천연가스,[ Natural Gas]

천연가스,

[ Natural Gas]

천연가스(Natural Gas)란 지하에서 천연적으로 산출되어 지표 조건에서 기체상을 이루는 탄화수소물 및 비탄화수소 물질을 모두 일컫는다. 보통은 메탄을 주성분으로 하는 파라핀계 탄화수소로 구성된 가연성 천연가스(Inflammable Natural Gas)를 가리킨다. 천연가스의 양은 온도 화씨 60도(섭씨 15.6도), 압력 14.73 psia(Pounds per Square Inch: 760mm/Hg) 상태를 기준으로 계산된다. 

이러한 천연가스가 가스전 내부의 압력으로 인해 액체상태로 변하거나 산출된 가스에서 분리기로 분리, 회수된 액체 탄화수소를 콘덴세이트(Condensate)라고 부른다. 천연가스가 고체상태로 부존되어 있으면 가스 하이드레이트(Gas Hydrate) 또는 고체 천연가스라고 부른다.

천연가스가 부존된 광상(Mineral Deposit)의 종류에 따라 구분한 개념으로서, 유전 가스(Oil Field Gas)란 유전에서 원유와 함께 산출되거나 유리형 광상을 이루어 존재하는 천연가스를 말한다. 수용성 천연가스란 원유 또는 석탄의 광상을 갖지 않은 지층에서 주로 지층수 중에 용해된 채로 존재하는 가스를 말하고, 탄전가스(Coal gas)란 탄층에서 생산되는 메탄가스를 말한다.

여타 물질과의 혼재 여부를 기준으로 구분되는 개념으로서, 수반가스(Associated Gas)란 원유에 수반해서 지하에서 산출되는 천연가스를 말하며, 유정에서 산출되는 가스이므로 유정 가스(Oil Well Gas) 또는 케이싱헤드 가스(Casinghead Gas)라고도 부른다. 비수반가스(Non-associated gas)란 원유를 수반하지 않고 가스만 산출되는 천연가스로 원유로부터 유리되어 있다는 뜻에서 유리 가스 또는 자유 가스(Free Gas)라고도 하며, 가스정에서 산출되는 가스정 가스(Gas Well Gas)가 이에 해당된다.    #유전가스(Oil Field Gas) #배사구조(Anticlinal Structure) #저류층(Reservoir) #케이싱헤드 가스(Casinghead Gas) #가스정 가스(Gas Well Gas) #비수반가스(Non-associated gas) #수반가스(Associated Gas) #가스 하이드레이트(Gas Hydrate) #고체 천연가스 #액체 탄화수소 #고체상태 #액체상태 #액체 탄화수소 #탄전가스(Coal gas) #메탄가스 #수용성 천연가스 #가연성 천연가스(Inflammable Natural Gas) #분리기

유전가스(Oil Field Gas)에서 가스가 배사구조(Anticlinal Structure)의 저류층(Reservoir)에서 원유에 용해되지 않고 상부를 덮은 채 부존되어 있으면(모자모양을 띠고 있어) 캡 가스(Cap Gas)라고 하고, 저류층 내에서 원유에 용해되어 있으면 용존 가스 또는 유용성 가스(Solution Gas, Dissolved Gas)라고 부른다. 구조성 천연가스란 물이나 원유를 함유하지 않고 가스만을 분출하는 가스광상의 천연가스를 말하며, 수용성 천연가스에 대응되는 용어이다.     #압축천연가스(Compressed Natural Gas) #유전가스(Oil Field Gas) #배사구조(Anticlinal Structure) #저류층(Reservoir)

습성가스(Wet Gas)란 유정(Oil Well)에서 생산되는 가스로서 천연가스가 프로판 이상의 고급 탄화수소를 함유하여 상온 상압에서 액체성분을 생성하는 특징을 가진다. 이와 대조적으로 건성가스(Dry Gas)는 보통 원유가 생산되지 않는 가스전(Gas Field)에서 생산된 가스를 일컫는데, 엄밀히 말하면 액상 탄화수소가 포함되지 않은 가스를 가리킨다.

