인간과 기술의 협업, ‘앙상블 AI’를 통해 안전하고 친환경적인 기업시민형 작업환경을 구축한다
1. 포스코 공정연구소에 대하여 소개 부탁드립니다.
“좋은 품질의 제품을 값싸게 ‘잘’ 만들기 위한 기술개발의 중심 역할 수행”
제조업에서 가장 중요한 기술은 크게 두 가지입니다. 하나는 ‘제품(Product) 기술’ 이고 다른 하나는 제품을 효율적으로 만들어내는 ‘공정(Process) 기술’ 입니다. 저희 연구소의 역할을 한 문장으로 표현한다면 “좋은 품질의 제품을 값싸게 ‘잘’ 만드는 공정기술”에 대한 연구라고 할 수 있습니다. 이러한 공정기술은 크게 ‘설비’와 ‘조업’ 기술로 구분할 수 있습니다.
쌀로 맛있는 밥을 만드는 조리법(Recipe)에 대한 연구를 한다고 비유할 수 있겠습니다. 밥을 짓는 조리도구 및 압력과 온도의 최적화와 유사하게 철강제품을 생산하는 설비개발 및 최적화, 그리고 효율적인 단위설비 개발의 역할을 수행하고 있습니다. 최근에는 이러한 ‘하드웨어’ 이외에도 스마트 팩토리를 구현하는 ‘소프트’ 기술개발에도 역량을 집중하고 있습니다. 원료부터 제품의 주문, 제조, 출하까지 전 공정의 자동화, 지능화에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
한편, 기업의 사회적 책임과 ESG 이슈가 강조되는 환경변화 속에서 안전과 환경은 제조업의 경쟁력을 결정하는 중요한 요소가 되고 있습니다. 안전과 환경을 지키면서도 원가절감 및 품질향상을 이룰 수 있는 공정기술 개발이야말로 지속가능한 기업 경쟁력 확보의 핵심입니다. 이를 위해 저희 연구소는 ‘친환경&디지털 솔루션 Creator’ 라는 비전을 가지고, 철강제조 공정과 설비의 최적화 및 산업용 로봇개발을 통한 자동화와 에너지 효율 향상에 최선의 노력을 기울이고 있습니다.
2. 포스코 공정연구소는 글로벌 가치사슬과 트렌드 변화에 대응하고자 혁신 제철기술을 개발하고 있다고 알고 있습니다. 포스코에서 개발하고 있는 탄소중립 기술과 제철 공정에 적용 가능한 AI(Artificial Intelligence, 인공지능) 기술에 대한 설명을 부탁드립니다.
“제조업 경쟁력의 핵심 keyword : Green & Smart”
저희가 가장 중요하게 생각하는 기술 키워드는 ‘그린(green)’과 ‘스마트(smart)’입니다. 이 두 가지를 성공적으로 현장에 구현하는 것이 기업의 미래 경쟁력을 결정한다고 해도 과언이 아닙니다. 현재 Green 제조공정 구현을 위한 CO2 감축이 가장 큰 철강업의 숙제이며 글로벌 철강사들도 이를 위한 기술개발에 자원을 집중하고 있습니다.
포스코 역시 세 단계 전략을 가지고 있습니다. 첫 번째 단계로 ‘기존 공정의 효율화‘를 통한 CO2 감축 기술개발을 하고 있습니다. 현재 제철공정에서 석탄 사용량과 에너지를 줄일 수 있는 공정개발이 그 핵심입니다. 두 번째로는 CO2 발생이 없는 수소환원제철로의 전환을 가능하게 하는 브릿지(Bridge) 기술개발입니다. 고로에 수소를 일부 적용하여 석탄사용량을 감축하거나 포스코 고유의 ‘파이넥스(FINEX)‘ 공정에서의 CO2 분리 및 활용 기술 개발이 대표적입니다.
