산업현장에는 위험하고 힘든 공정이 많죠. 국내 최대 철강기업인 포스코그룹은 섭씨 1000도가 넘는 고로에서 쇳물을 만들고, 불순물을 제거하고, 고유의 레시피로 고품질 철을 만드는데요. 이러한 업무 특성상, 20~30년간 고도의 노하우를 체득한 기술자들이 반드시 필요합니다.

그런데 현장에서 활약하던 고숙련 노동자들이 대거 은퇴를 앞두고 있습니다. 그 수만 740만 명으로 경제활동인구의 25%에 이른다고 해요. 이에 베테랑 직원들의 기술 노하우가 반영된 산업용 로봇에 대한 기업들의 요구가 점차 커지고 있죠.

포스코DX는 이러한 산업용 로봇 시장에서 특히 두각을 나타내고 있는데요. 지금부터 포스코DX 로봇자동화센터와 로봇 사업을 알아보도록 하겠습니다!

올해 초 신설된 포스코DX 로봇자동화센터는 산업현장의 노하우를 바탕으로 제철소의 고위험·고강도 작업이나 제조·물류 등 로봇 엔지니어링과 소프트웨어 기술을 활용해 운영하는 조직인데요. 안전한 작업 현장을 조성하려고 산업현장의 인공지능(AI) 로봇 확산에 박차를 가하고 있습니다.

제철소는 쇳물을 다뤄 대표적인 고위험 현장으로 꼽히는데요. 로봇 자동화를 하면 안전한 사업장을 구축할 수 있습니다. 위험한 현장에 로봇을 사용하고 다른 곳에 사람을 투입하면 자연스럽게 업무 생산성도 올라가고요.

스마트 팩토리를 넘어 제조에서 수주·제조·판매까지 모두 자동화하는 ‘인텔리전트 팩토리’ 강자로 거듭나고 있는 포스코DX! 그럼 포스코DX가 현장에 적용한 사례를 자세히 살펴볼까요?

① 드로스 제거 로봇(Dross removal robot)
포스코 광양제철소 4도금공장에는 철판 표면에 아연을 입히는 공정이 있습니다. 이때 고온의 아연과 철판이 만나면 드로스(Dross)*라는 이물질이 생기는데, 이걸 제때 치워줘야 공정이 원활하게 이뤄져요. 그런데 펄펄 끓는 아연이 담긴 아연 도금 포트는 460℃를 오갈 정도로 매우 뜨겁습니다.

*드로스(Dross) : 고온의 아연과 철판이 만나 생긴 찌꺼기

이제 현장에서는 사람 대신 드로스 제거 로봇(Dross removal robot)이 뜨거운 아연 도금 포트 위에서 쉴 새 없이 드로스를 걷어내는데요. 4도금공장에서 작업자는 주로 운전실에 있고, 위험한 현장은 로봇이 담당합니다. 로봇을 도입하기 전에는 작업자 4명으로 구성된 1개조가 하루 10번씩 이물질을 직접 긁어냈다고 해요.

② 밴드 커터(Band Cutter) 자동화 로봇
또, 포스코DX는 포항제철소와 함께 냉연 공정의 밴드 커터(Band Cutter) 자동화를 추진했습니다.

철강재를 얇게 가공하는 압연 공정에서 생산된 코일은 이동하면서 풀리지 않도록 밴드로 묶어 두루마리 휴지 형태로 각 공장으로 출하하는데요. 재가공 작업을 하려면 코일에 묶인 밴드를 제거해야 하는데, 이때 밴드가 강하게 튕겨 오르며 작업자가 상해를 입을 수 있습니다.

이러한 안전사고를 예방하기 위해 포스코DX는 밴드 커터 자동화 로봇을 도입했습니다. 이 로봇은 냉연 공정뿐만 아니라 스테인리스와 전기강판 공정에서도 동일하게 적용할 수 있어 더욱 확대될 전망이라고 합니다!

③ 사가(Saggar) 로봇
뿐만 아니라 포스코DX는 이차전지 소재를 생산하는 포스코퓨처엠 광양 양극재 공장과의 협력도 강화하고 있는데요.

양극재를 담아 굽는 내화용기인 ‘사가(Saggar)’ 교체 작업에도 로봇 자동화 시스템을 적용한 것이죠. 사가는 리튬에 담겨 구워져 부식이 많이 돼 주기적으로 교체를 해줘야 하는데, 수량이 많아 작업 강도도 높았다고 해요.

