부테인(부탄)

[간동농부]

부테인(부탄)

1. 탄화수소의 한 종류

지방족 탄화수소의 알케인 가운데 탄소가 4개인 것.

화학식은 C4H10다.

어원은 그리스어로 버터를 뜻하는 βούτυρο로, 비슷한 구조인 부탄산에서 이름이 파생되었다.

​n-형과 iso-형 두 종의 구조 이성질체가 있어 각각 '노말뷰테인(normal butane, n-butane)', '아이소뷰테인(isobutane, 2-methylpropane)'으로 불린다.

​단, IUPAC에서는 '뷰테인'은 노말뷰테인만을 지칭한다.

대한화학회에선 독일어 발음을 영어 발음인 '뷰테인'으로 표기를 바꿨지만 대한민국에선 아직도 독일어식인 '부탄(Butan)'으로 통하고 여전히 표준어다.

아이소뷰테인의 끓는점이 10여 도 가량 낮으므로 분별증류하면 두 이성질체를 서로를 분리해낼 수 있다.

​이성질체가 존재하는 알케인 중 가장 탄소 수가 적은 알케인이다.

무색무취이며 끓는점은 대기압 하에서 약 –0.5도로, 물의 어는점보다 아주 약간 낮다.

따라서 상온에서는 대기압 하에서 기체 상태로 존재하며, 쉽게 액화시킬 수 있으므로 보관이나 운송이 편리하다.

​반대로 조금이라도 추운 날씨에서는 기화가 되지 않는 문제가 있다.

연소열은 2,877 kJ/mol, 49.50 MJ/kg로서 단위 무게당 연소열은 메테인보다 조금 낮고 프로페인(보통 '프로판 가스'로 유명한 그것)과 비슷하다.

강한 가연성 물질이라 조심해서 취급/관리해야 하며 게다가 메테인이나 프로페인과는 달리 자체에 독성이 있다.

흡입 시 심하면 심장세동이나 산소부족으로 인한 질식으로 인해 죽을 수 있다.

석유에 녹아 있기도 하고 천연가스에 섞여 있기도 한데 공통적으로 석유 정제 과정에서 프로페인과 같이 생산된다.

이는 천연가스로부터 뷰테인을 분리하는 절차에 석유가 사용되기 때문이다.

​천연가스 속의 뷰테인을 메테인이나 에테인으로부터 분리할 때 석유에 녹인 후 분별증류하여 뷰테인을 얻는다.

​이때 석유 속의 또 다른 가스인 프로페인도 같이 나오는데 이 둘이 섞인 상태로 액화해서 판매하는 것이 액화석유가스(LPG)다.

물론 분별증류를 통해 뷰테인과 프로페인을 분리하여 각각 판매하기도 한다.

​산소가 풍부한 상태에서 연소되면 이산화 탄소와 수증기가 된다.

산소가 부족하면 불완전연소돼서 탄소, 일산화 탄소가 발생된다.

일산화 탄소만으로도 위험한데 독성이 있는 이산화질소도 부차적으로 생성되므로 휴대용 버너를 실내에서 쓸 때는 환기에 신경써야 한다.

뷰테인의 가장 흔한 용도는 연료로서의 활용이다.

부탄가스통에 담겨서 가스 버너 및 1회용 라이터의 연료로 사용되며 헤어스타일을 고정하는 고데기 중 뷰테인을 쓰는 경우가 있다.

​주로 여행용이나 휴대용으로 만들어진 가스 고데기가 그렇다.

가스 인두에도 뷰테인이 들어간다.

가스 인두는 가스를 태워서 인두팁을 달구는 것으로서 전기를 끌어오기 힘든 환경에서 전선 공사 등을 할 때 사용된다.

​뷰테인을 쓰는 가스 토치도 있고 부탄가스통에 어댑터 붙여서 토치처럼 쓸 수 있게 해주는 제품도 있다.

비상시에 LPG 차량의 연료로 쓰이기도 한다.

​순수 뷰테인이 연료로 사용되기도 하지만 프로페인과 섞인 형태로 사용되기도 한다.

