무역통상정보

가동 40년 넘은 日 제철·정유·화학 노후설비,

AI·IoT·5G 기술로 재생

노후화가 진행되고 있는 일본 내 중후장대산업 생산설비에 대해 디지털 투자를 통해 생산성을 향상시키고자 하는 움직임이 확대되고 있다. JFE스틸은 2022년까지 주요 생산거점에서 다양한 기계가 인터넷에 연결되는 ‘IoT’대응 등에 약 400억엔을 투자할 계획이다. JXTG에너지는 인공지능(AI)의 자동운전을 곧 시작한다. 각사는 가동된 지 40~50년 이상 된 설비를 보유하고 있으나, 내수가 늘어나지 않아 설비 신설은 어려운 상황이다. 각사는 생산능력 축소와 동시에 디지털 투자를 병행하여 국제경쟁에 대응할 계획이다.

일본 철강업은 2016년 현재 생산설비의 80%가 가동된 지 40년을 넘었고, 일본 내 22곳의 정유소도 모두 가동된 지 40년을 초과한 상황이다. 고도성장기에 가동을 시작한 석유화학플랜트 역시 가동기간이 50년을 초과한 곳들이 급속히 증가하고 있다.

최근에는 노후화에 기인한 생산 문제가 잇따라 발생하여 일부 제철소에서는 제품공급에도 영향이 나타나고 있는 한편, 현장의 일손 부족 현상도 지속되고 있다. 일본제철이 2023년 9월 말까지 구레 제철소(히로시마현 구레시)의 폐쇄와 와카야마제철소(와카야마시)의 고로 1기의 가동 중단을 결정하는 등 생산능력 축소의 움직임이 확대되는 한편으로, 남은 설비에 대해서는 소수의 인력으로도 높은 효율로 가동할 수 있는 방책이 과제로 부상하고 있다.

센서 설치 확대

JFE스틸은 일본 내 약 100여 군데의 주요 생산설비에서 제철 공정 데이터를 수집하는 센서류의 설치를 진행하고 있으며, 차세대통신규격 ‘5G’에 대응하는 고속통신설비도 도입하고 있다. 현재, 생산 데이터를 효율적으로 수집·분석할 수 있는 설비는 전체의 약 20~30%로, 2022년도에는 이 비율을 90%까지 높이는 것을 목표로 하고 있다. 생산 데이터를 분석하는 ‘데이터 사이언티스트’도 2020년도에는 2019년 가을보다 70% 증가한 350명까지 늘릴 계획이다. 설비의 IoT화를 통해 생산공정의 온도나 속도 등의 수치 데이터를 세밀하게 수집함으로써, 설비 고장 등의 조기 발견과 예측, 제품의 품질안정 등이 기대된다. 유사한 체제를 먼저 도입한 서일본제철소(히로시마현, 오카야마현)에서는 열연공정을 자동 제어하여 생산성을 1.5배 향상시킨 바 있다.

JXTG에너지는 카와사키정유소(카와사키시)의 모의 플랜트에서 자동운전의 실증시험을 시작했다. 온도나 압력 등 설비에 관한 수백종류의 데이터를 Preferred Networks(도쿄 치요다구)의 딥러닝 기술로 분석. 설비를 실시간으로 자동 제어하여 인력과 운전비용의 절감을 도모할 계획이다. 이와 같은 AI에 의한 정유소의 자동제어는 선구적인 실험이다. 예를 들어, 큰 비가 올 때는 설비의 온도가 급격하게 내려가는데, 기존에는 종업원이 현장에서 조정을 했지만 시스템이 플랜트를 제어함으로써 자동으로 변화에 대응한다. JXTG는 이 시스템을 가까운 시일 안에 실제 생산설비에 적용할 계획으로, 향후 3년 내에 AI 등의 연구개발에 수십억 엔을 투자하여 정밀도를 높이는 것을 목표로 하고 있다.

화학 대기업도 대책을 서두르고 있다. 미쓰비시케미컬은 5년 이내에 일본 내 16곳의 주요 생산거점에 AI를 사용하여 설비의 고장 원인을 분석하는 시스템을 도입할 계획이다. 현장 기술자에 의한 일일 조업기록과 센서가 수집한 플랜트 내부의 온도와 압력 등의 데이터를 종합적으로 분석하는 시스템으로, 우선 이바라키사업소(이바라키현 카미스시)에 도입하기로 했다.

아사히카세이는 2019년도 말에 사가현 내의 화학섬유공장에서 생산설비의 진동을 분석하여 이상을 예측하는 시스템을 도입했으며, 오는 봄 이후에는 본격적으로 일본 국내외 공장으로 확대할 계획이다.

정부도 규제완화 등으로 노후 플랜트의 고도화를 지원하고 있다. 2019년 3월에는 플랜트 내에서의 드론(소형무인기)활용의 가이드라인을 제정, 같은 해 4월에는 센서나 태블릿 등이 사용될 수 있는 범위를 확대하는 방폭규제의 틀을 정했으며, 11월에는 설비의 검사주기를 장기화했다.

최신 설비의 중국/한국 업계와 경쟁

국제경쟁도 영향을 미치고 있다. 석유업계에서는 이데미츠코산이 1975년에 가동한 아이치정유소(아이치현 치타시)가 일본 내에서 가장 최신 정유소지만 이미 가동기간이 40년 이상 경과된 상황이다. 자원에너지청의 시산에 따르면, 주요 정유소의 가솔린 등 석유제품의 생산비용은 일본이 1배럴당 50달러인 것에 비해 인도는 44달러로 10% 이상 낮다. 석유화학 등에서 경합하고 있는 중국, 한국 업계는 최신예의 대규모 플랜트를 건설하여 2020년 이후 일본 업계의 수출경쟁 환경은 더욱 어려워질 전망이다. 내수가 줄고 있는 일본 국내에서 대규모 플랜트를 건설하는 것은 현실적이지 않다. 이에, 기존 설비의 생산성을 어떻게 제고할 것인지에 대한 연구가 필요한 상황에서, IoT나 AI의 활용이 향후 경쟁력 향상의 열쇠를 쥐고 있는 상황이다.