저공해 자동차 연료 Part 1 - 천연가스

소개

- 저공해 연료이며 대체 연료인 천연가스의 개요
- 관련 기술에 대한 소개
- 천연가스 차량 주요 부품 소개
- Retrofit 개요
- 관련 정책 소개

목차

1. 천연가스란?
2. 천연가스 자동차
3. 압축 천연가스 차량의 보급 필요성
4. 디젤 버스 vs. 압축 천연가스 버스 비교
5. 천연가스 버스의 보급현황
6. 세계 각국의 천연가스 자동차 보급현황
7. 배기가스 규제 대응을 위한 천연가스 차량 개발
8. 제작차 배출 허용 기준
9. LNG 차량 개발
10. 충전소의 분류
11. 가스시설 공업 1종 자격

본문내용

1. 천연가스란?

천연가스(Natural Gas)는 인공적인 과정을 거치는 석유(휘발유, 경유)와 달리 지하에 기체 상태 로 매장된 화석연료로서 메탄이 주성분이며, 가스전에서 천연적으로 직접 채취한 상태에서 바로 사용할 수 있는 가스 에너지이다.

천연가스는 산지에 따라 약간씩 차이가 있으나 메탄(CH₄)이 80~90%를 차지하고 있고, 나머 지는 에탄(C₂H₆), 프로판(C₃H₈)등의 불활성 기체를 포함하고 있다. 천연가스는 액화 과정에 서 분진, 황, 질소 등이 제거되어 연소 시 공해물질을 거의 발생하지 않는 무공해 청정 연료이 다.

① 천연가스는 인공적인 과정을 거치는 석유(휘발유, 경유)와는 다르게 천연적으로 직접 채취 한 상태에서 바로 사용할 수 있는 가스 에너지이며, 땅속에 퇴적된 유기물이 변동되어 생 긴 화학 연료라는 점에서 석유와 같다.

② 석유는 매장량이 중동, 북미 등 일부 지역에 집중되어 있으나 천연가스는 5대양 6대주에 서 모두 나오는 이점이 있다.

③ 천연가스는 산지에 따라 약간씩 차이가 있으나 Methane(CH₄)이 80~90%를 차지하고 있 으며 나머지는 Ethane(C₂H₆),Propane(C₃H₈)등의 불활성 기체를 포함하고 있다.

④ 액화 온도는 -162℃이하로 냉각되어 액체 상태인 것을 LNG(Liqified Natural Gas)라고 하며, 상온에서 기체 상태로 기압 저장된 상태를 CNG(compressed Natural Gas)라고 한 다.

⑤ 액화 할 경우 체적이 기체 상태의 1/600로 줄어들기 때문에 LNG는 산지로부터 수송, 운 반 또는 저장이 용이하다. 그러나 상온에서는 항상 기체로 유지되기 때문에 보통 200기압 정도로 가압시켜 고압용기에 저장한다.

⑥ 천연가스의 물리적 특성을 보면 연료의 화학 성분에 따라 발열량, 밀도, 인화범위 등이 많이 달라지며, Methane의 특성에 가까워진다.

⑦ 상온, 대기압 상태에서는 밀도가 공기보다 낮다.


1) 천연가스(Natural)의 물리적 특성 비교

① 천연가스는 화염 전파속도가 느린 대신 자기 착화온도가 다른 연료에 비해 높기 때문에, 압축 착화방식인 디젤 엔진보다 전기 점화방식인 가솔린 엔진에 적합한 연료이다.

② 옥탄가는 130정도로 다른 연료보다 더 높은 편이며, 이는 가솔린 엔진의 연료보다 Anti -Knocking이 우수함을 나타낸다. 따라서 엔진의 압축비를 12~15정도 높일 수 있으므로 열효율 개선을 기대할 수 있다.

③ 에너지 밀도 측면에서 보면 단위 중량당 에너지는 경유, 가솔린 연료와 비슷하지만, 단위 용적당 비교 시 대기압 상태에서는 석유의 1/1000로 매우 낮다. 따라서 천연가스를 200 기압으로 가압하여 사용할 경우 석유와 동일한 에너지를 갖기 위해서는 약 5배의 용적이 필요하며, 액화시켜 LNG 상태로 저장하면 약 1.5배 정도의 용적이 필요하다.

참고자료

· 없음