철강업계 정책적 전환 추진 속 진행 상황 ‘거북이 걸음’
중소기업 여력 부족, 전환 준비도 못해 대책 시급

빠르게 변화되고 있는 산업의 패러다임 변화에 대응하기 위한 디지털전환은 철강산업에 있어서는 선택이 아닌 필수다. 철강산업에 인공지능 신기술을 적용하고 활용하는 것은 전세계적인 흐름이고 혁신을 위한 구조변혁에 있어서는 핵심적인 사안이다.

특히 국내 철강산업은 탄소중립의 거대한 흐름에 대응하기 위해서는 무엇보다 혁신적인 구조전환이 요구되고 있다. 유럽 등에 비해 상대적으로 산업의 구조 대전환을 위해서는 막대한 비용과 시간이 소요될 것으로 예상되고 있는 만큼 혁신적인 변화를 통해서만 경쟁력을 확보할 수 있다.

산업의 혁신적인 변화를 위해서는 스마트팩토리에 더해 AI(인공지능)을 결합한 디지털 전환이 가장 효과적인 대안으로 떠오르고 있는 만큼 국내 철강산업은 디지털전환에 더욱 박차를 가해야 하는 상황이다.

때문에 정부에서도 ‘디지털 소재혁신 강화 실행 계획’을 세우고 민관이 공동으로 데이터·AI를 활용해 고품질의 핵심 신소재를 경쟁국 대비 빠르게 확보함으로써 소재부품 경쟁력 강화를 추진하고 있다. 

그러나 현실은 녹록치 않다. 포스코, 현대제철 등 대기업을 중심으로 한 DX전환은 확산 단계에 접어들고 있는 등 가시적인 성과를 보이고 있지만 대부분의 중견, 중소기업들은 아직까지 도입 단계에 머물고 있는 등 디지털전환이 속도를 내지 못하고 있다. 여러 가지 원인이 있지만 무엇보다 인식전환과 AI 활용을 위한 적극적인 관심이 요구되고 있다. 정부에서도 중소기업들의 디지털 전환을 위한 현실적이고 획기적인 방안을 강구해야 한다. <편집자 주>
　
■ 철강산업 디지털 전환 어떻게 되고 있나?

현재 선진국을 중심으로 디지털 소재개발 플랫폼 확보 경쟁이 본격화되고 있다. 미국, 일본 등 소재분야의 선도국가들은 미래산업의 주도권을 더욱 강화하기 위해 디지털 소재개발 프로그램을 전략적으로 추진하고 있다. 특히 4차 산업혁명 기술 활용과 저탄소·고부가 구조 전환을 위해 신소재 경쟁이 더욱 치열해지고 있고 디지털화를 통한 혁신적 개발방식이 최적의 대안으로 떠오르고 있다.

국내에서도 철강산업의 디지털전환이 적극 추진되고 있다. 정부에서도 지난 2021년 ‘디지털 소재혁신 강화 실행 계획’을 세우고 민관이 공동으로 글로벌 이슈에 적극 대응, 미래 경쟁력을 확보해 나갈 계획이다.

정부에서는 데이터·AI를 활용해 고품질의 핵심 신소재를 경쟁국 대비 빠르게 확보함으로써 소재부품 경쟁력 강화를 추진하고 있다. 원료, 물성 등 소재 데이터와 AI를 활용해 수요산업 맞춤형 소재 개발, 신소재 확보 등을 촉진하기 위한 선도프로젝트와 데이터 표준화, 데이터 축적과 활용, 데이터 기반 확충, 소재데이터 거버넌스 가동 등을 중심으로 전반적인 산업의 디지털전환을 추진하고 있다.

특히 업종·기능별 맞춤형 세부 추진방안도 마련해 산업현장에 디지털 전환이 확산되는 발판을 마련한다는 계획이다. 정부의 전략에 발맞춰 철강업계에서도 2025년까지 철강 AI 강국을 목표로 ‘철강 디지털 전환 연대’를 출범하고 대규모 투자 등을 추진하고 있다. 

