출로 이어진다. 또 과거의 수작업을 인공지능이 컨트롤하면서 작업자들은 단순 반복적인 업무를 넘어 더욱 창의적이고 생산적인 일에 몰두할 수 있게 됐다. 제철소의 위험 요소들은 사람 대신 드론과 기계가 감지하고 처리하며, 환경 유해 요소 역시 인공지능을 통해 저감시킬 수 있다.

등대공장 1주년을 맞아 제철소의 A부터 Z까지 적용된 스마트 기술을 함께 살펴봤다. 지금 이 순간에도 더욱 안전하고 스마트한 제철소를 만들기 위해 끊임없이 노력하고 있는 포스코. 등대공장 10주년에는 어떤 모습일지 벌써부터 기대가 된다.

2편. 중소기업 생산성 혁신

이슈 경제를 지탱하는 제조업, 그러나 대·중소기업 생태계가 취약하다

1990년 17위에서 2003년 10위권 진입, 그리고 2017년 4위. 유엔산업개발기구(UNIDO)가 발표한 대한민국의 세계 제조업 경쟁력 순위다. 28년 만에 17위에서 4-5위로 뛰어올랐으니, 비약적인 성장이다. 제조업을 기반으로 나라가 일어섰다고 해도 과언이 아닌 우리나라는 수출량의 90%가 제조업 품목이고, 제조업으로 창출되는 국내 일자리 수만 450여만 개에 이른다. 2017년 기준 국내 제조업의 GDP 비중은 30.4%로 29.3%인 중국보다 높다. 이렇게 우리는 제조업의 성패가 필연적으로 국가 경제에 큰 영향을 미치는 경제구조를 갖고 있다.

그런데 한국 제조업이 위기를 맞고 있다는 말이 들려온 지 꽤 오래다. 무엇이 문제일까. 우리 제조업을 이끌어 온 철강, 조선, 자동차 산업은 상당 부분 성숙단계를 넘어선 데다, 글로벌 공급과잉 속 치열한 경쟁상황에 놓여있다. 이런 위기를 타개하기 위해서 산업구조를 고도화하고 신성장 동력의 발굴과 육성을 노력해 왔으나, 그 성과를 보기 위해서는 장기간의 노력이 필요하다. 최근 들어서는 제조업 산업 생태계 차원에서의 문제 제기, 즉 대·중소기업 균형 성장에 대한 논의도 부쩍 늘었다.

빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등 4차산업혁명 신기술이 빠르게 산업 전반으로 들어오면서 이에 대한 기술 격차가 대·중소기업 간 경쟁력 양극화를 더욱 부채질한다는 이야기도 있다. 결국 지식과 정보, 기술 격차가 생태계 양극화의 주범이 될 수 있다는 우려다.

실제 OECD 통계를 보면, 우리나라는 대기업과 중소기업 간 생산성 격차가 가장 큰 국가 중 하나다. 대기업 대비 중소기업의 노동생산성은 1988년 53.8%였으나 2014년에 와서는 겨우 32.5%에 그쳤다. 또 아래의 도표에서 확인할 수 있듯, 연구 개발비 규모에서도 시간이 흐를수록 대·중소기업 간 격차가 점점 더 벌어졌다. 이런 차이는 곧 재무성과의 격차를, 결국 이는 다시 인력·자원·R&D 투자 여력의 격차로 이어진다. 이런 사이클이 반복되면 산업 생태계는 취약해질 수밖에 없다.

그래서 우리는, 바로 이 지점에 포스코의 역할이 존재한다고 생각한다. 포스코는 세계경제포럼(World Economic Forum)이 정한 등대공장(Lighthouse Factory). 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 4차산업혁명의 기술을 도입해 세계 제조업의 미래를 혁신적으로 이끌고 있다고 평가받는 세계 44개 등대공장 중 하나로, 한국에서는 유일하다.

그래서 포스코의 솔루션은 중소기업과 발맞춰 ‘함께 스마트화’하는 공생모델을 구축하는 것이다. 포스코는 산업 생태계를 강건화하기 위해, 거대 제철소를 등대공장으로 만든 그 경쟁력을 중소기업에 기꺼이 나눠보기로 했다.

솔루션 ‘고기 잡는 법’을 함께 고민하는 포스코型 동반성장

포스코에서 ‘동반성장’이라는 말은 그리 특별한 이야기가 아니다. 일찍이 1990년대 후반부터 동반성장활동을 시작했고, 2005년부터는 동반성장 전담조직까지 만들어 현재 총 33개 프로그램을 운영하고 있다. 정부에서 정규 프로그램으로 운영하며 전국 472개사가 참여 중인 ‘성과공유제’는 사실 포스코가 2004년 처음으로 시작한 활동으로 잘 알려져 있다.

포스코의 여러 동반성장 프로그램 가운데 대·중소기업 간 양극화 이슈와 관련하여 포스코가 특별히 힘을 쏟고 있는 부분은 ‘포스코型 생산성 혁신’ 프로그램이다.

