포스코는 제조와 사무 분야를 망라해 로봇자동화와 AI 도입을 통한 ‘자동화’와 ‘지능화’를 실현함으로써 ‘포스코形 인텔리전트 팩토리(Intelligent Factory)’를 구현하기 위해 노력 중입니다. 생산 공정부터 품질 관리까지 전 제조 현장에서 첨단 기술로 조업 혁신을 이끌고, 사무 분야에서도 반복 업무를 효율화해 고부가가치 업무에 집중해 나가는 데 박차를 가하고 있죠. 이번 「인텔리전트 친구를 소개합니다」에서는 제철소 현장 곳곳에서 포스코形 인텔리전트 팩토리 구현에 앞장서고 있는 직원들을 만나봅니다. 그 첫 순서는 스마트 CCTV와 AI 기술을 접목해 선재제품의 검수작업을 자동화한 포항 생산기술부 제품출하섹션의 인텔리전트 친구들입니다.

안녕하세요. 첫 번째 인친(인텔리전트 친구들), 포항 생산기술부 제품출하섹션 김성욱입니다. 저는 2018년 8월부터 제품 출하와 관련된 시스템 개선 업무를 담당하고 있는데요. 현재는 시스템 개선 업무에서 쌓은 경험을 토대로 현장에서 출하관제 업무를 하고 있습니다.

제품 출하 업무란 말 그대로 제철소에서 생산한 제품을 고객 또는 거래처에 정확하게 인도하는 것을 말합니다. 고객사의 요청이 들어오면 판매부서 주문 담당자가 선재제품 출하를 지시하고, 작업자는 크레인을 이용해 해당 제품을 운송 차량에 싣는데요.

이후 작업자가 선재제품에 부착된 라벨 정보와 MES 송장 정보가 일치하는지 육안으로 검수하는데 이 과정에서 고객사가 주문한 규격과 다른 제품이 출하되는 이재(異材)가 발생하거나, 반대편에 부착된 제품 라벨을 확인하려고 차량 위에 탑승했다가 발을 헛디뎌 낙상 사고가 날 수 있는 위험이 많았습니다. 안전사고 발생 위험은 물론이고, 이재가 발생하면 반품과 재작업으로 인한 손실뿐만 아니라 고객사 신뢰도에 영향을 미칠 수 있기 때문에 AI를 활용한 선재제품 검수작업 자동화 프로세스를 구축하기로 했습니다.

선재제품 검수작업 자동화 시스템을 구축하기 위해서는 제품 라벨과 운송 차량번호, MES 송장 정보를 실시간으로 대조하는 기술이 필요했습니다. 그래서 관련 정보를 촬영할 스마트 CCTV와 촬영한 이미지에서 문자를 추출할 AI 문자인식모델을 활용하기로 했는데요. 검수장 2개의 라인에 차량번호 인식 CCTV, 라벨 인식 CCTV를 각 2대씩 설치해 자동 촬영했는데, 이 과정에서 잘 보이지 않는 제품 라벨을 자동으로 확대하고 회전시켜 촬영하는 기능과 왜곡된 이미지를 보정하는 와핑연산 기술이 유용하게 쓰였습니다. 스마트 CCTV가 촬영한 차량 번호와 라벨 이미지는 라벨 위치, 형상, 문자 형태, 색상, 차량 번호 등 기존 데이터를 학습한 AI 문자인식모델로 텍스트만 추출해 스마트 CCTV 플랫폼의 검수시스템으로 전송했는데요. 차량에 상차된 제품 정보와 제품 라벨의 정보를 비교해 데이터가 일치하는지 작업자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 했습니다.   작업자가 직접 눈으로 확인했던 선재제품 검수작업을 자동화한 덕분에 안전사고 위험과 이재 발생률이 대폭 줄었고, 작업자의 업무 효율도 크게 높아졌는데요. 작업자의 물리적인 수작업으로 이뤄지던 검수 프로세스를 자동화해 안전사고의 가능성도 원천 차단했습니다. 특히, 검수작업 시간 감축에 따라 기존 차량 1대에 약 5분 걸렸던 제품 출하 시간이 1대에 약 2분으로 줄어들었고, 그 결과 하루 약 200톤 이상의 제품 출하 능력이 향상되는 결과도 만들어 냈습니다. 선재 제품에 시범 도입해 적용한 해당 시스템을 기반으로 다양한 각도, 조명, 오염 환경에서도 정확하게 라벨을 인식할 수 있는 고성능 AI 인식 모델을 개발해, 라벨 부착 위치가 각각 달라 작업자가 수작업으로 확인하고 있는 코일·후판 입출고 검수작업에도 확대 적용해 나갈 계획입니다.