철강산업의 체질을 디지털로 바꾸기 위해 정부에서는 제조 공정별 디지털 전환 가속화, 철강 생태계의 지능화, 안전·환경문제 해결 등을 위해 ‘스틸-AI’를 모색하고 있다. 수입에 의존하고 있는 철강 센서도 국산화하는 등 각 공정별로 적합한 스틸-AI를 현장에 적용하고 AI 기반의 원료·전력 관리 등 철강 공정의 전·후방 산업까지 디지털 전환을 확장, 효율성을 극대화하는 방안과 철강 생태계 지능화를 위해서는 빅데이터 플랫폼을 만들어 철강 데이터를 수집·분석·활용할 수 있는 개방적 협력 여건도 조성하고 철강 데이터 표준화, 선도기업의 경험·노하우를 중소기업과 공유하는 것은 물론 빅데이터·AI 엔지니어 육성에도 주력한다.

그럼에도 불구하고 아직까지 철강금속 업종의 디지털 전환은 초기 단계에 머무르고 있다. 최근 철강협회가 조사한 ‘철강산업 DX도입 현황’ 자료에 따르면 디지털전환의 가장 낮은 단계인 준비단계 있는 기업들이 절반을 차지하고 있는 것으로 나타났다.

조사대상 70개 기업 중 도입 단계에 있는 기업은 20개사로 28.6%, 정착 단계에 있는 기업은 11개사로 15.7%, 확산 단계에 있는 기업은 1개사, 고도화 단계 기업은 3개사에 그치고 있다.

조사결과 2021~2023년 철강기업들은 AI도입 계획을 세우지 못한 기업의 비중은 낮아지고 있고 도입 예정 및 완료 기업의 비율은 높아지고 있다. 최근 3년간 AI 도입 미정 기업 비율은 58.3%에서 48.6%로 낮아졌고, 완료 기업 비율은 5.6%에서 12.9%로 높아졌다.

또한 철강기업의    AI 도입    및 도입 예정 공정은 수주 공정, 도금 및 컬러 공정, 산세공정, 후처리 공정, 열간 압연 공정 순으로 나타났다. AI 도입 및 도입 예정인 주요 공정은 수주 공정이 7개 사(18.4%), 도금 및 컬러 공정, 산세 공정은 각각 6개 사(15.8%), 후처리 공정, 열간 압연은 각각 5개 사(13.2%), 냉간 압연은 4개 사(10.5%), 제강 공정이 3개 사(7.9%), 고로(제선) 공정, 연주 공정은 각각 1개 사(2.6%)다.

AI 도입을 희망하는 분야는 철강 품질 예측 분야가 가장 높은 것으로 조사됐다. 철강기업의 AI 도입 희망 분야는 철강 품질 예측이 53건, 철강 설비 예지 정비가 40건, 철강 스마트 수요 예측이 37건, 전력 사용량 예측이 30건, 부생 가스 발생량 예측은 16건, 냉연 도금 부착량 예측이 15건, 제강 전로 정련 온도 예측 8건, 슬라브 표면 품질 예측이 8건 순이다.

철강기업들의 AI에 대한 인식 등은 비교적 높은 상황이지만 실질적으로 추진하고 있는 기업들은 많지 않은 상황이다. 대기업들을 중심으로는 비교적 활발하게 AI 적용과 확산이 적극 추진되고 있지만 중소기업들의 경우에는 사실상 거의 AI 도입이 이뤄지지 않고 있는 상황이다.
여러 가지 이유가 있지만 인식과 여력이 부족하기 때문이다. 더욱이 관련 인력부족 등으로 도입을 원한다고 해도 인력확보가 쉽지 않은 것
이 현실이다. 또한 자체적인 인력 양성 인프라도 취약하다.

