"펄프화 - 제지 - 마무리"라는 제지 공정 전체에서 정련기는 섬유 성능과 종이 품질을 결정하는 핵심 장비입니다. 물리적, 화학적 또는 기계적, 화학적 작용을 결합하여 펄프 섬유를 절단, 피브릴화, 피브릴화, 정련하여 원래 느슨했던 섬유가 더욱 강한 결합력을 형성하도록 하고, 궁극적으로 종이에 강도, 균일성, 잉크 흡수성과 같은 핵심 성능을 부여합니다. 전통적인 석재 분쇄기부터 현대의 지능형 장비에 이르기까지 정련기의 기술적 발전은 항상 "고효율, 정밀성, 에너지 절약"이라는 세 가지 핵심 원칙을 중심으로 이루어져 왔으며, 이는 제지 산업의 발전을 위한 중요한 기반이 되었습니다.

I. 정제기의 핵심 기능 및 작동 원리

정련기의 핵심 임무는 "섬유 형태를 최적화하는 것"이며, 그 작업 원리는 "기계적 작용 하에 섬유를 변형하는 것"으로 요약할 수 있습니다.

• 기본 원칙: 펄프가 정련기의 디스크(또는 롤) 사이를 통과할 때, 전단, 압출, 혼련과 같은 복합적인 기계적 힘이 가해집니다. 섬유 세포벽이 찢어져 미세섬유를 형성하고, 표면은 치밀한 피브릴 구조를 형성합니다. 동시에, 과도하게 긴 섬유는 적절하게 절단되어 섬유 길이 분포가 제지 요건에 더욱 부합하게 됩니다.
• 핵심 기능: 첫째, 섬유 결합력을 향상시켜 종이의 인장강도, 인열강도, 파열강도가 충분하도록 한다. 둘째, 섬유 얽힘의 균일성을 높여 종이의 균일성과 평탄성을 확보한다. 셋째, 인쇄성을 향상시키기 위해 미세 섬유가 필요한 문화용지, 강성을 높이기 위해 두껍고 긴 섬유가 필요한 포장용지 등 다양한 종이 종류의 요구에 적응한다.

II. 정유기의 주요 종류 및 기술적 특성

제지 산업에서 사용되는 일반적인 정제기는 구조 설계, 작업 방법 및 적용 시나리오에 따라 주로 다음 네 가지 범주로 나뉘며, 각 범주에는 고유한 기술적 초점과 적용 범위가 있습니다.

1. 디스크 리파이너

• 구조적 특성: 고정 디스크(stationary disc)와 회전 디스크(rotating disc)로 구성됩니다. 디스크 표면에는 톱니 모양, 사다리꼴 모양, 나선형 등 다양한 치형의 연삭 영역이 분포되어 있으며, 디스크 간격을 조절하여 연삭 강도를 조절합니다.
• 기술적 장점: 높은 정제 효율과 균일한 섬유 개질 효과를 제공합니다. 디스크 톱니 모양을 교체하여 다양한 펄프(목재 펄프, 짚 펄프, 폐지 펄프)에 적용할 수 있어 문화지, 포장지, 화장지 등 다양한 종이 종류에 가장 널리 사용되는 정제 장비입니다.
• 하위 유형: 단일 디스크 리파이너(디스크의 한쪽 면에서 작동), 이중 디스크 리파이너(디스크의 양쪽 면에서 동시에 작동), 삼중 디스크 리파이너(중간 고정 디스크 + 두 개의 측면 회전 디스크, 더 높은 효율성).

2. 원뿔형 정제기

• 구조적 특성: 원뿔형 스테이터와 로터의 조합을 채택했습니다. 펄프는 원뿔형 갭을 따라 나선형으로 이동하며 연속적인 전단 및 압출을 거칩니다. 원뿔형 갭을 조정하여 정제 강도를 정밀하게 조절할 수 있습니다.
• 기술적 장점: 섬유 절단이 적고, 피브릴화 효과가 우수하여 높은 섬유 길이 유지력이 필요한 종이(예: 크라프트지, 라이너보드)에 적합합니다. 또한, 뛰어난 작동 안정성과 낮은 에너지 소비량을 자랑하며, 고지 펄프의 2차 정제 또는 고급 펄프의 미세 가공에 널리 사용됩니다.

3. 원통형 정제기

• 구조적 특성: 원통형 분쇄 롤과 호형 분쇄판으로 구성됩니다. 분쇄 롤 표면에는 횡방향 또는 나선형 분쇄 톱니가 장착되어 있습니다. 분쇄 롤의 회전은 펄프 흐름을 촉진하고 정제 과정을 완료합니다.
• 기술적 장점: 펄프 내 불순물(모래알, 플라스틱 조각 등)에 대한 내성이 뛰어나 막힘 현상이 발생하지 않습니다. 폐지 펄프의 거친 분쇄 또는 짚 펄프와 같은 굵은 섬유 원료의 전처리에 적합하며, 펄프 생산 라인의 전단 정제 공정에 자주 사용됩니다.

4. 고농도 정제기

• 구조적 특성: 고농도 펄프 환경(15~40%)에 적합합니다. 특수 공급 장치(스크류 피더 등)를 사용하여 분쇄 구역으로 펄프가 균일하게 투입되도록 합니다. 디스크 톱니 모양은 대부분 넓은 톱니와 넓은 간격을 가지도록 설계되어 섬유 혼련 효과를 향상시킵니다.
• 기술적 장점: 높은 섬유 피브릴화도와 강력한 결합력으로 종이의 강도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 고밀도 환경에서는 섬유 절단이 적고 에너지 소비도 낮습니다. 고급 종이(코팅지, 특수지 등)의 미세 정제 또는 고강도 섬유 결합이 필요한 펄프 가공에 적합합니다.