그런데 포스코퓨처엠이 엑스레이로 폐사가를 검출하고, 포스코DX가 검출된 폐사가를 새사가로 교체하는 자동화 작업을 수행하면서 작업자의 피로도도 줄고 작업을 효율적으로 수행하게 됐습니다! 포스코DX와 포스코퓨처엠은 포항 NCA 양극재 공장에도 자동화 시스템을 적용하려고 긴밀히 협업하고 있고요.

④ 무인운송로봇(AGV·Automated Guided Vehicle)·ACS(AGV Control System)
올해 광양에 준공한 포스코 풀필먼트센터에도 포스코DX의 로봇 기술이 도입됐는데요.

포스코DX는 서로 다른 역할을 하는 여러 제조사의 로봇을 현장에 도입하면서 로봇 간 협업과 작업 할당 등 통합관리를 위한 ACS* 솔루션을 확보하고 현장에 적용했습니다. ACS는 무인운송로봇(AGV·Automated Guided Vehicle)이나 자율이동로봇(AMR·Autonomous Mobile Robot)에 작업을 할당하고, 서로 충돌하지 않도록 최적의 경로를 생성하는 시스템인데요. 이 시스템을 다임리서치와 공동으로 개발했습니다.

*ACS(AGV Control System) : 여러 대의 무인이송 장치의 교통을 제어하는 시스템

또, 포스코퓨처엠에서 양극재 생산용량을 증설하면서 무인운송로봇을 활용해 원료 이송을 자동화하고 있습니다. 현재 이 사업은 포항·광양·퀘벡까지 진행 중이고요.

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포스코그룹 대표 사업 분야의 동향을 전문가가 직접 알기 쉽게 알려드립니다. 3편은 철강산업에서 순환경제를 실현하는 최신 트렌드 3R에 대한 이슈를 포스코경영연구원 이종민 수석연구원과 함께 짚어봅니다. 전 세계 철강산업에 지대한 영향을 미치고 있는 순환경제 3R 트렌드와 포스코의 에너지 절감 사례 등 다양한 이야기를 살펴봅니다.

최근 천연자원을 절약하고 환경에 미치는 영향이 적은 산업을 구현하고자 하는 사회적, 경제적 목소리가 커지고 있습니다. 이에 따라 철강산업도 혁신적이고 지속가능한 솔루션 개발로 철강제품 생산과정에서 생기는 부산물 회수율을 높이고 품질을 향상하고자 노력하고 있는데요.

3R 캠페인은 2008년 영국 웨일스에서 처음 나타난 환경운동입니다. 쓰레기를 줄이고(Reduce), 버릴 물건을 다시 사용하고(Reuse), 재활용 제품(Recycle)을 적극적으로 사용하자는 취지에서 Reduce, Reuse, Recycle 개념으로 출발했습니다. 이 개념이 산업 속으로 들어오면서 산업에서의 3R 기술은 새로운 개념인 Recover, Replace, Rot 등을 추가해 4R을 구분하기도 합니다.

예를 들어, 화학산업에서는 ‘Rot’ 개념을 적용해 플라스틱 제품이 잘 썩도록 만드는 기술을 개발함으로써 환경 피해를 최소화하기도 하고, ‘Replace’ 개념을 도입해 환경오염의 위험이 있거나 인체에 유해한 물질을 새로운 것으로 대체하는 기술을 개발하기도 합니다. 하지만 기존 3R과 명확한 구분이 어렵거나, 산업에 따라 적용하기 어려운 상황도 있죠.

최근 철강산업에서도 순환경제가 강조되면서 3R 트렌드의 바람이 거셉니다. 철강산업에서 사용하는 3R 기술은 ‘Reduce(감소)’, ‘Recover(회수)’, ‘Recycle(재활용)’ 종류로 구분할 수 있는데요. Reduce 기술은 철강제품 생산 과정에서 사용하는 에너지와 원료의 사용량을 감축하는 기술로, 효율적인 제품 설계, 생산공정의 최적화, 에너지 효율성 향상 기술 등입니다. Recover 기술은 생산과정에서 발생하는 부산물이나 폐기물을 회수해 재사용하거나 다른 용도로 사용하는 기술입니다. 마지막으로 Recycle 기술은 사용한 제품이나 원자재를 분해해 재사용하거나, 다른 용도로 활용하는 기술을 의미합니다.

