LNG (Liquefied Natural Gas, 액화천연가스) 특징, 조성 | 천연가스의 주성분, 메탄가스의 특성 | 폭발성 및 인화성

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LNG (Liquefied Natural Gas, 액화천연가스)

 천연가스는 도시를 중심으로 배관을 통해 공급되는 도시가스의 주성분으로 사용되고 있습니다. 그 사용량은 점차적으로 확대되고 있습니다.

천연가스는 지하에서 발생하는 탄화수소를 주성분(CH4)으로 한 가연성가스의 총칭입니다.  천연가스는 메탄(CH4)가스가 주성분이고 약간의 에탄 등의 경질 파라핀계 탄화수소(탄소 와 수소의 화합물을 총칭함)를 함유하고 있습니다. 천연가스를 액화한 것을 LNG라 하며 우리나 라의 경우 천연가스전이 없기 때문에 소비되는 가스 전량을 외국의 수입에 의존하고 있습니다. 

천연가스는 표준상태(0℃, 1atm)에서 메탄 1kg당 부피는 약 1.4㎥이나, 액상에서는 약 2.4ℓ(-162℃, 1atm)로 부피의 차이는 600배 정도의 차이가 있습니다.  가스상태에 서의 천연가스를 액화하면 그 부피가 1/600로 줄어듭니다. 이와 같기 때문에 천연 가스를 외국에서 수입해올 경우 액화된 상태로 운반하며 국내에 저장할 경우에도 LNG저장 탱크에 액화된 상태로 저장해 사용합니다. 

순수한 천연가스는 주성분인 메탄 외에도 황화수소, 이산화탄소 또는 부탄, 펜탄, 습기, 먼지 등이 함유되어 있기 때문에 전처리 공정을 통해 유황, 습기, 먼지 등을 제거합니다.

LNG의 특징

비점이 약 -162℃이며 무색의 투명한 액체이고 비점이하의 저온에서는 단열용기에 저장할 수 있습니다.

액화천연가스로부터 기화한 가스는 무색·무취로 약 -113℃ 이하에서 는 건조된 공기보다 무거우나 그이상의 온도에서는 가볍습니다.

공기와의 무게비교치인 비 중은 약 0.625 정도입니다.

도시가스가 누출되었을 경우 이것을 초기에 발견하여 응급조치를 하는 것이 폭발사 고방지의 조건인데 그 한가지 방법으로 가스를 공급할 때 가스가 누출되었을 때 냄새가 나도록 부취제(附臭劑)를 첨가하는 것입니다. 

아래의 표와 같이 천연가스의 조성은 산지에 따라 다르며 조성이 틀리기 때문에 비 점, 발열량, 비중 등에서도 약간의 차이를 보이고 있습니다.

LNG의 조성

구 분		보르네오산	알라스카산
조 성 (Vol %)	메탄(CH4) 에탄(C2H6) 프로판(C3H8) 부탄(C4H10) 펜탄(C5H12) 질소(N2)	88.1 5.0 4.9 1.8 0.1 0.1	99.8 0.1 - - - 0.1
액 밀도(g/ℓ)		465	415
비 점(℃, 1atm)		-160	-162

천연가스의 주성분인 메탄가스의 특성입니다.

메탄가스의 특성

구 분	성 질
분 자 량 비 중 비 점 폭 발 범 위	16 0.55(공기=1) -162℃ 5~15%

 용도

천연가스는 황화합물·질소화합물이 함유되어 있지 않고 액화천연가스로부터 기화한 가스는 메탄이 주성분이므로 연료로 사용할 때에는 그을음 등의 발생량이 적으며, 안정된 연소상태를 얻을 수 있습니다.

주로 쓰이는 곳은 도시가스 연료 및 발전용 연료 외에 일반공업용으로 널리 사용됩니다.

또한 LNG인수기지의 저장탱크에 액체상태로 저장된 천연가스를 사용자에게 공급하기 위해서는 기화를 시켜 기체상태로 공급을 합니다. 이때 기화기에서 천연가스가 액체에서 기체로 상태변화를 하기 위해서는 열(잠열)을 흡수하게 되므로 기화기의 온도가 내려가게 됩니다.

이때 얻어진 차가운 열은 액화산소·액화질소의 제조, 냉동창고의 냉매 등 에 일부 실용화되고 있다. 또한, 메탄올이나 암모니아 등의 화학제품 원료로도 사용되고 있으며 액화천연가스를 고압하에서 기화시킨 후 팽창터빈을 구동시켜 동력으로 회수하는 데에도 사용할 수 있습니다.

천연가스

구 분	주 요 용 도
연 료	도시가스, 발전용 연료, 공업용 연료
한 냉 이 용	액화산소 및 액화질소의 제조, 냉동창고, 냉동식품, 해수 담수화, 냉각(발전소 물의 냉각), 저온분쇄(자동차 폐타이어, 대형폐기물, 플라스틱 등)
화학공업원료	메탄올, 암모니아의 냉각

다. 폭발성 및 인화성

액화천연가스로부터 기화된 가스는 공기 또는 산소와 혼합되면 폭발성분위기가 형성 되므로 취급에 주의가 필요하며 이 가스가 기화할 때는 기상 및 액상의 조성이 변할 수 있으므로 주의해야 합니다.

액화천연가스의 주성분인 메탄은 다른 지방족 탄화수소에 비해서 연소속도가 느리며 최소발화에너지, 발화점 및 폭발하한계 농도가 높습니다. 그러나 인화폭발의 위험성이 높으므로 누출 및 유출이 안 되도록 특별한 주의를 해야 합니다.

액화천연가스가 공기 중으로 누출 및 유출될 경우 일반적으로 온도가 낮은 상태이기 때문에 공기중의 수분과 접하면 수분의 온도가 낮아져 응축현상이 일어나 안개가 발생 하므로 이것에 의해 가스 및 액의 누출을 눈으로 쉽게 확인할 수 있습니다.

라. 인체 및 환경에 미치는 영향

천연가스는 그 자체로는 독성이 없으나 질식성이 있으므로 고농도로 존재할 경우에 는 공기중의 산소농도 저하에 의한 질식현상(산소결핍증)에 주의하여야 합니다. 현재 우리나라에서도 대기오염 등의 공해가 큰 사회문제로 되고 있습니다.

대기오염이 발생하는 가장 큰 원인의 하나로 석유가 연소할 때 생기는 유황산화물이나 질소산화물을 들 수 있습니다. 우리나라에서는 전 에너지의 절반 이상을 석유로 처리하고 있으므로 대기오염이 발생하기 쉬운 환경에 놓여있습니다. 그러나 천연가스의 경우 연소할 때 나오는 유해물질이 적어, 공해 방지를 위해서도 적합한 연료입니다.