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전로 원격 원터치 자동화 기술로 초격차 기술경쟁력을 선도한다

2024-11-05

100년기업의 열쇠 인텔리전트 팩토리! 전로 원격 원터치 자동화 기술로 초격차 기술경쟁력 선도한다.

포스코는 2019년 국내 기업 최초로 세계경제포럼(WEF)에서 ‘등대공장’으로 선정됐습니다. 등대공장이란 사물인터넷(IOT)과 인공지능(AI), 빅데이터 등 4차산업혁명의 핵심기술을 적극 도입해 세계 제조업 미래를 혁신적으로 이끌고 있는 공장을 의미하는데요. 포스코는 여기서 한 걸음 더 나아가 스마트 팩토리에 AI를 결합한 인텔리전트 팩토리(지능공장)으로의 전환에 박차를 가하고 있습니다. 100년 기업의 열쇠이자, 포스코의 미래를 책임질 인텔리전트 팩토리. 오늘은 인텔리전트 팩토리의 초석이 되어줄 광양 제강부의 전로 원터치 자동화 기술에 대해 알아봅니다.

최근 클라우드, 인공지능 기술이 급격히 발전함에 따라 산업계는 스마트 팩토리에 AI를 결합한 ‘인텔리전트 팩토리’로의 전환에 박차를 가하고 있습니다. 인텔리전트 팩토리란 기존 스마트 팩토리에서 단순히 프로세스가 자동화되는 차원을 넘어, 모든 공정 전체에서 발생하는 데이터를 자동으로 수집∙유통∙서비스하고 그에 기반한 의사결정까지 자동으로 판단하고 관리하는 것을 말하는데요. 포스코는 인텔리전트 팩토리 전환으로 주문·생산·판매·마케팅 등 제조 전 프로세스를 관통해 한 단계 높은 원가, 품질, 안전이 구현되는 지능형 자율제조를 구현하고자 합니다.

전로 원터치 취련 자동화 조업 기술로 제품 품질과 작업자의 안전을 지키다.

광양 제강부 2제강공장은 2024년 10월 24일, 전로 원터치 취련 자동화 조업 기술을 성공적으로 개발해 글로벌 초격차 경쟁력을 가진 인텔리전트 팩토리로의 전환에 한 걸음 더 나아갔습니다.

제강공정은 제선에서 운반된 용선에서 불순물을 제거해 깨끗한 용강을 만드는 과정입니다. 기존 전로 조업은 단계마다 취련사의 세심한 조작이 필요해 작업 피로도가 높은 편이었습니다. 또한, 1600℃ 이상의 조업 환경에서 취련사들이 직접 전로 설비를 조작해 안전사고 발생 위험도 있습니다. 이러한 문제를 해결하고자 광양 제강부와 기술연구원은 2018년도부터 전로 원터치 취련 자동화 조업기술 개발에 착수했습니다.

전로 원터치 취련 자동화 프로세스 순서. 원터치로 취련 > 온도·성분 제어 > 온도 측정 > 출강 > 슬래그 배재 > 전로 코팅이 이뤄진다. AI 기반 열배합 모델 활용 취련조업 자동화와 영상계측 기술을 통한 슬래그 배재 및 출강 자동화 구현.

전로 원터치 취련 자동화 기술은 단 한 번의 버튼 클릭으로 모든 취련 작업을 100% 자동으로 수행하는 혁신적인 시스템입니다. 이를 통해 취련사의 안전을 보장하고, 일관된 조업 품질을 유지할 수 있습니다. 더 나아가, 이 기술은 현장에서 조업을 해야하는 물리적 한계를 넘어, 공간 제약 없이 원격으로 자동 취련을 제어할 수 있는 고도화된 기능을 제공합니다.

▲ 10월 24일 이시우 사장이 원터치 자동화 시스템으로 전로 취련을 시작한 뒤 용강이 출강되는 모습을 보며 박수치는 모습.

