포스코 포항제철소, ‘공정 관통형’ 스마트 공장 구축

포스코 포항제철소(소장 남수희)가 연원료 관리의 스마트화에 나섰다.

2016년부터 포항제철소는 고로, 도금, 압연 등의 공정에 스마트 기술을 도입해왔다. 최근 포항제철소는 개별 공정 스마트화에서 한발짝 더 나아가 각 공정이 연속적으로 이어지는 제철 산업 여건에 맞는 공정 관통형 스마트 공장을 구축하고 있다.

특히 쇳물을 만드는 고로를 중심으로 공정 관통형 스마트 공장 구축이 활발히 이뤄지고 있다.

철광석을 이용해 고로에서 쇳물을 만드는 제선 공정은 소결 공정, 코크스 공정 등 연원료 가공 공정과 밀접히 연관되어 있다. 연원료의 품질이 곧 쇳물의 품질에 직결되기 때문이다. 포항제철소는 스마트 고로를 중심으로 소결, 코크스 공정 등 전후 공정을 스마트화하고 개별 공정을 연결하는 물류 시스템에도 스마트 기술을 도입하여 공정 관통형 스마트 공장 구축에 힘쓰고 있다.

포항제철소는 지난해 소결공장에 스마트 기술을 도입해 원료 관리에 효율성을 더하고 쇳물 품질을 높였다. 소결공정은 철광석, 코크스 분말 등을 일정한 크기(5~50mm)로 뭉쳐 쇳물(용선) 주원료인 소결광을 만드는 공정이다. 소결 조업에 사용하는 철광석 및 코크스 가루는 알갱이가 작아 품질 관리에 어려움이 있었다. 이에 포항제철소는 스마트 센서, 빅데이터, 딥러닝 인공지능 기술 등을 적용해 자동제어 시스템을 구축했다. 또한 자동조업 결과를 바탕으로 인공지능 모델을 구축해 작업 정확성을 높였다. 그 결과 조업 편차는 60% 개선됐고 자동제어 시스템의 정확성 또한 90% 이상 높아졌다.

이어 최근에는 연원료 물류 트래킹 시스템을 개발해 원료 관리를 강화했다. 연원료 물류 트래킹 시스템은 원료의 하역, 가공, 이송 과정을 추적할 수 있는 시스템이다. 이 시스템을 활용하면 고로에 사용되는 원료의 화학적 성분, 물리적 특성을 고려해 최적의 배합을 도출해낼 수 있고 연원료 품질 저하와 성분 변동에 사전대응할 수 있다. 또한 IoT 센서, 빅데이터, AI알고리즘을 이용해 실시간으로 코크스, 소결과 등 연원료의 강도와 입도, 성분을 실시간으로 평가할 수 있는 시스템도 구축했다.

스마트화가 이미 진행된 고로도 XAI (Explainable AI) 기술을 적용해 한단계 진화시켰다. XAI 기술은 인공지능이 의사결정을 내린 이유를 설명해주는 시스템으로 인공지능의 활용성을 높일 수 있는 차세대 AI 기술이다. XAI 기술은 분석 · 예측 결과는 물론 의사결정의 근거를 제시해 인공지능 의사결정의 신뢰성을 높인다. 포항제철소는 한국과학기술원(KAIST) 최재식 교수팀과 협업하여 2고로와 3고로에 XAI 기술을 풍량 자동제어 시스템에 적용하여 고로 조업 안정화와 원료 절감 성과를 달성했다.

스마트 고로를 중심으로 전후 공정까지 스마트화함으로써 포항제철소는 공정 관통형 스마트 공장 구축에 한발짝 더 다가갔다. 조업 중인 고로 내부의 조업 상황을 파악하는 것에서 나아가 고로에 사용되는 원료 가공과 생산, 이송 과정 전반을 통합 관리할 수 있게 된 것이다. 스마트 기술 활용으로 포항제철소는 원가를 절감하면서 쇳물의 품질도 대폭 높일 수 있을 것으로 예상된다.