철강산업은 에너지 소비가 많은 제조업이라 에너지 소비 축소에 중점을 두고 기술을 개발합니다. 특히 철강 제조 프로세스 중 에너지 사용 비중이 가장 높은 고로(Blast furnace) 공정을 중심으로 다양한 기술을 개발하고 있습니다. 대표적인 기술은 미국 DOE(에너지부 : Department of Energy) 등에서 주도하는 Hot Oxygen Injection 기술로 현재 Pilot 수준의 기술 진척을 보이고 있는데 고로에 고온 산소를 주입함으로써 기존 고로 대비 생산성을 15% 증가시키는 기술로, 단위 에너지 당 철강 생산량을 극대화하는 기술입니다. 고로의 배출가스를 다시 고로의 연소 가스를 미리 예열하는 데 사용해 연료비를 절감하는 Blast Furnace Heat Recuperation 기술과 화학⋅금속산업에서 광범위하게 사용되는 Plasma를 고로 공정에 이용해 Metal Loss를 최소화하는 기술인 Plasma Blast Furnace 기술도 에너지 절감 기술의 대표적 사례라고 할 수 있습니다.

스마트 팩토리 기술은 철강제품 제조 시 수율을 향상시켜 원자재, 에너지 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 스마트 팩토리를 구현해 불량률 저감, 의사 결정 시간 단축, 불필요한 재고나 설비장애발생 감축, 사고발생건수 감소, 이상대응시간 단축 등 다양한 효과를 기대할 수 있습니다.

포스코 제강공정은 용선의 온도, 성분, 원료가 달라도 조건에 맞춰 AI가 학습하도록 설계해 온도 적중률을 80%에서 90% 이상으로 높여 원료 사용량을 60% 정도 감축했습니다.

포스코 연주공정은 기존에 수많은 소재 중 대표 소재만 의무적으로 100% 표면 검사 후, 이상 발생 시 모든 소재 대상으로 검사를 확대해서 결함을 제거했는데요. 스마트 팩토리 도입 후 품질 이상에 대한 기준을 AI에 입력하고 결함이 있는 소재만 선별해서 원인을 분석하는 표면 품질 예측 모델을 적용해 연간 6억 원의 원가를 절감했습니다.

포스코 도금공정에서는 딥러닝으로 제품의 강종⋅두께⋅폭⋅조업조건과 목표 도금량을 스스로 학습해 정확하게 제어하도록 해서, 기존 도금 제어 적중률을 89%에서 99% 이상으로 끌어올렸습니다.

탄소저감을 목표로 신공정을 개발하고 있지만 수소환원기술 상용화까지는 상당한 시간이 걸릴 것으로 보입니다. 매몰비용 등을 따지면 기존 고로 설비를 계속 활용할 수밖에 없습니다.  따라서 현재 사용 중인 고로에 대한 에너지 절감 기술 개발이 활발하게 이뤄질 전망입니다. 스마트 팩토리 기술은 Al 기술 발전과 맞물려 철강사들이 경쟁적으로 도입하면서, 기술 경쟁이 가장 뜨겁게 이뤄질 분야가 될 것으로 보입니다.

철강산업 Recover 기술은 생산과정에서 발생하는 부산물이나 폐기물을 회수해 재사용하거나 다른 용도로 사용하는 기술입니다. 글로벌 철강산업은 이로 인해 전 세계적으로 97.3%의 효율성을 보여주고 있습니다.

세계적으로 철강 생산 시 생기는 철강제품, 부산물, 폐기물 비율은 각각 64.4%, 32.9%, 2.7% 수준입니다. 이 중 철강생산과정의 대표적 부산물인 슬래그(slag)는 시멘트, 비료 산업의 원료로 사용하거나 로드스톤 또는 아스팔트에 쓰입니다. 분진(dust) 등에서는 아연(Zinc)이나 철(Iron) 성분을 회수합니다.

슬래그
철강제품 생산 시 발생하는 부산물 중 가장 대표적인 것은 슬래그인데요. 매년 4억 톤 이상 만들어지며, 이 가운데 고로슬래그는 시멘트 또는 비료의 원료로 사용합니다. 철광석으로부터 철을 분리하고 남은 물질인 슬래그는 어디에서 발생했는지에 따라 고로슬래그와 제강슬래그로 구분할 수 있습니다. 고로슬래그는 고로에서 쇳물을 만들 때 생성된 암석 성분의 뜨거운 용융슬래그입니다. 이를 밀폐된 설비에 넣고 고압의 물을 분사해 급속 냉각하면 모래 형상의 수재슬래그가 되고, 야드에서 서서히 냉각하면 괴재슬래그가 되죠.

