제지 건조 공정 모사 및 제어

Abstract

본 연구에서는 제지 건조 공정의 실린더와 지필에서 일어나는 에너지와 물질 전달 현상을 이용하여 물질과 에너지 수지식을 세워 미분 방정식의 형태로 나타내고 이를 이용하여 실린더 표면 온도, 지필 온도, 지필 내 수분 함량의 변화 거동을 모사하였다. 공정 개선을 위해 공정 모델을 전달함수 형태로 나타내어 밸브를 조절하여 공급 증기압을 제어하였고 이에 따라 제지 건조의 주요 변수인 실린더 표면 온도, 지필의 온도와 지필 내 수분 함량을 모델 예측 제어(MPC) 방법을 이용하여 제어하였다. 또한 단일 실린더에서의 동특성을 바탕으로 건조 공정을 모사하여 실제 운전 데이터와 비교하여 타당성을 검토하였다. 에너지 소비를 최소화 하기 위한 정보를 얻기 위해 물질 보존식과 내부 에너지 수지식을 바탕으로 엔트로피 생산량을 계산하여 모사된 공정에서의 엔트로피 생산을 확인하였다.