원격 접속 온라인 제타 전위 모니터링, 습식 제지 공정 혁신

제지 공정은 수많은 조정 변수와 영향 요소가 복잡하게 얽힌 동적인 과정입니다. 고도 자동화와 생산 모니터링을 통해 공정 효율을 크게 높일 수 있습니다. 습식 공정(Wet-end)에서 시작되는 제지 공정에서 전하 환경(입자 전하와 제타 전위) 모니터링은 극히 중요합니다.

불분명한 전하 조건은 제품 품질 저하, 공정 교란, 첨가제 과소비로 이어집니다. 다양한 화학 첨가제가 사용되어 원지 및 완제품의 품질 요건을 충족하고 원활한 공정을 보장해야 할 때, 영구적인 제어는 특히 중요합니다. 전하 조건 정보를 확보하면 습식 공정 전반에서 첨가제 투입량을 최적화할 수 있으며, 현장 기술자와 엔지니어는 공정 상태를 명확히 파악할 수 있습니다.

이러한 필수 정보를 제공하는 시험 장비로는 CAS touch! 전하 분석 시스템(CAS touch! Charge Analyzing System)과 FPA touch! 섬유 전위 분석기(FPA touch! Fiber Potential Analyzer)가 있습니다. 이 장비들은 실험실에서 사용되며 제지 엔지니어들에게 익숙한 검증된 방법입니다. 두 장비 모두 효과적이고 사용자 친화적이며 직관적인 조작 기능을 제공합니다. 특히 화학 약품 공급업체들은 편리한 이동을 위해 소형 경량이라는 장점을 높이 평가합니다. 추가 조립 부품 없이 개봉 즉시 사용할 수 있습니다.

그러나 자동화와 디지털화가 제지 산업을 포함한 대부분의 산업에서 점점 더 중요한 역할을 함에 따라, 공정의 신뢰할 수 있고 정확한 실시간 데이터를 제공하는 자동 측정의 중요성이 커지고 있습니다. 이는 지속가능하고 생태적이며 자원 효율적인 요건을 충족하기 위함입니다. 이러한 온라인 측정은 여러 이점을 동시에 제공합니다: 시료를 채취해 측정할 필요가 없고, 결과가 실시간으로 제공되어 공정이 원활하지 않거나 품질 문제가 발생할 때 즉각 개입할 수 있습니다. 이러한 실시간 데이터는 공정 제어 시스템으로 전송될 뿐만 아니라 전 세계 어디든 데이터 클라우드로 전송할 수 있어, 반드시 현장에 있지 않아도 전문가들이 네트워크 방식으로 문제를 해결할 수 있습니다.

이러한 온라인 장비 중 하나가 emtec FPO 섬유 전위 분석기 온라인(emtec FPO Fiber Potential Analyzer Online)입니다. 이 장치는 제지기에서 직접 섬유의 제타 전위를 자동으로 측정합니다. 시료 채취, 측정, 세척을 자동 수행하며 유지보수 부담이 매우 적고, 제지기의 다양한 지점(두 개의 연결 지점 가능)에 설치할 수 있습니다. 예를 들어 첨가제 투입 지점 전후로 번갈아 시료를 채취할 수 있습니다. FPO는 공정 조정에 따라 시간당 최대 6회 측정 가능하지만, 표준적으로는 시간당 4회 측정합니다. 온라인 장치의 측정 원리는 실험실 기기와 동일합니다. 두 장비 모두 헬름홀츠-스몰루초프스키 방정식을 사용해 습식 공정 영역(티슈, 종이, 판지 기계)에서 현탁액 내 섬유의 제타 전위를 측정합니다.

측정 데이터에는 섬유 표면 전하(섬유 제타 전위), 스트리밍 전위, 전도도, pH 값, 온도가 포함되며 공정 제어 시스템으로 지속적으로 전송됩니다. 이로 인해 화학적 요인에 의한 섬유 전하 변화가 즉시 가시화됩니다. 이는 품질 관리에 매우 유용한 도구이며, 공정 최적화와 품질 개선을 용이하게 지원합니다.

