스마트 제철소 구축 및 핵심 공정 운전 자동화
▲ 장인화 기술투자본부장 (주)포스코
회사 소개
포스코는 대한민국 최초의 일관제철소로 1968년 4월 1일 창립되었습니다. 자본도 기술도 경험도 없는 상태에서 제철소를 시작한 포스코는 빠른 성장을 보이며 2015년 6월 철강 제품 생산량 8억 톤을 돌파하였습니다.
다보스포럼으로 알려진 세계경제포럼(WEF, World Economic Forum)은 지난 1월 ‘2016 글로벌 지속가능경영 100대 기업’을 발표하였으며, 여기서 포스코는 40위에 선정되었습니다.
특히 전 세계 철강 기업중에서는 지속가능경영 기업으로 유일하게 선정되었습니다. 포스코 기술연구소는 1977년에 설립되었습니다.
기술연구원은 현재 산하에 포항연구소, 광양연구소 외에 엔지니어링솔루션실을 포함하는 체제로 운영되고 있습니다.
최근 기술연구원은 고객에게 강재와 더불어 강재 사용 기술을 통합 제공하는 Solution Marketing의 핵심 기능을 담당하도록 그 역할을 확대하고 있으며, SPB(Solution Based Platform Business)를 통하여 국내외 철강사와의 기술협력을 추구하고, 혁신적 기술개발을 선도하고 있습니다.
뿐만 아니라, RIST, 포스텍, 철강대학원 등을 포함한 국내외 유수의 연구기관 및 대학과 협력을 확대하는 Open & Collaboration을 통한 기초연구에도 많은 노력을 기울이고 있습니다.
2016년 주요 연구개발 성과
2016년 포스코 기술연구원의 대표적인 연구개발 성과로는 먼저 고망간강 양산-상용화를 통한 적용 확대를 들 수 있습니다.
최근 급성장하고 있는 액화천연가스(LNG) 시장에 사용될 극저온용 고망간강은 LNG 저장에 탁월한 성능과 우수한 가격 경쟁력을 지니고 있습니다. 또한 내마모 고망간강은 오일샌드 산업 분야에서 그 성능을 이미 인정받고 있습니다.
한편 사회적 문제로까지 인식되는 층간소음을 해결하는 데에도 고망간강이 이용되고 있습니다.
바닥에 가해지는 진동에너지를 알파벳 Z 모양으로 가공된 방진용 고망간강으로 흡수하여 층간소음을 획기적으로 줄이는 제품을 개발하였습니다. 향후 고망간강은 군수 산업, 해양플랜트 및 미래 수소에너지 분야까지 확대 적용할 계획입니다.
자동차 분야에서는 “자동차 배기계용 고성형 439XF 페라이트계 스테인리스강” 개발이 많은 관심을 받고 있습니다.
올해 양산 개발된 자동차 배기계용 “439XF 스테인리스강”은 머플러 심가공 또는 파이프 밴딩 성형시 두께 감소율(Thinning)이 낮고 용접부 저온충격인성이 획기적으로 개선된 페라이트계 강종으로서 복잡한 배기계 형상의 머플러 심가공 및 파이프 밴딩, 확관 및 축관의 성형 가공을 가능하게 하였습니다.
또한 대형 국책과제인 세계일류소재개발(WPM) 사업을 통해 “친환경 스마트 표면처리강판”을 개발하였습니다.
개발된 표면처리 기술은 물리적 기상 증착이라고 불리는 PVD 방법에 의해 강판 표면에 강한 코팅층을 형성시키는 기술로, 강판을 연속적으로 진공챔버를 통과시키는 기술, 플라즈마를 이용한 전처리 기술, 포스코 고유의 PVD 코팅 기술을 핵심으로 순수 국내 기술로 개발한 것입니다. 본 기술을 통하여 기존의 용융도금이나 전기도금으로는 제조하기 어려운 새로운 코팅 제품을 개발하고 있습니다.
