스마트공장 한수 위… `디지털트윈 제철소` 만드는 포스코ICT

3D 시뮬레이션으로 작업 효율 ↑
포항·광양 시범… 25년 확대 적용
김미영 센터장 "내년 AR기술 시도"

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스마트공장 한수 위… `디지털트윈 제철소` 만드는 포스코ICT
포스코ICT가 개발하는 디지털트윈 기반 스마트팩토리 솔루션의 작동 모습. 포스코ICT 제공

포스코ICT가 3D 시각화와 시뮬레이션 기술을 바탕으로 마치 현실처럼 작동하는 '디지털트윈 팩토리'를 현실로 만든다.

국내 대표 '등대공장'으로 평가받는 포스코 스마트팩토리 구현을 지원한 데 이어 AR·VR(증강·가상현실)이 적용된 '메타버스 팩토리'를 구현하는 게 궁극적 목표다.

포스코ICT가 디지털트윈 팩토리에 투자하는 것은 탈세계화와 지정학적 이슈, 공급망 붕괴 등 리스크 속에서 제조기업의 경쟁력 확보를 돕기 위해서다. 스마트팩토리가 지능화를 통해 제조현장의 생산성과 제품 품질을 높이는 수준이었다면, 디지털트윈 팩토리는 현실세계를 가상세계로 옮겨 제조의 패러다임을 완전히 바꿀 수 있다.

정덕균 포스코ICT 대표는 지난 3월 정기 주주총회에서 디지털트윈으로 진화한 스마트팩토리 솔루션을 개발, 포스코 제철소를 비롯해 리튬·니켈 등 그룹사 신소재 사업에 적용하겠다고 밝힌 바 있다.

김미영 포스코ICT 기술개발센터장(상무·사진)은 "디지털트윈 팩토리는 이미 현실이다. 포스코의 포항, 광양제철소 각각 1개 공정을 대상으로 시범 프로젝트를 하고 있다"면서 "기술 개발, 시범 적용을 거쳐 2025년까지 디지털트윈 팩토리 프레임워크를 완성한 후 현장에 확대 적용할 계획"이라고 말했다.

2025년부터 전체 밸류체인과 고객까지 연결하는 디지털트윈 제철소를 구현하는 게 포스코의 목표다. 포스코ICT는 관련 기술 개발의 상당 부분을 맡는다.

디지털트윈 프레임워크는 기존 스마트팩토리에 3D 시각화와 시뮬레이션 기술을 더한 개념이다. 포스코ICT의 핵심 기술 연구조직인 기술개발센터가 관련 개발을 총괄한다.

포스코ICT는 데이터, AI, 3D 시각화, 시뮬레이션 등에 광범위한 투자를 하고 있다. 특히 포스코를 도와 제철소 전 제조공정을 연결하는 '데이터 백본'을 내년 중 완성할 계획이다.

제철소에서는 철강석을 녹여 슬라브를 만든 후 이를 다시 열연강판, 후판, 냉연강판, 강관 등으로 만드는 과정이 연속적으로 이뤄지다 보니 불량이 생겨도 원인을 찾는 게 힘들다. 지금까지는 환자의 몸에서 조직 일부를 떼내서 조직검사를 하듯이 제품에서 일부 시편을 떼내서 검사을 해야 했다. 그렇다 보니 품질향상이 쉽지 않았다. 전 공정을 연결하는 품질 추적체계는 포스코의 50년 숙원이었다. 전체 제조현장에 설치된 센서 값을 통합하고, 재료·품질·설비정보를 하나로 모으면 그게 가능해진다.

김 센터장은 "제철소에서는 수십 마이크로초(㎲)마다 센서 데이터가 나오고, 한 공정에서만 하루에 1테라바이트(TB)의 데이터가 쌓이는데 여기에 빅데이터 분석과 AI를 적용하면 현장 문제를 실시간으로 파악하고 해법을 찾을 수 있다"고 말했다.