‘포스코型 생산성 혁신’ 프로그램은 중소기업에 포스코 고유의 제조혁신기법인 QSS(Quick Six Sigma)와 포스코가 성공적으로 구축한 스마트공장 기술을 전수하는 활동이다. 포스코가 5년간 200억 원을 출연하고 정부가 여기에 100억 원을 보태어 이 프로그램을 운영한다. 여기까지는 여타 대기업이 실행하는 스마트공장 지원사업과 유사하다.

하지만 포스코型 생산성 혁신을 뜯어보면 프로그램이 2개로 나누어져 있다는 점이 새롭다. 1단계는 ‘스마트화 역량강화 컨설팅’, 2단계는 ‘스마트공장 구축 지원’이다. 언뜻 들으면 비슷해 보이는 이 두 프로그램을 따로 분류해 운영하는 데는 포스코 나름의 철학이 담겨있다. “고기를 잡아주기보다는, 잡는 법을 함께 고민하자”

스마트공장 구축을 ‘스마트한 낚시터, 낚시도구를 만들어주는 것’에 비유해보자. 좋은 도구, 환경도 중요하지만 그에 앞서 낚시꾼도 훈련이 필요하지 않을까. 제조업은 결국 사람이 자산, 사람도 스마트하게 일해야 진짜 스마트공장이 완성된다는 철학이다. 그래서 당장에 스마트공장을 구축하는 것보다 회사의 체질을 바꾸는 것이 더 필요하다고 판단되는 기업에는 1단계 ‘스마트화 역량강화 컨설팅’을 진행한다. 그리고 스마트공장을 구축해 시너지를 낼 만큼 회사의 문화가 혁신된 곳에는 2단계 ‘스마트공장 구축 지원’을 추진한다. 사람 중심의 스마트공장, 그것이 포스코가 나누고 싶은 경쟁력이자 생산성 혁신 방식이다. 더 깊이 들어가 보자.

솔루션 1단계 [스마트화 역량강화 컨설팅]

스마트화 역량강화 컨설팅은 2013년부터 2018년까지 포스코가 전개해온 QSS혁신활동*의 강화된 버전이다. QSS혁신활동은 포스코 고유의 현장 혁신 기법인 QSS를 전파하는 것으로, 현재의 컨설팅 프로그램도 QSS를 활용하는 것에는 변함이 없다. 다만 올해부터는 스마트공장 지원에 앞서 이 컨설팅을 통해 회사의 체질을 바꾸고 스마트화의 초석을 다진다는 목적에서, 생산성 혁신과 더불어 스마트 구축 분야 진단까지 어우른다. 포스코는 지난해 108개 중소기업에 컨설팅을 실시했고, 올해는 110개사에 스마트화 역량강화 컨설팅을 전개할 예정이다.

솔루션 2단계 [스마트공장 구축 지원]

2단계 스마트공장 구축 지원사업은 포스코그룹의 전문인력을 활용해 기업의 수준과 환경에 적합한 스마트시스템을 구축한다. 도입 시스템은 모니터링 장치, MES, ERP 등이 대표적. 지원하는 중소기업의 스마트화 수준 정도에 따라 맞춤형으로 시스템을 제안, 구축하며 비용은 포스코와 정부가 각각 30%, 중소기업이 40%를 부담한다. 사업비가 2천만 원 이하일 경우에는 중소기업 부담 없이 전액 포스코와 정부가 부담하는 식.

대부분의 대기업이 운영하는 스마트공장 구축 지원사업은 2단계, 즉 시스템을 설치해 주는 것으로 끝날 때가 많다. 하지만 포스코는 앞선 1단계 컨설팅에서 직원들의 혁신 마인드를 고취한 후, 2단계에서 스마트공장 구축에 돌입하기 때문에 사람과 설비가 함께 스마트해지는 이상적인 프로그램이다. 중소기업의 상황과 니즈에 따라 1단계, 2단계 프로그램을 단독으로 진행하는 경우도 있지만, 포스코는 최대한 이 두 프로그램을 하나의 패키지로 묶어 효과를 극대화할 계획이다. 스마트공장 지원은 지난해 110개 사에 혜택이 돌아갔으며, 올해는 120개 사를 지원할 예정이다. 대상은 포스코의 협력사, 공급사, 고객사뿐 아니라 포스코그룹의 공급사도 또는 아예 거래가 없는 회사도 포함된다.

지금도 전국 각지에는 ‘포스코型 생산성 혁신’ 프로그램이 쉬지 않고 돌아가는 중. 포스코그룹의 직원들이 중소기업 현장에서 노하우를 나누고, 함께 성장하는 길을 닦고 있다. 경쟁력도 나눔이 된다! 기쁨을 나누면 배가 되듯, 경쟁력도 나눌수록 커진다.