이를 액화석유가스(LPG)라고 하며 취사용이나 자동차 연료용으로 쓰인다.

뷰테인이 상대적으로 높은 온도에서 액화되기 때문에 자동차 연료용 LPG는 조성이 계절별로 달라진다.

​추운 날씨에서는(겨울) 프로페인 비율을 높이고 그렇지 않으면 뷰테인 비율을 상대적으로 높여서 판매한다.

​사실 우리가 집에서 휴대용 버너용으로 사용하는 일회용 부탄가스통에도 100% 뷰테인만 들어 있는 게 아니라 약 20%에서 25% 정도 프로페인이 들어 있다.

보통 시중에서 파는 썬연료, 맥스부탄 등 일회용 부탄가스통의 성분은 뷰테인과 프로페인이 같이 들어 있고 겨울철 자동차의 LPG 연료와 성분이 상당히 비슷하다고 보면 된다.

​그래서 LPG 연료통이 바닥났을 때 부탄가스통을 넣어서 임시로 쓰라는말이 괜히 나온 게 아니다.

근데 부탄가스는 시중에서 파는 게 기본 220g로, 완전히 바닥난 상황에선 한두 캔 가지곤 어림도 없고 5개들이는 넣어야 1L 조금 넘게 들어가므로 LPG 충전소가 근처인데 남은 연료로는 끝까지 가기 불안할 때 있다면 두어개 넣어서 가는 정도까지는 되겠다.

​연료 외의 용도로는 냉동기의 냉매가 있다.

알베르트 아인슈타인이 뷰테인을 사용하는 냉장고를 만든 적이 있었는데 일반적인 사이즈의 냉장고에 쓰기에는 효율이 좋지 않아 초대형 증식기 정도에나 쓰였지만 기술이 발전하며 소형 냉동기에 써도 괜찮을 정도로 효율이 올랐다.

거기다 오존층 파괴로 인해 CFC 등의 전통적인 냉매가 규제되고 있고 이 틈을 타서 고순도 뷰테인이 냉매로 사용되기도 한다.

분사식 캔의 분사추진제로 사용된다.

2. 휴대용 연료 제품

만든 일상 생활에서 쉽게 볼 수 있는 깡통 모양의 가스 연료 제품 혹은 그 안의 내용물.

​한국에서는 한국 기업에서 만드는 썬연료와 맥스가 유명하다.

조리기구에 따라 다르지만 통 하나당 대략 1시간 정도 사용할 수 있다.

대표적인 캠핑 용품이자 비상용품이기도 한데 대부분의 재난은 정전을 동반하여 수도/가스가 다 끊기기 때문이다.

대한민국 국가재난정보센터에서는 15개 이상 비축해 둘 것을 권장한다.

​LPG를 이용하는 차량은 연료가 다떨어지는 비상시에 대용으로 가정용 부탄가스를 사용할 수 있다.

LPG의 주성분이 프로판과 부탄이기 때문이다.

다만 부탄가스로 LPG차량 충전을 하면 가성비가 매우 떨어진다.

LPG 충전소에서 리터당 가격이 평균 700~800원대인데 부탄가스 캔은 리터당 2,500원이 넘어가서 부탄가스 한 캔에 1,000원 정도 하는 것을 고려하면 휘발유보다도 비싸진다.

정말 비상사태일 때만 유효한 수단이다.

​참고로 부루스타용 부탄가스 한캔으로 약 3~6km 정도 주행이 가능하다고 한다.

차종 및 엔진마다 다르다.

전 세계에서 한국이 기술, 점유율 면에서 손꼽히는 몇 안 되는 시장이다.

일부러 불을 붙이는 미친짓을 하지 않는 한 폭발하지 않도록 가스가 배출되는 기술이 있어 굉장히 안전하다고 소문났기 때문이다.

​이 기술이 적용된 후 3억 6천만개가 팔린 8년간 단 1건의 자연폭발 사고도 없었다는 점을 보면 매우 높은 안정성을 보장한다는 걸 알 수 있다.

태양산업과 대륙제관 등 한국의 주요 부탄가스 제조사들의 글로벌 점유율을 모두 합하면 약 90%라고 한다.

