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제직 준비 공정 중 장력 제어를 위한 최신 제어 기법의 적용
백준수(J. S. Baek),안우현(W. H. Ahn),김민재(M. J. Kim),주백석(B. Chu) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
최근 산업용 섬유는 기술적 혁신으로 인해 금속, 플라스틱 등을 대체하면서 전 세계적으로 사용되고 있으며, 이로 인해 세계 산업용 섬유 시장은 빠른 속도로 성장하고 있다. 이러한 산업용 섬유 제직을 위한 준비하는 제직 준비 공정은 실의 장력을 일정하게 유지하면서 와인더에 감아주는 공정으로써, 실의 장력이 일정하지 못하면 섬유의 품질이 낮아지는 일이 발생한다. 이처럼 장력을 제어하는 기술은 섬유 산업에서 중요한 기술이라고 할 수 있다. 제직 준비 공정은 실이 풀리는 언와인더, 실을 이송하는 MSD (Master Speed Driver), 실이 감기는 와인더 등의 롤투롤 시스템으로 구성할 수 있다. 이때, MSD 에서는 실의 이송 속도를 제어하고 와인더와 언와인더에서는 실의 장력을 제어하게 된다. 공정이 진행됨에 따라 와인더 및 언와인더의 직경과 관성모멘트가 변화하기 때문에, 롤투롤 시스템은 시간에 따라 모델의 특성이 변화하는 시변 시스템(Time-varient System)이라 할 수 있다. 이러한 시스템에 PID(Proportional-integral-differential) 제어기를 사용할 경우, 안정적으로 실의 장력을 유지하는데 한계가 존재한다. 따라서 제직 준비 공정 중에 실의 장력을 일정하게 유지하기 위해서는 시변 시스템을 다룰 수 있는 제어 기법들을 적용할 필요성이 있다. 롤투롤 시스템에 H-infinity 제어, 적응형 PID 제어, 인공신경망 등 여러 제어 기법을 이용하여 장력을 제어하기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 와인더와 언와인더의 직경 변화 및 이송 속도 변화에도 일정한 장력을 유지하는 결과를 얻을 수 있다. 따라서 제직 준비 공정에 위와 같은 최신 제어 기법을 적용하였을 때, 섬유 품질이 더 나아질 것이라 예상한다.