성균관대, SK인천석유화학 정유공장에 AI 자동제어 기술 적용

SK인천석유화학 정유공장에 성균관대 연구진이 개발한 인공지능(AI) 기반 자동제어 기술이 적용됐다.

성균관대는 김유성 소프트웨어학과 교수 연구팀이 강화학습 기술을 기반으로 한 압력 제어 시스템(RLPCS)을 개발해 실제 산업현장에 성공적으로 상용화했다고 25일 밝혔다.

김유성 교수팀은 이번 연구에서 서동찬 삼성디스플레이 AI 전문가, 김동일 SK이노베이션 PM, 손효은 SK인천석유화학계장과 협업했다. 이들은 수년간 축적된 공정 데이터와 현장 노하우를 토대로 마르코프 결정과정(MDP)을 정교하게 설계하고, 오프라인 및 온라인 강화학습 기법을 병행해 실제 운전에 적용했다.

연구팀은 하루 20만 배럴의 원유를 처리하는 SK인천석유화학의 상압증류탑에 적용된 공기 조절장치(Air Fan Cooler Louver)를 기존 수동 조작 방식에서 벗어나 AI가 실시간으로 자동 제어하도록 구현했다. 그 결과 압력 제어의 정밀도가 12.8% 향상됐고 제품 규격 변화나 원유 성상 변화로 인한 공정 변동성도 효과적으로 제어할 수 있음이 입증됐다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 수년간 축적된 운전 로그 데이터를 기반으로 강화학습 모델을 개발했다. 연구팀은 2021년부터 단계적으로 정유공정에 AI 제어 기술을 도입해 안정성과 성능을 검증해 왔다.

김유성 성균관대 교수는 “강화학습 이론을 실제 산업 제어 시스템에 통합하고 실시간으로 운영하며 지속적으로 성능을 향상시킨 사례”라며 “향후에는 온도, 유량 등 다양한 제조 공정으로 기술을 확장해 스마트 팩토리 구현의 핵심 기반으로 삼을 수 있을 것”이라고 전했다.

SK인천석유화학 관계자도 “AI 기술 내재화와 지속적인 현장 데이터 분석, 적용 노력이 혁신의 밑바탕이 됐다”며 “앞으로도 스마트 플랜트 구현을 위한 연구를 이어갈 계획”이라고 덧붙였다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘Engineering Applications of Artificial Intelligence’ 지난 5월호에 게재됐다.