생활 속 가스 이야기! 우리가 자주 사용하는 가스의 종류와 가스불 색깔의 비밀

[10056 mari(경기)]

안녕하세요. SNS기자단 3기 김동민입니다.

이번 달에는 가스 종류와 가스 불 온도에 따른 색상 변화를 알려드릴까 합니다.

우리 주위에 사용되고 있는 가스는 공기 중의 산소와 반응하여 연소하는 가연성가스, 분자 구조가 안정되어 화학반응을 하지 않는 불활성가스, 연소하는 것을 도와주는 조연성가스, 전혀 연소하지 않는 불연성가스, 인체에 허용농도(TLV-TWA)가 200ppm 이하인 유독성가스 등 비중에 따라 공기를 기준으로 무겁거나 가벼운 가스들로 나누어 볼 수 있습니다. 

다음으로는 가스단위에 대해 알아보도록 하겠습니다. 가스의 단위는 %, ppm, ppb를 사용하고 있습니다.

% VOL(percentage) : 백분율

% LEL(Lower Explosive Limit) = 가연성 % LEL로 환산

ppm : 백만분율

ppb : 10억분율 

- 1% VOL = 10,000ppm 

- 1% VOL = 10,000,000ppb 

- 1 ppm = 1,000 ppb

우리 생활에 주로 쓰이는 가스는 공기보다 무거운 액화 석유가스(LPG)와 공기보다 가벼운 액화 천연가스(LNG)로 나눌 수 있습니다. 먼저 흔히 LPG라고 말하는 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas)는 원유의 채굴, 정제과정에서 생산되는 기체상의 탄화수소를 액화시킨 혼합물로 우리가 주로 가스통으로 공급받는 가스입니다. 프로판과 부탄이 주성분으로서 가정용으로 많이 쓰이며 공기보다 1.5~2배 가량 무겁기 때문에 가스가 새면 바닥으로 퍼지게 됩니다.

프로판 제품은 프로판(C3H8)이 주성분이며, 소량의 메탄, 에탄, 부탄 등이 혼합되어 있습니다. 주로 가정상업용 취사, 난방 등에 사용되며 도시가스의 제조 원료로도 공급되고 있습니다. 부탄제품은 노말부탄(n-C4H10), 이소부탄(i-C4H10) 등 부탄성분이 대부분을 차지하며, 프로판 등 타 성분이 일부 혼합되어 있는 제품입니다. 국내에서는 주로 자동차용 연료로 사용되고 있으며 난방용 연료 및 석유화학 원료로도 사용되고 있습니다.

다음으로 LNG, 즉 액화천연가스(liquefied natural gas)는 주로 배관으로 공급됩니다. 메탄이 주성분으로서 공기보다 0.65배 가벼워 가스가 새면 천장 쪽으로 올라갑니다. 천연가스를 정제한 뒤 냉각 액화한 것으로 대부분의 성분이 메탄이라 LMG(liquefied methane gas)라고 하기도 합니다.

천연가스는 석유와 아울러 중요한 연료자원으로 석유를 채굴할 때 동시에 나오는 유전가스도 메탄이 주성분이며, 연소되어도 무공해이고 다루기 쉬운 고급 연료입니다. 액화천연가스는 기화할 때의 냉열에너지를 전력으로 회수할 수가 있고, 또 식품의 냉동 등에도 이용됩니다. 1950년대 이후 도시가스 등은 석탄가스에서 천연가스로 전환되고 있으며, 또한 전력·공업용으로도 사용되고 있습니다.

참고로 LNG는 비중이 공기의 0.5~0.6배, LPG는 1.5~ 2.0배이므로 가스누출 시에도 LPG가 더 위험하다고 합니다. LNG는 창문을 열어 환기만 하면 가스를 제거하는 것이 가능하지만 LPG는 바닥에 고이게 되므로 환기를 해도 가스가 잘 제거되지 않아 폭발 위험이 크다고 합니다. 이런 부분을 대처하기 위해 원래 무색무취인 LPG에 역겨운 냄새를 섞어서 가스가 누출되었다는 사실을 쉽게 알 수 있도록 한다고 합니다.

LNG=Liquefied Natural Gas; 액화천연가스, 주성분은 메탄

LPG=Liquefied Petroleum Gas; 액화석유가스, 주성분은 프로판, 부탄

CNG= compressed natural gas; 압축 천연 가스

우선 도시가스과 LNG의 차이에 대해 알려드리겠습니다. 우리나라의 경우 전국 거의 모든 지역에서 도시가스를 천연가스로 공급하고 있으나 강원도, 경북북부 내륙지역, 경남 일부지역, 호남 해안지역 일부 지역에는 아직 LPG+AIR 방식의 도시가스를 공급하고 있는 곳도 있습니다.