품질을 유지하면서 공정 내 화학약품 사용을 최적화하기 위해, FPO 섬유 전위 분석기 온라인은 음이온 트래처(고착제), 사이징제, 습·건강제, 형광증백제, 연화제, 염료 등 화학 첨가제의 최적 투입량을 결정하는 데 도움을 줍니다. 또한 제타 전위 정보는 다양한 응용 분야에서 핵심적인 역할을 합니다: 미세 입자, 충전제, 염료, 수지의 최대 보유율, 최적 내부 사이징, 음이온 트래시(펄프 밀 유입 포함)의 부정적 영향 중화, 백수 시스템 폐쇄, 코팅 생산 재활용, 슬러지 탈수, 그리고 개별 공정 단계의 최대 효율 달성에 결정적입니다.

이 장비의 이점을 잘 보여주는 좋은 예가 있습니다. 서로 매우 다른 표준을 충족해야 하는 두 종류의 제품을 번갈아 생산하는 제지 공장의 경우입니다. 화장지에서 키친타월로 생산을 전환하려면 공정에 첨가되는 화학약품 조합을 최소한 변경해야 합니다. 화학약품의 변경이나 투입량 조정은 전하 환경을 변화시키며 특히 섬유 표면 전하, 즉 제타 전위에 영향을 미칩니다. 섬유 표면 전하 정보가 부족하면 공정 운영성이나 최종 제품 품질에 문제가 발생하기 쉽습니다.

emtec FPO는 제타 전위를 온라인으로 측정하고 실시간 데이터를 제공하여 각 종이 제품 유형에 요구되는 품질 달성을 돕습니다. 섬유 표면 전하는 요구 품질 달성 가능성을 매우 신뢰성 있게 나타내기 때문입니다. 이는 실험실 시험이 더 이상 필요하지 않다는 의미가 아닙니다. 그러나 장비가 제공하는 정보와 현장 인력의 경험을 결합하면 공정 최적화가 훨씬 빨라져 자원, 시간, 에너지를 절약할 수 있습니다.

FPO는 실시간 데이터를 제공하는 다른 온라인 도구들과 마찬가지로 제지 공정의 추가적인 디지털화와 자동화를 돕습니다. 이 장치는 인더스트리 4.0에 대비한 시험 장치가 해야 할 일을 정확히 수행합니다. 완전 자동 측정, 매우 낮은 유지보수, 신뢰성 있고 정확한 공정 관련 데이터 측정, 데이터를 공장의 제어 시스템이나 데이터 클라우드로 자동 전송. 전 세계 어디서든 테스트 데이터를 즉시 확인할 수 있어 세계 여러 지역의 전문가들과 네트워크 토론이 가능하고, 특정 사양이 최적 범위를 벗어나면 공정을 자동으로 변경하는 등 빠른 문제 해결이 가능합니다.

한편, 환경적·사회적·사회경제적 고려사항을 포함해 산업의 역할과 위상을 재고하여 미래에 대비할 필요가 있습니다. 이를 위해 인더스트리 4.0 개념을 인더스트리 5.0으로 보완·확장해야 합니다. 인더스트리 5.0은 행성 경계 내에서의 인류에 대한 산업의 봉사에 초점을 맞추어 장기적으로 더 지속가능하고 회복탄력적이며 경쟁력 있는 생산으로 이끕니다. 인더스트리 5.0 개념은 직원의 니즈와 이익을 존중하고 환경적 지속가능성을 보장하면서 산업의 경제적 성과를 지원합니다.

emtec FPO의 활용은 기업과 근로자 모두에게 이익을 극대화합니다: 회복탄력성을 강화해 유연성을 높이고 교란에 더 잘 대비하게 합니다. 자동 데이터 전송으로 실시간 위험 모니터링·관리와 원격 근무를 가능케 해 작업장을 더 안전하게 만듭니다. 자동 상시 측정으로 작업 환경이 더 포용적이 되고, 근로자는 작업 시간을 절약하면서도 폐기물 감소와 자원·에너지 소비 절감을 위한 모든 필수 데이터를 확보해 권한이 강화됩니다. 제지 산업처럼 에너지 집약적인 산업에서는 에너지 소비와 경제 성장의 연관성을 고려하는 것이 무엇보다 중요합니다.