여기에 현실세계의 현상을 가상공간에서 그대로 재연하고 시뮬레이션을 적용해 디지털트윈 팩토리를 구현하면 데이터가 없어도 도메인 지식을 바탕으로 예측이 가능해진다. 포스코와 포스코ICT는 3D 게임 제작에 주로 쓰이는 3D엔진을 이용해 제철공정의 설비들을 3D로 만들고 있다. 12만5000개에 달하는 제강작업 케이스를 모두 AI모델로 만들어 AI가 최적의 작업방식을 추천하고, 3D 시뮬레이션을 적용해 작업 효율성과 문제 해결력을 높이겠다는 것.

김 센터장은 "AI가 내놓는 데이터가 현상을 분석한 결과 값이라면 시뮬레이션은 그 구조가 어떻게 동작하는지를 보여준다. 예를 들어 특정 공정에 시뮬레이션을 적용해 최적 값을 찾으면 최적의 철강소재를 만들 수 있는 설비 상태 값을 미리 설정할 수 있다. AI와 시뮬레이션 두가지를 융합하면 엄청난 시너지가 나올 수 있다"고 말했다.

포스코는 5~6년 전부터 AI를 제조현장에서 활용하고 있다. 제강공정만 해도 조업 경우의 수가 12만5000개에 달하는데 AI는 엔지니어가 더 좋은 방법을 찾도록 도우미 역할을 한다. 제강공정은 쇳물에서 불순물을 제거하고 강철을 만드는 과정으로, 1650℃의 고온에서 제한된 시간 내에 성분조정과 온도 제어를 어떻게 하느냐에 따라 철강제품의 원가와 품질이 좌우된다. 공정이 까다롭다 보니 그동안 수십 년 경험의 베테랑이 전담해 왔다.

AI는 사람을 돕는 데서 나아가 머지 않아 사람을 대신할 전망이다. 실제 포스코 광양제철소 특정 공정에서는 AI가 작업조건을 결정해 자동으로 현장제어까지 한다.

포스코ICT는 스마트팩토리의 일환으로 제조현장의 OT(운영기술) 혁신기술도 개발한다. 다양한 제어기기와 통신을 통해 생산현장 정보를 점검하고 사용자와 기기를 연결하는 역할을 하는 HMI(사람·기계간 인터페이스)를 자체 개발하고, 설비제어용 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)를 표준화·소프트웨어화해 스마트팩토리로 연결되도록 한다. 제조현장의 장애 가능성 예측, 설비 이상 예지, CCTV 영상편집을 통한 객체탐지 등 AI 기술을 솔루션화하는 시도도 하고 있다. 산업AI 컨트롤타워인 'IAR(인더스트리얼 AI 리서치)' 조직을 기술개발센터 내에 구성하고, 산업AI 핵심 기술 개발과 상용화, 확산에도 속도를 내고 있다. AR·VR 연구도 하고 있다. 그 일환으로 VR 로봇을 이용해 제조현장을 원격 모니터링하는 시범과제를 하고 있다. 내년부터는 AR 요소기술을 확보해 현장에서 적용하는 시도도 할 계획이다.

김 센터장은 "3D 시각화와 시뮬레이션의 가치를 비즈니스적으로 구현하는 데 집중하겠다"면서 "장기적 목표는 AR·VR까지 적용해 '메타팩토리'를 구현하는 것"이라고 말했다.

안경애기자 naturean@

스마트공장 한수 위… `디지털트윈 제철소` 만드는 포스코ICT
포스코ICT가 스마트팩토리에서 진화한 디지털트윈 팩토리를 개발한다. 포스코ICT 제공

스마트공장 한수 위… `디지털트윈 제철소` 만드는 포스코ICT
포스코ICT가 스마트팩토리에서 진화한 디지털트윈 팩토리를 개발한다. 포스코ICT 제공

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김미영 포스코ICT 기술개발센터장






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