국내 철강산업의 디지털 전환을 위해서는 중소기업들의 전환이 이뤄져야 한다. 따라서 AI 도입을 추진할 수 있도록 AI 도입 필요성에 대한 인식 제고가 우선돼야 한다. 또한 도입 예정 기업의 경우 빠른 도입이 가능하도록 관련 컨설팅, 교육은 물론 관련 인력 양성 확대를 위한 정책적인 지원이 이뤄져야 한다.

세계적인 이슈에 대응한 정부와 주요업체들의 발 빠른 전략은 국내 철강산업이 재도약할 수 있는 새로운 전환점이 될 것이라는 점에서 의미 있다. 그러나 산업 전반의 디지털 전환을 위해서는 중추적인 역할을 담당하고 있는 중소기업들의 전환이 반드시 필요한 만큼 다양한 방안을 모색해야 한다.     
　
■ 대기업 중심 디지털 전환 확산 속도

국내 철강산업이 구조적인 대전환을 위해서는 원가절감, 고부가가치화, 생산성 혁신 등을 위해서는 AI를 적극 활용할 필요가 있다. 대기업들의 경우에는 AI를 각 공정별로 적용을 확산하면서 성과를 창출하고 있는 단계로 까지 확산되고 있다.

제조 공정별로 AI 도입 상황을 보면 우선 고로에서의 쇳물 생산 공정인 제선분야에서는 고로 용선 온도 예측 등에 AI를 적용하고 있다. 제강 공정에서는 제강 전로 정련 온도 예측과 더불어 자동화 조업 등에 적극 활용하면서 가시적인 효과를 창출하고 있다.

연주공정에서도 슬래브 표면의 품질 예측 등에 적극적인 적용이 이뤄지고 있고 압연공정에서도 냉연도금 부착량 예측 및 자동제어 등에 AI를 도입, 활용단계에 들어서고 있다.

이와 더불어 제품 생산 중 발생하는 분진, 부생가스, 소비되는 전략량 등에도 AI 도입이 이뤄지는 등 그 적용 범위가 점차적으로 확산되는 추세다. 아직까지는 개별적인 공정별로 AI 적용과 적극적인 활용이 이뤄지고 있지만 앞으로는 이러한 단계를 넘어서 프로세스 전체를 통합 관리하는 방향으로 고도화가 이뤄질 것으로 예상된다.
　
■ 철강산업의 DX 적용 사례

국내 뿐만아니라 세계 철강산업에서의 디지털 전환은 최대 이슈다. 글로벌 주요 철강사들의 디지털 전환은 확산되고 있다. 글로벌 빅3 철강사인 아르셀로미탈, 보무강철, 일본제철 등에서는 현재 2~4단계까지 적용이 확산되고 있는 것으로 나타났다.

철강협회에서 조사한 자료에 따르면 세계 최대 철강업체인 아르셀로미탈의 경우 전후방 공급망인 원료공급사와 고객사 간 데이터를 상호 연결해 제품의 흐름의 가시성을 확보하고 제품의 거래 비용을 최소화하는 단계로 디지털전환이 이뤄지고 있다.

중국의 보무강철은 ‘Ouyeel Platform’인 철강 e-Marketplace 운영으로 금융여신과 창고 보관, 신강종 컨설팅 등의 다양한 분야의 적용으로 수익을 창출    중에 있다. 최근에는 플랫폼의 Supplier로 참여 중인 전략 고객 100여 개 사가 플랫폼의 Investor로서 참여해 중소 고객에 보
다 저렴한 금융 여신을 제공하는 단계로 확대되고 있다.

또한 일본제철은 최근 사회적인 이슈로 부각되고 있는 안전재해에 대한 선제적인 대응과     모니터링을 위해 IoT기반의 안전 통합 플랫폼을 운영하고 있고 전 공장으로 확대 적용을 추진하고 있다.