포스코 컨설턴트들이 종종 듣는다는 문의. “대기업한테 컨설팅을 받으려면 중소기업이라도 어느 정도 규모가 있어야 하지 않을까?” – 그런 고민을 덜어주기 위해 포스코는 올해부터 ‘Mini QSS’도 도입한다. 직원 수가 적은 영세 중소기업들도 성장에 꼭 필요한 혁신활동을 쉽게 시작할 수 있도록 포스코가 컨설팅을 전개해나갈 계획이다.

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그런데, 등대공장 포스코의 속을 자세히 들여다보면 ‘4차산업혁명 기술의 선도적 도입’ 정도에서 이야기가 끝나지 않는다. 포스코만의 특별한 이유 세 가지를 소개한다.

① 아무도 도전하지 않았던 ‘용광로’의 인공지능화

인공지능 공장이라고 하면, 무인화된 택배 창고나 로봇에 의한 자동차 부품 조립 공장 등을 떠올리기 십상이다. 주로 정보통신산업 정도가 인공지능과 어울린다고 생각하기 쉽다. 반면, 용광로는 그 규모도 규모지만(아파트 40층 높이), 내부가 액체와 고체 및 화염으로 가득 차 있고 24시간 불을 끌 수도, 그 속을 들여다볼 수도 없는 블랙박스와 같은 거대 압력 용기다. 때문에 용광로를 인공지능화한다는 것은 불가능에 가깝다고 여긴 것이 사실.

포스코는 그 불가능에 도전했다. 시작은 2016년부터였다. 2016년이면 국내외로 ‘4차산업혁명’이라는 단어가 조금씩 알려지기 시작하던 때다. 포스코는 한발 앞섰지만, 서두르지는 않았다. 긴 호흡을 가지고 단계별로 차근차근 디지타이제이션(Digitization)과 스마타이제이션(Smartization)을 실행했다. 처음에는 글로벌 IT 기업의 기술력을 빌려 시도했지만, 만족스러운 결과를 얻지 못했다. 신기술로만 되는 일이 아니었던 거다. 포스코 고유의 경험과 직관, 지식이 그 기술과 결합되어야만 기존에서 진보한 AI용광로가 만들어질 수 있었다. 결국 현장을 제일 잘 아는 테크니션과 엔지니어들이 자발적으로 하나둘 모였다.

▲ 포스코 숙련자의 경험과 직관에, 방대하고 정교한 데이터가 결합된 AI용광로. 딥러닝을 통해 최적의 결괏값을 뽑아내고, 자동화하여 휴먼에러는 줄이고 생산성은 높인다.

이들은 용광로 상태를 결정하는 주요 변수를 데이터로 만들고, 이를 빅데이터화했다. 그리고 30여 년 숙련자들의 노하우를 모방해 최적의 결괏값을 뽑아내는 딥러닝을 진행했다. 수작업하던 일들은 사물인터넷이 대신할 수 있도록 설비도 꾸준히 개선했다. 그 결과, 이제는 종전 대비 하루 240톤의 쇳물을 더 많이 생산할 수 있게 됐다. 생산량만 늘어난 게 아니다. 작업자들은 단순 반복 업무에 할애하던 시간을 더욱 창의적인 일을 하는데 쓰고 있다. 포스코는 AI용광로를 포함해 4년간 321개의 스마트과제를 수행함으로써 2,500억 원의 원가 절감을 이뤄냈다.

중후장대, 장치산업, 재래산업, 굴뚝산업… 제철소에 씌었던 오래된 프레임을 과감히 탈피하는 도전, 포스코는 AI용광로를 통해 그 도전에 성공했다.  포스코의 ‘딥러닝 인공지능 기반의 고로 조업 자동제어기술’은 대한민국의 국가핵심기술로도 등재(‘19.8월) 되어 보호받고 있다. 포스코는 용광로 뿐 아니라 제강, 압연, 도금 라인 전반에 스마트팩토리를 구축하며, 완성도 높은 스마트제철소를 만들어나가는 중이다.

② 스마트팩토리 구축은 대학-중소기업-스타트업과 ‘콜라보’

포스코가 등대공장에 선정된 또 하나의 특별함이 있다. 바로 스마트팩토리 구축을 대학, 중소기업, 스타트업 등과 함께해 ‘산학연 협력 체계’를 이룬 것. 세계경제포럼은 아래 그림과 같이 포스코의 협력(Collaboration) 모델을 높이 평가하고 있다.

▲ 2019년 7월, 세계경제포럼이 게시한 포스코의 등대공장 선정 이유

포스코는 사내에서 인공지능 전문가를 활발히 육성 중인데, 이를 위해 우리나라 최고 수준의 인공지능 분야 교수진이 있는 ‘포스텍’과 손잡있다. 포스코가 2017년부터 시작한 ‘포스코그룹 인공지능 전문과 과정’은 포스코그룹 각 분야의 우수인재를 선발해서 포스텍 교수들이 직접 교육하는 프로그램이다. 이 교육을 통해 3년 동안 60여 명의 사내 인공지능 전문가가 탄생했고, 이 소수 정예 인원들은 현업에서 스마트팩토리를 구축하는 데 투입되고 있다.

