KR102122422B1 - 고로의 연원료 비율 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

실시 예에 따른 고로의 연원료 비율제어 장치는, 상기 고로의 노황 상태를 나타내는 노황 지수 데이터를 주기적으로 수집하는 노황 지수 수집부, 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 최근 제1시간 구간 동안 상기 노황 지수 수집부에 의해 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 수행함으로써, 현재 노황 상태를 수치화한 제1분석 결과 데이터를 생성하는 회귀 분석부, 상기 회귀 분석부에 의해 생성되는 분석 결과 데이터들을 대응하는 조업 액션과 매핑하여 저장하는 분석 결과 데이터베이스, 상기 분석 결과 데이터베이스로부터 과거의 노황 상태를 수치화한 복수의 제2분석 결과 데이터를 읽어오고, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교 결과에 기초하여, 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 결정하는 조업 액션 결정부를 포함할 수 있다.

Description

고로의 연원료 비율 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING RATIO OF FUEL AND RAW MATERIAL IN THE BLAST FURNACE}

본 발명의 실시 예는 고로의 연원료 비율 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

고로(blast furnace)에서는 연료인 코크스(cokes)와 산소의 반응을 통해 생산된 일산화탄소를 이용하여 자연산의 철광석을 환원시킴으로써 용선이 만들어진다. 고로의 하부에서 코크스와 산소의 반응으로 발생한 환원가스는 노 내를 상승하면서 장입된 철광석과 접촉하고, 환원 가스와의 접촉으로 열을 전달 받은 철광석은 용선으로 용융 및 환원된다. 이 과정에서, 철광석의 용융 및 환원에 필요한 열 에너지와 환원 가스는 노 상부를 통해 공급되는 연원료의 비율과, 노 하부에서 공급되는 열풍의 양에 의해 결정될 수 있다. 고로의 노황 즉, 노 내 상황의 안정화를 위해서는 노 상부에서 공급되는 원료인 철광석과 연료인 코크스의 비율을 적절히 제어하는 것이 매우 중요하다.

고로 내부로 공급되는 코크스 대비 철광석의 비율을 높일 경우, 노 내로 공급되는 철광석의 증가로 인해 용선 생산량이 증가하게 된다. 그러나, 고로의 열원이자 환원 가스의 이동 통로가 되는 코크스의 양이 상대적으로 감소하여, 고로 내부 및 용선의 온도가 감소하게 되고, 통기저항의 증가로 인하여 조업이 불안정해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 조업자는 고로의 열수지 및 통기성이 좋다고 판단되는 경우, 코크스 대비 철광석의 비율을 높이고, 용선 온도의 하락 등으로 고로의 열수지 및 통기성이 나쁘다고 판단되는 경우, 철광석 대비 코크스의 비율을 높임으로써, 노열과 통기성을 확보하여 고로 노황을 관리한다.

통상적으로 고로 내부로 장입되는 연원료의 비율을 결정하는 것은 조업자의 경험적 판단에 의존하여 이루어진다. 그러나, 조업자의 경험적 판단에 의존하여 연원료 비율을 조절하는 방식은, 조업자마다 노황에 대한 판단이 달라 제어가 불규칙하게 이루어지는 문제가 있다.

본 발명의 실시 예를 통해 해결하려는 과제는 고로의 현재 노 내 상황에 맞춰 연원료 비율을 자동으로 제어하는 연원료 비율 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 고로의 연원료 비율제어 장치는, 상기 고로의 노황 상태를 나타내는 노황 지수 데이터를 주기적으로 수집하는 노황 지수 수집부, 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 최근 제1시간 구간 동안 상기 노황 지수 수집부에 의해 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 수행함으로써, 현재 노황 상태를 수치화한 제1분석 결과 데이터를 생성하는 회귀 분석부, 상기 회귀 분석부에 의해 생성되는 분석 결과 데이터들을 대응하는 조업 액션과 매핑하여 저장하는 분석 결과 데이터베이스, 및 상기 분석 결과 데이터베이스로부터 과거의 노황 상태를 수치화한 복수의 제2분석 결과 데이터를 읽어오고, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교 결과에 기초하여, 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 결정하는 조업 액션 결정부를 포함할 수 있다.

상기 노황 지수 데이터는, 열부하, 송풍량, 풍압, 및 통기저항 중 적어도 하나에 대응하는 데이터를 포함할 수 있다.

