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Feedforward Advisory — 과도상태(Transient) 메커니즘
운전원 교육 자료
대상: C-6111 PGMEA 측류추출 증류탑 FF(Feedforward Advisory) 시스템 버전: 2026-05 Phase I
1. 개요
FF 시스템은 Feed(공급유량) 변동 시 각 스트림(P/R/D/B)의 권장 SP(Setpoint)를 실시간 계산하여 운전원에게 제시합니다. 그러나 Feed나 압력이 불안정할 때는 권장값을 곧바로 신뢰할 수 없습니다. 이때 과도상태(Transient) 메커니즘이 작동하여 권장값을 "참고용"으로 전환하고, 안정화될 때까지 기다립니다.
⚠️ 중요: FF는 Advisory(보조지표)입니다
FF 시스템은 DCS의 실제 Setpoint(SP)를 절대 변경하지 않습니다. Transient 여부와 관계없이:
- DCS SP는 운전원이 설정한 값 그대로 유지됨
- FF는 권장값(Recommended SP)을 화면에 표시만 함
- 운전원이 권장값을 검토한 후 직접 DCS에 입력해야 적용됨
- Transient 중에는 권장값에
valid=false(신뢰도 낮음) 플래그만 추가됨
즉, FF가 transient 상태라고 해서 공정에 실제 변화가 일어나지는 않습니다. 단지 운전원이 참고할 권장 숫자가 "아직 믿을 만한 상태가 아니다"라는 신호일 뿐입니다.
2. Transient 진입 조건
Transient는 다음 3가지 조건 중 하나라도 만족하면 발동합니다.
| 조건 | 감지 방식 | 파라미터 | 기본값 |
|---|---|---|---|
| ① FEED 이동 | Feed 유량의 순간변화율(미분)이 임계 초과 | FeedMoveThreshold |
5%/분 |
| ② 압력 불안정 | 압력PV가 필터 추종 범위 이탈 | PressureBand |
3.0 |
| ③ 정착 대기 중 | 위 조건이 해제된 후 SettleTimer가 0이 아님 | SettleSec |
1800초(30분) |
2.1 FEED 이동 감지 — 상세
FeedFilter: 1차 저역통과필터 (τ=300초, 시정수 5분)
목적: 공급유량의 순간 노이즈 제거, 실질적인 변화만 포착
FeedDeriv: 필터 출력의 미분값 (틱당 변화량 → 분당 변화율)
moving = |dF| × 60 > FeedMoveThreshold (기본 5%/분)
예:
- Feed가 820→1000으로 180만큼 변화
- FeedFilter가 300초 시정수로 부드럽게 추종
- 1차 틱(2초)에서 dF ≈ (821.2-820)/2 = 0.6/sec = 36/min
- 36 > 5 → moving = true
2.2 압력 불안정 감지 — 상세
PressFilter: 1차 저역통과필터 (τ=60초)
목적: 압력 신호의 고주파 진동 제거
pUnstable = |압력PV - PressFilter출력| > PressureBand (기본 3.0)
의미: 필터가 추종 가능한 범위를 실제 압력이 벗어나면 "불안정"으로 판단.
2.3 정착 대기(SettleTimer) — 상세
if (moving || pUnstable)
SettleTimer = SettleSec (1800초) // ← 리셋
else
SettleTimer = max(0, SettleTimer - ScanSec)
Transient 조건이 해제되어도 SettleTimer가 0이 될 때까지(최대 30분) transient 유지.
3. Transient 상태에서의 동작
3.1 UI 표시
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 과도상태: 압력 불안정 — 권장값 정착 대기 │
│ │
│ 스트림 │ PV │ 권장 SP │ Δ │ 신뢰 │
│ P │ 780.2 │ 779.0 │ -1.2 │ A (흐림) │
│ R │ 620.0 │ 623.2 │ +3.2 │ A (흐림) │
│ D │ 16.5 │ 16.4 │ -0.1 │ B (흐림) │
│ B │ 24.8 │ 24.6 │ -0.2 │ B (흐림) │
│ │
│ 물질수지: 정착 대기 (1795s) │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
- 모든 스트림의 권장값이 valid = false (회색/흐리게 표시,
.ff-stale) - 권장값 계산은 내부적으로 계속 진행되지만, 운전원 화면에서는 "참고용" 표시
- 물질수지(V_loss, 수율) 계산 중단
- 우측 하단에 정착 대기 시간 카운트다운
3.2 Transient 중 Recommended SP는 어떻게 되나?
Recommended SP는 계속 업데이트됩니다. 이전값에 고정되지 않습니다.