중소기업과 스타트업도 함께 했다. 2016년부터 포스코 AI용광로를 함께 개발한 ‘이씨마이너(ECMiner)’는 데이터마이닝*을 전문으로 하는 중소기업이다. 이씨마이너는 자신들의 데이터마이닝 기술과 포스코 고유의 데이터를 결합해, 수작업으로 파악하던 용광로의 연소 상태를 자동으로 파악·분석·유지할 수 있는 시스템을 개발했다. 과거에는 작업자들이 바람구멍을 통해 일일이 육안으로 확인하고 경험에 의존해 판단했던 연소 상태를, 이제는 자동으로 촬영 후 빅데이터화하여 파악할 수 있다. 또 연소 정도를 적절하게 유지까지 시켜주니 투입해야 하는 석탄량이 줄어들어 원가절감에도 큰 도움이 되고 있다. *데이터마이닝: 많은 데이터 가운데 숨겨져 있는 유용한 상관관계를 발견하여, 미래에 실행 가능한 정보를 추출해 내고 의사 결정에 이용하는 기술

이러한 협업은 포스코와 이씨마이너 모두 윈윈(Win-win)하는 결과를 낳았다. 포스코는 대한민국의 기술력으로 AI용광로를 탄생시키는데 성공했고, 이씨마이너 역시 포스코에서 어마어마한 양의 데이터를 작업하는 경험치를 길렀다. 더 나아가, 이씨마이너를 포함해 포스코 스마트팩토리 구축에 참여한 대학-중소기업-스타트업은 포스코에서 쌓은 기술력을 바탕으로 또 다른 기업의 스마트팩토리 구축에도 참여할 수 있다. 이를 통해 대한민국 스마트팩토리의 더 빠른 확산을 이끌 수 있을 것으로 기대된다.

③ 스마트팩토리로 거둔 열매, 기꺼이 산업 생태계의 거름으로

등대공장 포스코의 특별함은 세 번째 이유에서 더욱 빛을 발한다. 지난 1월 9일, 문재인 대통령이 등대공장을 방문한 자리에서 포스코 최정우 회장은 다음과 같이 말했다.

“스마트팩토리 구축을 통해 2,500억 원의 원가를 절감했습니다. 그리고 지난 3년 동안 우리 협력회사 직원분들과 임금격차를 해소하기 위해 외주비 2,700억 원을 상향했습니다. 외주비 상향은 비용 증가 요인이지만, 포스코는 끊임없는 혁신으로 이를 상쇄해 나갑니다. 그렇게 해서 산업 생태계 전체의 경쟁력을 높이고 그게 결국 국가의 국제 경쟁력이 된다고 생각합니다. 그것이 포스코가 추구하는 경영이념입니다.”

▲ 이미지 출처 : KTV국민방송 유튜브 공식 채널 <문대통령 포스코 방문! 하드캐리하고 열정이 뿜뿜! 브리핑부터 고로의 모습까지 가득 담긴 문대통령 포스코 방문기 풀버전>

포스코는 스마트팩토리 구축으로 거둔 성과를 산업 생태계의 한 축을 담당하고 있는 협력사의 현실적인 문제 해결을 위해 기꺼이 나눴다. 액면만 보면 대기업의 ‘여유로운 면모’로 느껴질 수 있는 일이었지만, 알고 보면 치열한 내부 혁신을 통해 만들어낸 여력(餘力)이 있었기에 가능했다. 포스코 혁신이 그저 홀로 승승장구하기 위함이 아니라는 것을 보여주는 대표적인 사례다.

협력사 뿐만 아니다. 포스코와 직접 거래가 없는 중소기업과도 혜택을 나눴다. 포스코는 ‘상생형 스마트공장 구축 지원 사업’을 통해, 지난해 110곳의 중소기업에 스마트팩토리 기술을 전수했는데, 이 중 59개사는 포스코의 협력사도, 고객사도 아닌 비(非)거래사다. 이 사업으로 2023년까지 1,000개의 중소기업이 스마트팩토리를 구축할 수 있도록 도울 예정인데, 역시 그 대상에는 한정을 두지 않기로 했다. 그렇게 해서 중소기업이 경쟁력을 높이면, 생산성 향상은 기본이고 새로운 일자리 창출도 기대해볼 수 있다.

▲ 등대공장 포스코가 스마트팩토리를 통해 이룬 성과는 포스코의 경쟁력 향상은 물론이고, 산업 생태계 전반을 강건화하는데 일조한다. 특히 임금격차 해소, 신규 일자리 창출 등 실질적인 사회 현안을 해결하는 데 기여하고 있다.

포스코의 ‘혁신’이란 이런 것이다. 자신의 텃밭에서 열심히 가꿔낸 열매를 주변 텃밭의 거름으로 기꺼이 뿌리는 것. 등대공장 포스코의 남다른 행보, ‘제조강국’ 대한민국의 길을 밝히는 빛이 되고 있다.

