연료가스 물리화학적 특성

 

천연가스 성분

LNG와 LPG비교

LNG와 LPG비교

구분		LNG	LPG
주성분		메탄(CH4)	프로판(C3H8)	부탄(C4H10)
물성	비중(공기대비)	0.55	1.52	2.01
	연소범위(%)	5~15	2.0~9.5	1.5~9.0
	발화온도(˚C )	537	450	287
	액화온도(˚C )	-162	-42.1	-0.5
주용도		도시가스	가정, 취사	수송

천연가스와 LPG는 혼합가스이며, 물성은 각각 주성분인 CH₄와 C₃H₈, nC₄H₁₀ 기준임

TOE 환산표 (총 발열량 기준)

TOE 환산표 (총 발열량 기준)

구분	에너지원	단위	총발열량			순발열량
			MJ	Kcal	석유환산통 (10-³toe)	MJ	Kcal	석유환산통 (10-³toe)
석유 (17종)	원유	Kg	44.9	10,730	1.073	42.2	10,080	1.008
	휘발유	ℓ	32.6	7,780	0.778	30.3	7,230	0.723
	등유	ℓ	36.8	8,790	0.879	34.3	8,200	0.82
	경유	ℓ	37.7	9,010	0.901	35.3	8,420	0.842
	B-A유	ℓ	38.9	9,290	0.929	36.4	8,700	0.87
	B-B유	ℓ	40.5	9,670	0.967	38	9,080	0.908
	B-C 유	ℓ	41.6	9,950	0.995	39.2	9,360	0.936
	프로판	Kg	50.4	12,050	1.205	46.3	11,050	1.105
	부탄	Kg	49.6	11,850	1.1185	45.6	10,900	1.09
	나프타	ℓ	32.3	7,710	0.771	30	7,160	0.716
	용제	ℓ	33.3	7,950	0.795	31	7,410	0.741
	항공유	ℓ	36.5	8,730	0.873	34.1	8,140	0.814
	아스팔트	Kg	41.5	9,910	0.991	39.2	9,360	0.936
	윤활유	ℓ	39.8	9,500	0.95	37	8,830	0.883
	석유코크스	Kg	33.5	8,000	0.8	31.6	7,550	0.755
	부생연료유1호	ℓ	36.9	8,800	0.88	34.3	8,200	0.82
	부생연료유2호	ℓ	40	9,550	0.955	37.9	9,050	0.905
가스 (3종)	천연가스 (LNG)	Kg	54.6	13,040	1.304	49.3	11,780	1.178
	도시가스 LNG)	Nm3	43.6	10,430	1.043	39.4	9,420	0.942
	도시가스 (LPG)	Nm3	62.8	15,000	1.5	57.7	13,780	1.378
석탄 (7종)	국내무연탄	Nm3	18.9	4,500	10.45	18.6	4,450	0.445
	연료용 수입무연타	kg	21	5,020	20.6	20.6	4,920	0.492
	연료용 수입무연타	kg	24.7	5,900	0.59	24.4	5,820	0.582
	연료용 유연탄(역청탄)	Kg	25.8	6,160	0.616	24.7	5,890	0.589
	연료용 유연탄(역청탄)	Kg	29.3	7,000	0.7	28.2	6,740	0.674
	아역청탄	Kg	22.7	5,420	0.542	21.4	5,100	0.51
	코크스	Kg	29.1	6,960	6,960	28.9	6,900	0.69
전기 등 (3종)	전기 (발전기준)	kWh	8.8	2,110	0.211	8.8	2,110	0.211
	전기 (소비기준)	kWh	9.6	2,300	0.23	9.6	2,300	0.23
	신탄	kg	18.8	4,500	0.45	-	-	-

• "총발열량"이란 연료의 연소과정에서 발생하는 수증기의 잠열을 포함한 발열량을 말한다.
• "순발열량"이란 연료의 연소과정에서 발생하는 수증기의 잠열을 제외한 발열량을 말한다.
• "석유환산톤"(toe: ton of oil equivalent)이란 원유 1톤이 갖는 열량으로 107kcal를 말한다.
• 석탄의 발열량은 인수식을 기준으로 한다.
• 최종에너지사용자가 사용하는 전기에너지를 열에너지로 환산할 경우에는 1kWh=860kcal를 적용한다.
• 1cal=4.1868J, Nm3은 0℃ 1기압 상태의 단위체적(세제곱미터)을 말한다.
• 에너지원별 발열량(MJ)은 소수점 아래 둘째 자리에서 반올림한 값이며, 발열량(kcal)은 발열량(MJ)으로부터 환산한 후 1의 자리에서 반올림한 값이다. 두 단위 간 상충될 경우 발열량(MJ)이 우선한다.