10월 24일, 서울 포스코센터에서 이시우 포스코 사장은 디지털 트윈 기반의 원터치 자동화 시스템을 통해 원격으로 전로 취련을 개시해 최상급 자동차 강판을 생산하는 데 성공했습니다. 고온의 용강이 담긴 전로를 제철소가 아닌 서울에서, 원격으로 원터치 조업해 자동차 강판을 생산했다는 것은 큰 의미가 있습니다.

고온(1600℃)과 고중량(300톤)을 다루는 전로 조업 환경에서 취련사는 극도의 긴장감을 가지고 작업에 임해야 합니다. 이로 인해 정신적, 육체적으로 큰 업무 부하가 발생했는데요. 센서와 카메라, AI모델 기술이 도입되고 고도화되면서 취련사의 업무 부하를 대폭 줄일 수 있었습니다.

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

전로 원터치 취련 자동화 조업 기술, IoT 기반의 영상 계측 시스템과 AI 열배합 모델이 핵심

전로 원터치 취련 자동화 조업 기술의 핵심은 ‘IoT 기반으로 계측된 영상을 AI로 학습해 설비가 자동 운전되는 기술’과 ‘포스코형 AI 열배합 모델이 적용된 취련 조업’입니다.

다양한 IoT 기반의 영상 계측 시스템은 작업 현장의 사각지대와 고위험 지점을 모니터링하고, 영상을 학습한 AI는 최적의 전로 운전 방법을 제시하며, AI 열배합 모델은 용선의 온도, 성분, 전로의 상태 등 조업 환경에 대한 빅데이터를 분석해 가장 적합한 취련 방법을 제시합니다. 이러한 IoT 기반의 영상 계측 시스템과 AI 기술로 더욱 안전하고 효율적인 조업이 이뤄질 수 있습니다.

광양 제강부와 기술연구원 및 정비부서는 전로 작업 중 가장 어렵고 위험한 출강 자동화에 도전했습니다. 출강 작업의 위험 요소를 감지하고 정확하게 계측하고자 IoT 기반의 영상계측 시스템을 설치해 다년간의 빅데이터를 분석하고 전로 취련사의 노하우를 제어 로직에 반영했습니다. 또한, 카메라로 위험 상황을 실시간으로 감지하는 알고리즘을 개발해 위험 상황 발생 시 안전하게 조치할 수 있는 방지 시스템을 구축했습니다.

출강 자동화 기술이 적용되면서 취련사의 눈 피로도 및 작업 부하가 크게 감소했고, 출강량 편차도 개선돼 출강 실수율도 크게 향상됐습니다. 가장 고난이도인 출강 자동화 성공으로 전로 전체공정(취련, 배재, 코팅)에 대한 자동화 기술개발도 순조롭게 추진할 수 있었습니다.

▲ 전로 자동출강 시스템 적용 화면.

전로 설비를 자동화하는 기술은 완성했으나, 초격차 제강 기술력을 확보하기 위해 야금학적 지식을 활용해 조업 빅데이터를 AI로 학습시켜 열배합 모델을 구축했습니다.

열배합 모델이란, 전로내 반응을 예측하여 목표로 하는 온도와 성분을 최적 제어하는 시스템입니다. 기술연구원, 제강부, 디지털혁신실은 AI 기반의 가상 전로(Digital Twin)를 구축하고, 최적의 모델값 시뮬레이션을 통해 스스로 학습하는 알고리즘을 자력개발하였습니다. 이를 통해 지속 변화하는 조업환경(강종, 원료)에서도 편차 없는 최고의 품질을 생산할 수 있습니다.

▲ Al기반의 열배합 모델이 적용된 전로 원격 원터치 자동화 디지털 트윈 시스템.

AI 기반의 전로 원터치 취련 자동화 조업 기술을 통해 직원들은 보다 안전한 환경에서 일할 수 있으며, 일정한 제품 품질을 유지할 수 있어 고객사 만족도를 높일 수 있습니다. 작업 환경·제품 품질 향상은 포스코가 글로벌 경쟁력을 가진 인텔리전트 팩토리로 도약하는 데 중요한 초석이 될 것입니다.