이 캠프는 포스코 임직원들의 급여 기부로 꾸려지는 ‘포스코1%나눔재단’에서 개최했다. 포스코1%나눔재단은 작년 9월, 학생들이 과학에 대한 관심과 흥미를 갖고 과학 인재로 성장할 수 있도록 체험 수업 프로그램 ‘상상이상 사이언스 찾아가는 과학교실’을 론칭했다. 지난 11월 말까지 포항과 광양지역 6개 중학교 1학년 학생 550여 명을 대상으로 진행했다. 이번 캠프는 과학교실의 심화과정인 셈.

캠프는 PBL(Project-Based Learning, 프로젝트 기반 학습) 방식을 차용해, 학생들 스스로 질문하고 답을 도출하는 과정을 반복하도록 했다. 학생들의 학습을 도와주는 멘토와 강사로는 포스텍 재학생들이 참가했다. 포스코 뉴스룸이 현장을 방문했을 때, 학생들은 포스코의 스마트 데이터 센터와 포스텍의 연구실을 오가며, 실제 적용된 사례를 직접 보고 실험하며 토론을 이어가고 있었다. 학생들의 발걸음을 따라가 봤다.

포스코 포항제철소 열연공장을 직접 둘러보면서 설명을 듣는 시간. 같은 것을 보고 들어도 학생들마다 느끼는 바가 제각각이다. 제철소를 처음 방문하는 학생도 있고, 견학을 해본 학생도 있지만 하나같이 “웅장한 제철소의 모습에 압도된다”고 말한다.

빨갛게 달아오른 슬래브가 압연롤 사이를 왔다 갔다 움직이다 열연 코일로 말린다. 천진난만한 학생들은 거대하고 웅장한 광경에 탄성을 지른다. 열연의 열기가 뺨에 닿는다며 서로 볼을 만져보기도 한다. 제철소 견학만으로도 새로운 경험이지만, 이번 캠프에서는 거기서 그치지 않는다. 이제 학생들은 직접 눈으로 확인한 포스코의 열연공장이 더 스마트해지려면 어떡해야 할까 고민하는 시간을 가진다. 자신의 생각을 조리 있게 정리하기 어려워하던 학생들도 이제는 ‘어떤 것을 느꼈고, 그래서 이렇게 발전했으면 좋겠다’고 또박또박 말하기 시작했다.

열연공장을 둘러보고 학생들은 스마트 데이터 센터로 이동했다. 스마트 데이터 센터 입구의 커다란 모니터와 IoT(사물 인터넷) 기둥이 학생들의 이목을 집중시켰다. 포스코 SmartFactory기획섹션의 이두흔 리더가 직접 나와 학생들을 맞이하고 이곳저곳을 안내해주었는데, 학생들은 신기한 광경에 두리번거리며 쳐다보기 바쁘다. 그러다 포스코 제철소를 보러 대통령도 왔다 갔다는 이야기를 듣자 눈이 휘둥그레 해졌다.

이두흔 리더는 스마트팩토리가 무엇인지 학생들의 눈높이에 맞게 설명해주었다. 포항제철소 2고로는 ‘AI용광로’라고 불릴 만큼, 변수 데이터들을 가지고 딥러닝을 통해 스스로 제어하는 용광로라고 설명하자 다들 놀랍다는 듯 눈을 반짝였다. 이렇게 똑똑하기 때문에 등대공장에 선정되었다는 사실에는 “수업을 통해서 등대공장에 선정된 것을 처음 알았다”며, “내가 사는 포항에 등대공장이 있다는 게 자랑스럽다”고 소감을 말하기도 했다. 이 과정을 통해 학생들은 기존 공장과 스마트팩토리가 무엇이 다른지 배우고, 앞으로 스마트팩토리에 어떤 것들이 적용되면 좋을지 생각할 수 있었다.

4차 산업혁명 공학 기술의 대표 격인 IoT(Internet of Things, 사물인터넷), 빅데이터(Big Data), 인공지능(AI)에 대해 배우는 시간, 학생들에게 어렵지는 않을까? 수업이 어려울 거라는 생각이 무색하게, 학생들은 쉽게 이해해 나갔다. 학생들은 ‘유튜브 알고리즘이 나를 이곳으로 이끌었다’는 댓글을 써본 적이 있다며 빅데이터의 활용 방법에 대해 이해했다. 또, <아이언맨>에 나왔던 ‘자비스 프로그램’으로 인공지능을, 아파트에 설치된 스마트홈 시스템으로 IoT 기술을 생각해보기 시작했다.

과학 키트를 가지고 직접 IoT 모형을 만들어 작동해보는 시간도 가졌다. 머리를 맞대고 이리저리 맞춰보고 휴대폰을 연결해 작동시켰을 때, 뿌듯함에 손뼉 치는 학생들. 그런데 한쪽에는 생각처럼 조립과 휴대폰 연결이 잘 안 돼서 울상인 친구들도 있었는데, 멘토의 지도로 끝까지 마무리해서 마지막에는 기념사진도 찍었다. 스마트팩토리에 IoT 기술을 도입한다면 어떤 것이 도입되면 좋겠냐는 멘토의 질문에는 “지각해도 출근한 것처럼 보이기 위해, 도착 전에 컴퓨터를 먼저 켜 두면 좋겠다”고 엉뚱한 대답을 내놓아서 한바탕 웃기도 했다.