고로에서 생성된 수재슬래그를 시멘트의 주원료이자 천연자원인 석회석 대신 사용해 시멘트를 만듭니다. 석회석 대신 슬래그 사용 비율을 높이면 석회석 사용량을 45% 가량 절감할 수 있고, 시멘트가 물과 결합하면서 발생하는 수화열(水和熱)이 낮아 콘크리트 균열을 줄일 수 있으며 내구성과 강도도 높일 수 있습니다. 괴재 슬래그 와 제강슬래그는 토목용 골재로 사용해 석산(石山) 개발을 억제하고 골재 채취⋅가공 공정 등에 사용할 에너지를 절감하는 효과가 있습니다.

부생가스
코크스 오븐의 COG(Coke Oven Gas), 고로의 BFG(Blast Furnace Gas), 전로의 LDG(Linz-Donawitz converter Gas)와 같은 부생가스에는 메탄(CH4), 일산화탄소(CO) 등의 성분이 포함되어 있습니다. 이런 부생가스는 연료로 사용하기에 충분한 에너지를 보유하고 있기 때문에 재사용되는데요. 발전소에서는 가스 압축기로 부생가스를 압축해 가스터빈에서 1차 전력을 생산한 후, 배출되는 고온의 배기가스를 회수해 스팀터빈에서 2차 전력을 생산합니다. 부생가스는 99% 회수해 재이용하거나 발전시설에서 전력 생산에 사용하는 것이죠!

철강산업 부산물 회수 기술개발은 수십 년간 이어져오면서 주목할 만한 성과를 냈습니다. 시멘트, 비료 산업 등 타산업의 원료로 사용하면서 모범적인 공급사슬을 구축했고, 토목용 골재로 사용하는 괴재와 제강슬래그는 무리한 석산(石山) 개발을 줄여 환경 파괴를 최소화하는 효과를 냈습니다. Recover 기술은 철강산업의 지속가능성을 극대화한 분야로, 앞으로도 꾸준한 기술 고도화와 개발이 필요한 분야입니다.

Recycle 기술은 사용한 제품이나 원자재를 분해해 재사용하거나, 다른 용도로 사용하는 기술입니다. 현재 철강산업에서는 철스크랩에 관련한 다양한 Recycle 기술이 개발 중인데요. 철스크랩은 전기로 제강의 주요 원료로 사용되고 있으며, 고로 프로세스에서도 저HMR(Hot Metal Ratio) 조업으로 이산화탄소 배출을 줄이는 재활용 기술을 집중적으로 개발하고 있습니다.

순환성 원소 제거 기술
대표적인 철강산업 Recycle 기술로 철스크랩의 순환성 원소(tramp element) 제거 기술을 들 수 있습니다. 철스크랩에 포함된 구리(Cu)나 주석(Sn) 같은 순환성 원소는 쉽게 제거하거나 분리할 수 없는 한계가 있어, 이들 원소가 들어가면 고순도 철강제품 제품을 생산하기 어렵습니다. 따라서 전기로 공정에서 구리와 주석 등을 효과적으로 제거하는 기술에 초점을 맞춰 연구개발이 이뤄지는데요. 구리에 관해서는 저온 슈레더(shredder) 법, 알루미늄 용액 침적법, 아민 이온을 함유하는 암모니아 용액으로 구리를 분리하는 습식 기술 등을 개발 중입니다. 주석 제거에도 다양한 물리적, 화학적 방법을 적용한 기술을 시도하고 있습니다.

AI 활용 철스크랩 검수 시스템

인공지능을 활용한 철스크랩 검수 시스템도 개발 중입니다. 최근에는 철스크랩 재활용 효과를 높이는 Al 활용 화상 검수 자동화가 활발히 이뤄지고 있습니다. 철스크랩은 재활용하기 전 경량, 중량, 생철 등 다양한 등급으로 분류하고 불순물 함량 정도를 분석하는 과정을 거칩니다. 지금까지는 현장 작업자들이 육안에 의존해 작업했기 때문에 판별 오류, 안정성 이슈가 자주 제기됐는데요. Al를 활용한 화상 검수 자동화 시스템을 도입하면 데이터를 기반으로 철스크랩 등급 비율, 품질 등을 자동으로 분류하고 검수할 수 있어 판별 정확도도 높아지고 비용 절감도 가능해집니다. 2~3년 전부터 일본과 중국 등에서 경쟁적으로 기술을 개발하고 있으며, 한국에서는 아직 철스크랩 분류 시스템이 업계에 보편적으로 적용된 상태는 아니지만 개발 실증 단계에 돌입했습니다.