상기 회귀 분석부는, 상기 최근 제1시간 구간 동안 상기 노황 지수 수집부에 의해 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 구간별 선형 회귀 분석을 통해, 상기 현재 노황 상태에 대한 장기, 중기, 및 단기 변동 트렌드를 나타내는 복수의 수치 데이터들을 획득하고, 상기 복수의 수치 데이터들을 조합하여 상기 제1분석 결과 데이터를 생성할 수 있다.

상기 조업 액션 결정부는, 복수의 가상 조업자와, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하고, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합에 따라 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행한 결과에 기초하여, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 조업 액션을 결정하며, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해 결정된 조업 액션들 중 빈도수가 가장 높은 조업 액션을 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션으로 결정할 수 있다.

상기 회귀 분석부는, 상기 최근 제1시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 상기 장기 변동 트렌드에 대응하는 제1수치 데이터들을 획득하고, 상기 최근 제1시간 구간보다 짧은 최근 제2시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 상기 중기 변동 트렌드에 대응하는 제2수치 데이터들을 획득하며, 상기 최근 제2시간 구간보다 짧은 최근 제3시간 구간에 대한 선형 회귀 분석을 통해 상기 단기 변동 트렌드에 대응하는 제3수치 데이터들을 획득할 수 있다.

상기 조업 액션 결정부는, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 제1, 제2 및 제3수치 데이터들 중 일부 수치 데이터만 유사도 비교에 사용하도록, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정할 수 있다.

상기 조업 액션 결정부는, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터의 유사도 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 중 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터를 선택하고, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터에 매핑된 조업 액션을 대응하는 조업 액션으로 결정할 수 있다.

상기 연원료 비율 제어 장치는, 상기 조업 액션 결정부에 의해 결정된 상기 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 토대로, 상기 고로 내로 투입되는 연원료 비율을 자동으로 제어하는 연원료 비율 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 연원료 비율 제어 장치는, 조업자로부터 연원료 비율을 조절하기 위한 제어 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하며, 상기 회귀 분석부는, 상기 사용자 입력부를 모니터링하여 상기 연원료 비율 제어 이벤트의 발생을 검출할 수 있다.

상기 회귀 분석부는, 상기 제어 입력이 발생한 후 소정 시간 이상 현재 제어 상태가 유지되면, 상기 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 것으로 판정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 고로의 연원료 비율 제어 방법은, 상기 고로의 노황 상태를 나타내는 노황 지수 데이터를 주기적으로 수집하는 단계, 연원료 비율 제어 이벤트의 발생을 검출하는 단계, 상기 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 최근 제1시간 구간 동안 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 수행하는 단계, 상기 선형 회귀 분석의 분석 결과로, 현재 노황 상태를 수치화한 제1분석 결과 데이터를 획득하는 단계, 과거의 노황 상태를 수치화환 복수의 제2분석 결과 데이터와 상기 제1분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행하는 단계, 및 상기 유사도 비교의 결과에 기초하여, 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 선형 회귀 분석을 수행하는 단계는, 상기 최근 제1시간 구간 동안 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 구간별 선형 회귀 분석을 통해, 상기 현재 노황 상태에 대한 장기, 중기, 및 단기 변동 트렌드를 나타내는 복수의 수치 데이터들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1분석 결과 데이터를 획득하는 단계는, 상기 복수의 수치 데이터들을 조합하여 상기 제1분석 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 수치 데이터들을 획득하는 단계는, 상기 최근 제1시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 장기 변동 트렌드에 대응하는 제1수치 데이터들을 획득하는 단계, 상기 최근 제1시간 구간보다 짧은 최근 제2시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 중기 변동 트렌드에 대응하는 제2수치 데이터들을 획득하는 단계, 및 상기 최근 제2시간 구간보다 짧은 최근 제3시간 구간에 대한 선형 회귀 분석을 통해 단기 변동 트렌드에 대응하는 제3수치 데이터들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 유사도 비교를 수행하는 단계는, 복수의 가상 조업자와, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하는 단계, 및 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합에 따라 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 조업 액션을 결정하는 단계는, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터의 유사도 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 중 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터를 선택하는 단계, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터에 대응하여 수행된 조업 액션을 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 조업 액션으로 결정하는 단계, 및 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 조업 액션들 중 빈도수가 가장 높은 조업 액션을 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 설정하는 단계는, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 복수의 수치 데이터들 중 일부 수치 데이터만 유사도 비교에 사용하도록, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 연원료 비율 제어 방법은 상기 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 토대로, 상기 고로 내로 투입되는 연원료 비율을 자동으로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 검출하는 단계는, 조업자로부터 연원료 비율을 조절하기 위한 제어 입력이 발생한 후 소정 시간 이상 연원료 비율에 대한 현재 제어 상태가 유지되면, 상기 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 고로의 현재 노 내 상황에 맞춰 연원료 비율을 자동으로 제어함으로써, 고로의 조업 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 고로(blast furnace) 설비의 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고로의 연원료 비율 제어 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연원료 비율 제어 장치에 의해 수집되는 노황 지수 데이터를 예로 들어 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 연원료 비율 제어 장치에서 선형 회귀 분석에 사용되는 노황 지수를 선택하는 일 예를 도시한 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 연원료 비율 제어 장치에서 노황 지수 데이터에 대회 회귀 분석을 수행하는 예들을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고로의 연원료 비율 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

