VGO Viscosity 및 VI를 중심으로

학위논문(석사) -- 서울대학교대학원 : 공학전문대학원 응용공학과, 2024. 2. 이종민.글로벌 경기 침체에 대한 영향과 기후 변화에 대응하기 위한 탈탄소 기조로 인하여 정유사의 주 수익원인 연료유에 대한 수요는 지속 감소하는 추세이다. 이러한 가운데 정유 제품 중 하나인 윤활 기유는 꾸준한 수요로 정유사의 수익을 뒷받침하고 있으며, 그 수요도 2030년까지 꾸준히 증가할 전망이다. 윤활 기유의 Viscosity 특히 Viscosity가 온도에 따라 변화하는 정도인 VI는 윤활 기유의 성능을 대표하는 가장 중요한 성상 중 하나이며, 이는 원유 변화, 운전조건 변화 등 여러 조건 변화에 민감하게 반응하여 변화한다. 따라서, 윤활 기유 생산 전 원유 및 운전조건 변화 등에 따른 Viscosity 및 VI의 예측 정확도를 확보하는 것이 중요한 과제이나 일반적으로 정유회사에서 최적화 및 생산 계획 시 사용하는 Assay Linear Combination의 방법으로는 정확한 Viscosity 및 VI를 예측하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 이러한 윤활 기유의 원료가 되는 VDU(Vacuum Distillation Unit)의 한 반제품인 VGO(Vacuum Gas Oil)의 Viscosity와 VI를 여러 통계적 기법을 통해 예측해 보고자 한다. 특히 통계 분석 기법 중 선형 분석의 대표적인 방법론인 Ridge, Lasso, PLS Regression과 변수 수동 선택 방법을 기반으로 분석한 통계 분석 모델의 정확도를 확인하고 이를 Shortcut Simulation의 결과와 비교함으로써 Viscosity 예측에 더 적합한 방식을 선택하고자 하며, 이렇게 개선된 모델을 경제성 평가 모델에 적용했을 경우 경제성 평가 정확도 향상 정도에 대해 확인하고자 한다.Due to the impact of the global economic downturn and the shift towards decarbonization in response to climate change, the demand for fuel oil, which is a primary source of revenue for oil refineries, is continuously decreasing. Amidst this, lubricating oils, one of the petroleum products, are supporting the revenue of oil refineries with steady demand, and this demand is expected to continue to grow until 2030. Viscosity, especially the Viscosity Index (VI) that represents how viscosity changes with temperature, is one of the most important properties defining the performance of lubricating oils. VI is sensitive to various changes such as crude oil variations and operating condition changes, reacting to them accordingly. Therefore, it is essential to ensure the accuracy of predicting Viscosity and VI based on changes in crude oil and operating conditions before lubricating oil production. However, it is generally difficult to predict Viscosity and VI accurately using the Assay Linear Combination method commonly used in optimization and production planning by oil refining companies. Hence, in this study, we aim to predict the Viscosity and VI of Vacuum Gas Oil (VGO), one of the products of the Vacuum Distillation Unit (VDU), which serves as one of feeds for lubricating oils, using various statistical techniques. In particular, we will analyze the accuracy of statistical models based on statistical methods such as Ridge, Lasso, PLS Regression, and manual variable selection methods. We will compare the results of these statistical analysis models with the results of Shortcut Simulation to select a more suitable approach for Viscosity prediction. Furthermore, we will apply this improved model to an economic evaluation model to determine the extent of improvement in economic evaluation accuracy.I. 서론 1 1.1 연구배경 1 1.2 문제정의및연구내용 4 1.3 연구보고서의구성 7 II. 선행연구 8 III. 연구방법론 10 3.1 통계적방법론 12 3.1.1 다중공선성 12 3.1.2 Ridge Regression 17 3.1.3 Lasso Regression 20 3.1.4 Partial Least Square Regression 22 3.1.5 Residual모델 28 3.2 Simulation 31 3.2.1 Shortcut Method(ECP/FI) 31 3.3 연구방법론요약 36 IV. 연구결과분석 38 4.1 Fixed Yield모델 38 4.1.1 Data준비 38 4.1.2 Fixed Yield모델구성 40 4.2 Data분석모델 45 iii 4.2.1 Data준비 45 4.2.2 최적 Data모델선정방법 47 4.2.3 Viscosity@100◦C모델분석결과 48 4.2.4 VI모델분석결과 53 4.3 Simulation모델 59 4.3.1 Data준비 59 4.3.2 Simulation결과 62 4.4 경제성변화정도분석 67 4.4.1 경제성분석모델 67 4.4.2 경제성변화정도분석결과 69 V. 결론 72 5.1 연구성과및의의 72 5.2 향후계획 73 참고문헌 75 Abstract 78석

A Study on the Development of a Cost-efficient and Reliable GRID Application Platform and Large Scale Molecular Simulation for Bio/Nano Materials

funder : 국무조정실3.연구의 내용 및 범위 본 연구는 다양한 바이오⋅나노 물질의 대규모 분자 시뮬레이션을 위한 방법론을 제시하고 이런 시뮬레이션을 지원하기 위한 그리드 컴퓨팅 환경 구축을 위해 idle pc의 활용 방안 및 병렬 처리 지원, 병렬 분자동력학적 모사방법을 제시하고 사용자와의 인터페이스 구성을 위한 그리드 컴퓨팅 환경을 기반으로 한 그리드 응용 플랫폼의 구축에 관한 연구를 수행한다.3. Contents and Scope The research shows a way for the large-scale molecule simulation of various bio/nano materials, a system for idle pc utilization and a way of the parallel processing support. It performs a research about the building of the grid application platform which was based on the grid computer environment for the interface composition among the grid application platforms with the user