블록체인 기술
블록체인 기술 역시 아직 쉽게 찾아볼 수는 없지만, 앞으로 관련 철스크랩 산업의 추적성, 투명성과 인증 관련 문제를 해결할 대안 기술로 주목받고 있습니다. 블록체인을 활용하면 거래와 운송 현황이 기록되고 문서화되므로, 수집에서 처리에 이르기까지 각 단계에서 신뢰할 수 있는 기록이 남는다는 장점이 있습니다.

드론 활용 기술
드론을 활용하면 상공에서 실시간으로 현장을 관찰함으로써 철스크랩 야적장에서 일어나는 안전 문제를 사전에 해결하고 사고 위험을 최소화할 수 있습니다. 또, 드론에 카메라와 센서를 장착해 혁신적인 재고 관리도 가능합니다.

최근 들어 가장 기술개발이 활발한 분야는 스마트 팩토리 기술과 철스크랩 관련 분야입니다. Reduce 관점에서 스마트 팩토리 기술은 수율 향상과 에너지 소비 절감 등의 효용이 확실하고, 관련 기술의 발달로 적용 분야의 폭도 넓어지고 있습니다. 저탄소 시대에 특히 각광받는 분야인 철스크랩 산업은 수집, 분류 등에 Al 및 드론기술을 적용해 재활용률을 높이려는 노력과 투자가 매우 활발합니다.

포스코 역시 순환경제의 흐름 속에서 빠르게 변해가는 철강산업, 3R의 관점에서 밝은 미래를 그려가고 있습니다.

l 소문으로 듣던 분을 이렇게 뵙네요! R 사원님 맞으시죠?

안녕하세요! 네, 제가 포스코에서 가장 손이 빠르다고 소문난 R 사원 맞습니다. 주 52시간 근무하는 다른 직원들과 달리 365일 24시간 근무해도 체력이 끄떡없죠. 업무 능력도 물론이고요.

아, 이름을 안 알려드렸네요! 제 이름은 RPA입니다. Robotic Process Automation의 줄임말이죠. 업무 처리 자동화 로봇이라고 부르는 분도 있어요. ‘신속 정확’ 이것이 저의 업무 모토입니다. 저는 단순 반복 업무를 빠르고 정확하게 처리함으로써 업무 품질을 향상시킬 수 있답니다. 수작업에서 발생하는 휴먼 에러를 방지하고 업무를 모니터링해 업무 투명성도 높일 수 있어요. 그리고 언급했듯이 저는 24시간 365일 업무가 가능하고 업무량의 변화에도 유연하게 대응할 수 있죠.

저는 포스코그룹 사내 인트라넷에서 ‘직원 찾기’로 검색하면 팀장, 과장, 대리를 거쳐 제일 밑에 이름이 올라와 있는 엄연한 ‘사원’이에요. 개인 PC와 회사 메일 계정도 있는걸요? 또는 저를 필요로 하는 직원분들의 PC에 소프트웨어처럼 설치되어서 그들이 주신 업무를 알아서 자동으로 처리해드려요.

l 그럼, 포스코그룹에서만 일하세요?

아하하, 아니에요. 저는 산업 군을 막론하고 사무 업무가 있는 모든 곳에서 일할 수 있어요. RPA는 2014년 글로벌 금융사를 중심으로 도입이 시작돼 점차 다른 산업으로 확산 중인데요. 요즘 코로나19 이후 자동화가 크게 주목받으면서 저에 대한 관심이 높아지고 있어요. 주 52시간 근무제 도입에 따른 인력 운영의 어려움도 제 인기에 한몫했고요. IT 분야 리서치 기업 Gartner의 전망에 따르면 2022년에는 대기업 85% 이상이 RPA를 사용하게 될 거라네요.

제가 포스코에 들어온 건 2017년이에요. 그때만 해도 국내에서 RPA는 낯선 시스템이었어요. 그래서 포스코의 유능한 직원들이 외부의 힘을 빌리지 않고 직접 저를 개발해서 사용해 오셨죠. 제가 포스코에서 본격적으로 확산된 건 올해부터예요. 이번에는 RPA 중에서도 포스코ICT에서 자체 개발한 ‘A.WORKS(에이웍스)’를 이용하기로 했고요. A.WORKS는 작년에 출시했는데요. 포스코ICT가 그간 제철소의 스마트 팩토리 기술로 갈고닦은 실력을 기초 삼아 개발한 솔루션이에요. 현재 하나금융티아이, 신세계아이앤씨 등 파트너사와 함께 일하고 있고 아마존에서도 판매될 만큼 국내에서 가장 ‘잘나가는’ RPA랍니다! 국내외로 A.WORKS를 사용하고 있는 기업 수가 28곳(Pilot 포함)이라고 하네요!