국내에서도 포스코, 현대제철, 고려제강 등 대형철강사를 중심으로 스마트팩토리 단계를 넘어선 디지털 전환이 적용되고 있다. 이미 스마트팩토리는 높은 수준에 도달했고 이를 넘어선 단계로의 활용이 적극 추진되고 있다.

우선 포스코는 스마트팩토리 시스템인 포스프레임(PosFrame)에 디지털 트윈기술을 접목한 자율 생산 운전 체계를 구현하는 수준까지 고도화되고 있다. 딥러닝 기반 AI 기술을 적용해 통기성, 연소성, 온도 등을 예측하고 자동 제어를 통해 프로세스 최적화와 품질 격차 해소, 노화 예측 시스템 구축하는 등 고로의 스마트화가 더욱 진화되고 있다. 

또한 숙련자의 경험과 직관, 방대하고 정교한 데이터가 결합된 AI 용광로는 딥러닝을 통해 최적의 결과값을 뽑아내고 자동화해 에러를 줄이고 생산성을 높이고 있다. 드론 및 영상 인식 기술 활용, 원료 야드의 재고 측정 시간 축소 및 원료 최적 배합에 관한 의사결정을 돕는 디지털 트윈 기술을 개발해 품질?원가?생산 제어는 물론 이산화탄소 배출량 변화를 2분 이내 시뮬레이션 가능한 ‘포스플롯’을 개발 적용 중이다. 이와 더불어 메타버스 기반 마케팅 디지털 전환(DX)도 추진하고 있다.

현대제철은 제조부문을 비롯한 전 부문의 스마트화를 위한 ‘스마트 엔터프라이즈’를 구축해 혁신 경영을 가속화하고 있다. FH(미소둔강판) 보류재에 스마트 예측 모델 개발, 4족 보행 로봇을 가스 점검 등 고위험 현장에 활용하고, AI로 대형 압연 소재의 추출 온도 최적화, 제강 공정 스케줄링 시스템 개발하는 등 다양한 업무 분야에 AI와 빅데이터 접목을 확산하는 단계에 접어들고 있다.

동국제강도 기계 장치 자동화에 공정 데이터를 융합하는 공정지능화를 구축하고 있고 세아그룹은 현장 중심의 조직 문화 확산을 위해 디지털 사이니지 기술 기반의 SICS 구축하는 등 디지털전환에 박차를 가하고 있다.

이밖에도 고려제강, KG스틸 등도 공정별로 다양한 분야로 디지털 전환을 위한 체제 구축에 역량을 집중하고 있다.
　
■ 중견, 중소기업 AI 활용능력 향상에 역량 집중해야

중소기업의 혁신, 글로벌화, 지속성장을 위해서 필요한 디지털전환은 현재 기업 내부 리소스와 인식의 부족, 기술격차, 재무 문제 등으로 지연되고 있다. 팬데믹을 계기로 디지털 전환이가속화하고 있고 중소기업의 생산성 향상, 기업규모 제약의 극복 가능성, 거래비용 절감 및 비용 감소, 글로벌 시장 접근성 제고 등을 가능케 할 수 있는 디지털 전환의 필요성은 크게 높아지고 있다. 

중소기업의 디지털전환이 지연될 경우 무엇보다 대기업과 중소기업들 간의 경쟁력 격차가 더욱 확대될 가능성이 높다. 그 만큼 경쟁력이 상대적으로 떨어질 수 있다는 것이다.

디지털전환은 조직 운영 및 공정, 물류 프로세스 개선, 해외 잠재수요자 접촉확대와 사업 영영 확장, 고객과의 상호작용 강화 및 수요 기반 제품 생산 등에 있어서 중소기업들의 경쟁력 향상에도 직접적인 영향을 미친다.

