LNG(Liquefied Natural Gas)는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하고 –162℃상태에서 약 600배로 압축하여 액화시킨 것이다. 세계적으로 환경규제를 하고 있는 오늘날 LNG은 환경오염물질이 거의 없고 열량이 높다는 점에서 각광받고 있는 중이다. 아래의 표에서 타연료에 비해 눈에 띄는 것을 확인 할 수 있다.
그럼 천연가스란 무엇일까?
천연가스란 천연적으로 지하로부터 발생하는 가스로 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성 가스를 말한다. 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 폔탄 등의 탄화수소물 위주로 구성되어 있으며 성분중 메탄의 비중이 약 70~98%로 대부분을 차지하고 있으며, 그 외 탄화수소계인 에탄, 프로판 및 부탄의 비중이 전체 체적대비 약 20% 정도까지 차지하고 있다.
그렇다면 천연가스는 어떻게 만들어지는 것일까?
천연가스가 어떻게 생성되는 지에 대해서는 여러가지 의견이 있다. 첫번째는 유기물 퇴적설이다. 동물성 또는 식물성 플랑크톤, 바다생물 등의 유기물질이 지하에서 수백 만년 이상 120~225˚C의 고온과 200기압이상의 고압에 의해산소, 불순물 등이 제거되어 탄소와 수소만 남아서 저류암에 스며들어 생성된 것이다. 이것은 퇴적물의 깊이, 온도 및 가해진 압력 등에 의해 석유가스를 포함한 석유 또는 천연가스로 존재하게 된다. 일반적으로 1.5~3km 정도의 깊이에는 순수 매탄이 매장되어 있는 천연가스전이 되고, 그 이하는 상대적으로 저온 저압 및 낮은 깊이에서 존재하는 석유 및 석유가스전이 된다.
두번째 가설로는 자연발생설이 있다. 지구 내부 깊은 곳에 매장된 탄소와 수소가 지각운동으로 지각 근처로 이동해 가스형태로 저류암에 스며들어 형성된다는 것이다. 현재는 유기물 퇴적설이 정설로 받아드려지고 있다.
어떠한 가설이 옮고 그른지를 떠나 땅속에서 만들어진다는 사실은 변함이 없다. 지구상의 모든 땅은 같은 조건을 가질 수 없기에 나라마다 매장되어있는 천연가스의 성분이나 매장량등은 다소 차이를 보인다.
천연가스엔 탄화수소물만 있는 건 아니다. CO₂, N₂, H₂S, He, O₂, H₂등이 포함되어 있고 대부분 불순물로 규정된다.
몇가지 물질을 살펴보자면 CO₂는 수분과 함께 천연가스 운송시 배관을 부식시키기 때문에 탈산공정으로 제거한다.
수분은 천연가스와 결합하여 고체 메탄하이드레이트를 생성하기 때문에 가스수화물을 생성시켜 제거한다.
H₂S는 독성과 부식성이 강하고 연소시 유해한 SO₂를 생성하기 때문에 탈황공정을 통해 제거한다.
그밖에 탄산가스 제거 공정, 먼지 및 유분 제거공정, 헬륨 분리공정 등을 거친다. 이 모든 것이 전처리과정이고,
그림과 같은 과정을 거쳐 LNG가 최종적으로 소비자에게 공급된다.
그럼 이렇게 주목받는 LNG는 어떤 특성이 있을까?
① LNG는 대부분 메탄으로 구성되어 있기 때문에 메탄과 거의 비슷한 물질, 화학적 특성을 보인다. 하지만 결국 완벽한 메탄이 아닌 혼합물이기 때문에 산업에서 사용할 시 메탄의 액화점인 -161.5℃를 기준으로 놓지 않고 -163℃를 기준으로 액화하여 수송등을 한다.
② 증발잠열이 크기 때문에 상전이시 많은 에너지를 배출한다. 이러한 성질을 냉열이 크다라고 정의하고 이것을 이용하여 액화산소나 액화질소 제조, 기타 냉동용으로 많이 활용된다.
③ 전기적인 부도체이고 유전력이 높다. 그래서 산업에서 전기적인 문제는 거의 발생하지 않는다.
④ LNG는 기체인 상태보다 부피가 약 1/600배 작기 때문에 기체상태보다 수송이 유용하지만 액화 시키기 위한 온도로
낮추기 위해서는 고성능의 단열장치와 냉각과정이 필요하다.
⑤ 무색, 무취 하여서 누설 여부를 확인하기 어렵다. 그래서 보통 부취제를 넣어 그 여부를 확인한다.
'공학 > LNG' 카테고리의 다른 글
| LNG 냉열이란 무엇일까? (0) | 2020.01.06 |
|---|---|
| LNG의 생산 과정, 수송 과정 (0) | 2019.08.05 |
| LNG 벙커링(LNG Bunkering)에 대해 알아보자. (0) | 2019.05.13 |
| LNG와 Boil off gas[BOG] (1) | 2019.04.30 |