제지 및 펄프 산업

Yokogawa의 역할

목표 품질을 충족하는 종이의 효율적이고 친환경적인 생산 지원

용도에 따라 매우 다양한 종류의 종이가 생산되며, 각 종이는 서로 다른 특성과 품질 기준을 가지고 있습니다. 펄프는 목재나 폐지와 같은 비목재 재료로 만들어지는데, 이 재료들은 각각 품질이 다릅니다. 심지어 동일한 원료라도 품질이 다를 수 있습니다. Yokogawa는 생산 라인에서 종이의 최종 품질을 측정하고 제어하는 품질 관리 시스템(QCS)을 제공합니다. 제조 공정의 핵심 관리 지점을 정확히 파악하고, 서로 다른 제조 단위 간의 조율 및 플랜트 전체를 최적화함으로써 생산 비용을 절감하는 동시에 운영이 안정적이고 효율적으로 유지되도록 돕습니다. 또한 제조 공정에서 발생하는 폐기물을 회수하고 재사용함으로써 환경에 미치는 영향을 줄이려는 노력을 지원합니다.

종이가 만들어지는 방법

제지 및 펄프 플랜트에서는 목재 칩과 폐지를 고온·고압에서 처리하여 펄프 섬유를 추출합니다. 초지(papermaking) 공정에서는 롤러를 사용하여 펄프를 평평하게 폅니다. 이 공정의 각 단계마다 측정 기기와 제어 시스템이 존재합니다. 품질 관리 시스템(QCS)은 종이의 무게, 수분 함량, 두께 및 기타 변수를 측정하여 표준값 내에 있는지 확인하며, 표준을 벗어날 경우 제어 시스템을 통해 조정을 거쳐 출하에 적합한 품질 특성을 갖춘 종이를 생산합니다.

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제지 및 펄프 플랜트의 측정 및 제어

펄프 생산 공정

목재 칩으로 펄프를 생산할 때는 화학 약품을 사용하여 목재 칩에서 셀룰로오스 섬유를 추출합니다. 리그닌 성분이 이 섬유의 세포들을 단단히 결합시키고 있으므로, 목재 칩을 침투기(impregnator) 내의 백액(white liquor) 용액에 담근 후 증해기(digester) 유닛으로 옮겨 고온·고압에서 리그닌을 용해시켜 셀룰로오스 섬유를 추출합니다. 그 후 섬유는 세척, 농축, 탈리그닌 및 표백 공정을 거칩니다. 폐지로 펄프를 만들 때는 종이를 녹여 잉크, 먼지 및 기타 이물질을 제거한 후 표백하여 다시 펄프화합니다.

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펄프 생산 공정에서는 유량계, 레벨계, 압력 전송기, pH 분석계, 광섬유 온도 센서 및 기타 기기에서 측정된 다양한 데이터를 기반으로 설비를 제어합니다. 특히 펄프의 원료인 목재 칩을 다루는 공정은 항상 화재의 위험이 있어 세심한 주의가 필요합니다. 감시 카메라와 열화상 카메라가 칩 야드를 지속적으로 모니터링하며, 광섬유 온도 센서가 컨베이어 벨트의 온도 상승을 감지합니다. 현장 상황을 파악하고 적절한 대응을 보장하기 위해 Yokogawa 모니터링 시스템이 설치됩니다.

펄프 고해(Refining) 공정

펄프는 그 후 고해 공정으로 보내집니다. 고해기 내부에서 펄프 섬유는 타격 및 마쇄 과정을 거치며, 생산되는 종이의 종류와 원하는 강도에 따라 기계의 작동이 조정됩니다. 그 다음 펄프는 탱크로 옮겨져 종이의 품질과 기능에 맞는 화학 약품 혼합물이 첨가됩니다. Yokogawa 제어 시스템은 성분 및 화학 약품 함량 비율 관리, 첨가량, 혼합 조건 등을 포함한 이러한 공정들을 제어합니다

