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앞의 글에서 겨울철 비박에 많이 사용되는 이소부탄이 충전된 동계용 가스에 알아보았다.
그런데 이소부탄 가스(프로판이 30% 포함)역시 한겨울에는 화력 저하 현상이 발생하기 때문에 1파운드 용기에 프로판을 재충전해서 가져간다. 그런데 1파운드 용기는 무게/부피가 배낭에 집어넣기에는 너무 부담스럽다.
간지나는 스노우피크 110g 가스통에 충전해가면 안될까? 이런 생각하시는 분들이 있다.
자! 결론부터 말해보자
프로판은 절대 이소부탄 가스통에 충전해서 사용하면 안된다. 전용프로판 용기에만 충전해야 한다.
왜 그럴까?
이소부탄 가스용기와 프로판 가스용기가 버티는 압력이 아주 차이가 나기 때문이다.
먼저 프로판 전용 가스용기인 1파운드 용기를 보자.
1파운드 용기에 대한 자세한 설명은 아래 링크에 나와있다. (http://www.coleman.com/coleman/recycle/images/greenkey.pdf)
세줄 요약해보면
(1) 1파운드 용기의 재질및 무게는? 본체는 철 빈용기 무게는 381g (2) 1파운드 용기의 pressure relief valve(안전변이)가 작동되는 압력은? 350 ~ 500 psi (3) 1파운드 용기의 폭발압력은? 800 psi
압력에 관한 단위는 다양해서 힘들다 ㅜㅜ(atm, bar, MPa, Kgf/㎠, psi 등등) 국내 가스용기에 대한 압력기준에 사용하는 단위는 kgf/㎠ 이다. 아래를 참조하여 계산하면 쉽게 국내 허가기준 단위로 바꿀 수 있다. 겁먹지 말자!
1kgf/㎠ =14.223 psi = 0.967842 atm = 0.980665 bar
한번 바꿔보자 350 psi= 24.6 kgf/㎠ 500 psi= 35.1 kgf/㎠ 800 psi= 56.2 kgf/㎠
다시 정리하면 - 1파운드 용기에 350 psi(=24.6 kgf/㎠)이 걸리면 1파운드 용기 윗부분에 있는 안전 밸브(핀)가 작동한다 - 만약 안전밸브가 막힌상태로 800 psi(=56.2 kgf/㎠)이 걸리면 터진다는 말이다.
자 그렇다면 이소부탄 가스용기는 어느정도일까? 아쉽게도 코베아, 스노우피크, 콜맨등 230g 가스를 생산하는 업체의 정확한 Spec을 알아내지 못했다.
다만 국내 일회용부탄 생산업체인 태양산업의 홈페이지에서 발견한 내용을 보자 (출처: http://www.taeyangsun.co.kr/default.asp?menu_index=5&flag=1)
아하! 국내 부탄 가스 용기의 기준중 변형압력은 13.0 kg/㎠ 이며, 파열압력은 15.0 kg/㎠ 이다. 태양산업 제품은 18.0~19.0 kg/㎠ 까지 버틴다는 이야기군...
미국의 경우는 어떨까?
외국사이트에서 약간의 힌트를 얻을 수 있었다. (출처: http://www.bushwalking.org.au/FAQ/FAQ_StovesTech.htm#Velocity)
이것도 세줄 요약 해보자
(1) DOT (US Dept of Transport) 법규에 따르면 작은 가스 용기 (all small gas cartridges) 55도에서 최대 압력은 150 psi 이다. (2) 25,000개 당 1개의 가스용기로 285 psi 이하에서 터지지 않은지를 테스트해야 한다. 285 psi는 93 ℃일때의 압력이다. (3) 생산된 가스용기는 55 ℃에서 세는지, 변형이 있는지등을 체크해야 한다.
단위를 바꾸어 보자. 285 psi = 20.0 kgf/㎠
미국에서 통용되는 작은 가스용기(all small gas cartridges)는 20 kgf/㎠ 까지는 터지지 않고 버틴다는 이야기다.
프로판 전용용기는 터지는 압력이 56.2 kgf/㎠ 인데 반해 부탄용 용기는 최대 20 kgf/㎠ 이다. 차이가 난다.