최종적으로는 100% 수소환원제철 기술을 완성하는 것입니다. 포스코의 ‘하이렉스(HyREX, 수소환원)‘ 제철기술은 독자적으로 개발한 파이넥스 기술을 기반으로 한 것으로, 덩어리 형태의 철광석과 코스크를 사용하는 기존 고로방식이 아닌, 유동로(Fludized Bed Reactor)에 직접 가루형태의 철광석을 투입하고, 석탄 대신 수소가스로 철광석을 환원시키는 공법입니다. 이러한 기술이 완성되면 이산화탄소(CO2) 대신 물(H2O)을 배출하게 됩니다(Fe-O + H2 → Fe + H2O).
▲ 고로, 파이넥스, 수소환원제철 공정의 비교
“HyREX 기술개발은 전 세계 주요 철강사들이 참여하는 글로벌 협력으로 추진”
이러한 HyREX 공법은 전 세계에 널리 분포하는 저품위 철광석을 사용하여 CO2 배출이 없는 그린 스틸을 제조하는 기술로 그 중요성이 증대되고 있습니다. 현재 저탄소제철연구소를 중심으로 HyREX R&D Partnership을 구성하여 글로벌 철강사, 원료사, 수소제조사 등 17개 기관이 기술개발 내용을 공유하고 있으며, 이는 범 지구적 환경대응을 위한 당사의 Open & Collaboration의 대표적 사례라고 할 수 있습니다. 원천기술에 대한 권리는 확보하지만 환경기술은 전 세계 관련사들과 함께 공유하고 확산해 나갈 필요가 있으며 이를 통해 지구 온난화 문제를 더 빠르게 해결할 수 있습니다. 기업시민 역할이 국내에서만 머무는 것이 아니라, 글로벌 시민역할 개념으로 확장되어야 합니다. 현재 HyREX 공법은 공정설계가 거의 완성된 단계로 2024년 데모 플랜트가 착공될 예정입니다. 경제성과 함께 이산화탄소 발생량을 Zero 수준으로 감축할 수 있는 혁신제철기술이 될 것입니다.
▲ 수소환원제철 (HyREX) 건설부지
“중소기업과 함께하는 포스코의 스마트기술 : K-스마트등대공장 민관협의회”
포스코에서는 IoT, 빅데이터, 인공지능(AI)를 활용한 제조공정의 Smart화를 꾸준하게 추진하고 있습니다. 국내 최초 등대공장으로 선정된 바와 같이 제철소의 스마트화를 통해 더욱 효율적이고 안전한 공정구현의 모델을 제시하였습니다. 당시에는 제철소의 스마트화에 대한 개념과 사례가 없었던 시기였으나 독자적인 활용사례(Use Case)를 만들어 내어 전 세계 철강사의 스마트화를 리딩해 왔습니다.
대부분 사람에 의존하던 제철공정을 자동화하고 산업인공지능(Industrial-AI)을 도입하여 보다 안전하고 효율적인 제철공정을 구현해 왔습니다. 국내 다른 제조업의 등대공장 선정을 위해서도 노하우를 공유하고 전파하여 LG전자 창원공장, LS 일렉트릭 청주공장도 세계경제포럼(WEF) 등대공장으로 선정되었습니다. 포스코는 스마트 사례를 국내 중소기업에 확산 시키기 위해 ‘K-스마트등대공장 민관협의회‘ 구성에 참여하였습니다. 등대공장에 등재된 국내 대기업의 제조혁신 노하우를 중소기업과 공유하는 채널입니다. 국내 20여개 이상의 중소기업과 함께하는 스마트 기업시민의 역할이라고 할 수 있습니다.
3. 포스코는 기업시민으로서 안전하고 쾌적한 근무환경 조성을 강조하며, 스마트 안전 기술을 활용한 재해 없는 안전한 사업장 구축에 힘쓰고 있는 것으로 알고 있습니다. 구체적으로 현장에 어떠한 스마트 안전 기술이 적용되고 있는지요?