특히 철강산업의AI적용은구조적 변혁기에 필수적으로 요구되고 있다. 4차 산업혁명 기술 활용과 저탄소·고부가 구조 전환을 위한 신소재 경쟁이 더욱 치열해지고 있고 디지털화를 통한 혁신적 개발방식에 박차를 가하고 있다. 

국내 철강산업의 디지털 전환을 위해서는 중소기업들의 전환이 이뤄져야 한다. 철강협회 조사자료에 따르면 철강기업의 AI 인력 규모는 정규직 100~200명이 2개사, 10~50명이 3개    사, 10명    미만이 26개사로 나타났다. 정규직    인력이 없다고 답한 기업이 상당수에 달하는 것으로 조사되는 등 DX전환을 위한 인력 양성이 시급한 것으로 지적되고 있다.

특히 중견, 중소기업들의 대부분이 DX 관련 전문인력 확보가 사실상 거의 이뤄지지 않고 있는 등 철강산업의 DX전환 확산을 위해서는 인력양성을 위한 지원과 대안 마련이 절실한 상황이다.

현재 철강산업의 AI인력 양성 프로그램은 한국철강협회가 유일하다. 철강협회에서는 지난 2021년 철강산업 CDS 양성을 위한 Steel-AI 교육 로드맵(안)을 개발, 철강기업과의 커뮤니케이션을 통해 이를 보완해 철강기업에 적합한 CDP 수립하고 운영하고 있지만 필요한 인력양성을 위해서는 턱없이 부족하다. 

철강협회에서는 인력양성을 위한 프로그램을 더욱 확대해야 한다고 제언하고 있다. 우선 철강기업의 시티즌 데이터 사이언티스트 양성이 시급하다. 전문적인데이터 사이언티스트, AI전문가 보다는 시티즌 데이터    사이언티스트(Citizen Data Scientist, CDS) 중심의 인력 양성이 필요하다는 분석이다. CDS는 현업 부서에서 근무하면서 동시에 데이터 분석의 기본과 메커니즘을 이해해 데이터 분석 전문가와 현업, 전문가 사이의 다리 역할이 가능한 인력으로 철강기업의 인력 양성 방향에 적합하고 기업 내에서 빠르게 양성 가능할 것으로 판단하고 있다.

또한 철강기업의 DX/AI 인력 양성을 위한 교육 체계 수립 필요하다는 의견이다. 철강산업에적합한 CDS를 양성하기 위해서는 데이터 기반의 문제 해결방법과 노코딩 기반의 데이터 분석, 기업의 DX 수준에 적합한 역량을 습득하도록 해야 한다는 것이다. 

현재 철강산업에 적합한 DX/AI 교육과정은 전무한 실정으로 CDS 양성을 위한 국가 직무 능력(National Competency Standards, NCS)이 절실하다고 지적하고 있다. 협회측은 철강산업 CDS 양성 로드맵 등을 통해 CDS 직무와 NCS를 통해 철강산업뿐 아니라 제조산업으로 확대해 CDS 양성에 필요한 표준화 된 교육 과정을 개발, 철강기업 및 제조기업에서 활용하도록 해야 한다고 강조했다.
　
■ 정부 철강금속 산업 DX 지원 사업 보다 강화해야

정부에서도 철강산업 및 비철금속 중견, 중소업체들의 디지털전환을 위한 지원 강화를 추진하고 있다. 

포항시는 디지털 전환 실증 인프라를 구축해 지역 중소·중견기업에 맞춤형 기술을 지원한다. 포항시는 경북도와 함께 산업통상자원부 ‘철강·금속산업 디지털전환(DX) 실증센터 구축’ 공모사업에 최종 선정됐다.

‘철강·금속 디지털전환 실증센터 구축사업’은 오는 2028년까지 5년간 사업비 220억원(국비 140, 지방비 60, 민자 20)을 투입해 지역 중소·중견기업을 집중 지원하게 된다.