▲ 포스코ICT ‘A.WORKS(에이웍스)’ 구동 화면

l 일하시는 걸 슬쩍 보니 손이 정말 빠르시던데, 어떤 업무 중이셨어요?

판매생산조정실의 포대리님이 시키신 물류 운임비 정보를 계약 별로 입력하는 업무를 처리하고 있었어요. 원래 이 업무는 담당자가 해운지수, 유가 계약 원가 정보를 수집한 후 확정된 운임비를 회사 콘텐츠함에 저장하고, 이 정보 가지고 회사의 통합물류 시스템에 접속해서 계약 별로 운임비를 등록하는 여러 단계를 거쳐요. 그리고 최종적으로 데이터를 점검해서 각 계약 담당자에게 결과 메일을 발송해야 마무리가 되죠. 포대리님이 직접 하면 건 별로 총 30분이 걸리는데요. 저는 이걸 7~8분 내로 끝낼 수 있어요. 이렇게 매일 포스코센터에서 열일 중이에요.

l 포스코 하면 ‘제철소’가 떠오르는데, 제철소에서도 일하세요?

네 물론이죠. 제철소는 거대한 설비라고만 생각하실 수 있지만, 이런 설비들을 잘 가동하기 위해서 수많은 사무 업무가 필요하죠. 이 사무 업무들 가운데는 제가 잘할 수 있는 단순 반복적인 일들도 있어요. 포스코 제철소가 ‘Smart Factory’인 건 아시죠? 저는 설비를 직접 움직이는 기능을 하지는 않지만, 인공지능과 같은 4차 산업 혁명 기술과 접목해서 스마트 팩토리 구현에도 일조하고 있답니다. (이렇게 고도화된 저는 IPA(RPA+AI, Intelligent Process Automation)라고 불러요!)

저를 백분 활용하기 위해서 지난 9월 24일 포항제철소는 ‘일하는 방식 변화를 위한 RPA 경진대회’를 개최하기도 했죠! RPA의 필요성과 성공 사례를 알리고 RPA 구축을 사내 전반으로 확대하고자 열린 대회였어요. 부문별 예선을 거쳐 10개 팀이 각자 개발한 RPA 기술을 발표했는데요. 최우수상은 ‘제품 검사 장치 품질 모니터링 자동화’ 기술을 발표한 열연부 오세광 대리님이 수상했어요.

제철소에서 철강재를 생산하다 보면 제품에 이런저런 표면 결함이 생길 수 있어요. 이때 결함이 어디에 발생했는지, 어떤 종류의 결함인지 확인하고 시스템에 입력하는 건 단순반복적인 일이죠. 오세광 대리님은 이걸 저에게 맡기신 거예요. 제가 말씀드렸죠? 신속! 정확! 제가 이 일에 투입되면 3시간이 걸리던 일을 5분 만에 끝낼 수 있고요, 휴먼 에러를 방지할 수 있어 생산 장애도 대폭 낮출 수 있어요.  포항제철소는 제철소 곳곳에서 이런 RPA, IPA 과제들을 수행하면서 사무 자동화를 실현하고 있죠!

l 그런데 RPA가 일을 다 해주면 옆자리 대리님은 뭐 하세요?

포대리님이요? 제가 귀찮고 시간을 잡아먹는 단순 반복 업무를 대신해드리는 동안 부가가치가 높은 업무에 역량을 집중하고 계시죠. 과거에는 포대리님이 직접 처리해야 했던 소모적인 업무를 제가 쏜살같이 처리해드리니 포대리님은 남은 시간에 새로운 아이디어를 내고, 가능성을 검토하는 등 고효율 업무에 힘을 쏟고 계세요. 포스코의 스마트 제철소에서 과거의 수작업을 인공지능이 컨트롤하면서 작업자들은 단순 반복적인 업무를 넘어 더욱 창의적이고 생산적인 일에 몰두할 수 있게 된 것처럼 말이에요.