예: Feed 820→1000 step, P stream 기준
t=0min Feed step, transient 시작
P_rec = 779 (deadtime 중, 이전 Feed≈820 기준)
t=1min P_rec = 781 (deadtime 끝나며 새 Feed 반영 시작)
t=5min P_rec = 799 (Lag τ=900s로 서서히 상승)
t=15min P_rec = 861
t=30min P_rec = 916 (transient 해제, valid=true 전환)
t=45min P_rec = 950 (정상상태 도달)
계산 자체는 멈추지 않습니다:
- FeedFilter, PressFilter, DeadTimeBuffer, Lag, RateLimiter 모두 정상 작동
- Recommended SP도 매 틱(2초)마다 계속 재계산되어 갱신됨
- 단,
valid=false플래그만 붙어서 화면에 흐리게 출력
즉, transient가 풀리는 순간 이미 최신 Feed를 반영한 권장값이 valid=true로 전환됩니다.
4. Transient 종료 후 — 정상 상태 전환
조건
moving = false AND pUnstable = false AND SettleTimer = 0
전환 효과
- 모든 스트림
valid = true— 권장값 본격 표시 - 물질수지 계산 재개:
V_loss = FeedFilter출력 - (D_PV + P_PV + B_PV) 수율 = 100 × P_PV / FeedFilter출력 - MassBalanceState 평가:
|V_loss| > 0.03 × Feed→ "물질수지 불일치(계측 점검)"V_loss < 0→ "음의 손실(스팬 오류 의심)"- else → "정상"
주의: Transient 해제 ≠ 정상상태 도달
Transient가 풀려도 P stream의 Lag(τ=900초=15분)가 아직 정착 중일 수 있음:
예) Feed 820→1000 변경 시:
t=0분 Feed step, transient 시작
t=30분 SettleTimer=0, transient 해제
→ P 권장은 아직 950(최종값)에 도달 전 (약 910~920)
t=45분 P 권장 95% 도달 (3τ)
운전원은 transient 해제 후에도 권장값이 서서히 움직이는 것을 정상으로 이해해야 함.
5. 스트림별 동작 차이
| 역할 | Deadtime | Lag | Rate Limit | Transient 영향 |
|---|---|---|---|---|
| P (Commanded) | θ=60초 | τ=900초 | 30/min | valid=false만 적용, 계산은 계속 |
| R (Reflux) | P 경유(상속) | P 경유 | 30/min | P와 동일 |
| D (LevelDriven) | 없음 | 없음 | 없음 | K×Feed 즉시 반영, valid=false |
| B (LevelDriven) | 없음 | 없음 | 없음 | K×Feed 즉시 반영, valid=false |
LevelDriven은 단순 비례식:
D_rec = 0.02 × FeedFilter출력
B_rec = 0.03 × FeedFilter출력
deadtime/lag이 없으므로 Feed 변동에 즉시 반응하지만, 어디까지나 **기대치(Feedforward bias)**입니다. 실제 SP는 레벨 제어기(LIC)가 결정합니다.