​해외의 제조사는 이름조차 못 내는 수준이라고. 한국에서 생산되는 부탄가스캔의 부탄은 거의 사우디아라비아에서 수입되고 있다.

해외에서는 아직 보기 드문 제품이다.

​외국에도 동글납작한 이소부탄 가스캔과 등산용 버너나 랜턴이 있기는 하지만 비싸고 버너가 작아서 냄비 등을 올리기 불편해서 등산 낚시 등 한정된 경우에만 쓰이고 있다.

​대한민국의 살충제 캔 같은 형태의 가스캔과 소형 가스렌지형 버너는 외국에서도 일부 판매되기도 하지만 보편적으로 쓰이진 않는다.

​그래서 한국에 온 외국인들이 이런 싸고 편리한 한국식 버너와 부탄 캔을 보고 감탄하기도 한다.

연탄과 같은 고형 연료나 기름과 같은 액상 연료에 비해 장점이 많다.

고형 연료는 불 붙이기가 어려우며 사용하는 버너의 크기가 고체연료를 담을 수 있을 정도는 되어야 해서 상대적으로 커야 한다.

​숯을 제외하면 무겁기도 무겁고 잘 포장하지 않으면 탄가루가 날린다.

게다가 유독가스가 다른 유형의 연료보다 많이 나오기도 한다는 단점이 있다.

이런 여러 단점이 있음에도 불구하고 고형 연료가 살아남은 것은 압도적인 가성비와 타의 추종을 불허하는 안전성 덕분이다.

​액상 연료는 기본적으로 액체이기 때문에 경우에 따라선 고형 연료보다 취급이 더 어렵다.

용기가 파손되었다고 가정할 경우 고체 연료는 그냥 파손되고 끝이지만 액상 연료는 바로 흘러나가 사고의 위험이 높다.

취급 과정에서도 이리 저리 잘 묻어서 장갑이 필수다.

반면 부탄 등의 기체 연료는 이런 단점이 거의 없다.

용기가 파손될 경우 주변에 화기만 없다면 그냥 가스가 새어나갈 뿐 주변을 연료로 오염시키지는 않으며 밀폐공간만 아니라면 환기만 잘 해 주면 금방 날아가 버린다.

가벼운 것도 장점.

버너에 바로 장착하여 쓰는 형태로 제품들이 가공되어 시중에 판매되기 때문에 취급이 용이하다는 장점이 있다.

휘발유, 등유 등의 액상 연료는 버너의 탱크에 부어넣어 써야 하는 경우가 대부분이고 고형 연료는 말할 것도 없다.

​다만 아주 큰 단점이 있는데 혹한기에는 사용이 제일 불편한 연료라는 점이다.

부탄을 포함한 기체 연료는 용기에 높은 압력을 걸어 액상의 형태로 충전되고 사용자가 사용할 때는 압력이 풀려 기화된 가스를 쓰게 된다.

가스가 기화되는 과정에서 주변의 열을 약탈하게 되는데, 이때 필요한 열량을 기화열이라고 한다.

하지만 혹한기에는 이 기화열을 가져올 곳이 없기 때문에 연료의 효율이 급감한다.

용기 안에 엄청난 양의 액화 가스가 들어있음에도 불구하고 버너에 꽂아 사용하면 불이 안 붙는다.

LPG의 경우 부탄과 프로판을 적당히 혼합해 문제를 해결하지만 순수 부탄이 들어간 부탄가스는 이 문제를 겪게 된다.

​부탄가스는 같은 회사라고 해도 네이밍을 달리 해서 파는 경우가 보이는데 인터넷, 마트에 파는 상대적으로 비싼 1군급(썬연료, 맥스부탄)과 저렴한 2군급(하이썬, 맥스세이프 등)의 부탄가스의 차이가 여기에 있다.

평상시 따뜻한 곳에서는 비싼 부탄과 저렴한 부탄의 차이가 없지만 비싼 부탄에는 이소부탄이 첨가되거나 하기 때문에 추울때는 성능차이가 있다.

