LG화학 대산공장

석유화학사가 제품 생산효율은 높이고 생산비용은 줄여가고 있다. 스마트 플랜트 도입 후의 변화다. 최근에는 여기에 플랜트 공정 상태 관리 방안까지도 모색할 수 있는 기술 도입이 논의되고 있다.

21일 석유화학사에 따르면 LG화학, 한화토탈 등 국내 석유화학사들은 공장 노후화와 숙련 기술자 퇴직을 대응할 방안으로 스마트 플랜트 도입을 선택했다.

스마트 플랜트란 공정 자동화 수준을 넘어 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등 최신 디지털 신기술을 활용해 공정 설비의 생산능력을 높이고 제품 품질 수준을 향상하는 것을 말한다.

국내 석유화학사에 도입이 본격화 된 건 2017년부터다. 산업의 역사가 오래된만큼 각 공정 설비별로 대규모의 운전 데이터들이 수집돼 있었던 게 배경이 됐다. 다른 어떤 산업보다도 스마트 플랜트 도입이 수월했던 이유다.

50년 넘게 쌓인 데이터는 제품의 물성을 예측하고 에너지를 절감하는 데 가장 중요한 기반으로 작용하고 있다. 여기에 최신 디지털 신기술이 더해져 실시간에 가까운 속도로 공정 운전을 최적화하고 있다.

일본이 10년 전부터 도입했던 것에 비하면 늦은 셈이지만, 효과는 즉각 나타나고 있다. 공장에 정보통신기술(ICT)과 LTE전용망을 구축해 매출과 재고를 실시간으로 관리하는 LG화학은 최근 3년간 제품 생산효율이 개선됐다.

공장 가동률이 소폭 감소했지만, 생산능력은 되레 증가한 것이다. 업계는 공장 가동률 감소에는 점검 등 복합적 이유가 작용했겠지만 그럼에도 생산능력이 늘어난 것은 스마트 플랜트 영향일 것이라고 보고 있다.

LG화학 공장 가동률은 2017년 99.3%에서 2018년 97.7% 줄어든 반면 생산능력은 1598만톤에서 1658만톤으로 증가했다. 올해 상반기는 가동률이 92.4%, 생산능력은 807만톤으로 집계됐다. 이를 한 해 생산능력으로 환산하면 1614톤에 달한다.

2017년부터 올해까지 총 300억원을 투자해 공장내 스마트화를 구축한 한화토탈도 비슷한 모양새다. 화성·에너지 사업 부문에서 2017년 99.2%였던 평균 가동률은 이듬해 98.9%로 하락했지만, 생산능력은 6203톤에서 6549톤으로 증가했다.

스마트 플랜트의 또 다른 이점은 원재료 구매 비용을 줄일 수 있다는 점이다. 시장의 원유 가격과 석유화학 제품 가격 추이, 각종 환율 데이터 등 각종 변수를 고려해 원재료 가격을 예측하는 것이다.

스마트 플랜트를 도입한 국내 석유화학사들은 가장 유리한 시점에 낮은 가격으로 원재료를 구매하고 있다. 적게는 수백톤, 많게는 수천톤 이상의 원재료를 구매하다보니 낮은 가격으로만 구매해도 수백억 원의 원재료 비용을 줄일 수 있다.

원재료 구입 비용을 줄이는 다른 방법도 고안한다. 몇몇 구매처에서 수급하던 방식에서 벗어나 다양한 구매처에서 복수의 원재료를 수급해 배합하는 방식 등이다. 원재료 도입, 배합, 반제품, 완제품 생산 등 다양한 공정 상황에 관련된 대규모 데이터가 시장에서 원재료를 유연하게 수급하도록 구조를 개선한 효과까지도 이끌어 낸다.

스마트 공정을 연구 중인 LG C&S에 따르면 최근에는 스마트 팩토리에서 한발 더 나아간 디지털 트윈(Digital Twin)이 논의되고 있다. 스마트 팩토리가 공장 운영에 초점이 맞춰졌다면, 디지털 트윈은 가상 공간까지도 아우르는 개념이다.

특히 현실에서는 시도하기 어려운 상황을 가상 공간에 마련해놓고 여러 방법을 적용해 보는 데 적합하다. 예를 들어 실제로 시험해보기에는 매우 위험한 고온·고압의 공정 상태 관리 방안을 가상 공간과 가상 실험을 통해 확인해 본다.

스마트 플랜트는 기술은 매년 정교해져가고 있다. 한전과 한수원에서도 각각 디지털 발전소 솔루션 개발, 자동예측진단 기술개발 사업을 통해 스마트 플랜트 기술을 강화하고 있다.

코오롱인더스트리 등 다수의 국내 석유화학사에서는 스마트 플랜트 도입에 지대한 관심을 보이고 있다. 케이프투자증권에 따르면 올해 국내 제조업사의 스마트 플랜트 및 팩토리 시장은 전년 대비 43% 성장할 전망이다.

국내 석유화학업계 관계자는 "스마트 플랜트 및 팩토리는 '민관합동 스마트공장 추진'이라는 정부 주도의 사업과도 맞물려 내년까지 폭발적인 성장을 기록하게 될 것"이라며 "실제로도 공장 운영 효율과 비용 절감이라는 측면에서 많은 화학사들이 도입을 추진하고 있다"고 말했다.

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