끝으로 “고해상도 잉크젯 프린트 강판 개발”을 소개하고자 합니다. 고해상도 잉크젯 프린트 강판은 잉크젯 프린팅 기술과 철강재를 접목한 제품으로 이번에 개발한 잉크젯 프린트 강판은 완벽한 풀컬러(Full Color) 인쇄가 가능한 특징이 있습니다.
기존 프린트강판 대비 4배 이상 높은 1,200dpi 수준의 해상도 표현이 가능하며, 특히 고내식성과 밀착성이 우수한 잉크용액을 적용하여 기존 프린트 강판에 비해 선명한 색의 구현이 가능하고, 제품의 수명 향상이 기대됩니다.
최근 환경 변화 및 전망
신재생에너지원에 대한 관심의 증대로 전통 에너지에 기반을 둔 산업이 송두리째 재편될 것이라는 ‘에너지 혁명(Clean Disruption)’이 화두가 되고 있습니다.
에너지 혁명은 특히 석유를 비롯한 기존 전통 에너지에 의존하지 않는 사회를 추구하기 때문에 석유를 기반으로 한 모든 산업이 위험에 처할 것이라고 말하고 있습니다.
전기차 시장은 하루가 다르게 커져 가고 있습니다.
지난 11월 22일, 폭스바겐은 미국에 더 이상 디젤차를 공급하지 않을 것이고, 전기차 등 신차로 시장 공략에 나설 것이라고 밝혔습니다.
전기차를 필두로 스마트그리드, 에너지저장장치(ESS), 빅데이터를 활용한 전력수요관리, 개인 간 혹은 기업 간 전력 거래 등은 에너지 산업의 새로운 변화로 우리 앞에 다가와 있습니다.
에너지 혁명은 포스코와 같은 철강사에게는 위기이자 기회가 될 것입니다. 철강업은 대표적으로 에너지소비가 많은 업종입니다. 에너지 혁명의 흐름을 따르지 못한다면 제조 원가에 큰 위험이 될 수도 있습니다.
뿐만 아니라 철강 제품의 변화에도 주의를 기울여야 합니다. 화석 연료 시대의 석탄, 석유, 천연가스와 관련된 에너지 산업에서, ESS, 배터리 소재, 신재생 발전 등의 산업으로 철강 제품의 변화가 이어질 것으로 생각됩니다.
2017년 연구개발 목표와 추진 전략
포스코는 최근 많은 관심을 받고 있는 인공지능을 활용한 스마트 제철소 구축에 박차를 가하고 있습니다. 스마트 제철소의 기본은 모든 정보를 모니터링하고 제어하는 것에 있습니다.
이를 위해서 기존에 사용한 정형 데이터 외에 숙련된 조업자가 중요한 결정에 사용하는 시각 정보 등 비정형 데이터를 인식할 수 있는 딥러닝 기술이 필요하며, 조업 여건 변화나 신강종 생산 등 경험하지 못한 새로운 환경 변화에 대해서 스스로 역량을 강화하는 강화 학습 기술의 개발이 요구됩니다. 이를 통해 품질 향상과 품질 편차 안정화를 달성할 수 있을 것으로 기대합니다.
강종 개발에 대해서는 기가급 자동차 강재 개발에 집중할 계획입니다. 인장강도가 1㎬급 이상의 초고강도강을 기가스틸이라고 하며, 이는 일반 강보다 3배 이상 강도가 높아 경량화가 중요한 자동차 강판 시장에서 중요한 미래 먹거리입니다.
포스코는 트윕(TWIP)강처럼 이미 차세대 기가스틸 분야에서 높은 기술 경쟁력을 보유하고 있으며, 이를 바탕으로 현재 10종 이상의 차세대 기가스틸 개발을 추진하고 있습니다.
끝으로 기술을 개발하여 제품 품질 수준을 향상시키는 것에 그치지 않고, 개발된 포스코의 고유 기술 및 솔루션 자체를 플랫폼화하여 판매하는 사업인 SPB를 강화할 계획입니다.