“코크 오픈 가스막이 로봇, 스마트 세이프티 볼, 와이어 볼 등 세계 최초 안전솔루션 개발”
현장에서는 그 무엇보다도 안전이 중요합니다. 크고 복잡한 제철소에서 구호가 아닌 기술로 근원적인 현장의 안전 솔루션을 개발하는 것이 저희들이 역할 중의 하나 입니다. 사람이 수행하는 위험작업을 원천척으로 차단 시키는 인간 존중형 기술개발이라고 할 수 있습니다. 대표적인 예로 ‘코크 오븐(Coke Oven) 무인 밀폐 작업‘을 들 수 있습니다. 코크스 제조 공정 중 소량의 유해 가스가 유출되더라도 작업자가 운전실에서 원격으로 밀폐화를 지시하고 로봇 팔이 밀폐작업하는 로봇 솔루션 입니다.
벤처기업과 함께 3년간에 걸쳐 개발한 ‘스마트 세이프티 볼(Smart Safety Ball)‘ 역시 대표적인 사례입니다. 밀폐된 공간에서 가스흡입은 매우 위험하기 때문에 방심한 순간 질식사고로 이어질 수 있습니다. 기존 가스 감지기는 밀페공간에 진입하기 전 유해가스 감지 기능이 부족하여 작업현장에서의 활용성이 떨어지는 문제가 있었습니다. 포스코는 이러한 문제를 극복하기 위해 감지기를 야구공 크기로 소형화하고, 모든 작업자가 소지한 스마트폰과 연동하여 밀폐공간의 유해 가스 위험을 사전에 알려주는 ‘스마트 세이프티 볼’을 개발하였습니다. 그 결과 밀폐공간에 진입하기 전 세이프티 볼을 투척하거나 미리 설치하여 내부 가스농도 및 위험을 실시간 원격으로 받을 수 있고 작업자와 관리자에게 경고 알람을 할 수 있는 장점이 있습니다. 이러한 솔루션은 지역사회, 중소기업 및 관련 제조업체에 확산되고 있으며 더 많은 유해가스를 감지할 수 있도록 발전시켜, 작업현장의 안전 뿐만 아니라 사회의 안전까지 지켜주는 기업시민형 기술이 될 것입니다.
또한 ‘스마트 와이어 볼(Wire Ball)’에 대해서도 말씀드리고 싶습니다. 개발된 솔루션은 컨베이어 벨트 고장을 감지할 수 있으며 현재 광양제철소에 설치되어 시범 운영 중에 있습니다. 벤처기업인 위드로봇과 공동개발하여 제철소 내 600km가 넘는 길이의 벨트 컨베이어의 안전점검 자동화가 가능할 것으로 기대됩니다. 사람이 접근하여 점검하던 기존 방법과 달리, 와이어를 따라 주행하는 로봇에 영상, 음향 센서와 AI를 이용한 설비 고장 진단 기능을 탑재하여, 향후 다양한 위험개소의 점검을 대신할 수 있을 것으로 생각됩니다. 그 외에도 모바일 로봇, 4족 로봇, 다관절 로봇, 협동로봇과 드론 등 다양한 안전 솔루션개발을 개발하여 안전한 제철소를 만들어 가는 것이 저희들의 미래 비전입니다.
▲ 포스코가 개발한 Smart Safety Solution : (좌) 코크오븐 밀폐 로봇, 스마트 세이프티 볼, 스마트 와이어 볼
4. 최근 소장님께서 AMWC(Autonomous manufacturing world congress)의 발표에서 기업시민을 소개하셨다고 들었습니다. 어떤 내용을 기업시민과 연계하여 발표하셨는지 궁금합니다.
