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seed 품질 확보(GIGO 차단). 루트에 흩어졌던 ~150개 문서를 용도별 분리.
- knowledge/ 신설 = 단일 CANON 지식 소스 (RAG/지식은 여기만 참조)
· 플랜트 지식 7: 구조설명 6-1/6-2차, 측류추출 관계식·시간지연, PGMEA 일반상식·운전주의점
· 도면-데이터시트/: As-Built 15 + FCV 데이터시트 2 (PDF 바이너리는 .gitignore, 디스크 유지)
- 계획·진단·대화로그·멀티모델 초안(byQwen/byGemma 등)·완료작업(dxf-graph/·fastTable/·plans/)은
**프로젝트 루트 밖 저장소로 격리**(삭제 아닌 이동, 복원 가능):
/home/windpacer/projects/ReferenceSources/ExperionCrawler/
(ExperionCrawler.Tests/ 도 동일 위치 — 완료/실패분, 필요시 복원)
- .gitignore: 대용량 PDF(knowledge 104M + src/Web/uploads 157M)·*.backup 제외
근거 플랜(아카이브): ReferenceSources/.../plans/online-lora-학습-파이프라인-실행계획-byOPUS.md Phase -1.
Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
4.6 KiB
반도체 신너(PGMEA) 측류 추출 운전 - 전방먹임 비례 제어(Feedforward Ratio Control) 관계식
본 문서는 실제 석유화학 및 반도체 소재 공장의 DCS(분산제어시스템)나 APC(고급공정제어)에서 사용하는 '전방먹임 비례 제어(Feedforward Ratio Control)' 모델의 핵심 공식을 물질수지(Material Balance)와 열수지(Energy Balance) 관점에서 정리한 자료입니다.
0. 기호 정의 (Variables)
관계식의 명확성을 위해 다음과 같이 변수를 정의합니다. (단위: kg/h 또는 ton/h)
- F : 원료 투입량 (Feed)
- D : 탑 상부 제거량 (Distillate / Light Purge)
- B : 탑 하부 제거량 (Bottom / Heavy Blowdown)
- P : 탑 중간 제품 추출량 (Side Product)
- R : 탑 상부 환류량 (Reflux)
- S : 리보일러 스팀 공급량 (Steam)
1. 총 물질수지 관계식 (Total Material Balance)
증류탑으로 유입되는 총 질량과 유출되는 총 질량은 같아야 한다는 기본 법칙입니다.
F = D + P + B
이를 원료 투입량(F) 기준으로 제어하기 위해 각각의 **추출 비율 계수(K)**를 도입하여 DCS 제어식을 도출합니다.
- K_D : 원료 대비 상부 제거 비율 (D/F)
- K_P : 원료 대비 제품 수율 (P/F)
- K_B : 원료 대비 하부 제거 비율 (B/F)
[DCS 제어 설정식]
D = K_D × F P = K_P × F B = K_B × F
💡 추출 비율 계수(K) 산정 팁: 원료(Feed) 내의 불순물 분석 데이터에 따라 결정됩니다. 예를 들어 원료 내 경비물(수분 등)이 1%, 중비물이 1%이고 목표 PGMEA 회수율이 98%라면, K_D = 0.01, K_B = 0.01, K_P = 0.98로 초기 세팅 후 품질을 보며 미세 조정합니다. (단, K_D + K_P + K_B = 1을 만족해야 합니다.)
2. 환류량(Reflux) 관계식
환류량(R)은 상부 제거량(D)과 연동하며, 기-액 평형 조건을 유지하기 위한 **설계 환류비(R_f = R/D)**를 이용합니다.
R = R_f × D
위의 물질수지 제어식(D = K_D × F)을 대입하여, 최종적으로 원료 투입량(F)에 대한 관계식으로 풀면 다음과 같습니다.
[DCS 제어 설정식]
R = R_f × K_D × F
- 원료 투입량이 변하면 상부로 나가는 가스/액체 유량도 변하므로, 이에 비례하여 환류량(R)도 자동으로 조절되도록 로직을 구성합니다.
3. 스팀량(Steam) 관계식
스팀량(S)은 탑 내부에서 끓어 올라가야 하는 **총 증기량(V, Vapor Load)**과 직결됩니다. PGMEA를 액체(Liquid) 상태로 측류 추출한다고 가정할 때, 탑 상부로 올라가는 대략적인 필요 증기량은 다음과 같습니다.
V ≈ R + D
리보일러 스팀 공급량(S)은 이 증기량(V)을 만드는 데 필요한 잠열을 공급해야 하므로, 스팀-증기 비례 상수(α)를 적용합니다.
S = α × V = α × (R + D)
이 식에 앞서 구한 R과 D의 제어식을 대입하면, 최종적으로 원료 투입량(F) 기준의 스팀량 공식이 완성됩니다.
S = α × (R_f × K_D × F + K_D × F) = α × K_D × (R_f + 1) × F
상수들을 하나로 묶어 **K_S (스팀/피드 비례 계수)**로 단순화하면 DCS 식은 매우 간결해집니다.
[DCS 제어 설정식]
S = K_S × F
4. DCS 실제 적용을 위한 최종 로직 요약
실제 공장 제어실(DCS)에 알고리즘을 구현할 때는 원료 유량 계측기(FT)의 값을 실시간으로 받아 각 제어 밸브의 유량 설정치(SV)를 아래와 같이 자동 계산(Feedforward Ratio)하도록 연동합니다.
- 상부 Purge 밸브 설정치 (Distillate SV): D_SV = K_D × F
- 중간 제품 밸브 설정치 (Side Product SV): P_SV = K_P × F
- 하부 Blowdown 밸브 설정치 (Bottom SV): B_SV = K_B × F
- 상부 환류 밸브 설정치 (Reflux SV): R_SV = R_f × D
- 리보일러 스팀 밸브 설정치 (Steam SV): S_SV = K_S × F + f(ΔP) + Bias
⚠️ 현업 운전 시 필독 주의점 (Bias의 필요성)
이론적인 비례 관계식은 위와 같으나, 실제 현장에서는 탑 자체의 열손실(Heat Loss), 외기 온도 변화, 계측기 오차, 원료 공급 온도의 미세한 흔들림이 발생합니다.
따라서 DCS 로직을 설계할 때는 완전 비례식만 적용하기보다, 운전원이 공정 상태를 보며 미세 조정할 수 있도록 보정값(Bias) 튜닝 탭을 반드시 확보해야 합니다.
특히 스팀 제어의 경우, 앞서 언급한 탑 내부 차압[f(ΔP)]에 따른 감쇄(Override) 제어 알고리즘을 상기 스팀 설정식에 더하여(Cascade/Override 구조) 안전성을 이중으로 확보해야 합니다.