"굴뚝산업도 AI" 정유사들 '가격·안전' 다 잡는다

SK이노 'IRIS 솔루션'·HD현대오일 '챗봇'·GS칼텍스 '자율제조 플랫폼'·에쓰오일 'PSORMS'

[프라임경제] 전통적인 굴뚝산업인 정유업계가 인공지능(AI) 기반 디지털 전환에 몰두하고 있다. AI를 통한 효율성 향상으로 가격을 잡아 실적 개선을 이뤄내고, 안전까지 강화하겠다는 복안이다.

우선 SK이노베이션(096770)은 울산 지역 스타트업 '딥아이'와 협력해 'AI 비파괴검사(IRIS) 자동 평가 솔루션'을 개발, 사업화를 추진하고 있다.

1년 365일 가동되는 정유·석유화학 공정은 안전 운전을 위해 주기적으로 검사를 진행하고, 엔지니어가 정비 여부를 판단한다. 대표적인 방법이 초음파를 이용해 결함을 찾는 비파괴 검사로, 주로 열교환기 결함 검사에 사용된다. 

열교환기는 제품 생산 시 온도 조절에 쓰이는 수천개 튜브로 구성된 핵심부품이다. SK 울산CLX에만 약 7000기, 울산 석유화학산업단지 내 약 3만기가 있을 만큼 광범위하게 사용된다.

정유·석유화학 설비 노후화와 혹독한 운전환경으로 인해 열교환기는 △균열 △부식 △마모가 잦으며, 고장 원인의 약 80% 이상이 열교환기 내 튜브 손상이다. 열교환기가 손상된 상태로 운전 시 자칫 큰 사고로 이어질 수 있다.

기존 검사 방식은 초음파를 이용해 촬영 후 전문가가 육안으로 결함을 확인해야 했다. 그러나 SK이노베이션과 딥아이가 공동 개발한 AI IRIS 기술은 초음파로 촬영한 뒤 축적된 데이터를 활용해 AI가 결함을 찾아내는 방식이다. 정확도가 95% 이상이며, 검사에 드는 시간도 90% 이상 단축 가능한 점이 특징이다.

SK이노베이션은 솔루션을 더 고도화해 국내 전체 정유·석유화학산업 뿐 아니라 동일기술이 적용되는 △배관 △보일러 △탱크 △자동차 △항공기 부품 분야까지 시장을 확대하고, 해외시장에도 진출한다는 계획이다.

SK이노베이션과 울산 지역 스타트업 딥아이(DEEP AI)가 개발한 'AI 비파괴검사(IRIS) 자동 평가 솔루션'으로 열교환기 결함 검사를 하고 있다. ⓒ SK이노베이션

HD현대오일뱅크 역시 AI 기술을 활용한 공정안전관리 학습 플랫폼 구축을 통해 임직원들의 공정안전관리 수준을 높이고 있다. 글로벌 빅데이터 기업인 팔란티어와 맞춤형 공정안전관리 학습 플랫폼인 'PSM 스킬업 챗봇'을 구축했다.

사용자의 △직책 △소속 부서 △담당 업무에 따라 △안전운전 지침 △설비점검·검사 △유지·보수 △비상조치계획 등에 대한 맞춤형 질문을 제공하고, 사용자가 입력한 답안에 대해 AI 기술을 활용해 실시간 평가와 모범답안을 제공한다. 

GS칼텍스도 AI에 진심이다. 정유·석유화학 산업 공정 최적화와 온실가스 배출 저감을 위해 'AI 자율제조 플랫폼 구축'을 추진하고 있다. 이는 산업부 국책과제인 'AI 자율제조 선도 프로젝트'의 일환이다.

AI 자율제조는 AI 기술을 활용해 로봇·장비 등을 제조 공정에 결합, 생산의 고도화와 자율화를 구현하는 미래 첨단제조 환경을 뜻한다. 소품종 대량 생산 체계에서 다품종 개인 맞춤형 생산체계로 최적화가 가능하고, 실시간 데이터 기반 설비 상태를 모니터링해 사전 유지 보수를 통한 생산성 향상을 기대할 수 있다.

GS칼텍스는 2028년 말까지 프로젝트를 추진하며, 이를 2단계로 나눠 진행한다는 방침이다. 1단계에서는 정유·석유화학 각 공정별로 운전 데이터를 수집·분석, 단위 공정별 AI 최적화 모델을 개발한다. 또 2단계에서는 전 공정 통합 AI 자율제조 플랫폼을 구축해 여수공장에서 실증·고도화 작업을 진행할 예정이다.

이를 통해 생산 비용 절감·운영 효율성 개선을 이뤄 수익성을 높이는 중요한 기회가 될 전망이다. 이 외에 지역 내 기업들의 디지털 전환을 확산시켜 새로운 일자리 창출과 지역 경제 활성화에도 기여할 계획이다.

GS칼텍스 관계자는 "그동안의 AI 기술 공장 적용과 이번 AI 자율제조 플랫폼 구축 추진을 통해 디지털 전환에 더욱 박차를 가하게 됐다"며 "이를 기반으로 지속 가능하고 수익성 있는 성장을 통한 100년 기업을 향해 더욱 노력해 나갈 것이다"라고 설명했다.

드론 활용 설비 검사. ⓒ GS칼텍스

에쓰오일(S-OIL, 010950)도 PSORMS(공정 안전·운전 위험 관리 솔루션)을 도입했다. 운영 효율을 극대화하고 온산공장을 세계 최고 수준의 경쟁력을 갖춘 스마트 플랜트로 도약시키기 위해 진행 중인 S-imoms(에쓰오일 통합 제조 운영 관리 시스템) 프로젝트의 핵심 솔루션이다.

에쓰오일은 △생산 △설비 △정비 △검사 △안전 등 공장 운영체계 전반을 디지털화하는 프로젝트인 S-imoms 1단계를 성공적으로 완료하고, 2026년 1분기 완료를 목표로 2단계에 착수했다.

이 가운데 PSORMS 1단계는 작년 5월 본격 가동했다. 이를 통해 △안전한 작업환경 조성 △법규 준수 향상 △협력업체 체계적 안전관리 △웹·모바일 기기 활용 작업 효율성 향상 등의 성과를 거두는 상태다. 

특히 JSA(작업 위험성 평가)로 구성돼 있는데, 여기에는 생성형 AI 기술이 적용됐다. 이를 통해 정밀한 위험성 평가가 가능해져 안전사고 예방·공정 안정성 향상에 기여하고 있다.

또 내년 1·4분기를 목표로 PSORMS 2단계에 착수했다. 2단계가 완료되면 △변경 관리 △사고 관리 △공정위험성평가 △비상상황 대비·대응 △협력업체 관리 모듈까지 갖추게 된다.

에쓰오일 관계자는 "S-imoms PSORMS는 안전 경영 철학을 디지털 솔루션으로 구현하는 프로젝트다"라며 "기술, 안전 그리고 사람이 조화를 이루는 솔루션을 통해 세계 최고 수준의 공정 안전·운전 위험 관리 체계를 구축하겠다"고 말했다.