이하, 필요한 도면들을 참조하여 고로(blast furnace)의 연원료 비율 제어 장치 및 그 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 고로 설비의 일 예를 도시한 것이다.

고로 설비는 철강 공정에 있어서 용선을 생산하는 설비이다.

도 1을 참조하면, 고로(10)는 원료인 철광석이 장입되어 용선(pig iron)으로 용융 환원되는 노(爐)이다.

고로(10)로 장입되는 장입물(2) 즉, 연원료인 철광석과 코크스(cokes)는 장입 컨베이어 벨트(5)를 통해 고로(10) 상부로 이동하여 고로(10) 내부로 장입된다.

고로(10) 하부에는 송풍관(13)을 통해 공급되는 고온의 열풍 및 산소를 고로(10) 내부로 유입시키기 위한 풍구(11)가 위치한다.

고로 조업에서 노 내에 장입된 코크스는 풍구(11)를 통해 노 내로 유입되는 고온의 열풍 및 산소와의 반응으로 연소하여 고온의 가스(이하, '환원가스'라 명명하여 사용함)를 발생시킨다. 이렇게 발생한 고온의 환원가스는 노 내를 상승하면서 고로(10)로 장입된 철광석과 접촉하고, 고온의 환원가스와의 접촉으로 열을 전달 받은 철광석은 용선으로 용융 및 환원된다.

고로(10) 내에서 용융 환원된 용선은 노 하부에 저장되었다가, 일정 간격으로 출선구(tap hole)(12)를 통해 노 외로 배출된다.

한편, 고로 조업에서는 환경공해를 최소화시키고 연료로 사용되는 코크스 제조 비용을 저감하기 위해, 미분탄을 코크스 대체 연료로 사용하기도 한다. 미분탄은 미분탄 저장탱크(미도시)로부터 공급되며, 송풍관(13)을 관통하는 랜스(14)를 통해 풍구(11) 내로 유입되어 노 내로 취입된다. 풍구(11)를 통해 노 내로 유입되는 미분탄은 풍구(11)를 통해 노 내로 유입되는 열풍에 의해 연소되어 고온의 환원가스를 발생시킨다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고로의 연원료 비율 제어 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연원료 비율 제어 장치(100)는 조업 데이터 수집부(110), 조업 데이터 데이터베이스(120), 사용자 입력부(130), 노황 지수 수집부(140), 노황 지수 데이터베이스(150), 회귀(Regression) 분석부(160), 분석 결과 데이터베이스(170), 조업 액션 결정부(180), 및 연원료 비율 제어부(190)를 포함할 수 있다.

조업 데이터 수집부(110)는 노 내 온도를 측정하는 온도 센서, 노 내 압력분포를 측정하는 압력 센서, 출선구(12)로 배출되는 용선의 온도를 측정하는 용선온도 측정 센서 등 적어도 하나의 센서를 이용하여 고로 내 노황 지수와 관련된 조업 데이터들을 수집할 수 있다. 조업 데이터 수집부(110)는 수집되는 조업 데이터들을 시계열로 조업 데이터 데이터베이스(120)에 저장할 수 있다.

사용자 입력부(130)는 조업자로부터 고로 내로 장입되는 연원료 비율을 조절하기 위한 제어 입력을 수신할 수 있다.

노황 지수 수집부(140)는, 조업 데이터 수집부(110)를 통해 수집된 조업 데이터들을 이용하여 노황 지수 데이터를 지속적으로 획득할 수 있다. 그리고, 획득된 노황 지수 데이터를 시계열로 노황 지수 데이터베이스(150)에 저장할 수 있다. 즉, 기 설정된 주기마다 노황 지수 데이터를 주기적으로 획득하고, 획득되는 노황 지수 데이터를 시간 순서대로 노황 지수 데이터베이스(150)에 저장할 수 있다.

