포항제철소, AI로 코크스오븐 연소 제어로 효율과 품질 한번에

포스코 포항제철소(소장 이백희)가 AI를 활용해 코크스오븐 연소를 제어하는 기술을 개발했다.

코크스는 제철소에서 쇳물을 만드는 과정에서 사용되는 연·원료로, 코크스의 품질은 곧 쇳물의 품질과 직결된다. 코크스는 코크스오븐에서 석탄을 가열해 만들어지는데, 이때 코크스를 어떻게 가열하느냐에 따라 코크스의 품질이 결정된다.

포항제철소는 숙련된 작업자들의 노하우를 바탕으로 코크스오븐의 연소량을 제어해 고품질의 코크스를 생산해 왔다. 작업자가 코크스오븐의 온도 값을 기반으로 연소 제어를 하고 육안으로 코크스의 건류 상태를 확인해, 오븐의 연소량을 피드백 제어하는 것이다. 하지만 육안으로 코크스 건류 상태 판별에 의존한 기존 방식은 정확한 코크스 가열 상태를 가늠하기 어려워 작업자에 따라 품질 차이가 있고, 효율적인 연소 제어 또한 어렵다는 한계가 있었다. 특히, 신규 작업자들에게 노하우 전수가 어렵다는 문제점도 있었다.

이에 포항제철소는 열화상 이미지와 AI를 활용한 코크스오븐 자동 연소 제어 시스템을 개발했다. 열화상 이미지를 이용해 코크스의 건류 상태를 판단하고, 이를 딥러닝으로 학습시켜 AI가 적정 연소량에 맞춰 연소를 제어하는 것이 이 기술의 핵심이다. 시범 도입을 통해 70만 개 데이터를 실시간 검증한 결과, 기술 정합성이 95%가량으로 높게 나타나 실제 조업에서도 활용이 가능할 것으로 기대된다.

현재 포항제철소 2코크스공장은 3기 코크스오븐에 자동 연소 제어 시스템을 일부 활용하고 있다. 연소 제어는 작업자가 수동으로 하되, AI가 제안하는 적정 연소량을 작업에 활용하는 것이다.

시스템을 실제 조업에 적용한 결과, 코크스 품질과 연소 효율 두 마리 토끼를 잡을 수 있었다. 열화상 카메라로 코크스 상태를 정확하게 판단해 품질 편차를 줄이고, 코크스 제조에 필요한 최적의 연소량을 도출해 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있었다. 안정적인 연소 제어를 통해 질소산화물(NOx) 배출량 또한 감소시킬 수 있어 대기오염물질 저감에도 도움이 될 것으로 기대된다.

포항제철소 화성부 지경은 기술개발섹션 리더는 "개인 노하우에 의존하는 작업이 많아 신규 직원들의 경우 숙련과 적응에 많은 시간이 걸려왔는데, 시스템 도입으로 젊은 직원들이 업무를 익히는 데 많은 도움이 되고 있다"며 "화성부 직원들 중 64%가 근속 10년 이하 젊은 직원으로 세대교체가 되어가고 있는 상황에서 후배들이 잘 따라올 수 있을지 걱정도 되었는데, 자동연소시스템이 확대되면 세대교체에도 안정적인 조업이 가능할 것 같다" 고 전했다.

현재까지 자동연소제어시스템은 작업 보조용으로만 활용되고 있지만, 향후 포항제철소는 시스템만으로 자동 연소 제어가 가능하도록 사용을 확대해 나갈 계획이다. 또한 2코크스공장 3기 코크스오븐 외에도 시스템 적용 개소를 4기, 5기 코크스오븐 설비로 확대해 나갈 방침이다.