이번 인텔리전트 팩토리 변환을 시작으로 포스코는 직원의 안전을 확보하고 생산성과 품질을 높여 기업 경쟁력을 점차 강화해 나갈 수 있을 것입니다. 제강부는 앞으로 2제강에 적용된 자동화 기술을 지속 고도화하고 2027년까지 다른 제강공장까지 확대해 초일류 제강의 미래 모습을 실현할 계획입니다.

▲ 광양 2제강 전로 원터치 조업 성공 후 이동렬 광양제철소과 직원들이 기념촬영하는 모습(2024.10.24)

뿐만 아니라 공장 내 물류 상황을 실시간으로 모니터링하고, 생산 스케줄과 물류 제어를 자동화하는 디지털 트윈 기반의 물류 자동화 시스템으로 안전하면서도 최대 생산성을 달성할 수 있는 프로세스를 구축할 계획입니다. 전로 작업 중 가장 어렵고 위험한 공정인 출강 작업을 전로 원터치 조업 시스템을 통해 자동화한 것을 발판 삼아 앞으로도 현장 직원들과 함께 성장하는 기업문화를 구현하고, 기술 기반의 초격차 비즈니스를 선도해 초일류를 향한 혁신을 추진해 나가겠습니다.

기술 개발 담당자 미니 인터뷰. 광양 제강부 제강기술개발섹션 유종섭 대리. 이번 원터치 취련 자동화 기술 개발에는 많은 도전과 성취가 있었습니다. 기술 개발 당시 취련사의 안전을 최우선으로 하면서 안정적인 조업 실적을 유지하기 위해 AI 알고리즘과 계측 제어 시스템 등 최신 스마트 기술을 도입하고 계측기의 강건성을 확보했습니다. 글로벌 경쟁력 강화에 보탬이 될 수 있어 기쁘지만, 무엇보다도 취련사의 안전을 보장하고 조업의 일관성을 유지할 수 있는 기술을 개발했다는 점에서 뿌듯합니다. ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''팀보다 위대한 개인은 없다''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''는 말처럼 이 모든 성과는 팀원들의 헌신과 협력이 있었기에 가능했습니다. 새로운 혁신을 추구하는 것도 중요하지만, 기존 기술의 정밀성을 높이는 것이 우선이라는 생각이 들어 내년에는 팀원들과 함께 전로 원터치 취련 자동화 기술의 공정 적용성을 한층 더 개선하고자 합니다. 기술 개발 연구원 미니 인터뷰. 공정연구소 제어계측연구그룹 허형준 수석연구원. 고온, 고분진, 중량물 낙하 등의 열악한 환경에서 장치의 파손을 방지지하면서도 정확한 계측이 이뤄질 수 있도록 장치 강건화에 큰 노력을 기울였습니다. 2018년부터 시작된 장기 프로젝트인 만큼 여러번의 실패와 시행착오에도 불구하고 회사의 믿음과 지지 덕분에 성공의 결실을 맺게 되었습니다. 앞으로도 제강 자동화에 필요한 기술을 개발하는 데 최선을 다하겠습니다. 현장 조업자 미니 인터뷰. 광양 제강부 2제강공장 권오빈 차장. 전로 원터치 취련 기술 덕분에 더 안전하고 행복하게 일할 수 있을 뿐만 아니라, 생산성도 눈에 띄게 향상될 것 같습니다. 특히, 취련사들의 피로가 줄어들면 여기저기서 일할 맛이 난다, 우리 회사에서 일하는 게 정말 자랑스럽다! 는 반응이 나올 것이라 기대합니다. 아전한 작업 환경을 만들겠다는 신념으로 기술 개발에 힘써주신 모든 분께 감사드립니다.

인텔리전트 팩토리의 초석이 되어줄 광양 제강부 전로 원터치 취련 기술에
직원 여러분의 많은 관심과 응원 부탁드립니다.

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