[기획] ABB - Let’s write the future. Together.
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  • 송병훈 기자
  • hornet@energydaily.co.kr
  • 승인 2022.05.23 09:48
  • 댓글 0
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ABB, 철강·금속 산업의 미래 '함께 바꾼다'
"환경적·정치적·문화적 측면, 철강산업 변화 압박 직면"
온실가스 감축, 자원 보존, 투명성 제고 등 지속가능 지원

[에너지데일리 송병훈 기자] 최근 세계철강협회 자료에 따르면, 세계 철강 생산은 지난 50년 동안 3배 이상 증가했다. 그리고 한국은 전세계 국가 중 6번째로 생산량이 많은 국가다.
철강산업은 기초소재를 생산해 건설, 자동차, 조선 등 다양한 수요산업에 공급하는 국가기간산업이며, 한국의 경제발전에 중요한 역할을 했다. 강철은 국가 발전의 지표로 여겨지는 건물, 차량, 그리고 각종 사업의 기반이다. 예를 들어 풍력터빈은 평균 80%의 강철로 만들어진다. 또한 태양광 발전설비의 베이스, 펌프, 탱크, 열 교환기에 사용된다.
그러나 철강산업이 글로벌 경쟁에서 살아남기 위해서는, 특히 탄소중립이라는 전 지구적 명제 달성과 지속가능을 담보하기 위해서는 보다 적응적인 대응이 필요하다는 지적이다. 그리고 ABB는 큰 역할을 담당할 수 있다는 자신감을 보이고 있다.

ABB와 핀란드 알토대학의 공동연구에서 2040년까지 철강산업에 대한 주요 도전 과제로 지속가능성 위기, 신속한 디지털화 및 데이터 잠재력 실현, 소비자 요구의 변화, 최고 인재 유치 등이 꼽혔다. 이같은 직면한 문제 해결을 위해 철강업계는 각 사의 운영 및 전략에 대해 대대적인 변화가 필요할 것으로 예측되고 있다.
ABB와 핀란드 알토대학의 공동연구에서 2040년까지 철강산업에 대한 주요 도전 과제로 지속가능성 위기, 신속한 디지털화 및 데이터 잠재력 실현, 소비자 요구의 변화, 최고 인재 유치 등이 꼽혔다. 이같은 직면한 문제 해결을 위해 철강업계는 각 사의 운영 및 전략에 대해 대대적인 변화가 필요할 것으로 예측되고 있다.

2040년 철강·금속 산업의 모습

최근 ABB는 핀란드 알토대학과 함께 2040년 철강·금속 산업 모습, 그리고 다가오는 도전 과제 및 솔루션을 그리는 공동 프로젝트를 진행한 바 있다.

2040년은 어떠한 모습일까. 공동 연구보고서에 따르면, 2040년에는 사회적으로 급격한 변화를 겪는다. 그리고 기업에는 현 시대 문제 해결 및 새로운 산업 표준에의 적응이 요구된다. 철강·금속 산업은 환경적·정치적·문화적 측면에서 전환이 필요하다는 거대한 압박에 직면하고, 이런 사회적 압박은 주요 조치가 취해질 때까지 계속될 것이다.

또한 2040년까지 계속 이어지는 과제로는 ▶지속가능성 위기 ▶신속한 디지털화 및 데이터 잠재력 실현 ▶소비자 요구의 변화 ▶최고 인재 유치가 예상됐다.

현재 전세계 탄소배출량 중 철강업의 비중은 8% 수준이다. 환경에 미치는 영향이 지대한 것이다. 파리협약에 따라 모든 산업은 2040년까지 탄소배출을 36기가톤에서 20기가톤으로 줄여야 한다. 2050년까지 전세계 인구 중 68%가 도시에 거주할 것으로 예상됨에 따라 빠른 도시화는 지속된다.

지속가능한 스마트 인프라 개발에서 철강은 중요한 플레이어임은 물론, 전세계 탄소저감을 위해 친환경 제철(Green steel) 같은 지속가능한 자재에 대한 요구가 높아질 수밖에 없을 것으로 예측된다. 철강업계는 1960년대 이후 톤당 평균 에너지 집약도를 50기가줄에서 20기가줄로 줄였지만, 아르셀로미탈과 같은 철강 생산 대기업은 더 나아가 2050년까지 탄소중립형 철강 생산 계획을 세우고 있다.

그리고 ABB는 지난 10년간 ABB가 채택해 온 지속가능전략을 마무리하고, 2020년 11월 새롭게 ‘2030 지속가능성 전략’을 발표했다. 지속가능 전략 2030은 가장 영향이 큰 영역에 중점을 두고 있다. 즉, 온실가스 배출 감축에 따른 저탄소 사회 실현, 자원 보존, 청렴성과 투명성에 대한 노력을 기반으로 한 사회의 발전을 추구하고 있는 것이다.

ABB는 저탄소사회 실현에 기여하기 위해 공급업체의 온실가스 배출을 줄이고, 자사지점 운영에서도 탄소중립을 이루며, 특히 앞선 선도기술을 통해 고객이 연간 100메가톤 이산화탄소 배출 저감 지원 목표를 설정하고, 실천에 박차를 가하고 있다.

이탈리아 제강기업 Acciaieria Arvedi에 설치된 ABB-테노바의 혁신적인 전기로 충전 용해 및 전자기 교반 솔루션
이탈리아 제강기업 Acciaieria Arvedi에 설치된 ABB-테노바의 혁신적인 전기로 충전 용해 및 전자기 교반 솔루션

ABB의 철강산업 '게임 체인저(Game Changer)'들…

◎ 철강산업용 데이터 분석 플랫폼 = ABB는 인도 반다라에 있는 Sunflag Iron and Steel Company Ltd 공장에 ABB Ability Data Analytics Platform(철강산업용 데이터 분석 플랫폼)을 적용했다. 그리고 철강 용융공정과 압연공정의 모든 제조 및 운영 데이터를 통합, 생산 계획과 플랜트 최적화를 개선하는 결과를 가져왔다.