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초지(Papermaking) 공정

초지 공정은 기계를 사용하여 펄프로 종이를 만드는 과정입니다. 펄프를 망 위에 고르게 펴서 얇은 종이 형태를 만들고, 이를 천 사이에 끼워 롤러로 압착하여 탈수시킵니다. 그 후 종이 시트는 가열된 금속 실린더에 압착되어 건조된 다음 롤러를 사용하여 릴에 감깁니다. 이로써 초지 공정이 완료됩니다. 이 공정에는 온도 센서, 압력 전송기와 같은 Yokogawa 측정 장치뿐만 아니라 종이 무게, 수분 함량, 두께 등을 측정하는 Yokogawa 품질 관리 시스템(QCS)이 사용됩니다. 종이 품질은 온라인으로 정확하게 측정되며, 지정된 범위를 벗어나면 해당 정보가 제어 시스템으로 전송되어 필요한 조정을 수행합니다. 고품질의 종이 제조를 보장하기 위해 QCS와 제어 시스템은 초지 공정을 모니터링하고 관리하는 데 필수적인 역할을 합니다.

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코팅 공정

코팅 공정은 완성된 종이 표면에 안료 혼합물을 도포하고 종이 표면을 매끄럽게 다듬고 건조시키는 과정입니다. 이 공정에서도 품질 관리 시스템(QCS)이 사용됩니다. 광택 있는 마감을 만들기 위해 안료에 화학 약품이 첨가됩니다. 생산하려는 종이의 종류에 따라 각기 다른 약품과 함량이 적용됩니다. 열풍이나 적외선으로 건조시킨 후 종이는 완공 공정으로 이동합니다.

완공 공정

완성된 종이가 릴에 감긴 후, 품질 관리 시스템(QCS) 및 기타 기기의 측정값을 사용하여 결함 부분을 식별하고, 종이를 다시 롤에 감는 과정에서 이러한 결함들을 제거합니다. 그 후 종이는 필요한 모양으로 절단됩니다. Yokogawa의 컴팩트 컨트롤러는 이러한 작업에 고속 제어를 제공합니다.

운송 및 창고 관리

완제품은 창고로 운송 및 보관된 후 출하됩니다.

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제지 및 펄프 플랜트의 환경 보호 이니셔티브

제지 및 펄프 플랜트는 많은 양의 물과 에너지를 소비합니다. 자원을 재활용하고 재사용하여 환경을 보호하려는 노력이 이루어지고 있으며, Yokogawa 제어 시스템은 이 과정에서 활발한 역할을 수행하고 있습니다.

회수 공정

제지 및 펄프 플랜트에서는 목재, 종이, 플라스틱 및 기타 형태의 폐기물이 발생합니다. 또한 증해기에서 셀룰로오스 섬유를 추출할 때 흑액(black liquor)이라고 불리는 폐액도 생성됩니다. 흑액 내의 수분을 증발시켜 바이오매스 연료를 만들고, 이를 회수 보일러에서 연소시켜 증기를 발생시킵니다. 이 증기는 초지 및 기타 공정에 사용될 수 있으며, 전력 생산을 위한 터빈을 구동할 수도 있습니다.

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또한 회수 보일러의 잔류 물질은 생석회와 반응시켜 백액(white liquor)으로 재생되며, 이는 목재 칩의 증해를 돕기 위해 침투기에서 재사용됩니다.

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비용 절감을 위해 Yokogawa 제어 시스템은 회수 보일러의 운영을 최적화하고 전력 흐름 및 플랜트 전력 수급을 모니터링합니다. 또한 제조 공정에서 발생하는 유해 물질도 모니터링합니다.

폐수 처리 공정

섬유, 폐기물 및 화학 약품을 포함한 폐수는 침전지(clarifier)에 수집되어 선진 기술을 통해 처리된 후 재사용됩니다. 폐수 처리 과정에서 발생하는 슬러지는 소각되며, 잔류 물질은 시멘트 및 기타 토목 자재의 원료로 사용됩니다. Yokogawa 제어 시스템은 수질을 중화하기 위해 폐수량과 화학 약품 첨가량을 제어합니다.

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