“AI가 숙련된 장인처럼 설비 제어”…LS니꼬 온산제련소 가보니

LS니꼬동제련 온산제련소 제련공장에서 광석을 녹인 구릿물을 주조 틀에 부어 순도 99.5%의 정제조동을 만드는 공정이 이뤄지고 있다. [사진 LS니꼬동제련]

지난달 26일 울산광역시 울주군 온산읍에 있는 LS니꼬동제련(LS니꼬) 온산제련소의 제어실. 제련소 내부 설비가 돌아가는 상황을 실시간으로 확인하고, 통제할 수 있는 분산제어 시스템(DCS)이 가동되는 곳이다.

이날 이 회사 김기찬 제련1팀 선임이 모니터를 통해 구리 광석에서 나오는 가스를 흡입하는 팬(fan)의 상태를 점검하고 있었다. 김 선임은 “이상이 생기면 모니터에 알람이 떠서 사무실에서 문제를 바로잡을 수 있다”고 설명했다.

원격 제어는 사실 기존에도 가동됐다. LS니꼬는 한발 더 나아가 빅데이터를 수집해 설비 상태를 예측하고, 인공지능(AI)으로 자율 제어가 가능한 최첨단 스마트팩토리를 구축했다.

빅데이터로 예측하고, AI로 자율 제어  

LS니꼬는 전기동 분야 세계 2위의 제련기업이다. 전기동은 순도를 높인 구리를 말한다. 온산제련소에서는 구리 원석을 용광로에 녹여 구리판을 만든 뒤, 이 구리판을 전기분해해 순도 99.99%의 고순도 전기동을 생산한다. 여기서 나온 찌꺼기로는 금·은·팔라듐 등 귀금속과 고순도황산을 만든다.

LS니꼬동제련 울산제련소 제련1공장 제어실에서 담당자가 DCS(분산제어시스템)를 운영하고 있다. [사진 LS니꼬동제련]

이 회사는 생산 효율성과 안정성을 높이기 위해 지난 2016년 스마트팩토리 도입 프로젝트인 ‘온산 디지털 스멜터(ODS)’를 시작했다. 원료인 구리 광석이 점점 고갈되면서 수익이 악화하자 내놓은 대책이었다.

LS니꼬는 공장만 46만㎡(약 14만 평), 광물이 들어오는 부두까지 더하면 부지가 69만㎡(약 21만 평)에 이른다. 축구장 95개 규모인데 AI와 빅데이터를 활용해 공장을 효율적으로 제어하고 있다. ODS의 핵심은 제조실행 시스템(MES)으로, 공장 내 수천 개 설비에서 초 단위로 발생하는 4만여 개 데이터를 한 플랫폼에 수집해 700여 명의 직원이 실시간으로 공유한다. 각 설비의 온도·압력·진동·전류·유량 같은 세세한 정보다. 주요 데이터는 초록색(정상)·파란색(미달)·빨간색(초과) 등 색상으로 구분해 누구나 알아보기 쉽게 했다.

‘초파빨’ 4만 개 데이터 전 직원이 공유  

확보한 데이터를 공정에 응용해 각 공정에서 최적의 생산 해법을 도출하고, 사람 없이 공정을 자율 제어하는 시스템도 준비하고 있다. 마치 숙련된 장인이 옆에서 최적의 제어 노하우를 알려주는 것과 같다.

온산제련소 스마트팩토리 내용. 그래픽=차준홍 기자 cha.junhong@joongang.co.kr

LS니꼬동제련 기업 개요. 그래픽=차준홍 기자 cha.junhong@joongang.co.krLS

전동혁 LS니꼬 ODS완성TFT 매니저는 “ODS는 사람이 아닌 시스템과 데이터에 의한 공장 운영으로 바꾸는 기반”이라며 “모든 원재료 도입과 판매 계획을 관리하는 시스템, AI 모델을 제련소 전 업무 영역에 적용하는 플랫폼 등 두 가지 프로그램을 내년 초 가동할 계획”이라고 말했다. AI를 이용한 제어 플랫폼을 구현하는 것은 제련업은 물론 다른 분야의 대형 공장에서도 흔치 않다는 것이 회사 측 설명이다.

ODS의 최종 목표는 현실에서 시도하기 어려운 실험을 가상세계에서 검증한 뒤 현실에 적용할 수 있게 하는 단계다. 물리적 공정을 가상세계에 구현하는 이른바 ‘디지털 트윈’이다.

“2024년부터 연 100억 비용 절감” 

현장 직원들의 만족도도 높아졌다. 단순 반복 업무를 시스템이 대신해줘서다. 회사 측은 지난해 20억원, 올해 60억원대 비용 절감 효과를 거둔 것으로 분석했다. 박성실 LS니꼬 기술담당 전무는 “ODS 마지막 단계가 완료되는 2024년부터 한해 100억~150억원의 비용을 줄일 수 있을 것”이라며 “ODS로 생산성 향상뿐 아니라 환경·안전 관련 리스크도 관리할 수 있다”고 강조했다.

LS니꼬동제련 온산제련소 제련공장에서 광석을 녹인 구릿물을 주조 틀에 부어 순도 99.5%의 정제조동을 만드는 공정이 이뤄지고 있다. [사진 LS니꼬동제련]

LS니꼬동제련 온산제련소 제련공장에서 광석을 녹인 구릿물을 주조 틀에 부어 순도 99.5%의 정제조동을 만드는 공정이 이뤄지고 있다. [사진 LS니꼬동제련]

LS니꼬동제련 온산제련소 전련공장에서 99.5%의 정제조동을 전기분해해 99.99%의 전기동으로 만드는 공정이 이뤄지고 있다. [사진 LS니꼬동제련]

MES는 포스코ICT가 개발한 스마트팩토리 플랫폼 ‘포스프레임’을 기반으로 구축됐다. 포스프레임은 산업 현장의 주요 데이터를 사물인터넷(IoT) 센서를 적용해 실시간으로 수집하고, 빅데이터 기술로 분석해 예측한다. 뿐만 아니라 AI로 최적의 제어를 할 수 있게 해준다. 어느 한 공정이 아니라 생산 전 과정을 통합적으로 관리할 수 있는 것이 장점이다.

LS니꼬동제련 온산제련소에서는 전기동을 만들고 남은 찌꺼기로 금 등 귀금속을 생산한다. [사진 LS니꼬동제련]

포스코ICT가 스마트공장 플랫폼 구축

서영석 포스코ICT 스마트융합사업부 리더는 “2016년 포스코 제철소에 스마트팩토리를 성공적으로 구축하면서 노하우를 쌓았다”며 “포스코제철소는 세계경제포럼(WEF)이 주관하는 ‘세계의 등대공장(혁신공장)’에 국내 최초로 선정됐다”고 말했다. 포스코ICT는 LS니꼬를 포함해 풍산·효성중공업·대선주조 등에 스마트팩토리 구축을 진행했다.

스마트팩토리 도입은 계속 늘어나는 추세다. 시장조사업체 마켓앤마켓은 스마트팩토리 시장이 한 해 평균 11% 성장해 2026년께 1349억 달러 규모가 될 것이라고 전망했다.

울산=최은경 기자 choi.eunkyung@joongang.co.kr