[창간기획7] “1,500도 공정을 데이터로 읽는다”…현대제철 스마트팩토리, 철강 제조의 ‘디지털 심장’으로

철강은 여전히 ‘불(火)의 산업’이지만, 그 심장부에는 이제 AI와 데이터가 흐른다. 1,500도 이상의 고온, 눈으로 볼 수 없는 공정 속 반응까지 디지털 기술이 읽어내는 시대다. 

현대제철은 스마트팩토리와 AI 기반 지능형 생산체계를 고도화하며, 인력 고령화·숙련자 감소 같은 구조적 한계를 돌파하고 있다. 탄소중립 시대를 겨냥한 전기로-고로 복합 공정에서도 DX 기술을 전략적으로 연계, 제조 경쟁력과 ESG 성과를 동시에 끌어올리는 것이 목표다. 이에 본지는 현대제철 R&D 기획실과 인터뷰를 통해 DX 전환을 앞둔 현대제철의 포부를 들어봤다. 

Q. 제선·제강·압연 등 주요 공정에서 디지털 전환이 실제로 가져온 가장 큰 변화는 무엇인가? 인력 고령화·숙련자 감소 등 구조적 변화 속에서 디지털화가 어떤 돌파구 역할을 하고 있는지도 궁금하다. A. 기존 철강 제조공정은 1,500℃ 이상의 고온의 영역에서의 반응을 직접 관찰할 수 없고 측정 불가능한 영역이 존재한다. 또한 철강 재료들의 물리·화학적 반응를 활용해 오랜기간 생산해온 레시피 기반의 조업을 하는 특성이 있다.  

이는 숙련자 경험 기반의 실시간 조업 변동에 대응할 수밖에 없는 구조로, 이런 특성을 극복하기 위해 철강사들은 각자의 특징에 맞게 스마트팩토리 추진 전략을 수립하며 구체화해 나가고 있다. 

현대제철은 DX연구개발실을 중심으로 전사 스마트팩토리 추진의 컨트롤타워 역할을 맡고 있으며, 공정별 스마트팩토리 로드맵을 수립해 단계적으로 확대하고 있다. 이를 통해 '사람의 직관을 데이터 기반 의사결정'으로 전환하는 성과를 거두고 있다."

현대제철은 AI 등을 활용한 모델 조업, 예측 및 제어와 같은 디지털 전환 기술을 통해 지능형 생산 체계를 구축해 나가고 있다. 

예를 들어 다소 편차가 있었던 숙련자의 일명 ‘손맛’과 그에 따른 결과가 데이터로 축적되면서, 이를 학습한 AI가 우수한 성과를 내는 '숙련자의 손맛'을 일관되게 구현할 수 있게 됐다.

Q. 자동차 강판과 같은 고급강 생산 과정 속 AI 등이 어떤 방식으로 사용되는지 궁금하다.

A. 우선 특정 제품을 대상으로 AI 활용기술은 적용하는 것이 아닌, 생산공장에 공통으로 적용되는 개념임을 밝힌다.

자동차 강판은 적용 범위가 매우 넓다. 외관에 사용되는 외판부터 차체 구조에 해당하는 고강도 부품까지 폭넓게 쓰인다. 외판용 강재는 우수한 표면 품질과 고성형성이 요구되고, 초고강도강의 경우 1.5GPa급 이상의 강도와 동시에 성형성과 내충돌 성능을 확보해야 한다. 

이러한 다양한 물성과 품질 요구에 대응하기 위해 생산 과정 전반에 AI 기반의 품질 관리와 공정 최적화 기술이 적용되고 있다.

이에 다양한 물성의 제품을 생산하기 위해서는 공정 내 주요 인자들을 제어할 필요가 있다. 자동차 외판은 표면 품질이 매우 중요한 인자로 현대제철 고유의 머신비전(Machine Vision)을 도입해 정량화한 수치로 검사를 진행하고 있다.

초고강도강의 높은 강도를 확보하기 위해 여러 공정의 실시간 데이터를 종합 분석하며, 이후 예측을 통해 공정 이상을 사전에 인지해, 품질 이상 발생 전에 생산자가 항상 최적의 생산 조건을 유지할 수 있도록 기여하고 있다.또한 생산성·원가·품질 측면에서 제어, 자동화 및 통합 가이던스를 통해 최적 생산을 추구하고 있다.  

결국 고도의 숙련자가 충분한 시간을 들여서 해야만 하는 분석, 예측 및 정보를 제공하는 일련의 행위들을 실시간으로 가능하게 하고 있다.

Q. 원료 배합 최적화, 에너지 소비 절감, 폐기물 재활용 등에서 DX 기술이 실현한 구체적 원가 절감 성과가 있다면 설명 부탁드린다.

A. 철강 생산을 위한 대표적 공정인 제선공정은 광산에서 채굴한 원료를 직접사용하기 때문에 성분의 편차가 크고, 연속식 공정으로 실시간 내부 상태를 판단하기 어렵다. 

이에 현대제철은 스마트 계측설비를 설치해 공정 정보를 추가로 확보하고 이를 활용한 AI 모델 및 현장 적용으로 조업 안정화를 추진하고 있다. 용선 온도 예측모델 및 미분탄 자동 제어 시스템을 통해 조업 데이터를 학습해 용선 온도 및 환원제비 편차를 저감해 원가절감을 실현하기도 했다.

또한 각종 감지·예측 모델을 활용해 고로의 노황 불안정을 방지하고 원가 손실 최소화에 기여할 것으로 예상한다, 가스 누출 감지 시스템을 통해 공장 내 환경 리스크 저감에도 대응가능한 체제를 구축하고자 한다.

향후 스마트 계측, AI 모델 개발을 빠르게 현장에 확대 적용해 AI 모델을 고도화하고, 안정적 운영을 통해 기술을 내재화할 계획이다.

Q. 스마트팩토리와 AI 기술은 현대제철의 ESG 경영에 어떤 방식으로 기여하고 있으며, 전기로-고로 친환경 복합 공정과 DX 기술은 어떤 전략으로 연계되는지 궁금하다.

A. 현대제철은 탄소중립에 대응해 신기술 개발에 박차를 가하고 있다. 제조공정에서의 탄소발자국(CFP) 저감을 위해 수소 활용 기술개발을 내부과제 및 국책과제 등을 통해 진행하고 있으며, 이산화탄소 포집 공정 효율화를 위한 흡수제 개발 및 현장 실증을 추진 중이다. 기존에 운영하던 고로 기반의 일관제철 공정 및 전기로 운영 노하우를 자체 개발 신기술과 융합해 차세대 자동화 철강 제조 플랫폼을 구축하고자 한다. 고로에서는 내부 가시화, 공정 밸런스 최적화 및 품질 예측을, 전기로에서는 AI 기반 전기로 시뮬레이터 개발 및 위험·반복 작업 리스크를 최소화하기 위한 로봇 기반의 조업 자동화 기술 개발을 추진하고자 한다.

Q. 글로벌 경쟁사 대비 현대제철의 스마트팩토리 구축 수준과 AI 기술 경쟁력은 어느 정도라고 평가하는가?

A. 현대제철은 AI 및 빅데이터를 활용한 공정 개선 및 업무 효율화에 상당한 진전을 이루고 있다. AI로 분석하는 단계를 넘어, 이를 활용해 생산을 최적화할 수 있는 기술 개발에 집중하고 있고, 원터치 자동 조업과 같은 자율 제조 기반 구축에 좀 더 역량을 집중하여, 기술 고도화를 통해 격차를 지속적으로 좁혀나갈 계획이다.