도 3은 노황 지수 수집부(140)에 의해 수집되는 노황 지수 데이터를 예로 들어 도시한 것이다. 도 3을 예로 들면, 노황 지수 데이터는 고로 내 열부하, 송풍량, 풍압, 통기저항을 나타내는 데이터들을 포함할 수 있다.

회귀 분석부(160)는, 조업자에 의해 고로(10) 내부로 장입되는 연원료 비율의 제어 이벤트가 발생하면, 현재 시점, 즉, 이벤트 발생 시점을 기준으로 최근 소정 시간 동안 수집된 노황 지수 데이터들에 대해 통계 분석 방법인 선형 회귀 분석(linear regression analysis)을 수행함으로써, 조업자가 연원료 비율을 제어한 시점에 참고한 노황 상태를 수치화할 수 있다. 여기서, 선형 회귀 분석이란, 종속 변수 y와 한 개 이상의 독립 변수 x와의 선형 관계를 모델링하는 분석 기법이다.

이를 위해, 회귀 분석부(160)는 사용자 입력부(130)를 통해 노황 지수 변동을 지시하는 제어 입력이 입력되는 시점을 모니터링하여, 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하는 시점을 검출할 수 있다. 이 때, 회귀 분석부(160)는 조업자에 의해 연원료 비율이 제어된 후 소정 시간(예를 들어, 30분) 이상 현재 상태가 유지되는 경우에만, 연원료 비율 제어 이벤트 발생 시점으로 판정하여 회귀 분석을 수행할 수 있다.

조업자의 조업 액션(연원료 비율 조절을 위한 제어 입력)은 조업 액션을 취하기 이전의 최근 노황 지수 변화에 대한 반응이라 할 수 있다. 이에 따라, 노황 지수 수집부(140)에 의해 수집되는 노황 지수 데이터들 중, 최근 얼마 동안(예를 들어, 최근 60분간)의 노황 지수 데이터들이 연원료 비율 제어를 불러온 것으로 판단하는 것이 가능하다. 따라서, 회귀 분석부(160)는 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 것으로 판단되면, 현재 시점, 즉, 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 시점을 기준으로 최근 얼마 간의 시간 동안 수집된 노황 지수 데이터들을 선형 회귀 분석에 사용할 수 있다.

도 4는 회귀 분석부에서 선형 회귀 분석에 사용되는 노황 지수를 선택하는 일 예를 도시한 것이다. 도 4를 예로 들면, 회귀 분석부(160)는 연원료 비율(O/C) 제어 이벤트가 발생한 시점을 기준으로 최근 60분 간의 노황 지수 데이터들을 선형 회귀 분석에 사용할 수 있다. 이 때, 회귀 분석부(160)는 연원료 비율 제어가 발생하고 30분 이상 현재 상태가 유지되는 경우에만, 회귀 분석에 사용할 노황 지수 데이터들을 읽어올 수 있다.

회귀 분석부(160)는 전술한 바와 같이 회귀 분석에 사용할 노황 지수 데이터들을 노황 지수 데이터베이스(150)로부터 읽어오면, 이에 대한 구간별 회귀 분석을 수행하여 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 시점에서의 노황 상태를 수치화할 수 있다.

우선, 회귀 분석부(160)는 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 시점을 기준으로 획득한 노황 지수 데이터들에 대해, 전체 구간(예를 들어, 최근 60분 구간)에 대한 선형 회귀 분석을 수행함으로써 회귀 계수(기울기와 절편(intercept))를 획득할 수 있다. 이 때, 노황 지수 데이터를 구성하는 각 파라미터(열부하, 송풍량, 풍압 및 통기저항)별로 데이터의 기울기와 절편이 산출될 수 있다. 이렇게 전체 구간에 대해 산출된 회귀 분석 결과(기울기 및 절편)는 분석 구간(최근 60분) 내 노황 지수의 장기 변동 트렌드를 나타낼 수 있다.