LNG 환산표

LNG환산표

43.12 MJ/N㎥ (10,300 kcal/N㎥) ※ 평택 도입LNG DATA(‘11.6.1) 적용	42.70 MJ/N㎥ (10,200 kcal/N㎥) ※ 평택 도입LNG DATA(‘10.7.30) 적용
450 kg/㎥ (LNG 밀도) (-160℃, 101.325 kPa)	447 kg/㎥ (LNG 밀도) (-160℃, 101.325 kPa)
0.7861 kg/N㎥ (NG 밀도) (0℃, 101.325 kPa)	0.7767 kg/N㎥ (NG 밀도) (0℃, 101.325 kPa)
1,092 BTU/SCF	1,081 BTU/SCF
54.86 MJ/kg (13,103 kcal/kg)	54.98 MJ/kg (13,132 kcal/kg)
1 BCF = 22,260 t	1 BCF = 21,994 t
1 BCM = 786,118 t	1 BCM = 776,701 t
LNG 1 t = 2.22 m3(액체부피) = 1,272 N㎥(기체부피) = 44,923 ft3(기체부피) = 51.994 MMBTU = 54,858 MJ = 15,236 kWh	LNG 1 t = 2.24 m3(액체부피) = 1,287 N㎥(기체부피) = 45,468 ft3(기체부피) = 52.111 MMBTU = 54,980 MJ = 15,270 kWh
LNG선 1척 = 135,000 m3(액체부피) = 60,750 t = 3,159,636 MMBTU	LNG선 1척 = 135,000 m3(액체부피) = 60,345 t = 3,144,638 MMBTU
LNG 저장탱크 1기(10만kℓ) = 100,000 m3(액체부피) = 45,000 t = 2,339,730 MMBTU	LNG 저장탱크 1기(10만kℓ) = 100,000 m3(액체부피) = 44,700 t = 2,329,362 MMBTU

• BCF : billion cubic feet (10⁹ ft³) / BCM : billion cubic meter (10⁹ m³)
• 1 kWh = 860 kcal = 3.6 MJ

국내 가스기기 연소 호환성 기준(웨버지수)

국내 가스기기의 가스호환성을 판단하는 기준은 웨버지수로서, 기존에 사용하던 연료를 타 연료로 교체시 가스기기의 성능이나 효율, 안전성은 물론 환경에 부정적인 영향을 미치는 배출가스를 증가시키지 않으면서 기존 가스를 대체하여 사용될 수 있는지 여부를 판단하는 지수를 말합니다. (웨버지수 = 비중/√열량)

웨버지수 범위

국내 가스기기 연소 호환성 기준(웨버지수)

국가 기준(KSB 8101)	천연가스 공급규정
51.49 ~ 56.58 MJ/N㎥ (12,300 ~ 13,500 kcal/N㎥)	54.0 ~ 56.1 MJ/N㎥ (12,900 ~ 13,400 kcal/N㎥)

순수가스의 물리화학적 성질

순수가스의 물리화학적 성질

성분	화학식	분자량	비점 (℃)	비중		임계온도 (℃)	임계압력 (Mpa)	발화온도 (℃)	연소범위 (%)	총발열량 MJ/㎥ (kcal/㎥)
				액상	기상
메탄	CH4	16.04	-161.5	0.42	0.55	-82.6	4.60	537	5.0~15.0	39.87 (9,523)
에탄	C2H6	30.07	-88.6	0.54	1.04	32.3	4.87	472	2.9~13.0	70.40 (16,814)
프로탄	C3H8	44.09	-42.1	0.58	1.52	96.6	4.24	450	2.0~9.5	101.23 (24,179)
i-부탄	i-C4H10	58.12	-11.6	0.59	2.01	134.7	3.64	460	1.8~8.5	133.68 (31,930)
n-부탄	n-C4H10	58.12	-0.5	0.60	2.01	152.0	3.80	287	1.5~9.0	134.26 (32,059)
i-펜탄	i-C5H12	72.15	27.8	0.64	2.49	187.2	3.38	420	1.3~8.0	168.16 (40,164)
n-펜탄	n-C5H12	72.15	36.1	0.64	2.49	196.5	3.37	260	1.4~8.3	171.98 (41,077)
n-헥산	n-C6H14	86.18	68.7	0.68	2.98	233.3	3.03	225	1.1~7.7	261.08 (50,152)
n-헵탄	n-C6H1	100.20	98.4	0.70	3.46	266.1	2.74	204	1.0~7.0	261.08 (62,359)
질소	N2	28.01	-195.8	0.81	0.97	-146.9	3.40	N/A	N/A	0.00(0)
이산화탄소	CO2	44.01	-78.5	1.25	1.52	31.0	7.37	N/A	N/A	0.00(0)
물	H2O	18.02	100	1.00	0.62	374.2	22.09	N/A	N/A	2.13(508)
공기	N2+O2	28.97	-194.2	0.88	1.00	-140.7	37.20	N/A	N/A	N/A

연소범위는 GPA2145, 발화온도는 NFPA325 자료, 총발열량은 기준온도가 15℃, 부피기준온도는 0℃이며 실제기체 열량임. N/A(Not Available)

 

 

 

 

 

부취제(Orderant)

 

천연가스 사용자가 누출시 이를 쉽게 감지할 수 있도록 하기 위하여 첨가하는 물질로 그 핵심 특성은 독성이 없고 기타 냄새와 확실하게 식별될 수 있어야 하고, 극히 적은 농도에서도 취기를 느낄 수 있어야 한다. 가스에 부취하기 위한 약품으로 t-butyl-mercaptan, tetra-hydro-thiophene 등이 있다.