화공기사 설계도면 — 공정모사와 모델 선택

공정 시뮬레이션에서 물성 모델 선택은 공정의 화학적·물리적 특성을 반영하는 핵심 판단 기준이다. 예를 들어, 아민류로 CO2를 포집하는 공정에서는 아민이 이온화되어 이온성 혼합물 특성을 나타내므로, 이온-분자 상호작용을 정량화할 수 있는 Ion-NRTL 계열 모델을 우선 고려해야 한다고 제시된다. UNIFAC이나 Peng-Robinson, 이상기체법 등은 각각 비전해질 혼합물, 비극성 기체, 단순 기체에 적합하다고 구분된다.

제어 시스템의 안정성 판별은 특성방정식의 근 위치 분석이나 주파수 응답을 통한 마진 계산이 핵심이다. 라우스-후르비츠 시험법, 근궤적, 보데 및 나이퀴스트 선도는 특성방정식 근의 위치나 안정성 마진을 판별하는 도구이다. 반면 라플라스 변환은 미분방정식을 대수적 형태로 표현하는 모델링 도구이므로, 그것만으로 안정성 판별을 대신할 수 없다고 정리된다.

Bode 선도 관련 안정성 지표로 이득여유와 위상여유를 사용한다는 점이 강조된다. 위상각이 -180°가 되는 지점에서의 진폭비가 1보다 작아야 안정 조건을 만족한다고 설명되며, 이득여유는 그 진폭비의 역수로 정의된다고 기술된다. 또한 Bode 판별법은 개루프 전달함수의 안정성과 무관하게 적용할 수 있으므로, 개루프가 불안정하다고 해서 적용 자체가 불가능한 것은 아니라고 명시된다.

제어기 조율에서는 Ziegler-Nichols 방법처럼 실험적 데이터에 기반한 조율법이 존재한다고 한다. Z-N 방법은 응답 곡선법 또는 한계 진동법을 통해 경험적으로 이득을 결정하므로, 엄격한 전달함수 도출이 반드시 전제될 필요는 없다고 설명된다. 다단제어(캐스케이드 방식)는 상·하위 루프를 결합하여 하위 루프에서 먼저 외란을 처리함으로써 상위 루프의 부담을 줄이는 구성이며, 하위 제어기는 반드시 적분 동작을 가져야 하는 것은 아니고 응답 속도를 우선하여 비례 위주로 구성할 수도 있다고 정리된다.

공정에 대한 수학적 모델은 공정 이해, 운전 조건 최적화, 제어계 설계 등에 직접 활용된다고 규정된다. 반대로 시장 분석 등 경영적 판단은 수학적 모델의 직접적 용도로 보지 않으며, 모델의 적용 범위를 기술적 영역과 경영적 영역으로 구분하여 인식해야 한다고 지적된다.