빅데이터가 있어야 IoT 기술이 제대로 작동할 수 있는 것처럼, 4차 산업혁명 공학 기술은 따로 존재하는 게 아니고 서로 연결되어 있다는 것을 강조해서 배웠다. 이 공학 기술들을 스마트팩토리에 어디까지, 무엇을 위해서 적용할 수 있을지 토론하는 시간에는 “사람이 하기 어렵거나 힘든 일, 위험한 일을 기술이 대신하면 좋겠다”고 의견을 내놓기도 했다.

기존의 공장들이 가지고 있는 문제점을 함께 생각해보고, 토론을 통해 해결안을 탐색하고 솔루션을 도출하는 과정을 이어갔다. 거창하지 않아도, 현재 공장에서 일하고 있는 사람들이 겪을 문제나 기업 입장에서 효율성을 위해 해결해야 할 문제에 대해 고민하며 골똘히 생각에 잠기기도 했다. 조별로 나눠 바닥에 둘러앉아 자유로운 분위기에서 진행됐다.

마음처럼 아이디어가 떠오르지 않아서 골머리를 앓다가 인터넷에 검색해보기도 하고, 솔루션을 잘 모르겠으면 멘토에게 물어본다. 멘토가 먼저 제시하는 것이 아니라 시간이 걸리더라도 학생들 스스로 생각하고, 고민하고, 토론하는 과정을 거친다. 창의력과 자율성이 돋보이는 과학시간이다. 이렇게 스스로 답을 도출하는 과정 속에서 학생들은 뿌듯함을 느끼고 자신감을 키울 수 있을 것이다.

각 조가 생각하는 스마트 제철소를 구상해 발표하는 시간. 학생들은 직원들이 안전한 환경에서 일할 수 있고, 보다 더 지속가능한 제철소를 상상했다. 위험 감지 인자를 늘이는 방안과, 환경적인 제철소를 조성하기 위해 이산화탄소 제어 시스템을 생각해냈다. 공학도가 아닌, 중학교 1학년 학생들이 던지는 다듬어지지 않은 아이디어지만 학생들의 시선으로 내다본 미래의 제철소가 인상 깊다. 학생들의 상상처럼 4차 산업기술 도입으로 안전하고 지속가능한 제철소가 완성될 내일이 기대된다.

이번 상상이상 사이언스 캠프는 자기주도 학습과 협동 학습 중심으로 진행되어, 학생들의 자율이 매우 높다. 자율성이 높은 만큼 학생들의 자발성도 중요한데, 학생들의 끊임없는 토론과 질문으로 매일 밤 12시가 넘도록 강의실의 불이 꺼지지 않았다는 후문을 들었다.

캠프에 참가한 포항 송도중학교 고예인 학생은 “내용이 어려울까봐 많이 겁먹고 왔는데 생각보다 어렵지 않고 재미있었다”며, “수업을 들으며 우리 사회에 스마트팩토리가 정말 필요하다는 사실을 알았고, 세계 제1의 등대공장 포항제철소가 정말 대단하다고 느꼈다”고 소감을 밝혔다.

알찬 2박 3일 동안 4차 산업혁명 기반 공학기술의 원리를 학습하고, 그 과정을 통해 미래 공학 인재로서의 자질을 키우게 된 100명의 학생들. 그들이 꿈꾸는 미래를 응원하며, 포스코1%나눔재단은 그 옆에서 그들의 성장을 위해 지원을 아끼지 않을 예정이다.

포스코 포항제철소는 지난해 7월 세계경제포럼(WEF, World Economic Forum, 다보스포럼)에 의해 전 세계 제조업을 이끄는 ‘등대공장’으로 선정되며, 스마트용광로의 새 지평을 열었습니다. 등대공장 심사를 위해 포항제철소를 방문한 WEF의 컨설턴트는 복잡하고 거대한 용광로를 작업자의 노하우와 인공지능을 결합해 실시간으로 제어하는 모습에 큰 관심을 보였다고 합니다. 9일에는 문재인 대통령도 현장을 찾아, 세계에서 가장 스마트하게 쇳물을 생산하는 모습을 직접 지켜봤습니다.

포스코는 자체적으로 개발한 스마트팩토리 기술을 중소기업 등 비즈니스 파트너에 전수해 산업생태계를 강건화하는데도 힘쓰고 있습니다. 포스코의 스마트팩토리와 기업시민 행보, 한번 자세히 살펴보겠습니다.

l 4차산업혁명의 선두 자리에 당당히, 포스코의 용광로

4차산업혁명이라는 용어는 2016년 다보스포럼에 등장 후, 산업 분야를 불문하고 가장 큰 물줄기가 되었습니다. 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 4차산업혁명의 핵심 기술들을 발 빠르게 습득하기 위한 기업들의 노력이 이어졌죠. 다보스포럼은 이 기술들을 적극 도입해 세계 제조업의 미래를 혁신적으로 이끌고 있는 기업을 ‘등대공장’으로 명명하고 연간 두 차례 발표하고 있습니다. 지난 7월, 포스코는 대한민국 최초의 등대공장으로 선정됐죠.