스마트 CCTV 자동 검수 시스템 개발 당시 가장 문제가 됐던 부분은 제품 라벨 표면의 강한 빛 반사로 인한 인식 오류였습니다. 기존에 사용했던 제품 라벨을 비추던 직접 조명은 제품 라벨 표면에 강한 반사광을 만들어 AI CCTV가 문자를 제대로 인식하지 못했는데요.

이를 해결하는 데 제품출하섹션 두 사원 분들의 도움이 컸습니다. 이진교 사원과 김건우 사원은 인식 오류 사례를 하나하나 찾아내고, 상황별로 원인을 분석해 어떤 상황에서 인식 오류가 발생하는지를 알아냈습니다. 두 사원은 조명의 강도와 위치가 대부분의 인식 오류를 불러일으킨다는 점을 발견했고, 여러 조명을 실험한 끝에 커버를 씌운 간접 조명이 현장에 가장 적합하다는 것을 알아냈습니다. 이후 간접 조명으로 바꿔 현장에 가장 적합한 위치에 설치한 뒤에 제품 라벨이 선명하게 촬영돼 AI 문자 인식률이 98%까지 높아졌습니다. 만약 이진교, 김건우 사원의 꼼꼼하고 세심한 노력이 없었다면 문제를 해결하는 데 꽤 애를 먹었을지도 모릅니다.

수년간 동료들과 협력해 문제를 해결하는 과정에서 현장 환경과 AI 기술의 융합이 얼마나 중요한지를 깨달았는데요. 제철소에서 첨단 기술을 최대한 활용할 수 있도록 앞으로도 현장 환경을 지속 개선해 나가려고 합니다!

작업자가 차량 상부에 직접 올라가 육안으로 확인해야 했던 검수작업은 이제 스마트 CCTV와 AI 문자인식기술로 대체해 나가고 있습니다. 또한, 실시간 모니터링과 이상 감지 기능으로 잠재적인 위험을 사전에 파악하고, 즉각 대응할 수 있도록 여러 후속 작업을 이어나가고 있는데요. 이처럼 AI와 자동화 기술을 기반으로 한 인텔리전트 팩토리는 단순히 현장의 생산 혁신을 만들어 내는 것에 그치지 않고, 함께 일하는 우리 동료들의 안전을 확보하고 사고 재발을 원천적으로 방지하는 데에도 아주 중요한 역할을 해줄 거라 믿습니다.

앞으로도 제철소에 첨단 기술을 적극 도입해 작업자의 안전을 강화하고, 제품 이력 관리와 품질 신뢰성을 더욱 높여 나갈 수 있도록 최선을 다하겠습니다!

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 안전과 탄소저감 실천에 기여하는 기술을 개발하고자 최선을 다하고 있습니다. 더 나은 사회를 만들어가는 포스코그룹의 우수한 신기술을 소개합니다. 이번 편에서는 단 한 번의 버튼 클릭으로 모든 전로 조업을 100% 자동 수행해 취련사의 안전을 보장하고, 일관된 조업 품질을 유지하는 포스코의 ‘전로 원터치 조업 자동화 기술’을 소개합니다. 포스코그룹 신기술에 대한 수다를 계속 이어가는 기술+잇+수다, 지금 시작합니다!

인텔리전트 팩토리(Intelligent Factory)를 아시나요? 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터 등 4차산업혁명의 핵심기술을 적극 도입해 세계 제조업 미래를 혁신적으로 이끄는 등대공장을 넘어, 모든 공정에서 발생하는 데이터를 자동으로 수집·통합·서비스해 이를 기반으로 의사결정까지 수행하는 지능형 공장을 의미하는데요. 포스코는 지난 10월, 고로에서 나온 용선(쇳물)의 불순물을 제거해 깨끗한 용강으로 만드는 제강공정에서 단 한 번의 버튼 클릭으로 모든 조업을 100% 자동 수행하는 ‘전로 원터치 조업 자동화 기술’을 성공적으로 개발해 인텔리전트 팩토리로의 전환에 한 걸음 더 나아갔습니다.

▲지난 10월 24일 광양제철소 2제강 전로 원터치 조업을 성공 후 이동렬 광양제철소장과 직원들이 기념촬영하는 모습.

전로 원터치 조업 자동화 기술은 취련사의 개입 없이 AI를 활용해 모든 취련 작업을 100% 자동으로 수행하고, 취련이 완료된 용강의 출강 조업(출강, 배재, 코팅) 또한 IoT 기반 영상 계측 시스템으로 수집·분석한 시각 데이터를 AI로 학습시켜 자동화한 기술입니다.