또한, 회귀 분석부(160)는, 회귀 분석을 위해 노황 지수 데이터베이스(150)로부터 읽어온 노황 지수 데이터들 중 일부 구간(예를 들어, 최근 20분 구간 및 최근 10분 구간)의 데이터에 대해, 전체 구간에 적용한 것과 동일한 방식의 선형 회귀 분석을 수행함으로써, 데이터의 기울기와 절편을 산출할 수 있다. 이렇게 일부 구간에 대해 산출된 회귀 분석 결과는, 노황 지수의 중기(예를 들어, 최근 20분 구간) 및 단기(예를 들어, 최근 10분 구간) 변동 트렌드를 나타낼 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 노황 지수 데이터에 대회 회귀 분석을 수행하는 예들을 도시한 것으로서, 노황 지수 데이터들 중 열부하 데이터에 대해 회귀 분석을 수행하는 일 예를 도시한 것이다. 도 5b를 참조하면, 열부하 데이터에 대한 회귀 분석 결과, 연원료 비율(O/C) 제어 이벤트 발생 시점을 기준으로 최근 60분 간(장기)의 열부하 변화 트렌드는, 기울기가 31.24이고 절편이 20102인 선형 방정식으로 분석되고, 최근 20분 간(중기)의 열부하 변화 트렌드는, 기울기가 6.681이고 절편이 19831인 선형 방정식으로 분석되었으며, 최근 10분 간(단기)의 열부하 변화 트렌드는 기울기가 28.80이고 절편이 19913인 선형 방정식으로 분석되었다. 이렇게 획득된 분석 결과는, 각 분석 구간(최근 60분, 최근 20분, 최근 10분) 별로 기울기와 절편만 추출되어 분석 결과 데이터로 사용될 수 있다. 즉, 회귀 분석부(160)는 열부하의 장기 변동 트렌드를 나타내는 두 개의 수치 데이터(기울기 및 절편), 중기 변동 트렌드를 나타내는 두 개의 수치 데이터(기울기 및 절편), 그리고 단기 변동 트렌드를 나타내는 두 개의 수치 데이터(기울기 및 절편)를 획득한 후, 이렇게 6개의 수치 데이터로 열부하의 현재 상태에 대한 분석 결과 데이터를 생성할 수 있다.

회귀 분석부(160)는 이러한 방식으로 노황 지수 데이터 내 다른 파라미터(송풍량, 풍압, 통기저항) 각각에 대해서도 6개의 수치 데이터들을 획득할 수 있다. 이에 따라, 연원료 비율 제어 이벤트가 발생할 때마다, 현재 노황 상태에 대응하여 분석 결과 데이터베이스(170)에 저장되는 분석 결과 데이터는, 열부하, 송풍량, 풍압, 및 통기저항 각각에 대응하는 6개의 수치 데이터, 총 24개의 수치 데이터가 포함될 수 있다.

회귀 분석부(160)는 연원료 비율 제어 이벤트가 발생할 때마다 획득되는 현재 노황 상태에 대한 회귀 분석 결과 데이터를, 대응하는 조업 액션(유지, 감소, 증가)과 매핑하여 분석 결과 데이터베이스(170)에 저장할 수 있다.

이러한 방식으로, 분석 결과 데이터베이스(170)에는 연원료 비율 제어 이벤트가 발생할 때마다, 해당 시점의 노황 상태에 대한 회귀 분석 결과와 조업 액션이 지속적으로 저장될 수 있다.

조업 액션 결정부(180)는 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 회귀 분석부(160)로부터 현재 노황 상태에 대해 회귀 분석한 결과 데이터(이하, '현재 분석 결과 데이터'라 명명하여 사용함)를 수신하고, 이를 이전의 회귀 분석 결과 데이터(이하, '과거 분석 결과 데이터'라 명명하여 사용함)들과 비교하여 연원료 비율과 관련된 조업 액션을 결정할 수 있다.

이를 위해, 조업 액션 결정부(180)는 비교 대상이 되는 복수의 과거 분석 결과 데이터들을 분석 결과 데이터베이스(170)로부터 랜덤하게 읽어올 수 있다. 그리고, 조업 액션 결정부(180)는 분석 결과 데이터베이스(170)로부터 읽어온 각 과거 분석 결과 데이터와 현재 분석 결과 데이터 간의 수치 데이터 비교를 통해 두 데이터 간의 유사도를 획득할 수 있다.

현재 분석 결과 데이터를 과거 분석 결과 데이터와 비교 시, 조업 액션 결정부(180)는 복수의 가상 조업자들(예를 들어, 1000명의 가상 조업자들)을 설정하고 각 가상의 조업자마다 비교 대상이 되는 수치 데이터의 조합을 변경해가면서 유사도 비교를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1가상 조업자에 대해서는 열부하의 장기 변동 트렌드에 대응하는 기울기, 송풍량의 중기 변동 트렌드에 대응하는 기울기, 및 풍압의 중기 변동 트렌드에 대응하는 절편을 비교 대상이 되는 수치 데이터 조합으로 선택하고, 제2가상 조업자에 대해서는 열부하의 중기 변동 트렌드에 대응하는 절편, 풍압의 단기 변동 트렌드에 대응하는 기울기, 및 송풍량의 중기 변동 트렌드에 대응하는 절편을 비교 대상이 되는 수치 데이터 조합으로 선택할 수 있다.

