수두압 보정 기반 화학원료 펄스 계량의 적응형 미세조정 운영룰과 가상 검증

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확장요약문

에멀전 중합 공정에서는 옥외탱크의 원료를 계량밸브 펄스로 반응기에 투입하는데, 같은 시간 동안 밸브를 열어도 탱크 잔량에 따른 수두압과 원료 온도에 따른 점도가 바뀌면 투입량이 달라진다. 본 연구에서는 수두압과 점도를 반영한 펄스 계량 모델을 구성하고, 실기 적용 전에 가상 PLC 환경에서 보정과 인터락을 함께 검증하는 절차를 제안한다. 유량은 탱크 수위의 압력 환산값과 배관의 점성·국소 손실로부터 구하고, 밸브의 지령 지연과 개폐 응답, 지령 차단 뒤의 잔류 유량을 반영하였다. 압력·로드셀·온도 신호에는 잡음과 교반기 진동 성분, 통신 지연과 누락을 포함하였으며, 가상 PLC는 저압·통신 지연·3 방향 밸브 경로 불일치·비상정지 조건에서 투입 지령을 잠그도록 구성하였다. 무차원 합성 모델의 450 개 조건에서 목표 대비 평균 절대 상대오차는 고정 펄스 29.8%에서 수두압 보정 11.6%로 줄었다. 남은 오차는 온도에 따라 저온 부족 투입과 고온 과다 투입으로 방향이 갈렸고, 압력 센서에 음의 편향이 있는 조건에서는 평균 오차가 줄어도 큰 오차와 인터락 발생이 늘어, 보정 적용 여부를 센서 신뢰도와 함께 판단해야 함을 확인하였다. 향후 현장 운전기록으로 압력–수위, 온도–점도, 밸브–로드셀 관계를 식별해 모델을 보정하고, 실제 PLC 태그를 읽기 전용으로 받는 Shadow 운전에서 보정과 인터락을 검증하고자 한다.