이 기술 개발로, 취련사가 직접 현장에서 수작업으로 전 공정 프로세스를 제어하고 의사결정 하지 않고도 언제 어디서나 원격으로 설비와 공정을 자동으로 제어할 수 있게 됐습니다. 그뿐만 아니라 영상 계측기로 작업 현장의 사각지대와 고위험 지점을 모니터링해 위험 상황을 감지하면, AI가 단계별로 위험 알람을 제공해 안전사고를 예방하죠. 또, 일련의 단위 공정을 349건으로 세분화하고, 이를 통합하는 인터락(Interlock) 204건을 정립해 비상시에는 인터락을 즉시 적용하는 기능까지 갖춰 취련사들의 안전 보장은 물론, 온도와 성분 편차 없이 일관된 조업 품질을 유지할 수 있게 됐다는 데서 기술 개발이 갖는 의미가 매우 큽니다.

연간 2200만 톤의 조강을 생산하는 광양제철소 제강공장에서는 매일 제선에서 운반된 용선에서 불순물을 제거해 깨끗한 용강을 만드는 전로 조업이 이루어지는데요. 이러한 전로 조업은 공정 단계마다 취련사의 세심한 조작이 필요하기에 전로 3기당 11명이나 되는 많은 작업자가 투입돼야 했습니다. 무엇보다 취련이 완료된 용강의 온도는 1600℃ 이상이고, 그 무게 또한 300톤에 달해 취련사들은 늘 긴장감을 느끼며 업무에 임해야 했고, 크게는 안전사고 발생 위험도 뒤따랐죠. 현장 작업자들의 안전을 지키기 위해 지속해서 조업 자동화 도입을 위한 기술 개발의 필요성이 제기돼 왔습니다.

조업 환경이 시시각각 변화함에 따라 그동안 조업 과정에서 쌓아온 데이터 정합성이 하락한다는 문제 또한 제기돼 왔습니다. 철강산업 패러다임에 대비하려면 기존 조업 방식에 각종 AI 기술(디지털 트윈, 컴퓨터 비전 등)을 접목하는 디지털 전환(Digital Transformation)이 필수적인 과제였는데요. 포스코 광양제철소 제강부는 이러한 흐름에 발맞춰 원가, 품질, 안전성을 갖춘 지능형 자율제조를 구현하겠다는 목표를 세우고, 2018년부터 포스코 기술연구원과 원팀을 이뤄 기술 개발에 착수했습니다.

포스코 광양제철소 제강공장은 오랜 경험과 노하우로 숙련된 취련사를 다수 확보하고 있으며 오랜 기간 현장과 MES(Manufacturing Execution System, 생산관리시스템)를 연동해 방대한 조업 데이터를 축적해 왔기에 자동화 기술 개발에 확신이 있었습니다. 7년간의 기술 개발 끝에 기존 설비조작횟수 25번에서 단 한 번의 터치로 모든 공정을 자동화하는 기술을 개발할 수 있었는데요. 지금부터 제강 조업의 게임 체인저가 될 전로 원터치 조업 자동화 기술의 핵심 세 가지를 알아볼까요?

전로 조업은 용선에 산소를 취입하는 취련 과정을 시작으로 온도와 성분을 제어하고, 이를 측정하는 일련의 과정으로 이루어집니다. 이렇게 취련이 완료된 용강은 출강 공정(출강, 배재, 전로 코팅)을 거치는데요. 1초당 1.5톤이 출강되며 고온, 고중량을 다뤄야 하는 현장에서 설비를 육안으로 확인해야 했던 취련사는 적지 않은 눈 피로도와 업무 부하를 느껴야 했죠. 이러한 문제를 해결하고자 광양제철소 제강부와 기술연구원, 정비부서는 전로 작업 중 가장 어렵고 위험한 출강 자동화에 도전했습니다.

먼저 출강 작업의 위험 요소를 감지하고 정확하게 계측하고자 IoT 기반 카메라와 영상 계측기를 전로 주변에 설치해 다년간 데이터를 수집했습니다. 수집된 데이터를 컴퓨터 비전(Computer Vision)으로 처리하도록 하고, 전로 취련사의 오랜 노하우까지 제어 로직에 반영해 출강 조업 자동화를 이뤄냈습니다.

조업 자동화뿐만 아니라 작업 현장의 사각지대와 고위험 지점을 작업자 대신 모니터링해 위험 상황을 방지하는 시스템도 구축했는데요. 이 시스템은 위험 상황 발생 시 AI가 위험을 감지하고 판단해 경고 알람을 제공하고, 필요시에는 설비를 정지해 안전사고를 예방합니다. 포스코는 이 기술 개발로 안전 확보뿐만 아니라 조업 과정에서 발생하는 출강 실수율을 1.16%p 개선했습니다. 가장 고난이도인 출강 자동화 성공으로 전로 전체공정(취련, 배재, 코팅)에 대한 자동화 기술도 순조롭게 추진할 수 있었습니다.

