제지 산업이 고속화 및 고효율화 방향으로 전환됨에 따라, 종이 품질과 생산 효율을 좌우하는 핵심 요소인 건조 공정은 장비 기술의 발전을 거듭해 왔습니다. 기존의 증기 건조 실린더는 기본적인 건조 요구 사항은 충족할 수 있지만, 고속 생산 환경에서는 종이 가장자리 떨림, 주름, 파손 등의 문제가 발생하기 쉬워 소량 생산 및 고급 종이 제품 생산 요구 사항에는 적합하지 않았습니다. 이러한 배경에서 진공 건조 롤(VAC 건조 롤)이 등장했습니다. 진공 흡착 및 보조 건조 기능을 갖춘 진공 건조 롤은 고속 제지기의 건조 공정에서 핵심 보조 장비로 자리매김하여 제지 산업의 품질 및 효율 향상에 중요한 역할을 하고 있습니다.

VAC 건조 롤은 기존의 가열 및 건조 부품이 아니라, 증기 건조 실린더와 연동하여 작동하는 고속 제지 공정의 종이 웹 안정화 및 보조 건조 장비입니다. 주로 고속 제지기의 단선 건조 구성에 사용되며, 문화지, 코팅지, 백색 판지, 소량 골판지 원지 생산 라인에서 흔히 볼 수 있습니다. 내부 증기 공급을 통해 건조열을 공급하는 기존 증기 건조 실린더와 달리, VAC 건조 롤은 음압 흡착을 통해 종이 웹을 안정화하고, 동시에 습공기 배출을 촉진하여 전체적인 건조 효율을 간접적으로 향상시킵니다. 이를 통해 "가열 + 종이 웹 안정화"의 연동 건조 시스템을 구현합니다.

구조 설계 측면에서 VAC 건조 롤은 차량 속도 및 생산 요구 사항에 따라 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다. 그중 홈형 VAC 롤은 내장형 진공 박스가 필요하지 않습니다. 롤 표면에 폭 5mm, 깊이 4mm의 홈이 있으며, 홈 바닥에는 작은 관통 구멍이 분포되어 있고, 가장자리에는 더 촘촘한 구멍이 있어 용지 공급이 용이합니다. 공기 분사 박스와 함께 사용하면 약 2kPa의 진공도를 생성할 수 있으며, 개방률은 0.1%~0.4%로 제어되어 공기 흐름의 부압을 통해 용지 웹 접착을 실현합니다. 구조가 비교적 간단하여 중속 및 고속 제지기 생산에 적합합니다. 다른 유형은 내장형 진공 박스형 VAC 롤로, 롤 표면에 정밀 계단형 구멍 또는 촘촘한 구멍이 있고, 내부에 폭을 조절할 수 있는 진공 챔버가 있으며 진공 펌프에 직접 연결됩니다. 진공도가 높고 제어가 더욱 정밀한 이 시스템은 특히 분당 1000m 이상의 초고속 제지기에 맞춰 설계되어 극한 작업 조건에서도 종이 웹 안정화 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 일부 고급 생산 라인에서는 진공 롤과 건조 실린더가 정밀한 비율로 구성됩니다. 예를 들어, 연간 생산량 13만 톤의 고급 인쇄 용지 제지기는 29개의 스팀 건조 실린더와 직경 1500mm의 진공 롤 여러 개로 구성된 건조부를 갖추고 있습니다. 기존 건조 실린더의 하단 열이 진공 롤로 완전히 대체되어 로프를 끼울 필요 없이 효율적인 연속 생산이 가능하고 작동 안정성이 크게 향상되었습니다.

VAC 건조 롤의 핵심 가치는 과학적인 작동 원리와 고속 작업 조건에서의 성능 우위에서 비롯됩니다. 실제 생산 과정에서 상단 열의 스팀 건조 실린더는 종이 웹의 수분을 증발시키는 데 필요한 열을 공급하는 역할을 하며, 하단 열의 VAC 건조 롤은 음압을 통해 건조 와이어 표면에 종이 웹을 단단히 흡착하여 고속 작동 시 발생하는 원심력을 효과적으로 상쇄합니다. 이는 종이 웹 가장자리의 떨림, 주름, 파손 등의 업계 고질적인 문제를 근본적으로 해결합니다. 동시에 포켓 환기구의 공기 흐름이 롤 구멍으로 유입되어 습한 공기의 배출을 가속화하고 종이 웹 표면의 습기 잔류층을 제거하여 건조 속도를 간접적으로 향상시킵니다. 용지 공급 단계에서는 가장자리에 촘촘하게 설계된 구멍이 흡착 효과를 강화하여 용지 공급 성공률을 크게 높이고 공급 시간을 단축합니다. 리앤맨제지(Lee & Man Paper)의 PM15 제지기 개조 사례가 이를 완벽하게 입증합니다. 기존의 이중 걸이식 건조 실린더를 단일 걸이식 건조 실린더로 교체하고 진공 롤로 업그레이드한 후, 최적화된 안정화 박스와 포켓 환기 장비를 결합하여 용지 파단율을 60% 감소시키고 계획 외 가동 중지 시간을 30% 줄였습니다. 또한 70~90g/m² 골판지 바탕지를 분당 1000m의 속도로 생산할 때 월평균 용지 파단 횟수가 10회에 불과했으며 생산 효율이 3% 향상되었습니다.