조업 액션 결정부(180)는 이러한 방식으로 각 가상 조업자에 대해 비교 대상이 되는 수치 데이터 조합이 결정되면, 이를 토대로 현재 분석 결과 데이터와 과거 분석 데이터들과의 유사도 비교를 수행하고, 유사도 비교 결과에 기초하여 각 가상 조업자에 대응하는 조업 액션을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1가상 조업자에 대응하여 결정된 수치 데이터 조합에 따라 현재 분석 결과 데이터와 복수의 과거 분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행하고, 비교 결과 오차가 가장 작은 즉, 유사도가 가장 높은 과거 분석 결과 데이터에 대응하여 취해진 조업 액션이 "유지"인 경우, 제1가상 조업자의 조업 액션은 "유지"로 결정될 수 있다. 또한, 예를 들어, 제2가상 조업자에 대응하여 결정된 수치 데이터 조합에 따라 현재 분석 결과 데이터와 복수의 과거 분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행하고, 비교 결과 유사도가 가장 높은 과거 분석 결과 데이터에 대응하여 취해진 조업 액션이 "증가"인 경우, 제2가상 조업자의 조업 액션은 "증가"로 결정될 수 있다.

조업 액션 결정부(180)는 이러한 방식으로 각 가상 조업자의 조업 액션을 결정하고, 각 가상 조업자에 대해 결정된 조업 액션들 중 통계적으로 빈도수가 가장 높게 나타난 조업 액션을 현재 노황 지수에 대응하는 최종 조업 액션으로 결정할 수 있다.

연원료 비율 제어부(190)는 조업 액션 결정부(180)에 의해 최종 조업 액션이 결정되면, 이를 참조하여 고로(10) 내로 장입되는 철광석과 코크스의 비율을 자동으로 제어할 수 있다.

전술한 구조의 연원료 비율 제어 장치(100)에서, 조업 데이터 수집부(110), 노황 지수 수집부(140), 회귀 분석부(160), 조업 액션 결정부(180), 및 연원료 비율 제어부(190)의 기능들은 하나 이상의 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서에 의해 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고로의 연원료 비율 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다. 도 6의 연원료 비율 제어 방법은 도 1을 참조하여 설명한 연원료 비율 제어 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연원료 비율 제어 장치(100)는 현재 노황 상태를 확인하기 위해 조업 데이터들을 지속적으로 수집한다(S100). 그리고, 수집된 조업 데이터들을 이용하여 고로(10) 내 노황 상태를 나타내는 노황 지수 데이터를 주기적으로 획득하고(S110), 이를 노황 지수 데이터베이스(150)에 저장한다. 여기서, 노황 지수 데이터는 고로 내 열부하, 송풍량, 풍압, 통기저항을 나타내는 데이터들을 포함할 수 있다.

연원료 비율 제어 장치(100)는 사용자 입력부(130)를 지속적으로 모니터링하여, 연원료 비율 제어 이벤트의 발생을 판단한다(S120).

상기 S120 단계에서, 연원료 비율 제어 장치(100)는 사용자 입력부(130)를 통해 노황 지수 변동을 지시하는 제어 입력이 입력되는 시점을 모니터링하여, 연원료 비율 조절을 위한 제어 입력이 발생하는 시점을 검출할 수 있다. 그리고, 조업자에 의해 연원료 비율이 제어된 후 소정 시간(예를 들어, 30분) 이상 현재 상태가 유지되는 경우, 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 것으로 판정할 수 있다.

상기 S120 단계에서, 연원료 비율 제어 이벤트 발생이 검출되면, 연원료 비율 제어 장치(100)는 회귀 분석을 통해 현재 노황 상태에 대응하는 분석 결과 데이터를 획득한다(S130).

상기 S130 단계에서, 연원료 비율 제어 장치(100)는 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 현재 시점, 즉, 이벤트 발생 시점을 기준으로 최근 소정 시간 동안 수집된 노황 지수 데이터들에 대해 통계 분석 방법인 선형 회귀 분석을 수행함으로써, 현재 노황 상태를 수치화할 수 있다. 이 때, 연원료 비율 제어 장치(100)는 구간별 회귀 분석을 수행함으로써 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 시점에서의 노황 상태를 장기, 중기, 및 단기 변동 트렌드를 나타내는 수치 데이터들로 수치화할 수 있다.

이후, 연원료 비율 제어 장치(100)는 현재 분석 결과 데이터와 과거 분석 결과 데이터들 간의 유사도 비교를 수행하고(S140), 유사도 비교 결과에 기초하여 연원료 비율 제어를 위한 조업 액션을 결정한다(S150).