그이유는 뭘까? 그것은 프로판 가스의 증기압이 부탄보다 훨씬 높기 때문이다.
그리고 액화가스의 증기압은 온도에 따라 변하며, 온도가 올라갈 수록 증기압은 상승한다.
당연히 동일한 온도에서 부탄<이소부탄<프로판 순으로 증기압이 높다.
맨 아래 그래프는 각 액화가스의 온도별 압력을 표시한 것이다. 빨간색으로 표시한 부분이 각 액화가스가 절대온도 370도(섭씨 96.85 도) 일때 압력이다. (왜 96.85 도를 선택했는가? 위에서 인용한 미국 테스트 온도 93 ℃와 가까운 절대온도 370을 선택했기 때문임. 별다른 이유 없습니다. ^&^)
부탄 (96.85 ℃) -> 11.2 kg/㎠ 이소부탄 (96.85 ℃) -> 20.3 kg/㎠ 프로판 (96.85 ℃) -> 46.5 kg/㎠
앞에서 본 수치와 연결해보자
부탄 96.8도℃에서 압력 11.2 kg/㎠ --> 국내 휴대용가스용기 파열압력기준 15 kg/㎠ 이소부탄 96.8 ℃ 에서 압력 20.3 kg/㎠ --> 미국 small gas catrige 파열압력기준 20 kg/㎠ 프로판 96.8 ℃에서 압력 46.5 kg/㎠ --> 1파운드 용기 파열압력기준 56.2 kg/㎠
대부분의 가스용기가 가스통이 96.8 ℃ 정도로 가열되더라도 용기내의 가스 압력을 버티도록 설계된 것을 알 수 있다.
그렇다면 이소부탄 70%+프로판30% 충진된 동계용 가스는 96.85 ℃에서 얼마의 압력이 걸릴까? 약 28.11 kg/㎠ 정도이다.
그런데 이소부탄70+프로판30이 충전된 동계용 가스용기가 부탄만 들어있는 230g 가스용기와 차이가 있는가? 겉으로 봤을때는 차이가 거의 없다. 과연 이용기가 28 kg/㎠이상 버틸까? 미국기준이 20 kg/㎠ 이고 국내 부탄용기 파열압력 기준은 15 kg/㎠ 인걸 감안한다면 20 kg/㎠ 정도가 아닐까 조심스럽게 추측해본다.
하여튼 이소부탄 동계용 가스통이 이 압력은 버틸 수 있다고 간주하더라도 프로판 가스를 동계용 가스용기에 충전하면 어떤 일이 벌어질까? 가스화력에 의한 복사열로 가스통의 온도가 올라가면 어떻게 되겠는가?
프로판이 20 kg/㎠에 도달하는 온도는 약 50 ℃정도이며, 28 kg/㎠ 에 도달하는 온도는 약 72 ℃ 내외다. 동계용 가스용기의 파열압력이 20kg/㎠ 일경우에는 50 ℃ 정도에 28 kg/㎠이면 72 ℃ 정도면 터진다는 의미다.
위 태양산업 홈에서 퍼온 글 보시라. 한여름철 자동차 내부의 위치별로 다르지만 70~90 ℃ 에 도달한다고 하지 않는가?
우리나라 Backpacker들이 야전에서 취사할때 바람이 심한 경우 바람막이 많이 사용하지 않는가? 바람막이 구조상 가스 스토브 아래 위치한 가스통이 복사열을 받기 쉽다.
프로판이 충전된 일회용가스통에 버너연결하고 밥솥 올려놓고 한쪽에서 소주한잔 기울이다 복사열에 가스통이 50 ℃ 이상 올라가는 것도 모르고 있다면...... 큰일난다.
이소부탄70+프로판30 동계용 가스도 복사열에 의해 온도가 80 ℃ 가 되면 용기내 압력이 20 kg/㎠에 도달한다. 만약 동계용 가스용기의 파열압력이 20kg/㎠ 라면, 프로판이 아닌 이소부탄70+프로판30 이라도 복사열에 의해 80 ℃가 되는 순간.... 큰일날 수 있다.