포항제철소 2고로는 4차산업혁명 기술의 집약체입니다. 포스코는 4차산업혁명이라는 키워드가 꿈틀거리던 2016년, 곧장 용광로의 ‘디지타이제이션(Digitization)’에 착수했습니다. 그간 작업자의 숙련도에 의지해 관리하던 용광로의 각종 지표를 모두 정형화하고, 데이터화한 것이죠. 용광로는 아시다시피 높이가 110m에 달하는 40층 아파트 수준의 거대한 설비입니다. 내부 온도는 최대 2,300℃에 이르고 뜨거운 액체와 고체가 뒤섞여 있는데요. 안을 들여다볼 수 없는 블랙박스와 같은 이 거대한 용광로의 변수들을 디지털화한다는 것은 상상 이상으로 복잡하고 어려운 일이었습니다. 인간의 노하우를 ‘데이터화’한다는 불가능해 보이는 일, 그것이 스마트용광로의 첫 시작이었죠.

그렇게 축적한 데이터들은, 빅데이터의 초석이 되었습니다. 포스코는 2017년부터 빅데이터를 가지고 용광로 스스로 수많은 케이스를 학습하는 딥러닝을 시작했습니다. 알아서 변수를 제어하고, 최적의 결괏값을 산출할 수 있도록 하는 ‘스마타이제이션(Smartization)’이 본격 추진된 거죠. 사물인터넷도 스마트용광로의 탄생을 앞당겼는데요. 과거에는 투입되는 연·원료의 양, 노열(爐熱) 등을 작업자가 일일이 측정해야 했지만, 스마트용광로는 설비에 설치된 카메라와 센서가 그 작업들을 대신하고 알아서 데이터화합니다.

▲ 용광로의 내부 온도는 부분적으로 최대 2,300℃. 속에서는 철광석과 코크스 등 연원료가 뒤섞여 여러 가지 화학반응을 동시에 일으키고 있죠. 아파트 40층 높이의 거대한 ‘압력 용기’와 같습니다. 포스코는 이 용광로를 ‘데이터화’하고, ‘자동화’ 했습니다.

그 결과, 포항 2고로는 ‘AI용광로’라고 불릴 만큼 인공지능 수준의 자체 제어와 예측이 가능해졌습니다. 제선 현장에서 30년 이상 근무한 베테랑들의 노하우가 녹아있는 스마트용광로는 일일 용선 생산량을 240톤 증대시켰습니다. 매일 240톤이면 1년간 8만 5천 톤을 추가 생산하는 셈인데요. 이는 중형 승용차를 연간 8만 5천 대 더 생산할 수 있는 양입니다.

여기에 늘 이어지는 염려가 있죠. “사람들 일자리가 줄어드는 것 아니야?” 하지만 대답은 “그렇지 않다.”입니다. 작업자들은 하루 종일 용광로를 바라보며 상태를 관리하는 대신, 고유의 Domain Knowledge를 통한 고도화 업무에 몰입할 수 있습니다. 반복 작업을 벗어나 창의적 퍼포먼스를 낼 수 있는 가능성이 커진 겁니다.

l 포스코의 스마트팩토리가 특별한 이유

유수의 세계적 기업들이 스마트팩토리를 표방하고 있습니다. 그중, 포스코의 스마트팩토리가 특별한 이유는 ‘연속 공정’이라는 제철소의 특수한 조건에 최적화한 시스템을 구축했기 때문이죠. 포스코는 용광로뿐 아니라, 일관제철공정의 전반에 스마트팩토리를 확산하고 있습니다. 포스코 스마트팩토리의 엔진인 ‘포스프레임(PosFrame)’은 세계 최초의 연속 공정용 스마트팩토리 플랫폼입니다.

제철소는 생산 계획을 세우는 일부터 최종 제품을 고객사에 인도하는 일까지 끊김 없이 연속적으로 이어져 있습니다. 때문에 제철소에 스마트팩토리를 적용한다는 것은, 1개 품목을 생산하는 단일 공장에 스마트팩토리를 적용하는 일과는 차원이 다른 스케일입니다. 포항제철소는 여의도 3배가 넘는 부지에 몇백 개의 공장들이 즐비하고, 생산하는 대표 강종만 수백 가지가 넘습니다. 그 생산 정보들이 산발되지 않도록 한곳에 모으고, 누구나 가공할 수 있게끔 정형화·데이터화하는 것이 포스프레임의 주요 기능 중 하나입니다. 포스프레임이 제철소에 100% 적용되면, 강철을 만드는 과정을 A부터 Z라고 가정했을 때, Z에서 발생한 불량의 원인을 A까지 추적해 잡아내는 것도 가능해집니다.

