취약 작업자 고위험 작업 막고… 지게차 사고 원천 차단

등대공장 3주년-포스코형 스마트팩토리 발전(下)
‘디지털 트윈 프스플롯’ 활용하면
품질·원가 등 2분 내 시뮬레이션 가능
작업현황 종합 모니터링 시스템 개발
작업 진행상황 실시간 파악할 수 있어
산업용 로봇·스마트 CCTV 등 이용
고위험 수작업 자동화·유해가스 감지

영상 인식 기술 그래픽

□ 가상제철소로 스마트팩토리 미래 그린다

지난해 포스코는 연원료 최소 비용·최적 배합 의사결정을 지원하는 디지털 트윈 포스플롯(Digital Twin PosPLOT)을 개발했다. 포스코는 제선·제강 공정을 가상의 디지털 트윈으로 구현해 탄소배출 등 환경 영향과 수익성을 종합적으로 확인할 수 있게 됐다. PosPLOT은 POSCO Process based Lowest-cost-oriented Optimization Technology의 약어로, 철강사업에서 가장 큰 비용을 차지하는 연원료 부문에서 최소비용으로 최적의 배합을 찾으려고 개발한 포스코 고유의 시스템이다. 포스코는 원료 가격 변동성 증가와 탄소배출 이슈 등 경영환경 변화로 연원료 투입과 배합을 상시 조정해야 했지만, 원료의 수많은 성분들을 고려하며 공정에 미치는 영향을 종합적으로 검증하기에는 많은 인력과 시간이 필요했다. 이에 포스코 기술연구원은 2014년부터 복잡한 최적해를 계산하는 시스템 개발에 착수했고, 2019년부터는 철강부문 선임조직에서 시스템 개발을 주도하면서 생산기술·마케팅·구매투자본부간 적극적인 소통과 그룹사의 협업으로 연구 결과가 결실을 맺을 수 있었다. 디지털 트윈 포스플롯 시스템을 활용하면 품질, 원가, 생산 영향은 물론 ESG관점에서 이산화탄소 배출량 변화까지 2분 이내에 시뮬레이션할 수 있다. 디지털 트윈 포스플롯은 2020년 말 정식 오픈해 현재 약 350명의 직원이 활용하고 있으며, 유관부서 간 실시간으로 정보를 교류하는 플랫폼으로 역할을 하고 있다. 또한 직원들의 일하는 방식에도 큰 영향을 주고 있어 전사적으로 긍정적인 평가를 받고 있다. 원료실 담당자는 “디지털 트윈 포스플롯을 활용해 구매, 조업, 품질 조건을 변경하며 최적해를 산출할 수 있어 연간 구매전략 수립에 유용하다. 제철소의 가공비를 고려한 사용성을 쉽게 시뮬레이션할 수 있어 유용하다”고 했다.

2022년에는 경영계획 수립단계에 시스템을 활용하고 수익성 향상에 기여한다는 방침이다. 디지털 트윈 포스플롯은 포스코의 IT 인프라를 기반으로 동종업계 최초로 온라인 가동되고 있으며 기술력을 인정받아 2021년 8월 25일 개최된 포스코 기술컨퍼런스에서 기술대상을 수상하기도 했다. 현재 포항제철소 2열연공장이 디지털트윈 모델 공장으로 선정됐으며, 향후 탄소강공정 중심의 디지털 트윈 포스플롯을 스테인리스 공정까지 확장하고, 디지털 트윈 컨셉에 맞춰 시스템 리뉴얼도 동시에 진행하고 있다. 향후 탄소중립 전략 수립에도 활용할 수 있도록 시스템을 개선할 계획이다.

□ 안전한 작업장 구현도 스마트하게

최근 포스코의 화두는 ‘스마트 안전(Smart Safety)’이다. 지난해부터 포스코는 스마트 기술을 활용한 작업안전 강화에 심혈을 기울이고 있다. 산업용 로봇, 스마트 CCTV 등을 이용해 고위험 수작업을 자동화하고, 밀폐공간 유해가스 존재 여부를 사전 감지할 수 있는 스마트세이프티볼(Smart Safety Ball)을 개발했다.

최근에는 제철소 작업안전관리를 위해 포스코 ICT와 함께 ‘작업현황 종합 모니터링 시스템’을 개발했다. 포스코가 개발한 ‘작업현황 종합 모니터링 시스템’은 작업별위험정보, 개소별 작업자 현황, 관계사 투입 현황 등의 정보를 실시간으로 제공한다. 관련 인원은 누구나 각 작업 개시 전부터 안전에 필요한 모든 요소들을 실시간으로 확인 가능해 안전사고를 사전에 예방할 수 있는 안전관리 시스템이다. 기존에도 포스코는 제철소 내 작업 및 작업자 정보를 관리하고 관련 부서 및 담당자에게 제공해왔다. 그러나 작업관리자가 직접 수기로 작성했기 때문에 실시간 통합관리 측면에서 한계가 있었다.

