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혁신 앞장서는 SK이노베이션 …화학업계 최초 스마트플랜트 개발

기존 설비에 ICT 접목, 빅데이터 분석 통해 최적운영기술 확보
우선 울산단지 적용 후 종합화학·루브리컨츠 등 전사업장 적용 추진

윤병효 기자 (ybh4016@ebn.co.kr)

등록 : 2017-06-15 10:59

▲ SK이노베이션 직원들이 압축기 감지센서 작동을 살펴보고 있다.

SK이노베이션이 화학업계 최초로 4차산업혁명의 스마트플랜트를 개발, 도입을 추진 중이다.

SK이노베이션은 에너지·화학산업 최초로 스마트 팩토리에서 한 단계 진화한 스마트 플랜트(Smart Plant)를 구축 중에 있다고 15일 전했다.

에너지·화학산업은 산업 특성상 첨단 ICT 기술 융합이 어려운 분야로 알려져 있다. 또 장치산업으로서 대부분 공정 자동화 즉 스마트 팩토리(Smart Factory)가 이미 구현되어 있는 분야로 평가되고 있다.

SK이노베이션이 구축 중인 스마트 플랜트는 이보다 한단계 더 진화한 4차 산업혁명 차원의 시스템이다.

스마트 플랜트 구축은 SK이노베이션의 주요 생산 거점인 SK 울산복합단지(CLX)에서 시작됐다.

SK 울산단지는 최근 베이비붐 세대의 은퇴가 이어지며 숙련도 높은 인력을 확보하기가 여의치 않은 상황이다. 또한 공정 운전 및 안정성 등에서 글로벌 경쟁력을 가지기 위해 지속적인 혁신이 필요했다.

▲ SK에너지 공정국 릴라이어빌리티실 실장.
SK이노베이션이 스마트 플랜트를 도입하며 최우선적으로 고려한 것은 생산 효율성을 더욱 높이고 공정 안정성 수준을 한 단계 끌어올리는 것이다.

기존 인력을 대체하기 보다는 첨단 ICT기술을 융합해 인간의 오차를 줄이고 조기 위험감지와 이상징후 발견을 통한 공정운전 안정성 제고에 방점을 두고 진행 했다.

이에 따라 작년 초 스마트 플랜트 구축을 위한 임시조직(TF)을 신설했다. 약 6개월간 적용 가능한 분야를 확인한 후 △SHE(Safety, Health, Environment 안전/보건/환경) 분야의 '유해가스 실시간 감지' △공정안정운전 분야의 '회전기계 위험예지', '스마트 공정운전 프로그램' △일하는 방식의 혁신 분야에서 '스마트 워크 퍼밋(Smart Work Permit)' 등 4개 과제를 선정했다.

이어 4개 과제별로 추진 방향을 설정하고 현장 테스트를 위한 파일럿 설비를 구축해 현재까지 약 1년간 운영해왔다.

SK이노베이션 관계자는 "지난해부터 1년의 기간 동안 테스트를 거친 4개 추진과제들이 상당한 성과를 보여 현장 적용 가능성을 입증했다"며 "향후 울산단지 전 공정 및 SK이노베이션 사업장 전체에 적용하는 방안을 검토할 예정"이라고 말했다. 실제 전 사업장으로 확대 적용에는 약 3년 가량이 소요될 것으로 보고 있다.

SK이노베이션은 4개의 과제를 더욱 진화 발전시키고 생산, 설비, SHE 등 전 분야에 걸쳐 추가적인 과제를 발굴해 나갈 예정이다.

SK에너지 공정국 릴라이어빌리티(Reliability)실 실장은 "SK이노베이션은 일찌감치 옵티마이제이션(최적화)을 선도적으로 도입하는 등 빅데이터에 기반한 의사결정기법을 성공시킨 노하우가 있다"며 "스마트 플랜트 도입은 아무도 가보지 않은 길이었지만 실패를 두려워하지 않고 기존의 틀을 깨는 과감한 실행을 통해 성공적으로 정착시켜 나가고 있다"고 말했다.

이어 "4차 산업혁명을 선도하기는 힘들지만 뒤쳐지면 걷잡을 수 없는 분야"라며 "현재의 조그만 차이가 향후 기업가치에 큰 영향을 미치는 만큼 에너지·화학업계 내 스마트 플랜트를 선도할 수 있도록 노력해 나갈 것"이라고 강조했다.

