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Advanced Control 체제 구축

19919월 공장건설을 마치고 상업운전을 실시한 이래 CO공정은 불안정한 운전이 계속되고 있었다. CO공정의 중심설비인 Reformer는 덴마크의 Halder Topsoe사에 의해 개발된 후 세계 최초로 건설되어 운전 중인 최신 공정이었다.

여타 개질공정에 비해 고온반응에 의한 생산효율이 좋은 것으로 평가되고 있을 뿐만 아니라 폐가스를 연료로 활용할 수 있다는 측면에서 생산경비의 절감을 이룰 수 있는 우수한 공정이었다.

하지만 급격하게 조성이 변하는 폐가스를 연료로 사용함에 따라 연소열의 변화가 심해 Reformer의 온도를 일정하게 유지하는데 어려움이 있었다.
Reformer 운전온도의 변화는 나프타 개질 반응의 메커니즘에 영향을 주게 되어 생성물의 조성분포가 달라지게 되며, 이는 자체운전을 어렵게 할 뿐 아니라 후단공정의 운전에 영향을 주므로 조업중단의 문제를 일으키는 원인이 되기도 했다. Reformer의 운전온도를 안정화시키지 않고는 정상적인 조업이 힘들다는 결론을 내리고 보다 상위의 고급제어(Advanced Control)를 적용시키는 프로젝트에 착수했다.

19935월 기술팀의 엔지니어인 김정섭 과장이 공정 전반에 관한 문제점 도출과 프로젝트를 총괄했고, DCS 설비를 담당하고 있던 문성룡 사원은 DCS의 제어문제를 해결하고 고급제어에 필요한 기능을 적용하기 위한 시스템을 준비하는 작업을 수행하게 되었다. 공정 중 제어구조를 진단하고 고급제어 기법을 적용하기 위한 기술적 지원은 삼성엔지니어링의 공정팀 중 제어 전문 엔지니어인 정찬설 과장과 노갑균 사원이 담당했다.

19936월 공정모델을 얻기 위해 매뉴얼로 운전 중인 운전 데이터를 수집하고 일차적인 공정 운전 시험(Planet Test)을 실시했다. 수집된 운전 데이터와 공정모델을 검증하기 위해 그 해 7월 예측제어기법을 설계한 프랑스 Adelsa 연구소를 방문해 제어구조를 협의·확정했다. 19938월에는 본격적인 적용을 위한 프로그램 작업을 DCSPC상에서 수행했다.

적용하는 고급제어 기법은 예측제어(IDCOM-HIECON)라는 최신제어기법을 도입해 기존 공정의 설비 변경없이 소프트웨어 추가만으로 실시간 자동제어가 되도록 시스템을 구성하는 것이었다.

또한 DCS 내의 제어 Loop를 개선하고 프로그램을 마련해 동일한 제어능력을 가진 시스템을 구성했다. 이어 10월에 공정운전 시험(Planet Test)을 마무리해 최종 공정 모델을 얻고 예측제어를 수행하기 위한 HIECONDCS와의 연결을 위한 통신프로그램을 완성했다. 계속적으로 운전 중인 공정에 대한 실제적인 적용을 생산부서 운전자와의 긴밀한 협조 속에 원활히 진행했다. 프로젝트 진행 전 Reformer의 출구온도가 ±6℃ 정도의 진폭과 2.3℃의 표준편차를 가지고 수동으로 운전되던 상황과 비교하면 고급제어를 적용한 후에는 ±2℃ 정도의 진폭과 0.6℃의 표준편차를 가지고 자동으로 운전이 이루어지게 되었다. 따라서 운전의 용이함과 공정의 안정성을 확보함과 더불어 Reformer의 수명연장과 연료절감을 기대할 수 있게 되었다. 또한 DCS에 의한 제어상황을 점검함으로써 그 동안 공정상의 문제로 인해 수동으로 운전되고 있던 각종의 PID 루프들이 자동으로 운전될 수 있도록 조치했다.

199312월 프로젝트를 종료한 후 지속적으로 운전 상황을 점검하고 필요한 개선사항을 추가해 적용기법에 대한 완성도를 높였다. 한편 이 프로젝트를 수행한 결과 및 적용기술을 세계적인 화학저널인 Hydro Carbon지에 게재해 적용기술의 우수성을 알리기도 했다.  지금은 Reformer 온도운전을 위한 모든 고급제어를 시스템의 신뢰도가 높은 DCS 내에서 수행하고 있으며, 그 성능 또한 PC레벨의 예측제어 기법과 동일한 효과를 내고 있다.

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