상기 S140 단계에서, 연원료 비율 제어 장치(100)는 복수의 가상 조업자들을 설정하고 각 가상의 조업자마다 비교 대상이 되는 수치 데이터의 조합을 변경해가면서 유사도 비교를 수행할 수 있다. 그리고, 상기 S150 단계에서는, 유사도 비교 결과에 기초하여 각 가상 조업자에 대응하는 조업 액션을 결정하고, 각 가상 조업자에 대해 결정된 조업 액션들 중 통계적으로 빈도수가 가장 높게 나타난 조업 액션을 현재 노황 지수에 대응하는 최종 조업 액션으로 결정할 수 있다.

연원료 비율 제어 장치(100)는 상기 S150 단계를 통해 연원료 비율 제어를 위한 조업 액션이 결정되면, 이를 참조하여 고로(10) 내로 장입되는 연원료(철광석과 코크스)의 비율을 자동으로 제어한다(S160).

한편, 전술한 실시 예에서는 연원료 비율 제어 장치(100)가 조업 액션 결정과 이에 따른 연원료 비율 제어를 모두 자동으로 수행하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 연원료 비율 제어 장치(100)는 연원료 비율 제어를 위한 조업 액션이 결정되면, 디스플레이(미도시)를 통해 조업자에게 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션 또는 이를 참조하여 설정된 연원료 비율을 출력하고, 이를 확인한 조업자에 의해 연원료 비율이 제어될 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 연원료 비율 제어 방법은 소프트웨어를 통해 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행될 때, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, DVD_ROM, DVD_RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 장치에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

5: 장입 컨베이어 벨트
10: 고로
11: 풍구
12: 출선구
13: 송풍관
14: 랜스
100: 연원료 비율 제어 장치
110: 조업 데이터 수집부
120: 조업 데이터 데이터베이스
130: 사용자 입력부
140: 노황 지수 수집부
150: 노황 지수 데이터베이스
160: 회귀 분석부
170: 분석 결과 데이터베이스
180: 조업 액션 결정부
190: 연원료 비율 제어부

Claims (18)