기존의 증기 건조 실린더와 비교했을 때, VAC 건조 롤은 종이 웹 안정화 및 보조 건조에 더욱 중점을 두며, 이 두 기능은 상호 보완적이고 조화로운 관계를 형성합니다. 열원 공급 방식에서 VAC 건조 롤은 내장 가열 구조가 없고 전적으로 부압에 의존하여 작동하는 반면, 증기 건조 실린더는 증기를 열원으로 사용하여 핵심 열 전달 및 건조 작업을 수행합니다. 표면 구조 측면에서 VAC 건조 롤은 홈이 있거나 구멍이 뚫린 디자인을 채택하는 반면, 증기 건조 실린더는 대부분 매끄러운 크롬 도금 또는 주철 표면을 갖습니다. 기능적 초점에서 VAC 건조 롤은 종이 웹 폭 안정화, 보조 제습 및 종이 불량 감소에 중점을 두는 반면, 증기 건조 실린더는 효율적인 열 전달을 통해 종이 웹 내 수분의 주요 증발을 완료하는 데 중점을 둡니다. 건조 용량 측면에서 VAC 건조 롤 하나의 건조 용량은 제한적이며, 표준 건조 실린더 하나와 약 2~3개의 VAC 롤이 동일한 효과를 냅니다. 따라서 실제 적용에서는 효율성과 비용의 균형을 맞추기 위해 차량 속도와 용지량에 따라 진공 롤과 스팀 건조기 실린더의 수를 과학적으로 조정해야 합니다.

‘이중 탄소’ 전략의 발전과 제지 산업의 지능형 에너지 절약 전환이라는 배경 속에서, VAC 건조 롤의 적용에 있어서도 에너지 소비 제어 및 유지보수 최적화가 필수적입니다. VAC 건조 롤은 진공 및 환기 시스템을 필요로 하며, 기존 건조 방식에 비해 에너지 소비와 유지보수 비용이 다소 높지만, 기술적 최적화를 통해 에너지 절감 및 소비 감소를 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 리앤맨제지는 전환 과정에서 SymRun 진공 박스를 업그레이드하여 공기 공급 팬 부하를 30% 줄이면서 진공도를 향상시켰습니다. 또한, 발멧 핀란드는 3D 스캐닝 및 모델링을 통해 VAC 롤과 건조 실린더 사이의 간격을 최적화하고, 종이 웹 건조기의 랩 각도를 높여 송풍기 및 공기 배관 수를 줄임으로써 에너지 소비와 유지보수 비용을 절감했습니다. 일상적인 유지보수에서는 막힘 방지를 위해 VAC 롤의 구멍과 홈을 압축 공기로 정기적으로 역세척하고, 진공 밀봉 성능과 베어링 온도를 동시에 점검하며, 공정 요구 사항에 맞춰 진공도를 제어해야 합니다. 효율적인 포켓 환기 및 열펌프 시스템과 함께 사용하면 전반적인 건조 효율을 크게 향상시키고 증기 소비량을 줄일 수 있습니다.

고속 제지기 기술의 지속적인 발전과 고급 종이 제품에 대한 수요 증가에 따라, VAC 건조 롤의 기술 발전 또한 정밀성, 에너지 절약, 그리고 지능화 방향으로 나아갈 것입니다. 향후 CFD 시뮬레이션 및 수치 계산과 같은 최첨단 기술을 활용하여 VAC 건조 롤의 홀 설계 및 진공 챔버 구조를 더욱 최적화함으로써 음압 제어 정확도와 종이 웹 접착도를 향상시킬 수 있습니다. 또한, 지능형 센싱 및 빅데이터 분석을 통해 다양한 종이 종류와 제지기 속도에 따른 생산 요구에 맞춰 진공도를 동적으로 조절할 수 있습니다. 동시에, 소재 업그레이드 및 구조 최적화를 통해 장비의 에너지 소비와 마모를 줄이고 수명을 연장할 수 있습니다. 고속 제지 건조 시스템의 "품질 안정화 도구"로서 VAC 건조 롤은 고속 작업 환경에서 기존 건조 방식의 여러 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 제지 기업의 제품 품질 향상과 생산 효율 최적화를 지원하여 제지 산업의 고품질 발전에 새로운 동력을 불어넣을 것입니다.