2군급 부탄가스는 금방 꺼지거나 화력이 약해지고 한 캔을 다쓰기 힘든 상황이 벌어지며 과열시 폭발방지 기능을 강화하는 등의 차이가 있다.

따라서 용도에 따라 유의하여 구매, 사용해야 불상사를 피할 수 있다.

이 문제 때문에 부탄가스통을 라이터 따위로 직접 가열하는 미친 사람들이 있는데 절대로 하면 안 된다.

폭발의 위험이 매우 높은 행위다.

이럴 경우 미지근하거나 약간 따뜻한 물로 중탕하여 이용하는 것이 가장 좋은 방법이다.

중탕해도 끓을 정도로 뜨겁게 하면 안 된다.

혹자는 부탄의 발화점이 섭씨 400도를 넘는다는 것을 근거로 들어 '가열해도 괜찮다'며 헛소리를 하는 경우도 있는데 애초에 부탄을 포함한 기체 연료 용기(가스통)는 기체를 액상 상태로 유지할 만큼 높은 압력이 걸려 있는 상태다.

즉 발화점에 못 미치더라도 열팽창으로 인해 압력이 증가하면 가스통이 버티지 못하고 폭발한다.

당장 여름철에 차량 내부에 있던 일회용 라이터가 폭발하거나 화재가 일어나는 것이 그것을 증명한다.

물론 부탄가스 통이 플라스틱 일회용 라이터 따위보다 튼튼하게 만들어지는 것은 사실이지만 그래도 위험한 것은 마찬가지다.

미지근한 물은 사람의 체온이나 기온과 같은 섭씨 25~35도 정도이며 해당 온도는 당연히 부탄가스 통의 사용 환경에 포함된다.

그렇기 때문에 미지근하거나 약간 따뜻한 물로 중탕해야 안전하다.

중탕이라도 끓도록 가열하여 폭발하는 사고가 잦으니 조심하여야 한다.

그래서 야외용으로는 끓는점이 더 낮은 이소부탄 가스를 구해서 쓰기도 하는데 일반 부탄가스보다 많이 비싸다.

정말 추운 곳에서는 그나마도 사용이 어렵기 때문에 석유 버너를 써야 한다.

자연폭발은 없다지만 휴대용 가스버너의 폭발 사고는 자주 일어난다.

하지만 이는 대부분 사용자의 부주의로 인해 발생한다.

대부분 부탄가스캔을 사용하는 과정에서 부탄가스 홀더 바로 위에 달아오른 지나치게 넓은 불판이나 조리기구가 있고 이게 과열되도록 방치하는 데서 비롯된다.

게다가 상당수의 휴대용 가스버너와 관련된 사고는 주변 사람들의 큰 화상을 동반하는 경우가 많다.

부탄가스는 작은 크기지만 폭발력이 매우 크고 휴대용 가스버너의 특성상 사람과 가까운 곳에서 폭발사고가 일어나기 때문이다.

휴대용 버너를 다룰 경우 버너보다 큰 냄비나 프라이팬은 사용하지 않는 것이 좋다.

너무 클 경우 가스통이 들어 있는 곳에까지 열이 전도되어 액화된 가스가 팽창하면서 폭발할 수 있다.

백패킹용 버너에 일반 캠핑코펠을 올렸다가 망가뜨렸다는 사례도 비일비재하다.

위험한 다른 오용사례로는 버너를 2~3대 나란히 놓고 길다란 불판을 버너 위에 1자로 나란히 올리는 경우다.

이러면 불판 중간에 있는 가스통들이 달아올라 폭발하므로 매우 위험하다.

미친 짓 그 자체니 절대 이런 건 하지 말자.

물론 가스통들이 노출되도록 배치하면 과열 문제는 생기지 않지만 어쨌든 규격에 맞지 않는 조리기구를 쓰는 것은 편리성이나 안전성 면에서 좋지 않으므로 자제해야 한다.

한국에선 오랫동안 독일어 발음인 부탄으로 알려져 있었고 이것 때문에 남아시아의 부탄 왕국이 가스통 취급을 당하는 농담이 있다.

영어 발음은 뷰테인에 더 가깝고 대한화학회 공식 명칭은 뷰테인으로 개정되었다.