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Nikkei X-TECH_2023.4.21

첨단기술 뉴스 플러스
AGC, 화학 플랜트의 디지털 트윈
자동 조작의 발판으로

일본의 유리제조업체 아사히글라스(AGC)는 실제 환경을 가상공간에 재현하는 디지털 트윈을 활용한 화학플랜트 운용을 인도네시아에서 시작했다고 발표했다.

2023년 4월부터 현지 자회사에서 화학품 제조/판매를 전개하는 Asahimas Chemical의 염화비닐 모노머 플랜트에서 활용하기 시작했으며, 운전 상태를 실시간으로 가시화하여 플랜트의 효율적인 운용에 활용한다. 이를 발판으로, 이 플랜트에서는 2025년 말까지 디지털 트윈과 제어계를 제휴해 운전 자동화를 추진, 사람의 기량에 의존하지 않는 조업을 목표로 한다.

AGC는 이번에 오퍼레이터가 가시화 툴을 통해 플랜트의 운전 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 구조를 개발했다. 실제 플랜트에서 취득한 온도나 압력 등의 정보를 바탕으로 지금까지 취득하지 못한 데이터나, 실시간으로는 알 수 없었던 데이터를 포함해 현재의 플랜트 상태를 컴퓨터상에 재현하고 있다.

운전 상태의 가시화를 통해 정상운전에서 벗어나지 않았는지 알 수 있고, 계기나 설비의 이상도 조기에 발견할 수 있게 된다.

또한 2023년 말까지 기능을 추가해 시스템 측에서 최적의 운전계획을 제시할 수 있도록 한다. 플랜트를 안정적으로 운용할 수 있게 되면 연료가스 등의 에너지 관련 비용을 절감할 수 있다. AGC는 이를 통해 연간 수억 엔을 절감할 수 있을 것으로 전망한다.

디지털 트윈을 통한 가시화, 나아가 플랜트의 자율주행화를 실현하는 데 중요한 것은 실제 플랜트의 상태를 얼마나 정확하게 재현할 수 있을 것인가다. 그 때문에 AGC가 특히 개발에 중점을 둔 것이 ‘동적 거동의 재현’이다.

화학 플랜트는 상태가 시시각각 변화하는 데다 오염 등의 영향으로 처리 능력도 변하기 때문에 이들도 고려해 재현해야 한다. 그러나 AGC에 의하면 기존의 디지털 트윈으로는 플랜트가 안정적인 정상 상태에서만 재현할 수 있는 것이 많다고 한다.

그래서 AGC는 동적 시뮬레이션을 활용해 플랜트의 상태가 변화해도 연속적으로 그 상태를 재현할 수 있도록 했다. “정상 상태만 재현했을 경우와 비교해 이번에 개발한 디지털 트윈에서 다루는 파라미터는 3배 가까이 된다. 그만큼 난이도가 높기 때문에 세계적으로도 보기 드문 사례다”(AGC).

동적 거동을 감안한 디지털 트윈 모델을 활용하면 상태가 크게 변화했을 때도 제조물의 품질을 실시간으로 추정할 수 있다. 플랜트의 상태가 크게 변화하면 제조물의 품질 등에 영향을 미치기 때문에 조성을 즉시 조사하려는 니즈가 있다. 그러나 기존에는 샘플 채취와 분석에 시간이 걸렸었다. 이번 구조를 활용하면 시뮬레이션 상에서 조성 등을 추정할 수 있어 품질 악화를 조기에 감지할 수 있다.

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