1. 고로의 연원료 비율 제어 장치에 있어서,
   상기 고로의 노황 상태를 나타내는 노황 지수 데이터를 주기적으로 수집하는 노황 지수 수집부,
   연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 최근 제1시간 구간 동안 상기 노황 지수 수집부에 의해 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 수행함으로써, 현재 노황 상태를 수치화한 제1분석 결과 데이터를 생성하는 회귀 분석부,
   상기 회귀 분석부에 의해 생성되는 분석 결과 데이터들을 대응하는 조업 액션과 매핑하여 저장하는 분석 결과 데이터베이스, 및
   상기 분석 결과 데이터베이스로부터 과거의 노황 상태를 수치화한 복수의 제2분석 결과 데이터를 읽어오고, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교 결과에 기초하여, 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 결정하는 조업 액션 결정부를 포함하는 연원료 비율 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 노황 지수 데이터는, 열부하, 송풍량, 풍압, 및 통기저항 중 적어도 하나에 대응하는 데이터를 포함하는 연원료 비율 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 회귀 분석부는,
   상기 최근 제1시간 구간 동안 상기 노황 지수 수집부에 의해 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 구간별 선형 회귀 분석을 통해, 상기 현재 노황 상태에 대한 장기, 중기, 및 단기 변동 트렌드를 나타내는 복수의 수치 데이터들을 획득하고,
   상기 복수의 수치 데이터들을 조합하여 상기 제1분석 결과 데이터를 생성하는 연원료 비율 제어 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 조업 액션 결정부는,
   복수의 가상 조업자와, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하고,
   상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합에 따라 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행한 결과에 기초하여, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 조업 액션을 결정하며,
   상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해 결정된 조업 액션들 중 빈도수가 가장 높은 조업 액션을 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션으로 결정하는 연원료 비율 제어 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 회귀 분석부는,
   상기 최근 제1시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 상기 장기 변동 트렌드에 대응하는 제1수치 데이터들을 획득하고,
   상기 최근 제1시간 구간보다 짧은 최근 제2시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 상기 중기 변동 트렌드에 대응하는 제2수치 데이터들을 획득하며,
   상기 최근 제2시간 구간보다 짧은 최근 제3시간 구간에 대한 선형 회귀 분석을 통해 상기 단기 변동 트렌드에 대응하는 제3수치 데이터들을 획득하는 연원료 비율 제어 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 조업 액션 결정부는,
   상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 제1, 제2 및 제3수치 데이터들 중 일부 수치 데이터만 유사도 비교에 사용하도록, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하는 연원료 비율 제어 장치.
7. 제4항에 있어서,
   상기 조업 액션 결정부는,
   상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터의 유사도 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 중 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터를 선택하고,
   상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터에 매핑된 조업 액션을 대응하는 조업 액션으로 결정하는 연원료 비율 제어 장치.
8. 제4항에 있어서,
   상기 조업 액션 결정부에 의해 결정된 상기 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 토대로, 상기 고로 내로 투입되는 연원료 비율을 자동으로 제어하는 연원료 비율 제어부를 더 포함하는 연원료 비율 제어 장치.
9. 제1항에 있어서,
   조업자로부터 연원료 비율을 조절하기 위한 제어 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하며,
   상기 회귀 분석부는, 상기 사용자 입력부를 모니터링하여 상기 연원료 비율 제어 이벤트의 발생을 검출하는 연원료 비율 제어 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 회귀 분석부는, 상기 제어 입력이 발생한 후 소정 시간 이상 현재 제어 상태가 유지되면, 상기 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 것으로 판정하는 연원료 비율 제어 장치.
11. 고로의 연원료 비율 제어 방법에 있어서,
    상기 고로의 노황 상태를 나타내는 노황 지수 데이터를 주기적으로 수집하는 단계,
    연원료 비율 제어 이벤트의 발생을 검출하는 단계,
    상기 연원료 비율 제어 이벤트가 발생하면, 최근 제1시간 구간 동안 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 수행하는 단계,
    상기 선형 회귀 분석의 분석 결과로, 현재 노황 상태를 수치화한 제1분석 결과 데이터를 획득하는 단계,
    과거의 노황 상태를 수치화환 복수의 제2분석 결과 데이터와 상기 제1분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행하는 단계, 및
    상기 유사도 비교의 결과에 기초하여, 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 결정하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 선형 회귀 분석을 수행하는 단계는,
    상기 최근 제1시간 구간 동안 수집된 상기 노황 지수 데이터들에 대한 구간별 선형 회귀 분석을 통해, 상기 현재 노황 상태에 대한 장기, 중기, 및 단기 변동 트렌드를 나타내는 복수의 수치 데이터들을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 제1분석 결과 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 복수의 수치 데이터들을 조합하여 상기 제1분석 결과 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 수치 데이터들을 획득하는 단계는,
    상기 최근 제1시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 장기 변동 트렌드에 대응하는 제1수치 데이터들을 획득하는 단계,
    상기 최근 제1시간 구간보다 짧은 최근 제2시간 구간에 대응하는 상기 노황 지수 데이터들에 대한 선형 회귀 분석을 통해 중기 변동 트렌드에 대응하는 제2수치 데이터들을 획득하는 단계, 및
    상기 최근 제2시간 구간보다 짧은 최근 제3시간 구간에 대한 선형 회귀 분석을 통해 단기 변동 트렌드에 대응하는 제3수치 데이터들을 획득하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 유사도 비교를 수행하는 단계는,
    복수의 가상 조업자와, 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하는 단계, 및
    상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합에 따라 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 간의 유사도 비교를 수행하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 조업 액션을 결정하는 단계는,
    상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 제1분석 결과 데이터와 상기 복수의 제2분석 결과 데이터의 유사도 비교 결과에 기초하여 상기 복수의 제2분석 결과 데이터 중 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터를 선택하는 단계,
    상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 유사도가 가장 높은 분석 결과 데이터에 대응하여 수행된 조업 액션을 상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 조업 액션으로 결정하는 단계, 및
    상기 복수의 가상 조업자 각각에 대응하는 조업 액션들 중 빈도수가 가장 높은 조업 액션을 상기 고로의 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션으로 결정하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 복수의 가상 조업자 각각에 대해, 상기 복수의 수치 데이터들 중 일부 수치 데이터만 유사도 비교에 사용하도록, 상기 비교 대상 수치 데이터 조합을 설정하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
17. 제11항에 있어서,
    상기 연원료 비율 제어에 대한 조업 액션을 토대로, 상기 고로 내로 투입되는 연원료 비율을 자동으로 제어하는 단계를 더 포함하는 연원료 비율 제어 방법.
18. 제11항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    조업자로부터 연원료 비율을 조절하기 위한 제어 입력이 발생한 후 소정 시간 이상 연원료 비율에 대한 현재 제어 상태가 유지되면, 상기 연원료 비율 제어 이벤트가 발생한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 연원료 비율 제어 방법.

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