포스코는 이러한 현장 작업자들의 VOC를 수렴하고 문제점을 반영해 제철소 환경에 최적화된 통합 작업정보를 실시간으로 제공하고 관리할 수 있는 시스템을 개발키로 했다. 그 결과 지난해 11월 포스코는 포스코ICT와 협업해 ‘작업현황 종합 모니터링 시스템’ 개발을 완료했으며 현재 전 사업장에 적용 중이다.

특히 작업관리자는 시스템을 통해 작업자의 안전교육 이수 여부, 작업 수행 이력 등의 정보를 사전에 확인하고 최적의 안전작업 계획을 수립할 수 있다. 기존에는 작업계획 수립 시 작업자의 과거 이력정보를 알 수 없었으나, 현재는 ‘작업현황 종합 모니터링 시스템’을 통해 온라인 상으로 사전 등록된 작업자의 작업이력 정보를 제공하고 있다. 이에 따라 안전교육 미이수자, 초도 작업자, 고연령자 등은 시스템에서 별도 표시돼 미적격자의 작업 투입을 제한하고 취약 작업자의 고위험 작업 배치를 방지할 수 있다. 또한 ‘작업현황 종합 모니터링 시스템’으로 계획된 작업자와 실제 투입되는 작업자를 현장에서 최종 확인할 수 있어 임의의 작업자 변경에 따른 마지막 안전 리스크까지 관리할 수 있다. 만약 작업 수행전 해당 작업을 위해 결정됐던 작업자 대신 임의의 작업자가 긴급히 투입되면 사전 작업미숙지로 인한 각종 안전 리스크 요인이 발생할 수 있기 때문이다. 작업 수행전안전미팅(Tool Box Meeting)에서 작업자가 출입증을 스마트폰에 태깅(Tagging)하면 계획된 작업자와 실제 작업자의 일치 여부가 확인된다.

 

디지털 트윈 포스플롯 메인

□ 곳곳에 자리잡아가는 스마트 시스템

‘작업현황 종합 모니터링 시스템’은 5월 현재 관계사를 포함해 1만1천여 명 이상의 제철소 내 근무자들이 활용하고 있다. 특히 실제 제철소 내 작업을 수행하는 포스코 및 관계사 직원들로부터 호평이 이어지고 있다. 포스코는 ‘작업현황 모니터링 시스템’에 대한 사용자들의 VOC를 정기적으로 청취하고 있으며, 관계사 직원을 포함한 모든 직원이 활용하는 실질적 안전관리툴(Tool)로서 자리를 잡을 수 있도록 시스템을 지속 개선해나갈 방침이다.

지난 5월에는 RIST, 포스코홀딩스미래기술연구원, 중소기업과 협업해 지게차 자동정지기술을 개발했다. 일반적으로 지게차에 적용되는 안전 기술은 충돌 위험시 운전자에게 경고 알림을 보내는 정도에 그친다. 그러나 지게차 자동 정지 기술은 ‘영상 인식 기술’, ‘자동 정지 제어’ 등이 적용돼 충돌에 따른 재해를 원천적으로 예방할 수 있다.

지게차 자동 정지 기술에 적용된 ‘영상 인식 기술’은 AI·딥러닝 기술을 적용해 사람과 사물을 구분해 인식한다. 지게차에 설치된 광각렌즈로 촬영한 영상을 바탕으로 지게차와 사람간의 정확한 거리를 산출해 경고 알람을 울린다. 지게차 사고를 방지하기 위해 기존에는 지게차와 작업자에 태그(Tag)를 부착해 거리를 측정해 왔는데, 이번에 개발한 새로운 기술은 별도의 태그 없이 충돌 위험을 감지할 수 있다는 장점이 있다.

여기에 ‘자동 정지 제어 기술’을 더해 안전사고 위험을 원천 차단했다. 지게차가 주변 작업자에게 접근하면 운전자가 브레이크를 밟지 않아도 지게차가 단계적으로 자동 정지한다. 충돌 위험 거리가 6m 이내일 경우 알람이 울리고(1단계), 4m 지점에서는 감속이 시작되며(2단계), 2m 이내로 작업자가 근접하면 지게차가 자동 정지한다(3단계).

이외에도 지게차에 설치된 조명을 활용해 지게차 주변의 위험 구역을 시각적으로 표현하는 기술도 적용됐다. 현장 작업자가 지게차 주변 위험구역에 진입하면, 지게차 조명이 붉은색으로 바뀌어 작업자가 스스로 위험을 인지하고 대피할 수 있도록 돕는다.

포스코는 제철소 내 기술 적용 이후 협력사까지 확대해 협력사 ‘영남산업’과 ‘대명’의 지게차에도 신기술을 적용했다. 향후 포스코는 해당 기술을 필요로 하는 국내 기업 및 기관에 포스코의 경험과 기술을 전파하고 지게차와의 충돌사고를 예방해 산업안전 확보에 기여할 예정이다. /전준혁기자 [e-mail]