▲ 일관제철소의 스마트팩토리 운영 개념도. 후공정에서 발생한 문제의 원인을 상공정까지 자동으로 추적하여 진단하고, 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다.

l 포스코만의 기술? 비즈니스 파트너와 함께 나눈다

이런 독보적인 기술력, 기업시민 포스코는 어떻게 관리하고 있을까요? 우리만의 기술이라고 꽁꽁 묶어 놓았을 것이라 짐작했다면 오산! 포스코는 스마트팩토리 기술을 중소기업 등 비즈니스 파트너에 전파하기 위해 전국으로 뛰고 있습니다.

포항과 시흥에 공장을 두고 있는 ‘동국산업’은 포스코 열연재를 가공해서 고급 냉연재로 만든 뒤, 이를 자동차 부품사에 공급하는 기업입니다. 동국산업에서는 염산(HCl)을 이용해 소재 표면 스케일(Scale)을 제거하는 ‘산세 공정’을 거치는데, 고객들의 까다로운 품질 조건을 맞추고자 산세 공정에 많은 시간을 투입해야 했죠. 포스코에서 받은 열연재마다 스케일의 정도는 다르고 고객의 요구도 각기 달랐지만, 그 모든 조건을 맞춰 건건이 산세할 수 없기에 일단 모든 소재를 강제로 산세 처리하고 있었죠. 당연히 생산성은 떨어질 수밖에 없었습니다. 이 고질적인 문제를, 포스코의 스마트팩토리 기술이 획기적으로 해결했다는데요.

우선 포스코는 동국산업으로 열연재를 공급할 때 마다, 소재에 스케일이 어느 부분에 어느 정도 있는지를 예측한 데이터를 포스프레임을 통해 함께 보냅니다. 이 데이터는 어디에서 받느냐? 바로 동국산업에 구축한 ‘최적 산세 AI’입니다. 과거에는 작업자가 수작업으로 판단하던 산세 조건을, 이제는 이 AI가 포스프레임으로 부터 얻은 데이터를 바탕으로 분석해 자동으로 뽑아냅니다. 그 최적값으로 산세 처리를 하고 나면, 결과 데이터는 다시 포스프레임으로 넘어갑니다. 포스코 열연재가 동국산업에서 고급 냉연재로 가공되는 과정이 빅데이터로 포스프레임에 쌓이고 반복 학습을 거쳐 고도화됩니다. 양쪽의 데이터가 유기적으로 순환하며, 연결된 공장처럼 최적화된 제품을 생산하게 되죠. 동국산업의 스마트팩토리 가동 결과, 고객이 요구하는 품질을 확보하면서 산세 공정에 투입되는 시간은 최소화해, 생산성은 60%가 향상되고 고급재 판매량도 종전 대비 1.5배 상승하였습니다.

▲ 포스코와 함께 스마트 팩토리를 구축한 ‘동국산업’. 왼쪽 상단부터 시계열 순으로 포항공장 전경, 산세라인, 수소로, 광폭 전단 라인. (사진제공=동국산업)

포스코는 위와 같은 중견기업과 더불어, 중소기업을 위한 스마트팩토리 컨설팅에도 집중하고 있습니다. 포스코의 직접고객사뿐 아니라, 비거래사와 2차고객사들까지 그 대상에도 한정이 없죠. 중소기업벤처기업부와 공동으로 추진하는 ‘상생형 스마트공장 구축지원’ 사업으로 작년까지 110개의 기업에 스마트팩토리를 구축했는데요. 동시에 ‘스마트화 역량강화 컨설팅’도 패키지로 제공해, 포스코 고유의 현장 혁신 기법인 ‘QSS(Quick Six Sigma)’를 통한 선진적 현장 노하우를 전수하고 있죠. 2023년까지 200억 원을 출연하여 총 1,000개의 기업이 스마트팩토리 구축을 시행착오 없이 이뤄낼 수 있도록 힘을 보태고자 합니다.

이와 함께 포스코는 7대 상생협력 프로그램을 운영 중입니다. △공정한 거래기회를 부여하는 ‘개방형구매’, △최저가 낙찰제를 폐지하고 100% 현금 제때 주는 ‘제값 제때 주기’, △구직청년을 자체 교육하고 협력기업에 취업을 알선하는 ‘기업시민 잡매칭’ 등이 있는데요. 또한 1조 원을 출연해, 총 2조 원의 벤처펀드를 조성하고 아이디어 투자까지 일괄 지원하는 벤처밸리를 구축하여 청년들을 위한 창업지원 활동에도 앞장서고 있습니다.

스마트용광로를 중심으로 세계 제조업의 ‘등대’가 된 포스코. 국내에서는 직접 중소 비즈니스 파트너를 찾아가 스마트팩토리 구축을 위한 길잡이 역할에 적극적으로 임하고 있습니다. 포스코와 함께 더욱 스마트해질 대한민국 제조 산업을 함께 응원해주세요!