이처럼 고정관념을 깨는 SK이노베이션의 대담한 도전에는 일하는 방식의 혁신을 강조하는 김준 사장의 적극적인 지원이 있었다.

일을 바라보는 사고를 획기적으로 전환하고 장애요인을 극복하여 치열하게 목표를 달성한다는 뜻의 '일하는 방식의 혁신'을 통해 고정관념과 관성적 사고에서 탈피해 새로운 관점에서 접근할 수 있었던 것이다.

SK 최태원 회장은 지난해 1월, 4차 산업혁명의 발원지인 스위스 다보스포럼에 참석한 후 SK그룹의 신 성장동력으로 기존 석유화학, ICT, 반도체와 함께 신에너지를 포함시키고 에너지신산업추진단을 출범 시킨바 있다.

▲ 기존 서면 작업허가서.
▲ 스마트워크퍼밋 일환으로 모바일로 대체한 작업허가서.

SK이노베이션의 스마트 플랜트 4개 과제란?
◆유해가스 실시간 감지
설비 중 밀폐공간 내 유해가스 여부를 실시간으로 측정 가능하도록 했다. 기존에는 관리감독자가 시간대별로 현장에서 측정해야 했으나, 설비 내 부착한 기기(Gas Detector)를 통해 실시간으로 확인할 수 있다. 필요 시 작업중단, 대피 등의 조치를 취할 수 있도록 했다. 이로 인해 유해가스 측정으로 인한 작업 지연시간이 대폭 감소될 것으로 전망된다.

가장 중요한 것은 밀폐공간 내 작업자 안전 보호 수준을 획기적으로 개선했다는 것이다. SK이노베이션은 작업 중 유해가스 흡입 등으로 인한 인명피해를 없앨 수 있을 것으로 보고 있다.

◆회전기계 위험예지
회전기계 위험예지를 도입해 공정운전 안정성을 크게 높였다. 진동, 온도 등에 민감하게 반응하는 압축기의 기계상태 및 운전상태를 실시간으로 모니터링하고 예전의 사고사례를 학습시키는 머신러닝 기술을 접목해 압축기 이상으로 인한 공정 가동중단 등의 사고를 미연에 방지하는 체제를 구축했다.
머신러닝(Machine Learning)이란 방대한 분량의 축적된 데이터를 분석해 미래를 예측하는 기술로 빅데이터보다 한 단계 진화한 기술이다.

이 시스템을 통해 실시간으로 압축기 이상징후를 확인하고 사전 대응할 수 있다. 이전 방식은 엔지니어가 데이터를 수집 및 분석하는 방법으로 간혹 이상 징후를 감지하지 못해 공정 가동중단되는 사례가 발생하기도 했다. 이 경우 수십억에서 수백억에 달하는 피해가 발생했다.
우선 과거 공정이상 이력이 있는 2기의 압축기에 우선 적용해 추진 중이며, 울산 CLX 내 100여기의 압축기에 적용될 경우 사고로 인한 생산효율 저하를 방지할 수 있을 것으로 내다봤다.

◆스마트 공정운전 프로그램
SK 울산CLX 내 공정 및 설비 운전 안정성을 크게 향상시키고 있다.
공정 및 설비의 이상징후를 사전 예측 및 신속한 비상조치가 가능하도록 프로그램을 개발해 사고로 인한 인적, 물적 피해를 예방할 수 있게 했다.
새롭게 개발해 적용한 프로그램은 기존 대비 공정 및 설비의 상태를 실시간으로 확인 가능하도록 개선했고, 과거의 사고 사례 및 대응방안, 노하우 등을 빅데이터화 해 분석 및 체계적 대응이 가능하도록 했다.

◆스마트 워크 퍼밋
작업허가에 따른 불필요한 시간 소모를 대폭 단축했다. 종이 작업허가서를 모바일, 전자서명 등 온라인화한 스마트 워크 퍼밋으로 개선함으로써 작업대기 시간을 최소화 했다. 이전에는 작업허가서를 받기 위해 관련된 부서 4곳 이상의 확인을 찾아다니며 받아야 했으나 이러한 절차를 온라인 시스템화함으로써 평균 1시간 이상 소요되던 허가서 발급 시간이 30분 이내로 단축될 것으로 기대된다. 또 허가서 내용을 데이터화해 분석이 가능하게 되어 인력, 장비, 자재 등을 실시간 체크할 수 있고, 작업 실적 및 비용 등을 간편하게 조회할 수 있는 등 안전 및 업무 효율성이 획기적으로 개선됐다.