“기업시민형 기술개발의 핵심 : 산학연 스마트 협업”
AMWC에서 소개한 내용은 앞서 언급한 스마트 솔루션 개발과 관련이 있습니다. 스마트 기술은 한 기업이나 한 기관의 힘으로만 구현하는 것 보다 관련 기관이 연합군을 만들어서 구현할 때 훨씬 효과적입니다. 이는 포스코의 더불어 함께 발전하는 기업시민의 가치와 일맥상통 하는 것으로 협력으로 함께 상생하고 더 큰 가치를 만들 수 있는 분야입니다.
벤처, 중소기업, 학교, 연구소 및 현장이 보유한 여러 기술과 전문성이 융합될 때 스마트 솔루션이 완성되고 지속가능성 또한 확보됩니다. 관련 기관들의 경쟁력과 수익성을 다 같이 추구하는 스마트 솔루션 생태계가 만들어 지는 것 입니다. 하나의 기업이 아닌 함께(with) 개발하고 더불어(together) 성장할 수 있는 기업시민형 기술생태계 모델이라고 말씀 드릴 수 있습니다.
오늘날 기업이 위치한 경영환경은 매우 다양하고 이를 극복하기 위한 기술 솔루션은 혼자서는 완성해 가기 힘들고 시간도 많이 걸립니다. 예를 들어, 센서 제조기술을 가진 중소기업, AI 알고리즘 지식을 보유한 대학이나 연구소, 그리고 조업 노하우가 축적된 현장 도메인(Domain) 기술의 융합이 중요합니다. 결론적으로 새로운 가치를 만들어내는 스마트 기술은 연결과 융합이 중요하고 기업시민 정신을 실천하는 기술이라는 믿음을 가지고 있습니다.
▲중소기업/Start-up, 대학/연구소 間 기업시민형 스마트 협업
5. 포스코 공정연구소에서는 다양한 디지털 기술을 통해 혁신을 만들어 내고 있습니다. AI 등의 혁신 기술이 산업현장에서 어디까지 적용 가능하다고 생각하며, 더 나아가 사람과 기계가 협업을 이루는데 기업이 어떠한 역할을 해야 한다고 생각하십니까?
“인간과 기술의 협업 : 포스코型 앙상블 인공지능(Ensemble AI) 모델 구축”
고도화된 스마트 기술은 사람보다 빠르고 효율적으로 많은 일을 처리할 수 있지만 아직은 종합적인 판단을 하는 사람의 역할이 필요합니다. 왜냐하면 제조업 현장에서는 한 치의 오차도 용납할 수 없기 때문입니다. 조금의 오차라도 치명적인 사고로 이어질 수 있기 때문에 0.001%의 실수도 있으면 안 됩니다. 하지만 지금의 AI는 아직 완벽한 수준에 도달했다고 보기 어렵습니다. 인공지능 번역은 실수해도 용납할 수 있지만 최고의 안전수준을 확보해야하는 제조현장은 완벽한 수준의 기술개발이 전제되어야 하는 곳 입니다.
이를 위해 통합적 판단과 돌발상황 대응 능력이 우수한 사람과 단순반복 작업에 효과적인 로봇과 AI를 융합하는 것이 중요합니다. 이것이 바로 저희가 정의한 Ensemble AI(앙상블 인공지능)라는 개념입니다. AI가 사람의 업무를 완전히 대체하는 것이 아니라, 사람이 가진 장점과 AI가 가진 장점을 결합하여 더욱 안전하고 효율적인 효율 공정을 만드는 것입니다.
AI의 능력이 사람을 넘어서게 되면, AI가 사람들의 일자리를 대체한다는 우려도 있습니다. 물론 AI가 사람 대신 조업을 담당하면서 기존의 4D(Difficult, Dirty, Dangerous, Dull) 작업의 일자리가 줄어들 수 있습니다. 그러나 제조업에서 숙련된 작업자의 역할은 반드시 필요합니다. 사람은 단순 작업자에서 통합적 관리자, 또는 AI 협업자와 로봇 관리자로서의 고부가가치 업무를 수행하게 됩니다. 새로운 일자리로의 변화가 이루어지는 혁신입니다. 작업자와 AI가 협업하고 서로의 약점을 보완하여 더욱 강건한 제어와 판단을 하는 것이 앙상블 AI라고 말씀드릴 수 있습니다.
