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“화학 산업과 고급 공정제어(Advanced Process Control, APC)”

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변화가 빠른 화학 산업

➡️ 공정 최적화의 필요성

화학 산업은 매우 경쟁적이고, 변동성이 크며, 빠르게 움직이는 시장 환경 속에 놓여 있습니다.

이러한 환경에서 경쟁력을 유지하기 위해 화학 기업들은 설비, 생산, 운영 전반을 면밀하게 관리하고, 생산 체인을 지속적으로 최적화하려는 노력을 기울이고 있습니다.

이러한 과정에서 고급 공정제어(Advanced Process Control, APC)는 프로세스 운영 효율을 높이는 핵심 도구로 자리 잡고 있으며, 특히 선도적인 기업일수록 APC를 적극적으로 활용하고 있습니다.

출처: Tushar Singh & Kate Kulik, Aspen Technology Inc

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“고급 공정제어(APC)”란 무엇인가?

• APC는 공정 단위에서 발생하는 다변수 간의 상호작용을 고려하여, 공정의 가변성을 줄이고, 보다 안정적이고 효율적으로 운전할 수 있도록 돕는 공정 제어 및 최적화 기술

화학 산업에서 잘 설계된 APC 전략의 목표는 명확합니다.

• 공정을 최적의 상태로 유지하여 품질을 안정화시키고, 수익을 극대
• 이를 통해 기업은 보다 안정적이면서도 경제적인 공정 운영이 가능 </aside>

고급 공정제어(APC)의 정량적 이점

1. 생산량 증가

• APC 프로젝트는 일반적으로 공정 용량을 3~5% 향상시키는 것으로 알려져 있습니다.
• 공정의 변동성을 줄이고 운전 조건을 물리적 한계에 가깝게 유지함으로써, 병목 현상을 완화하고 더 높은 처리량을 달성할 수 있습니다.

2. 에너지 절감

• APC의 적용은 공정 및 운영 조건에 따라 3~15% 수준의 에너지 절감 효과를 가져옵니다.
• 보일러, 가스터빈 등 에너지 생산 장비의 효율적 운전에도 활용 가능하여, 전체적인 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.

3. 품질 안정성 확보

• 품질의 일관성은 고객 신뢰와 직결됩니다. APC를 활용하면 제품 품질의 표준편차를 최대 50%까지 감소시킬 수 있습니다.
• 이는 고객 요구 사양을 지속적으로 만족시키는 데 크게 기여합니다.

4. 수율 향상

• APC는 반응기 온도, 촉매 투입, 분리 공정 조건 등을 정밀하게 제어하여 수율을 평균 2% 향상시킨 사례가 다수 보고되고 있습니다.
• 특히 증류탑과 같은 분리 공정에서는 최종 제품의 품질이 계약 사양의 허용 범위 내에서 유지되도록 최적화함으로써, 과도한 품질 과잉을 방지하고 수율을 극대화할 수 있습니다.

5. 재순환 비율 최적화

• 공급 유량과 재순환 유량 간의 비율을 최적화하면, 장비 제약 조건을 만족하면서도 처리량을 극대화하고 제품 품질을 일정하게 유지할 수 있습니다.