이 공장은 연간 50만톤의 고품질 특수강 생산 능력을 갖추고 있다. 현재 타사 시스템을 포함해 17개 운영 범위에 걸쳐 데이터 소스를 통합할 수 있는 플랫폼을 갖추고 있다. 정보기술(IT)과 운영기술(OT)를 함께 활용해 Sunflag 철강 용융샵 및 압연기에 긍정적으로 작용한 사례로 꼽힌다.

ABB는 실시간 프로세스·품질 모니터링을 위해 기존 자동화 시스템을 통합했고, 모바일 웹 페이지를 통해 사용자 친화적인 운영 대시보드와 일치시켰다. 플랫폼을 통해 문제를 식별 및 진단하거나 추가 리소스를 사용할 수 있다. ABB Ability 데이터 분석 플랫폼은 일일 프로세스, 품질 문제를 모니터링하고 해결하는데 분명한 이점을 제공한다. Sunflag Steel 직원은 현대적인 대시보드에서 시각화한 실시간 플랜트 운영 상황을 확인할 수 있으며, 더 나은 의사결정이 가능하다. 그리고 이는 궁극적으로 생산성, 품질 및 자원 효율성을 높일 수 있다.

◎ 전기로 충전 용해 및 전자기 교반 솔루션 = ABB와 Tenova(테노바)는 혁신적인 기술 패키지 제공을 위해 파트너십을 맺은 후 이탈리아 제강기업 Acciaieria Arvedi로부터 대형 전기로(EAF)에서 혁신적인 장입, 용융 및 전자기 교반 솔루션에 대한 최종 승인을 얻었다.

Acciaieria Arvedi의 기록적인 전기로는 300톤의 태핑 크기를 가지며, HBI(Hot Briquetted Iron)를 포함하는 장입 혼합물을 사용한다. 이 설비는 최근 공장에서 지속적인 Endless Strip Production(Arvedi-ESP) 주조 및 압연기 라인을 개조한 후 증가된 생산량에 대한 수요를 충족하기 위해 설치됐다.

테노바의 Consteel EAF 연속 스크랩 장입 시스템은 EAF 시스템 연속 충전을 위해 ABB와 Tenova가 공동 개발한 혁신적인 ArcSave 기반 전자기 교반 기술인 Consteerrer로 보완된다. 전자기 교반을 적용하면 생산성이 5% 증가하고 전기 에너지 소비가 3.6% 감소한다. 추가 개선 사항은 용광로 운영 유연성 증가, 금속 장입 수율의 상당한 개선과 함께 원료 혼합물 사용에 대한 유연성 증대다.

ABB Ability Smart Melt Shop은 크레인 일정과 래들 동작을 최적화 한다.
ABB Ability Smart Melt Shop은 크레인 일정과 래들 동작을 최적화 한다.

◎ Smart Melt Shop = ABB는 보다 안전하고 자율적이며 효율적인 Steel Melt Shop 운영을 위한 업계 최초의 스마트 팩토리 솔루션을 출시했다. 170개의 ABB 디지털 솔루션 ‘ABB Ability’ 중 하나다. ABB Ability Smart Melt Shop은 Melt Shop 생산성을 높이고 에너지를 절약하며 직원 안전을 개선하기 위해 설계됐다. 6개월 내 투자회수 효과가 있는 것으로 분석된다.

첨단 디지털 알고리즘에 기반한 신규 솔루션은 매우 효과적으로 실시간 래들(Ladle) 추적은 물론 자동화된 크레인 스케줄링과 예측가능한 Thermal modeling Engine까지 제공한다는 점에서 독보적이다. 추적 엔진은 크레인, 이송장치를 이용해 실시간으로 래들 움직임을 따라간다. 레이더·레이저 위치 기술은 정확한 시각화 자료를 제공하고, 무선 주파수 식별(RFID) 솔루션에 비해 하드웨어 설치 공간 및 유지보수 필요성이 적다. 크레인 일정 자동화는 작업 예측, 경로 계획 및 작업 자동 확인을 지원한다. 철강업체는 수동 작업들을 자동화해 Hot zone작업을 줄임으로써 안전한 작업이 가능하다.

Thermal엔진 기능은 추적 엔진의 Ladle Thermal 기록을 통해 래들이 이동하는 동안 스케줄링 엔진의 열 손실을 예측해 열 움직임을 파악한 후, 래들 용광로(Furnace)에서 정확한 온도상승을 예측한다. 연주기 속도 저하 요인을 제거해 생산성이 향상 효과가 있다.

‘ABB Ability Smart Melt Shop’은 모든 Steel Melt Shop 프로세스와 이동장비를 디지털 방식으로 연결해 작업을 동기화하고 생산 효율성을 개선한다. 철강 제조사는 자율적으로 운영할 수 있다. 새로운 디지털 어플리케이션은 Steel Melt Shop에서 래들(ladle, 전기로에서 녹인 쇳물을 담는 장치)과 크레인 이동을 자동화·최적화, 철강 생산자가 용해된 금속을 용광로에서 연주기로 운송하는 과정을 면밀히 추척 관리하도록 지원한다.

이 솔루션은 인도 대표 철강 제조사 JSW Steel Ltd에 적용됐다. JSW Steel Ltd는 주조 속도 4% 향상, 월 1일 근무시간 절약, 추가 생산량 연간 2만4000톤 등 회사 EBITDA 수익이 연간 200만달러 가량 증가할 것으로 기대하고 있다.


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