III. 정유사의 주요 기술 매개변수 및 선정 원칙

1. 핵심 기술 매개변수

• 일관성 개선: 저농도(≤8%), 중농도(8%-15%), 고농도(≥15%)로 구분됩니다. 농도는 정제 효율과 섬유 형태에 직접적인 영향을 미치는데, 피브릴화에 초점을 맞춘 고농도 정제와 절단에 초점을 맞춘 저농도 정제가 있습니다.
• 디스크 갭: 정제 강도를 결정하는 핵심 매개변수입니다. 간격이 작을수록 정제 강도가 높아집니다. 종이 종류 및 펄프 특성에 따라 동적으로 조정해야 합니다(일반적으로 0.1~1.0mm로 제어).
• 디스크 이빨 모양 및 이빨 너비: 톱니 모양은 섬유에 응력을 가하는 방식에 영향을 미칩니다(전단형 톱니 모양은 절단에 적합하고, 반죽형 톱니 모양은 섬유화에 적합합니다). 톱니 폭은 분쇄 영역의 접촉 면적을 결정하며, 이는 펄프 종류 및 정제 목표와 일치해야 합니다.
• 모터 출력 및 회전 속도: 동력은 정련 용량(일반적으로 55~1000kW)을 결정하고, 회전 속도는 디스크 선형 속도(일반적으로 1500~3000r/min)에 영향을 미칩니다. 선형 속도가 높을수록 전단력이 강해져 고강도 정련에 적합합니다.
• 용량: 생산 라인 규모에 따라 선정합니다. 단일 장비의 처리 용량은 일반적으로 5~100톤/일이며, 대규모 생산 라인은 여러 대의 직렬 또는 병렬 구성을 채택할 수 있습니다.

2. 핵심 선택 원칙

• 용지 유형 요구 사항에 맞게 조정: 고강도 포장지의 경우 고밀도 리파이너 또는 원뿔형 리파이너를 우선적으로 선택하고, 고급 문화지의 경우 이중 디스크 리파이너 또는 삼중 디스크 리파이너를 선택할 수 있으며, 폐지 펄프 가공의 경우 원통형 리파이너 또는 불순물에 강한 디스크 리파이너를 선호합니다.
• 펄프 특성 일치: 목재펄프는 섬유가 길기 때문에 섬유화에 중점을 두고, 고밀도 정제기나 원뿔형 정제기는 선택 사항입니다. 짚펄프는 섬유가 짧기 때문에 절단 정도를 조절해야 하며, 저밀도 디스크 정제기는 선택 사항입니다. 폐지펄프는 불순물이 많기 때문에 막힘 방지 장비를 선택해야 합니다.
• 효율성과 에너지 소비의 균형: 생산 라인 용량 요건을 고려하여 단위 에너지 소비량이 적고 정제 효율이 높은 장비를 선택하십시오. 예를 들어, 대규모 생산 라인에는 트리플 디스크 리파이너를 사용할 수 있으며, 중소 규모 생산 라인에는 싱글 디스크 리파이너 또는 더블 디스크 리파이너를 사용할 수 있습니다.
• 지능형 적응성을 고려하세요: 현대식 정유 공장은 대부분 PLC 제어 시스템을 갖추고 있어 정유 공정(섬유 길이, 펄프 농도, 디스크 마모 상태 등)을 실시간으로 모니터링하고 자동 폐쇄 루프 제어를 구현할 수 있습니다. 설비 선정 시에는 생산 라인의 지능화 수준을 고려하고, 네트워크 연결이 가능하고 유지보수가 용이한 장비를 우선적으로 고려해야 합니다.

IV. 정유사의 기술 개발 동향

제지 산업이 "녹색 저탄소, 고효율 지능화, 고품질"로 전환됨에 따라 정제 기술은 세 가지 주요 개발 방향을 제시합니다.

• 지능형 업그레이드: 센서, 사물 인터넷, AI 기술을 통합하여 정제 공정의 실시간 모니터링과 자동 폐쇄 루프 제어를 실현하여 정제 정밀도와 안정성을 향상시킵니다.
• 에너지 절약 개선: 디스크 구조 설계(예: 바이오닉 치아 형상)를 최적화하고, 고효율 모터와 주파수 변환 속도 조절 기술을 도입하여 단위 정련 에너지 소비를 줄였습니다. 일부 신형 정련기는 기존 장비 대비 에너지 소비를 15~30% 절감합니다.
• 다기능 통합: 생산 공정과 설비 바닥 면적을 줄이기 위해 통합된 "정제-선별-정제" 장비를 개발합니다. 특수 종이의 필요성을 타깃으로 하고, 특수 정제기(초미세 섬유 정제기, 생체기계 펄프 특수 정제기 등)를 개발하여 적용 시나리오를 확대합니다.

제지 생산의 "핵심 요소"인 정유사의 기술 수준은 종이 품질, 생산 효율, 그리고 환경적 이점과 직결됩니다. 고품질 개발을 추구하는 제지 산업의 맥락에서, 적합한 정유사 유형을 선정하고, 핵심 기술 매개변수를 최적화하며, 지능화 및 에너지 절약의 발전 추세를 따라가는 것은 기업의 핵심 경쟁력 강화에 중요한 보장이 될 것입니다.