포항시는 높은 투자 비용 부담과 전문인력 부족 등 자체적으로 디지털전환 도입이 어려운 중소·중견기업을 위해 지난해 9월부터 산업통상자원부에 디지털전환 실증센터의 필요성과 정부 지원을 적극 건의했고 이번 공모를 통해 최종 선정됐다.

이 사업은 철강·금속 제조 공정의 디지털 전환을 위해 실증 인프라를 구축하고 철강·금속 특화 공정플랫폼을 개발해 중소·중견기업에게 맞춤형 기술을 지원하며, 시범기업을 육성한다.

또한 빅데이터·인공지능(AI)·디지털트윈 등 디지털 핵심기술을 적용함으로써 기존 생산 방식 체질을 개선할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이와 더불어 실증 장비를 활용해 데이터를 확보·분석하고, 디지털트윈을 기반으로 한 가상공장에서 시뮬레이션을 통한 최적화된 데이터를 기업에 제공함으로써 현장 Set-up기간을 단축하는 한편, 불량 원인파악, 원가 절감 등 생산성 향상 및 제품 고부가가치화를 추진해 나갈 계획이다.

디지털 트윈(Digital Twin)은 현실 세계의 기계나 장비, 사물 등을 컴퓨터 속 가상공간에 실물과 똑같이(쌍둥이) 구현한 뒤 다양한 시뮬레이션을 통해 검증해 보는 기술이다.

실증센터는 사업 주관 기관인 (재)포항금속소재산업진흥원(POMIA) 내에 구축하고, 포스텍의 경북 산업 디지털전환 협업지원센터와 애플 제조업 R&D 지원센터와 협력해 기술지원 및 현장 중심의 전문인력을 양성한다.

관련 기업들의 관심도 뜨겁다. 디지털 전환을 원하는 지역의 많은 중소·중견기업들이 이미 참여와 투자 의향을 밝히고 있다. 이에 따라 포항시와 포항금속소재산업진흥원에서는 기업의 수요에 따른 솔루션을 개발해 지원하고, 산학연 디지털전환 공동추진단을 운영해 디지털 전환을 확산시켜 지속 가능한 제조 산업의 새로운 생태계 조성에 박차를 가한다는 계획이다.

무엇보다 이번 사업은 중견, 중소 기업들의 디지털전환 기반을 구축함으로써 대기업과의 디지털 기술 격차를 해소할 수 있다는 점에서 큰 의미가 있다.

국내 철강산업의 디지털 전환을 위해서는 중소기업들의 역할이 매우 중요하다. 아직까지 디지털전환 등에 대한 인식도 부족하고 이를 위한 여력도 부족한 실정이다. 따라서 AI 도입을 추진할 수 있도록 AI 도입 필요성에 대한 인식 제고가 우선돼야 한다. 

정부에서도 더욱 중견, 중소기업들의 디지털전환을 위한 다양한 지원책을 강화해야 한다. 이번 포항지역의 디지털전환 실증센터 구축 등 실질적으로 효과를 거둘 수 있는 지원 사업과 더불어 도입 예정 기업의 경우 빠른 도입이 가능하도록 관련 컨설팅, 교육 등의 사업과 관련 인력 양성 확대를 위한 정책적인 지원이 이뤄져야 한다.

무엇보다 인력양성 사업은 시급히 추진해야 할 과제다. 중견, 중소기업들의 디지털전환이 이뤄지지 못하고 있는 것은 여러 가지 이유가 있지만 인식과 여력이 부족하기 때문이다. 더욱이 관련 인력부족 등으로 도입을 원한다고 해도 인력확보가 쉽지 않은 것이 현실이다. 또한 자체적인 인력 양성 인프라도 취약하다.

때문에 산업 전반의 디지털 전환을 위해서는 중추적인 역할을 담당하고 있는 중소기업들의 전환이 반드시 필요하고 이는 앞으로 철강 및 비철금속 산업이 글로벌 경쟁력을 좌우할 핵심이 될 것이기 때문이다.