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Monthly Magazine of Automatic Control Instrumentation

연재 매스플로우 천일야화(66)

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작성자 댓글 0건 조회 213회 작성일 21-06-08 13:44

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사진 1. 왼쪽코리올리식 MFM, 오른쪽코리올리식 MFC

 

 

(출처브롱호스트 재팬)


서론

이번 회에는 매스플로우(이하 MFM)와 매스플로우 컨트롤러(이하 MFC)라고 하는 주로 열식 유량계가 발전한 제품군에 대한 사용자의 오해에 관하여 예를 들어 지적하고 수정하려 한다. MFMMFC의 총칭으로 매스플로우라고 하기도 하므로 같은 제품이라고 생각되는 경향이 있지만 원래 이 둘의 제품이 가진 목적은 다르다. 또한 MFC의 역할 상 펌프나 컴프레셔와 같은 기기의 대용이라고 생각되기도 하고 APC(Automatic Pressure Controller)와 혼동하여 MFC에서 압력 제어를 시도해본 사용자로부터의 상담이나 클레임을 파악하다보면 제품의 성립이나 구조에 대한 많은 이해 부족 때문에 솔직하게 말하면 현기증이 날 정도이다. 그러나 이것은 올바른 지식을 널리 계몽하지 않았던 필자 세대의 책임이라고 생각된다. 지금은 쉽게 디지털에 접속하기만 하면 유량 제어가 가능한 편리한 기기가 갖추어져 있지만 이들 기기를 단순히 어플리케이션 상에서 아이콘으로 생각하고 이해를 소홀히 하기를 원하는 것이 아니다. 그러므로 이번에 다양한 사례에 관하여 설명하고자 한다.

 

MFCMFM의 역할을 혼동하는 실수

매스플로우(MFMMFC의 총칭)와 하나로 여겨지지만 MFMMFC는 같은 열식(혹은 코리올리식) 유량 센서를 쌓으면서 그 목적이 크게 달라진다. MFM은 열식 유량 센서(그림 1) 또는 코리올리 유량계 센서를 탑재한 유량계로서 프로세스에서의 유량 계측&측정을 목적으로 한 툴이다. 그 구성은 유량 센서의 신호에 직선성이나 온도 보정을 더하여 증폭하는 간단한 구성이다. 같은 유량 센서를 탑재하면서 MFC는 그와 함께 자동 조정 밸브(유량 제어 밸브)와 조정계를 탑재함으로써 외부로부터 주어진 목표값(SV)과 유량 센서 출력인 측정값(PV)이 일치하도록 항상 밸브 제어 신호(조작량(MV))를 가변시켜 유량을 일정하게 제어할 것을 목적으로 한다. MFCMFM+자동 조정 밸브+조정계(PID 컨트롤러)의 역할을 하나의 패키지로 만든 것이다(그림 3). 이것을 이해하지 못한 사용자가 더러 보인다. 특히 계장 관련 기술자에게 유량 제어는 <그림 3>의 왼쪽과 같은 유량계, 조정계, 자동 제어 밸브가 분리된 제어에 익숙하기 때문에 MFC를 구입했을 때 어디까지나 유량계로 오해해버려서 PLC측에 PID 컨트롤러를 준비함으로써 MFC의 내부 조정계와 PID 컨트롤러가 이중이 되는 설정을 하게 되는 경우도 있다. MFC는 유량을 제어하려고 함에도 불구하고 다시 PLC에서는 MFC로부터의 유량 출력으로 자동 제어 밸브를 PID 제어로 하게 되는 패턴이나 반대로 MVMFC의 유량 설정 신호로 입력해버리는 패턴 등 양호한 제어를 할 수 있는 것은 아니다. 반대로 MFC가 당연하게 사용되어왔던 반도체 제조 장치 업계에서는 MFM가 마이너적인 존재이며 호환성을 가진 저렴한 매스플로우를 구입하고 보니 MFC가 아니라 그 대신에 MFM에서 가스가 흘러버렸다는 웃지 못할 이야기도 있었다.


계장과 관련된 외부에서의 제어에 구애받는 쪽에는 당연히 MFC가 아닌 MFM을 사용해야 한다. 최근에는 저렴한 MFM과 비례 제어 밸브의 조합에서의 유량 제어에 사용자의 관심이 쏠리고 있다. <그림 4>는 브롱호스트 재팬MFMMASS-STREAM과 일본 아스코의 비례 제어 밸브 플래시 플로우+조정계 Control D를 이용한 유량 제어 시스템이다. 계장 업계에서는 당연히 이러한 조합에는 다양한 장점이 있으며, 특히 조정계의 기능을 장치의 PLC 측에서 가짐으로써 MFC가 단독으로 유량 제어를 하고 있는 경우에 발생하는 여러 가지 문제를 미연에 방지할 수 있는 장점이 크다. 라인 전환에서 일어나는 1차압 변동 영향이나 SVPV의 불일치에서 일어나는 유량 제어 밸브 전개 대기로 인한 여러 문제에 대한 해답은 장치 측에 있다. 이러한 가스라인 전체를 부감하는 일은 장치가 해야 할 일이며 유량 제어만을 MFC에게 맡겼기 때문에 문제가 생기는 것이다. 이러한 문제에 대한 대처와 조정계를 생략하는 일에서의 비용 절감이 큰 매력이 되는 것이다.


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그림 1.


..(후략)




黒田 誠 / EZ-Japan

본 기사는 2021년 4월호에 게재되었습니다.  

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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