세계적인 AI 여파로 우리나라 산업현장의 구조적 변화가 빠르게 진행되고 있다.

인공지능(AI)과 로봇 기술이 결합된 ‘피지컬 AI(Physical AI)’가 제철소와 조선소 등 전통 제조업 현장에 빠르게 확산되며 산업 현장의 혁신을 이끌고 있다. 위험한 작업을 대신 수행하는 것은 물론 숙련공의 경험과 노하우를 학습해 위험 작업을 대신 수행하고 생산성과 품질까지 높이는고 있다.

최근 경북 포항 한국로봇융합연구원(KIRO) 안전로봇실증센터에서는 제철소 벨트 컨베이어 유지보수용 모바일 자율로봇이 공개됐다.

벨트 컨베이어는 철광석을 원료 저장고에서 고로로 운반하는 핵심 설비다. 포항과 광양 제철소에만 총연장 700㎞ 규모로 설치돼 있으며, 하단 롤러가 고장 날 경우 마찰열로 화재가 발생할 수 있어 지속적인 점검과 교체가 필수적이다.

그동안 이 작업은 수십 년 경력의 숙련공들이 직접 소리와 진동을 확인하며 수행해 왔다. 그러나 협소한 공간과 위험한 작업 환경으로 인해 안전사고 우려가 꾸준히 제기됐다.

이번 로봇은 산업통상자원부의 ‘M.AX(제조업 AI 전환)-AI 팩토리’ 사업의 일환으로 개발됐다. 포스코와 한국로봇융합연구원 등 10개 기관이 참여했으며, 총 175억원 규모의 연구개발비가 투입됐다.

연구진은 포항·광양 제철소에서 수집한 1만9천여 건의 음향 데이터를 AI에 학습시켜 숙련 작업자의 경험을 디지털 자산으로 전환했다. 이를 통해 로봇은 설비의 이상 소음을 스스로 분석하고 고장 난 롤러를 찾아 교체할 수 있다.

특히 기존에는 작업자 8명이 필요했던 유지보수 작업을 로봇 1대가 수행할 수 있어 안전성과 작업 효율성이 크게 향상될 것으로 기대된다.

최용준 포스코 연구위원은 “제철소뿐 아니라 시멘트 공장, 화력발전소 등 다양한 산업 현장으로 확대 적용이 가능하다”며 “설비 유지보수 분야의 새로운 전환점이 될 것”이라고 말했다.

피지컬 AI의 활용 범위는 설비 정비를 넘어 안전 관리 영역으로도 확대되고 있다.

포항제철소 2고로에는 사람의 접근이 어려운 풍구 구역에 사족보행 로봇이 투입됐다. 이 로봇은 55도 이상의 고온 환경에서도 실시간 온도 측정과 이상 징후 감시가 가능하며, 자율 충전 기능을 통해 장시간 임무를 수행한다.

조선업 현장 역시 AI 기반 자동화 전환이 가속화되고 있다.

지난 12일 방문한 HD현대중공업 울산 사업장에서는 협동로봇이 선박 부품 용접 작업을 수행하고 있었다. 최근 도입된 ‘레일형 협동로봇 시스템’은 설계도면과 자동 연동돼 로봇이 스스로 최적의 용접 조건을 계산하고 작업을 진행한다.

기존에는 작업자 1명이 로봇 2대를 관리하는 수준이었지만 현재는 최대 6대까지 동시에 운영할 수 있게 됐다.

윤대규 HD현대중공업 상무는 “AI 기반 로봇 용접은 숙련 작업자 이상의 균일한 품질을 구현할 수 있으며 후가공 작업도 크게 줄일 수 있다”며 “생산성과 품질 경쟁력 향상에 큰 도움이 되고 있다”고 설명했다.

HD현대중공업은 선박 블록 인양용 핵심 부품인 러그(Lug) 생산 공정에도 자율 제조 시스템을 적용했다. 과거 6명이 하루 100개를 생산하던 공정은 자동화 이후 생산량이 기존 대비 87.5% 증가했다.

업계는 피지컬 AI가 제조업의 만성적인 인력난 해소는 물론 산업 안전 강화와 생산성 혁신을 이끄는 핵심 기술로 자리매김할 것으로 전망하고 있다. 

정부의 제조업 AI 전환 정책과 맞물려 향후 제철·조선뿐 아니라 발전, 화학, 기계 산업 전반으로 적용 범위가 확대될 것으로 기대된다.