LNG와 LPG는 주성분 역시 메탄과 프로판으로 다른데요. 프로판이 주성분인 LPG는 가스가 액화되는 임계온도가 97℃로, 상온에서 약간의 압력만 가하면(6-7kg/Cm²) 액화되어 부피가 약 1/250로 줄어들기 때문에 간편하게 압력용기에 담아 운반할 수 있습니다. 그러다 보니 자동차의 LPG통에 담아 휘발유대신 자동차 연료로도 사용하기도 하고, 압축과 배달이 쉽기 때문에 전국 각지에서 연료로 사용하기 좋습니다.

이에 반해 메탄이 주성분인 LNG는 액화 임계온도가 -82℃이다보니 상온에서는 아무리 압축을 하여도 액화되지 않습니다. 그러나 기체 상태로 압축해 부피를 줄인 압축 천연가스(CNG)는 무공해 버스 등에 시험적으로 운용되고 있습니다.

다음으로는 각 가스에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다.

*LPG*

1)생산 방법 - 석유에서 증류로 추출& 유전가스에서 추출(단, 유전가스에서는 탄화수소비율이 높음)

2)주성분 - 부탄 & 프로판

3)특성 - 액화온도 약 -47도로 비중이 높아 무겁고, 폭발의 위험성이 있음. 가벼운 압력 용기에서도 사용이 가능하므로 별도의 장치 없이 휴대가 간편한 장점이 있음.

4)사용용도 - 가정용 연료, 차량 연료, 휴대용 가스라이터, 공업용 연료 등 

*LNG*

1)생산방법 - 해저에서 플랜트나 FPSO로 채굴 후 액화

2)주성분 - CH4 (메탄) 

3)특성 - 액화온도 약 -161도, LPG에 비해 황과 수분이 적게 포함되어 있고 열량이 높아 청정 에너지로 각광받고 있음. 액화시 1/600로 부피가 감소(비중도 낮음)되기 때문에 수송이 용이함. LNG는 액화 온도가 낮기 때문에 별도의 고가의 제반 시설이 필요하며 용기의 소형화가 힘들지만 폭발의 위험이 낮음.

4)사용용도 - 도시가스, 자동차 연료, 난방용 등

이제 그럼 우리가 사용하는 가스 불 색깔에 대해 알아보도록 하겠습니다.

연소온도별 색깔의 종류

700℃ : 암적색 

850℃ : 적 색 

950℃ : 휘적색 

1100℃ : 황적색 

1300℃ : 백적색 

1500℃ : 휘백색 

이렇게 온도에 따라 색깔이 다릅니다. 그 원인은 불이 산소와 만나 얼마나 잘 연소되느냐에 따라 온도가 달라지기 때문입니다. 촛불을 예로 들면 심지부분에 가까울수록 불완전 연소를 하기 때문에 가장 온도가 낮고, 바깥쪽으로 갈수록 점차 완전연소에 가까워져 온도가 높아진다고 합니다.

우리 생활 속에서는 가스렌지를 살펴보시면 알 수 있습니다. 가스렌지의 불꽃은 대부분 푸른 색인데요. 이는 음식의 조리가 빨리 될 수 있도록 완전연소를 하기 좋게 만들어 놓았기 때문입니다.

하지만 가끔씩 아래 사진과 같은 불의 색깔이 나오기도 합니다. 이 현상은 집안의 습도가 높거나 산소가 부족하여 나타나는 현상이니 놀라지 마시고 환기를 하신 뒤 가스를 이용하시면 다시 정상으로 돌아옵니다.

(▲ 출처 : 개인 게시물)

지금까지 우리가 사용하는 가스의 종류와 가스불 온도에 따른 색깔 변화에 대해 알아보았습니다.

여름이 지난 지 얼마 되지 않아 가을마저 지나고 겨울이 가까워지는 것 같은데요. 여러분 모두 건강에 유의하시고 가스 사용이 많은 늦가을~겨울까지 안전하게 지내시길 바랍니다.

[출처] 생활 속 가스 이야기! 우리가 자주 사용하는 가스의 종류와 가스불 색깔의 비밀|작성자 KGS

[코난.카페장(경기)]

가스렌지 불이 사진처럼 붉어지는 현상 겨울마다 몇번 봅니다 연탄난로를 써서 가스가 좀 새면 그렇더군요 ㅎ

[10056 mari(경기)]

연탄 사용하는 계절이 왔네요.
연탄 가스도 조심해야죠.

[10056 mari(경기)]

고맙습니다.

[rmfksl]

필요한 정보 감사합니다.이런게 항상 궁금하였습니다.

[10056 mari(경기)]

고맙습니다.

[아나(대구)]

좋은 정보네요