치밀가스(Tight Gas)란 지질 구조상 통상적인 가스정에 비해 시추가 훨씬 어려운 가스유층(Gas Reservoir)에 부존되어 있는 가스를 지칭한다.

이에 비해 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)는 미량의 메탄, 프로판, 질소 기타의 성분을 수반하는 메탄올을 주성분으로 한 가연성 천연가스를 저온(-165.5도)에서 인공으로 액화한 것을 말한다.

천연가스액체(NGLs, Natural Gas Liquids)란 갱정을 통해 산출된 천연가스에서 분리, 회수된 액체 탄화수소(LPG 및 천연 가솔린) 등을 총칭한다. 천연가스액체(NGLs)는 콘덴세이트를 포함하며, 유정 가스(Oilwellgas)에서 추가로 분리, 회수된 액체분인 에탄올, 펜탄(Pentane: 파라핀 탄화수소), 프로판, 부탄, 천연 가솔린(Natural Gasoline)도 포함한다.

액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas)란 원유 정제 시 나오는 탄화수소가스를 비교적 낮은 압력을 가해 냉각 액화시킨 것이다. 주성분은 가정용, 버너용으로 많이 사용되고 있는 프로판(Propane)과 자동차용으로 많이 사용되고 있는 부탄(Butane)이며, 원래 무색 무취이나 누출 시 탐지를 용이하게 하기 위해 불쾌한 냄새가 나는 메르캅탄류(Mercaptan)의 화학물질을 섞어서 유통시키고 있다.          

도시가스(City Gas, Town Gas)란 배관을 통하여 수요자에게 공급되는 연료용 가스로, 석유정제 시 나오는 나프타를 분해시킨 것이나 액화석유가스(LPG: 주성분은 프로판 및 부탄)또는 액화천연가스(LNG: 주성분은 메탄)를 원료로 사용한다.

압축천연가스(Compressed Natural Gas)는 천연가스(NG)를 운반이 용이하도록 압축한 것으로 디젤과 유사한 특성을 갖고 있어 버스 등의 대형 차량에 이용된다. 고체천연가스(Gas Hydrate)란 메탄을 주성분으로 한 천연가스가 물과 결합하여 결빙된 것으로 1970년대 초 시베리아의 영구동토지대에서 발견된 것을 말한다. 대체 천연가스(Natural Gas Substitutes)란 합성천연가스라고도 부르며 석유 및 석탄 등 탄소원으로부터 제조된 천연가스의 성상을 가진 가스를 말한다.

오일가스(Oil Gas)란 주로 나프타 등 경유분의 열분해 또는 접촉분해로 얻어지는 열량이 높은 연료가스로 도시가스와 혼합하여 사용된다. 리치 가스(Richgas)란 린 가스(Lean Gas)와 구별하여 천연가스 혹은 정유소 가스 중 액화하기 쉬운 가스(에탄, 헥산)를 다량 함유한 가스를 일컫는다.

 

천연적으로 지하로부터 발생하는 가스로 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성 가스에 한정한다. 산출상황으로부터 유전가스·가스전(田)가스·탄전가스로 분류된다. 천연으로 산출되는 탄산가스(이산화탄소), 화산활동에 의하는 분기(噴氣)에 수반되는 아황산가스(이산화황)·황화수소, 온천가스 등은 제외되며, 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성 가스에 한정한다. 산출상황으로부터 유전가스·가스전(田)가스·탄전가스로 분류된다. 유전가스는 석유와 생성원인이 같고, 원유 속에 녹아 있는 것이 채유 때 채취되는 유용형(油溶形)의 것이다.