포스코는 조업 빅데이터를 AI로 학습시켜 포스코형 AI 전로 열배합 모델도 구축했습니다. 전로 열배합이란, 취련사가 전로에 투입되는 용선, 스크랩, 부원료의 총열량을 계산하는 작업입니다. 지금까지는 전로 내 열원(熱源)이 많은지 부족한지를 취련사가 경험에 의존해 직접 판단해야 했고, 예측 불가능한 변수 발생 시 조업 실수가 뒤따른다는 우려가 있었습니다.

포스코는 기존 3년간 축적한 조업 빅데이터를 모델링하고 AI를 접목시켜 알고리즘화했습니다. 이를 통해 지속 변화하는 조업 환경에서도 편차 없는 품질을 생산할 수 있도록 했는데요. 이렇게 개발된 포스코형 열배합 모델은 97%의 온도·성분 적중률을 보이며, 이는 S급 취련사와 동등한 수준을 나타냈습니다.

광양제철소 제강부, 기술연구원, 디지털혁신실은 취련 공정을 자동화할 수 있는 디지털 트윈(Digital Twin) 기반 전로 원터치 자동화 시스템 개발에도 성공했습니다. 디지털 트윈 시스템이란, 현실에 존재하는 객체를 컴퓨터상에 디지털 데이터 모델로 표현하여 똑같이 복제하고 실시간으로 서로 반응할 수 있도록 하는 기술인데요. 이 기술을 도입해 현장과 동기화된 가상전로를 구현함으로써 시스템 내에서 통합 관리하고 모니터링 할 수 있게 했습니다. 나아가 언제 어디서나 단 한 번의 터치로 취련 공정을 원격으로 제어할 수 있는 시스템도 함께 구축했습니다.

지난 10월 24일 서울 포스코센터에서 전로 원터치 자동화 시스템의 시연회가 열렸는데요. 시연회에 참석한 이시우 포스코 사장은 광양 2제강 2전로 취련 공정을 원격으로 개시해 최상급 자동차 강판을 생산하는 데 성공했습니다. 고온의 용강이 담긴 전로를 제철소가 아닌 다른 곳에서 원격으로 조업해 최상급 강판을 생산해 냈다는 데에서 큰 의미가 있습니다.

▲지난 10월 24일 서울 포스코센터에서 열린 원터치 자동화 시스템 시연회 모습.

▲이시우 사장이 최등모 광양 제강부장과 기념 촬영하는 모습(왼쪽), 원격 전로 원터치 조업으로 생산한 도금 강판(EG 1500Mart강).

인텔리전트 팩토리로의 전환에 핵심이 될 전로 원터치 조업 자동화 기술은 지난 11월 6일 포항공과대학교 대강당에서 열린 ‘2024 포스코그룹 테크포럼’에서 혁신상을 수상하며 기술력을 인정받았습니다. 포스코그룹 테크포럼은 철강, 이차전지 등 핵심 사업 분야의 성과 공유는 물론 미래 혁신 기술 개발을 이끈 임직원들에게 포스코 기술대상을 시상하는 자리인데요. 기술 개발에 참여한 광양제철소 제강부 김관형 대리가 직접 무대에 올라 전로 원터치 조업 자동화 기술의 핵심과 비전에 대해 발표하며 큰 호응을 얻기도 했습니다.

포스코 광양 제강부와 기술연구원, 제강설비부, EIC기술부, 디지털혁신실, 포스코DX 모두가 원팀을 이뤄 전로 조업 전 공정을 100% 자동화한 이 기술 개발로, 25번의 설비 조작을 거쳐야 했던 어렵고 위험한 전로 조업을 이제는 언제 어디서나 단 한 번의 클릭으로 제어할 수 있게 됐습니다. 기술 도입 이후 현장의 취련사들은 더 이상 업무 부하를 느끼지 않아도 되고, 안전사고 위험에 대한 우려도 덜게 되었죠. 그뿐만 아니라 용강의 온도, 성분 적중률을 기존 94%에서 97%로 향상하고, 제강 실수율 또한 개선돼 일정한 제품 품질을 유지할 수 있게 됐습니다. 이를 통해 연간 338억 원의 기대효과를 불러올 것으로 기대하고 있습니다.

포스코는 가까운 시일 내 광양제철소뿐만 아니라 포항제철소, 인니제철소에도 전로 원터치 조업 자동화 기술을 적용하겠다는 로드맵을 발표했습니다. 인텔리전트 팩토리로서의 전환점을 연 이 기술 개발을 기점으로, 다양한 디지털 트윈 기반의 물류 자동화 시스템을 개발해 안전하면서도 최대 생산성을 달성할 수 있는 공정 프로세스를 구축해 나가겠다는 계획입니다. 앞으로 기술 기반의 초격차 비즈니스를 선도해 인텔리전트 팩토리로 도약해 나갈 포스코의 도전을 기대해 주세요!