더욱 유념해야하는 것이 가스의 압력은 가스통내부의 액화가스량과 무관하다는 것이다.
액화가스가 조금 남아있는 가스통의 압력이랑 꽉 채워진 가스통의 압력은 똑같다.
그래서 프로판은 56 kg/㎠까지 버티는 프로판 전용용기에 충전해야 된다. 사소한 것에 목숨 걸지 마시라....
부탄 증기압 곡선 (출처: http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp)
이소부탄 증기압 곡선 (출처: http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp)
프로판 증기압 곡선(출처: http://encyclopedia.airliquide.com/encyclopedia.asp)
그런데 1파운드 용기는 무겁기도 하지만 일회용이라는 것이 늘 찝찝하다. 제조사인 콜맨도 재충전에 관해서는 "절대 불가"라고 외친다. 재충전시 어마어마한 벌금도 문다고 경고한다.
그리고 또 한가지 프로판 용기라도 자가 충전시 과충전은 아주 위험하다.
아래 그림을 보시라
통상적으로 액화프로판 용기 완충시 용기내의 85% 만 액화가스로 채워진다. 이유는 온도가 상승하면 액화가스의 부피가 상승하기 때문에 여유를 두기 위함이다. 과충전해서 액화프로판이 부피 팽창할 수 있는 공간이 없게되면 프로판 용기라도 60 ℃ 만 올라가도 프로판 용기가 파열된다 것이다. (물론 용기에 남아있는 액화가스의 양이 적을 경우에는 액화가스 팽창에 의한 용기 파열은 쉽게 일어날 수 없다.)
꽉채워진 물통을 냉동고에 두면 쩍 하고 벌어지는 현상과 같다.
그러면 어떻게 될까? 보통 액화가스가 기체상태로 바뀌면 부피가 250배로 늘어난다. 프로판 가스가 분출되는 것이 아니라 액화프로판이 분출되면 그냥 그 주변은 온통 프로판 가스로 채워질 것이다. 상상만 해도 끔찍한 일이다.
또 걱정되는 것은 1 파운드 용기는 "철"로 만들어졌다는 사실..
철은 알다시피 습기에 취약하며 녹이 잘 슨다. 녹이 슨 1파운드 용기가 원래 제조당시의 압력을 버틸 수 있을 지는 정확히 모르겠다. 하지만 불안한 것은 사실이다. 특히 안전밸브가 작동되지 않는 1파운드 통은 그냥 버리자. 어떤 분들은 1파운드 용기에 변형이 생길때 까지 알뜰하게 사용한다고 하는데 되도록이면 자제하자. ㅜㅜ
녹슨 1파운드 용기에 과충전하면? 절대 안된다.
자자 정리해보자
1. 프로판은 프로판 전용용기에 충전해서 사용하자. 2. 이소부탄 용기에 프로판 충전하는 사람과 비박 말자. 3. 1파운드 용기도 일회용임을 잊지말자. 이상하면 버리고 재충전하더라도 과충전은 말자.
이글 역시 가스에 관한 일천한 지식을 가진 아마추어가 쓴 글임으로 혹시 잘못된 내용이 발견되면 알려주십시요. 즉시 수정하겠습니다.
앤텀 배상 |
출처: 앤텀 원문보기 글쓴이: 앤텀
첫댓글 앤텀님이라는 분이 쓰신 글 입니다. 단위 용어등이 좀 생소해서 그렇지 천천히 잘 읽어 보시면 그렇게 어렵지 않고 좋은 내용들로 가득차 있습니다. 조금 걸리는 것은 "이소부탄 용기에 프로판 충전하는 사람과 비박 말자." 인데... ^^; ㅎㅎㅎ
좋은 설명에 아주 감사드립니다..이번 공구에 꼭 참여하여야 하겠네요..
좋은자료 이네요..부탄가스 리필해서 사용하는분들은 내용을 살펴보니,,이소부탄가스 빈통을 사용하면 훨씬안전할것 같네요..
아~ 하지 말라는 짓 하는 사람하고는 비박하지 말자군요~ 귀에 쏙 들어옵니다,,1파운드 빈깡 구입하려하고 있던 참이였는데~ 감사합니다,,