6. 설정 파라미터 튜닝 가이드
| 파라미터 | 현재값 | 느슨하게 | 엄격하게 | 영향 |
|---|---|---|---|---|
FeedMoveThreshold |
5/분 | ↑ 증가 | ↓ 감소 | 크면 Feed 변동 둔감, 작으면 민감 |
PressureBand |
3.0 | ↑ 증가 | ↓ 감소 | 크면 압력 둔감, 작으면 민감 |
SettleSec |
1800초 | ↓ 감소 | ↑ 증가 | 작으면 빨리 해제, 크면 오래 대기 |
FeedFilterTauSec |
300초 | ↓ 감소 | ↑ 증가 | 작으면 빠른 반응, 크면 늦은 반응 |
PressFilterTauSec |
60초 | ↓ 감소 | ↑ 증가 | 작으면 압력 빠른 추종, 크면 늦음 |
튜닝 예시
"transient가 너무 자주 걸려요" →
FeedMoveThreshold증가 (예: 5→8) — 미세 Feed 변동 무시PressureBand증가 (예: 3→5) — 압력 진동 허용폭 확대- 단, 너무 느슨하면 실제 불안정 상황을 놓칠 수 있음
"transient가 너무 오래 가요" →
SettleSec감소 (예: 1800→900) — 정착 대기시간 단축- 단, 30분은 의도된 값 — 압력/Feed가 안정된 후에도 일정 시간 관찰하도록 설계
7. 실제 운전 시나리오 예시
시나리오 1: Feed 정상 증가 (의도적)
운전 조작: FICQ-6101 SP를 820→1000으로 변경
FF 반응:
1. FeedDeriv 36/min → transient 시작
2. 30분간 valid=false (흐림 표시)
3. 30분 후 valid=true 전환
- P 권장 ≈ 910 (아직 950 도달 전, Lag 진행 중)
- D 권장 ≈ 20 (0.02 × 1000)
- B 권장 ≈ 30 (0.03 × 1000)
4. 약 45분 후 P 권장 950에 정착
운전원 행동:
- transient 중에는 권장값을 참고만 하고, 자신의 판단으로 SP 조정
- transient 해제 후 권장값이 합리적이면 추종
- P 권장이 최종값(950)에 도달하는 건 15분 더 걸림 인지
시나리오 2: 압력 진동 (진공펌프 기동)
현상: PICA-6111 압력이 3torr 이상 진동
FF 반응:
1. pUnstable = true → transient 시작
2. SettleTimer 1800초 리셋
3. 압력 안정 후에도 30분간 transient 유지
운전원 행동:
- 진공계 안정화 확인
- transient가 불편하면
SettleSec또는PressureBand조정 검토
시나리오 3: Feed 미세 변동 (transient 미진입)
Feed 820→830 (+10, 약 1.2% 변화)
FF 반응:
1. FeedDeriv ≈ 2/min → 5 이하 → moving=false
2. Transient 미진입 → 권장값 계속 유효
3. P 권장: 0.95×830 ≈ 788.5 (lag/rate 적용)
8. FAQ
Q: transient 중인데 권장값이 보이긴 하는데 흐려요. 왜죠? A: 계산은 계속되지만 운전원이 아직 신뢰할 단계가 아니다는 의미입니다. 압력이나 Feed가 안정된 후 30분이 지나면 선명하게 전환됩니다.
Q: transient를 강제로 해제할 수 있나요?
A: 현재 UI에는 강제 해제 기능이 없습니다. 설정에서 SettleSec을 0으로 줄이면 transient 시간을 없앨 수 있습니다. 단, 권장값의 신뢰성이 떨어질 수 있습니다.
Q: transient 중에도 권장값을 SP에 반영해야 하나요? A: 아니요. transient 중 권장값은 "참고용"입니다. 운전원의 경험과 판단으로 SP를 결정하세요. transient 해제 후 권장값을 검토하고 반영하세요.
Q: P stream 권장값이 왜 이렇게 느리게 변하나요? A: Lag 시정수 τ=900초(15분) 때문입니다. Feed 변화가 Deadtime(60초)을 거쳐 Lag에 들어가면 15분에 걸쳐 서서히 정착합니다. 이는 공정의 실제 응답 특성을 모델링한 것입니다.
Q: LevelDriven(D/B)은 왜 deadtime/lag이 없나요? A: D/B는 레벨 제어기(LIC)가 실제 SP를 결정합니다. FF가 계산하는 값은 **기대치(bias)**일 뿐입니다. 실제 레벨 제어 루프가 deadtime/lag을 처리하므로, FF 단에서는 즉시 반영해도 무방합니다.