포스코에서 손이 가장 빠른 R 사원은 ‘신속 정확’을 모토로 오늘도 사무실과 제철소 곳곳에서 부지런히 직원들의 업무 부담을 덜어주고 있다. 인터뷰를 마치며 R 사원에게 일하면서 가장 뿌듯한 때가 언제인지 물었다. R 사원은 “제가 절약해드린 시간으로 직원분들이 사랑하는 사람들과 시간을 보내거나 자기계발에 몰두하는 모습을 볼 때 가장 뿌듯하다”며 흐뭇하게 웃어 보였다.

포스코가 오픈소스와 IoT 센싱기술로 ‘제철소 내 무인전산실 모니터링 시스템’을 개발해 저비용 스마트전산실 체계를 구축했다.

포항제철소 EIC기술부는 오픈하드웨어(라즈베리파이)와 인터넷에서 구할 수 있는 오픈소스 프로그램(자빅스, 그라파나 등)을 활용, 시스템 구축에 성공했다.

▲포스코가 오픈소스와 IoT 센싱기술로 ‘제철소 내 무인전산실 모니터링 시스템’을 개발했다. 직원이 화면을 통해 현장 IT장치 상태와 무인전산실 환경 등을 실시간으로 모니터링하는 모습.

포항제철소에는 공장자동화시스템 운용을 위한 32개의 전산실이 있으며, 전산실에는 서버와 네트워크, UPS 장치 등이 설치돼 있다. 하지만 전산실 직원들이 지난 6월 준공된 스마트 데이터센터에 대거 입주함에 따라 무인화된 전산실의 효과적인 관리방안이 필요했다. 전산실 내 온도, 먼지, 침수 등의 환경과 서버 경고 램프 점등, UPS 상태 경보 등 기존에 직원들이 하던 점검이 어려워졌기 때문이다.

무인 전산실과 전기실, 사외 변전소 등을 실시간 감시하지 않으면, 이상 발생 시 초동 조치가 지연돼 대형 설비장애를 불러올 수 있다. 그렇다고 상용 솔루션으로 감시 시스템을 구축할 경우, 적용 가능한 센서 종류가 적고 개조와 개선이 제한적이며 유선케이블 구성 등으로 설치비용이 높다는 단점이 있다. 정비를 위해 주기적으로 현장방문하는 방식은 인력과 시간 소요가 많고 위험요소에 쉽게 노출되며 사후정비로 인해 돌발 업무가 증가한다.

포스코는 이를 해결하기 위해 자체 시스템을 구축하기로 하고, 보드판을 제작해 IoT 제품과 오픈소스 솔루션 기능을 테스트했다.

시범 구축은 제선부 3·4고로와 화학시험 공정을 대상으로 했다. 실시간 원격진단이 불가한 사설망(폐쇄망) HMI 시스템과 네트워크 장비를 연결, 온도·습도·진동 측정 IoT센서를 활용해 무인 전산실·전기실의 환경정보와 에어컨 가동상태를 무선으로 수집했다.

사설망 설비 데이터 수집은 모니터링 대상 설비에 오픈소스 모니터링 솔루션인 자빅스(Zabbix)를 설치해 수집하고, 현장 환경데이터는 무선통신이 지원되는 IoT센서를 활용해 수집했다. 수집된 데이터는 실시간 수합해 원거리에 있는 서버로 전송하며, 서버에 저장된 데이터는 역시 오픈소스 통합 대시보드 솔루션인 그라파나를 통해 사용자의 화면에 나타난다.

설비성능 모니터링용 데이터 자동 감시기능도 강화했다. 설비 장애 발생시 자동으로 이상 상태를 감지해 휴대폰 문자로 전송하며, 주요 모니터링 데이터를 이상 조건으로 설정헤도 알람을 받을 수 있다. 데이터 변화 추이를 활용해 설비 상태 예측도 가능해졌다.

포스코는 이번 IoT 활용기술을 전기설비 화재감시, 밀폐공간 가스감지, 제한구역 출입감지뿐 아니라 계측 설비, IT장비 및 환경감시와 관련된 제철소 내 다양한 개소에 접목해 정비 효율성을 높이고 비용을 절감할 계획이다.

포스코가 스마트 CCTV 인프라를 구축하고 시범 공장을 시작으로 모든 체철소에 확대 적용해 나갈 계획이다.

