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1969년 이탈리아 Sardinia에서 설립된 Fluorsid S.p.A.는 플루오린 가치 사슬에서 중요한 역할을 합니다. 이 회사의 석고 및 무수석고 제품은 시멘트와 건설을 포함한 여러 산업에 필수적입니다. 또한 이 회사의 공장에서 생산되는 상당량의 황산은 비료 생산과 같은 다른 산업을 지원합니다.
- 복잡한 프로세스
- 원재료의 변화
- 프로세스 안정성 및 일관된 제품 품질 유지의 어려움
- FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® 모델 예측 제어(MPC) 소프트웨어
- 프로세스 안정성
- 프로세스에서 원자재 사용 최적화
- 폐기물 50% 이상 감소
- 제품 품질 개선
- 에너지 소비량 및 CO2 배출 감소
과제
본질적으로 복잡한 프로세스
Cagliari에 있는 Fluorsid 공장에서는 반응기, 가마 등 다양한 처리 기술을 사용하여 다양한 제품을 생산합니다. 이러한 모든 기술은 제품 품질, 공정 효율성, 최적화된 에너지 소비를 보장하기 위해 엄격하게 관리되어야 합니다.
생산 프로세스의 주요 과제는 원자재의 자연적 품질 변동성을 비롯한 수많은 변수와 외부 요인의 영향으로, 이 모든 요소가 공정 안정성과 제품 품질에 영향을 미칠 수 있다는 점이다.
이러한 프로세스 변수는 최종 제품의 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 고가의 원료 소비량과 그 자체로 활용 가능한 상품인 무수석고 부산물의 품질도 좌우합니다.
수동 프로세스 조정
Cagliari의 Fluorsid 공장 이사인 Daniele Tocco는 "프로세스 컨트롤은 원래 작업자가 조정한 간단한 PID 컨트롤러를 사용하여 이루어졌습니다. 하지만 저희 프로세스에서 화학 반응은 형석 원료의 품질과 공정에 투입되는 에너지 양을 포함한 여러 요인의 영향을 받아 거의 안정적이지 않기 때문에 이는 현실적인 과제였습니다.
이것은 인텔리전스가 절실히 요구되는 프로세스이며, 공장의 동작을 모니터링하고 개별 설정점을 변경하여 매 순간 프로세스를 실제 잠재력에 맞게 보다 잘 제어하고 최적화할 수 있는 모델 예측 제어(MPC) 솔루션에 대한 훌륭한 연습입니다"라고 설명합니다.
솔루션
고급 프로세스 컨트롤 구현
Cagliari 공장에 도입된 MPC 솔루션은 로크웰 오토메이션의 FactoryTalk® Analytics™ Pavilion8® 솔루션입니다.
Pavilion8은 기존 프로세스 제어 시스템 위에 구축되는 인텔리전스 계층을 제공하여 현재 및 예측 운영 데이터를 지속적으로 평가합니다. 이 데이터를 원하는 결과와 비교하고, 프로세스 변동성을 줄이고, 성능을 개선하고, 효율성을 높이기 위한 새로운 제어 목표를 설정합니다. 이 모든 과정이 자율적으로, 실시간으로 이루어집니다. 이를 폐루프 최적화라고 합니다.
가마 제어 애플리케이션은 로크웰 오토메이션의 디지털 트랜스포메이션 사업부인 Kalypso의 디지털 데이터 컨설턴트를 포함한 로크웰 오토메이션의 전문가 팀이 개발했습니다.
Tocco는 “MPC 솔루션 도입의 배경은 고가의 형석 원자재를 최적의 수준으로 소비하기 위한 것입니다. 부산물에 해당 물질이 존재한다면, 이는 반응 공정에 문제가 있음을 나타냅니다. 우리는 반응 과정을 개선할 수 있다는 것을 알고 있었고 현재 수준인 2.9%를 줄이는 것을 목표로 삼았습니다"라고 말했습니다.
결과
제품 손실 감소, 제품 품질 향상, 지속 가능한 프로세스
지금까지 이 솔루션은 원자재 사용량과 에너지 소비 측면에서 엄청난 절감 효과를 꾸준히 입증해 왔으며, 그 결과 투자 수익률(ROI)이 빠르게 증가했습니다. Tocco는 "몇 달 만에 엄청난 효과를 봤습니다. Pavilion8 MPC 솔루션을 배포한 이후 부산물 내 플루오린의 양은 1.5% 미만으로 감소했고, 때로는 1.2% 미만으로 감소했습니다. 이는 손실을 절반으로 줄였음을 의미하며, 당사의 운영 규모와 처리량을 고려할 때 상당한 비용 절감 효과를 가져왔습니다.
반응 제어가 개선되었다는 것은 채석장에서 나오는 원자재 소비를 최적화하고 있다는 것을 의미합니다. 또한 라인의 안정성과 정확성이 향상되어 주 연료인 에너지도 절약하고 있습니다. 실제로 Pavilion8 MPC를 사용하면 주요 프로세스 파라미터가 더 안정되어 표준 편차가 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있습니다.
"마지막으로, 향상된 반응 제어의 직접적인 결과로 무수석고/석고 부산물의 품질이 훨씬 좋아졌습니다. 이제 시멘트 업계는 천연 석고를 채굴하는 대신 당사의 합성 무수석고를 더 많이 사용할 수 있습니다. 당사는 주로 시멘트 업계에 매년 약 30만 톤을 판매하고 있으며, 품질이 개선됨에 따라 수요도 증가할 것으로 예상합니다. 새롭게 개량된 석고 제품을 위해 'Gypsos'라는 새로운 브랜드도 만들었습니다"라고 말했습니다.
Kalypso의 EMEA 디지털 사업부 이사인 Vladimir Obrazcov는 다음과 같이 설명합니다. "에너지 및 원자재 집약적 산업은 디지털화된 제어 솔루션의 구축을 통해 항상 상당한 이점을 얻을 수 있습니다. 운영 효율성이 조금만 향상되더라도 곧 누적되어 공장 개선을 촉진할 뿐만 아니라 원자재 사용을 최적화하고 전반적인 에너지 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다"라고 말합니다.
Fluorsid는 MPC 솔루션에 대한 향후 적용 분야를 이미 구상하고 있습니다. 구체적으로, 이 회사는 이탈리아 시설의 다른 4개 생산 라인과 노르웨이의 생산 라인에도 MPC를 배치할 예정입니다. Tocco는 토코는 "이 공장은 동일한 반응 공정을 사용하지만 하드웨어는 매우 다릅니다. 이 공장은 Pavilion8 MPC 없이도 이미 1.5%에 도달했기 때문에 더욱 까다로운 작업이 될 것입니다. 힘들다는 걸 알지만, 더 많은 절감 효과를 낼 수 있다는 것도 알고 있습니다”라고 결론을 맺습니다.
Published 2025년 1월 21일