[기업특집]포스코 - 인공지능 도금 공정 ‘오차 제로’…스마트제철소 탈바꿈

포스코 기술진들이 인공지능 기반 도금량 제어자동화 솔루션을 생산 현장에 적용하고 있다.

포스코가 제조업체 최초로 생산공정에 인공지능(AI)을 도입하며 스마트제철소로 탈바꿈을 추진하고 있다.

포스코는 최근 제철소, 기술연구원, 성균관대 시스템경영공학과(이종석 교수)와 공동으로 ‘인공지능 기반 도금량 제어자동화 솔루션(이하 제어자동화 솔루션)을 개발해 1월부터 현장에 적용했다. 그동안 포스코가 기술연구원뿐만 아니라 포스텍, 포항산업과학연구원 등 국내 대학 및 연구기관들과 수천개에 달하는 위탁 과제를 수행한 산학연 체계가 이뤄낸 쾌거다.

이번에 개발한 제어자동화 솔루션은 자동차강판 생산의 핵심 기술인 용융아연도금(CGL)을 인공지능으로 정밀하게 제어함으로써 도금량 편차를 획기적으로 줄일 수 있는 기술이다. 특히 인공지능 기법의 도금량 예측 모델과 최적화 기법의 제어모델이 결합돼 도금량을 실시간 예측하고 목표 도금량을 정확히 맞추는 자동제어 기술이다.

도금량 제어는 고객사인 완성차 업체의 요구에 따라 수시로 조업 조건이 변화되는 가운데 균일한 도금층 두께를 맞추어야 하는 고난도 기술이다. 그간 수동으로 도금량을 제어했던 탓에 작업자의 숙련도에 따라 품질 편차가 발생할 수밖에 없었고 고가의 아연이 불가피하게 많이 소모되기도 했다. 이제 도금공정을 인공지능에 의해 자동으로 제어함으로써 자동차용 도금 강판의 품질 향상과 더불어 과도금량 감소로 인한 생산 원가를 절감할 수 있게 됐다. 또 자동운전으로 인한 작업자 부하도 경감시켜 작업 능률 및 생산성까지 끌어올릴 수 있을 것으로 기대된다.

포스코의 대표적인 고수익 고급강인 WP 제품에 해당하는 자동차용 도금강판은 현재 세계 800여개 철강회사 가운데 20곳 정도만 생산할 수 있을 정도로 고도의 기술력을 필요로 하는 고급 제품이다. 포스코는 지난해 약 900만t의 자동차 강판을 판매해 전 세계 자동차 강판의 10%를 공급했다.

제어자동화 솔루션 개발은 권오준 회장 취임 이후 일찍이 스마트팩토리 모델공장 구축 등 스마트솔루션 흐름의 선도를 준비해 온 포스코가 알파고의 출현으로 인공지능이 세간의 이목을 집중시키자 이를 산업현장에 적극적으로 활용해보자는 아이디어를 내면서 시작됐다.

포스코 기술연구원은 지난해 6월 도금량 제어 자동화에 대한 니즈를 발굴한 후 조업·정비 등 여러 부서로부터 의견을 모아 관련 데이터를 수집했다. 이후 통계·데이터 마이닝·머신러닝·최적화 방법론 전문가인 이종석 성균관대 시스템경영공학과 교수에 인공지능 도금량 예측모델 알고리즘 개발을 위탁했다. 이 교수는 포스코 연구원과 협업해 도금 공정에 대한 이해를 바탕으로 도금량 예측 프로그램을 개발했다.

기본적인 프로그램은 지난해 7월부터 약 2개월간 개발됐다. 포스코 기술연구원은 개발된 인공지능 프로그램에 조업 노하우를 반영해 현장설비 및 조업조건 변경 시에도 원활히 운용되도록 하는 제어기술을 융합한 현장 맞춤 프로그램을 추가해 제어자동화 솔루션을 완성했다.

도금량 제어자동화에 적용된 인공지능의 핵심기술은 빅데이터 딥 러닝 기법을 활용한 자가학습방법이다. 이 방식은 인공지능 프로그램이 도금공정에서 발생되는 수백 종류의 데이터를 실시간 학습함으로써 제어의 정확도를 최신의 상태로 유지하는 방식이다. 이를 통해 설비 교체나 조업 조건 변경 시에도 실시간 자가학습해 도금량을 정확하게 예측하고 제어할 수 있다.

완성된 도금량 제어자동화 솔루션은 지난해 11월부터 12월까지 약 2개월간 광양제철소에 시범적용해 정확성과 안정성을 높였다. 이 결과 기존 수동 조업 시에는 ㎡당 도금량 편차가 최대 7g에 달했으나 인공지능 기반 자동 조업 시에는 0.5g까지 획기적으로 개선됐다. 해당 솔루션은 기술 검증을 마친 후 지난 1월 초부터 광양제철소에서 본격 가동 중이다.

포스코는 이번에 검증된 제어자동화 솔루션을 앞으로 다른 CGL뿐 아니라 해외 소재 법인 CGL에도 확대 적용해 세계 시장에서의 자동차용 도금강판 기술경쟁력을 선도하고 다른 철강제품의 생산 공정에도 인공지능 기술을 적극 도입해 4차 산업혁명 시대를 선도하는 스마트팩토리 구축에 만전을 기할 계획이다.

<최병태 기획위원 cbtae@kyunghyang.com>

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