포스코는 지난 7월 2일 제철소 현장에 특화된 영상분석 기술을 접목해 스마트 CCTV 인프라를 오픈했다. 포스코형 스마트 CCTV를 적용하면 지금까지 작업자가 육안으로 판단하던 조업 모니터링 방식을 시스템을 통한 자동감지 방식으로 획기적으로 개선할 수 있다.

고열∙고위험 작업이 반복되는 제철소에는 조업 현장을 원격으로 모니터링할 수 있는 시스템이 필수다. 하지만 설치되어 있는 CCTV의 90%가 저화질의 아날로그 방식인데다 분진이나 진동이 잦은 조업 환경에서는 인식률이 더 떨어질 수밖에 없다. 또한 한 명의 작업자가 동시에 50여 개의 CCTV 화면을 동시에 확인해야 하기 때문에 정밀 모니터링에도 한계가 있었다.

이런 문제를 해결하기 위해 포스코는 포스프레임(PosFrame, 포스코 고유의 스마트팩토리 플랫폼) 기반의 스마트 CCTV 인프라를 구축하고, 포항 및 광양의 3개 시범 공장을 대상으로 기존 아날로그 CCTV의 스마트화 및 신규 고화질 CCTV 설치 작업을 완료했다. 광양 3도금공장과 포항 2후판공장에는 기존 아날로그 CCTV의 화질을 개선하고 디지털 변환이 가능하도록 해 영상 저장 및 인식을 통한 사후 분석이 가능하게 됐다. 광양 2제강공장에는 고화질의 스마트 CCTV를 신규로 설치하고 영상인식 기술 테스트와 현장 적용 검증을 마쳤다.

포스코형 스마트 CCTV의 핵심은 문자, 형상, 모션, 열/화상, 구역을 인식하는 상용영상 해석기술에 설비, 재료, 조업 등의 제철소 맞춤 정보를 학습시킨 데 있다. 이에 따라 설비 번호를 영상에서 자동으로 인식하고 추적해 설비 효율화를 높이거나 전수 품질 검사도 가능하다. 또한 열화상 등 다중 영상장치로 화재 위험을 사전에 감지해 예방할 수도 있다.

포스코는 스마트 CCTV를 제철소 전 공장으로 확대 적용해 설비 효율화 및 품질을 높이고 안전한 제철소를 만드는데 앞장서는 한편, 딥러닝 알고리즘을 추가로 탑재하고 영상 인식률을 98%까지 높이는 등 스마트 CCTV 인프라를 더욱 고도화 할 계획이다.

 l 글 과학기술칼럼니스트 이준정 박사

l 제4차 산업혁명의 시대!

제레미 리프킨(Jeremy Rifkin)은 2011년 발간한 『제3차 산업혁명』에서 산업혁명의 개념을 제안한 바 있다. 그는 19세기의 제1차 산업혁명을 증기기관과 석탄이 인쇄와 신문이란 소통 기술을 만나 경제가 급속히 부흥하게 된 현상으로 분석했고, 20세기 제 2차 산업혁명은 석유자원과 전기에너지가 전화와 텔레비전이란 새로운 소통 수단을 만나 또 다시 급속한 경제성장을 이룬 현상으로 분석했다.

그런데 21세기 들어 중국의 산업이 부흥하고 석유가격이 배럴 당 150불에 근접할 정도로 폭등하는 현상을 보며, 기존의 화석에너지 시스템으로는 더 이상 획기적인 경제성장을 기대할 수 없는 한계점에 부딪혔다고 판단하고 석유에너지 시대의 종말을 주장했다.

그는 태양에너지와 풍력에너지 같은 새로운 에너지 시스템으로 경제 패러다임을 바꿔야 획기적인 경제성장이 가능하다고 진단했는데, 21세기 경제는 신재생 에너지를 기반으로 인터넷을 통해 소통하는 새로운 시스템이 지배하는 제3차 산업혁명기라고 주장했다.

산업은 사물인터넷을 중심으로 한 스마트 공장으로 바뀌고, 제품개발, 생산, 유통, 물류 등 전체 제조 단계에서 이뤄지는 작업과 서비스를 정보통신기술과 결합하여 생산성, 품질, 원가, 그리고 고객만족도까지 획기적으로 향상시킬 수 있어 또 한번의 경제 부흥기를 기대할 수 있다. 제레미 리프킨이 분류한 산업혁명의 기준에 따르면 최근 화두가 되고 있는 제4차 산업혁명도 제3차 산업혁명의 영역에 포함된다고 볼 수 있다.

l 세계 각국에서의 산업혁명 움직임

l 포스코형 스마트팩토리