6. 앞으로 기업시민 리더로서 추진하고자 하는 계획은 무엇입니까?
“글로벌 기업시민 생태계 조성으로 철강업의 ‘친환경’ 기술개발과
24/7(24hours 7days) 실험실 ‘무인화’ 시스템 개발”
앞으로 제조업의 미래는 환경에 달려있다고 볼 수 있습니다. 그런데 환경을 보존하고 ESG를 실천하는 것은 누구 하나의 힘만으로는 할 수 없습니다. 예를 들면, 수소환원제철의 구현을 위해서는 수소의 안정적인 생산, 수송, 공급, 사용에 이르는 전체 수소밸류체인(Value Chain) 생태계가 구축되어야 합니다. 저는 이러한 협업 생태계를 만드는데 포스코가 중심 역할을 해야 한다고 생각합니다. 국내뿐만 아니라 해외까지 글로벌 철강업계의 친환경 기술개발의 플랫폼을 만드는 것이 첫 번째 계획 입니다. 글로벌 기업시민 생태계를 확장하는 것이기도 합니다.
또 하나의 계획은 저희 연구소 실험실의 자동화, 무인화입니다. 제철소 현장에 비해 규모는 작지만 거의 모든 공정에 대한 실험이 수행되고 있습니다. 이러한 실험은 수작업으로 진행하는 경우가 대부분이며 위험하고 단순 반복 작업도 많습니다. 실험실의 Co-Robot 기술개발로 실험실의 자동화를 구현하고, 작업자 없이도 휴일없이 24시간 운영되는 실험실을 구현해 보고 싶습니다. 기술개발 가속화, 안전한 기술개발 체제로의 전환이라고 하겠습니다.
7. 끝으로 독자들에게 하고 싶은 말씀이 있으실까요?
“구성원의 성장을 돕기 위한 스프링 보드(Spring Board) 역할이 중요”
이제 기업은 이익창출을 너머 사회적, 환경적 가치까지 고려해야 하는 패러다임의 변화 속에 있습니다. 이와 같은 전환기에 기업시민으로서의 역할은 생존을 위한 필수라고 생각합니다. 과거 우리는 추격자로서 미래 목표가 명확했으나 이제는 목표를 스스로 설정하고 혁신을 만들어 내야하는 위치에 있습니다. 이러한 상황 속에서 기술혁신을 통해 지속가능한 미래를 이끌 퍼스트 무버로서 도약을 준비해야 합니다.
우리는 자원, 기술, 자본도 없는 3무(無) 상태에서 오로지 사람에 의한 혁신의 역사를 만들었습니다. 그러나 지금은 제철소 운용 과정에서 축적된 기술, 열정 가득한 구성원을 가지고 있습니다. 충분히 새로운 혁신을 이루어 낼 수 있는 역량이 있는 것입니다. 구성원 모두가 함께 혁신적인 미래를 창조하기 위해 노력하고 개인과 회사가 함께 성장하는 기업문화를 같이 만들어 가면 좋겠습니다. 특히 개인적으로는 후배들이 더 크게 성장할 수 있는 기회를 스스로 창출해 가기를 희망합니다. 회사는 구성원이 성장하는 플랫폼이자 디딤판(Spring Board)이며 서로의 생존과 성장이 얽혀있는 공동 운명체입니다.
기업시민이 사회공동체 속에서 조화롭고 지속가능한 기업의 성장방식을 의미하듯이 구성원과 회사가 더불어 함께 성장하고 인간과 기술이 융합하는 앙상블의 협업이 넘치는 회사가 되기를 희망합니다. 이를 통해 우리는 세계에서 가장 모범적인 100년 기업으로 성장해 갈 것이라고 믿습니다. 감사합니다.