가스전가스에는 원유로부터 유리된 가스가 유층 상부, 유층과 다른 곳으로 이동하여 특정한 지질구조에 괸 것이라고 생각되는 것(유리형), 성인(成因)도 석유와 달라서 젊은 지층 속에서 지하수에 녹아 있는 수용형(水溶形)의 것 등이 있다. 탄전가스는 석탄층 속에 갇혀 있는 가스가 채탄 때 방출되는 것이다. 수용형 가스의 생산규모는 일반적으로 작고, 주로 일본·이탈리아 일부에서 채취된다. 그 성분은 대부분이 메테인(그 밖에 미량의 이산화탄소·산소·질소를 함유)이며, 간단한 정제(精製) 후 연료·화학공업용 원료로 사용된다. 세계의 주요 천연가스는 유전가스·유리형 가스이며, 규모가 거대한 것이 많다.

이런 가스는 정제할 때 액상성분(condensate)을 꺼내어 천연가솔린, 그 밖의 석유 유분(溜分)으로 만들어 이용하는 외에 프로페인·뷰테인 등을 분리하여 LP가스로 제조한다. 에테인을 분리하여 에틸렌의 원료로 하는 일도 있다. 주성분인 메테인(일부 에테인을 함유한다)은 연료·화학공업용 원료로 사용된다. 옛날부터 천연가스는 미국·러시아에서는 석유와 마찬가지로 중요한 에너지원(源)이었다. 현재는 중동·유럽·북아프리카 등에서 대규모로 천연가스가 생산되어 파이프라인 수송의 발달·액화천연가스(LNG)의 해상수송의 실용화와 함께 천연가스 자원이 빈약한 나라들에서도 천연가스를 양질(良質)의 1차 에너지로 이용한다.

각나라별 가스 지표,

천연가스(NG: Natural Gas)는 인공적인 과정을 거치는 석유(휘발유,경유)와는 다르게 지하에 기체상태로 매장된 화석연료로서 메탄이 주성분이며, 가스전에서 천연적으로 직접 채취한 상태에서 바로 사용할 수 있는 가스에너지이며, 땅속에 퇴적한 유기물이 변동되어 생긴 화학연료라는 점에서는 석유와 같다. 천연가스도 석유를 채굴하는 것과 마찬가지로 시추공을 바다밑이나 땅 속 깊이 박아 채굴한다.

천연가스는 산지에 따라 약간씩 차이가 있으나 메탄(CH4)이 80~90%를 차지하고 있으며 나머지는 에탄(C2H6),프로판(C3H8)등의 불활성 기체를 포함하고 있다.

천연가스는 액화과정에서 분진,황,질소 등이 제거되어 연소시 공해물질을 거의 발생하지 않는 무공해 청정연료이다, 정제된 천연가스는 발열량이 높고, 황 성분을 거의 함유하지 않은 무독성이며, 폭발범위가 좁고 가스비중이 작아 확산되기 쉬우므로 위험성이 적은 특징이 있어, 도시가스용으로 가장 알맞다.

화학공업에서 중요한 원료인데, 가장 널리 쓰이고 있는 것은 수증기 변성법에 의한 합성가스의 제조이다. 이 합성가스는 메탄올, 암모니아 합성에 많이 쓰인다. 천연가스의 결점은 수송비가 많이 든다는 점과 같은 열량의 석유에 비해 송유관이 약 4배 커야 하며, 또 액화천연가스(LNG) 유조선은 원유 유조선의 약 2배의 크기인데다 액화 저장 기화 설비의 건설비가 많이 든다는 점이다. 산지와 소비지가 떨어져 있을수록 경제성이 없어진다. 
  
천연가스의 종류,
천연가스의 종류에는 일반 기체 상태의 천연가스(NG:Natural Gas) 외에 LNG, CNG, PNG 등이 있다. LNG(Liquefied Natural Gas) : 액화천연가스 NG를 -162°C의 상태에서 약 600배로 압축하여 액화시킨 상태의 가스로서 정제 과정을 거쳐 순수 메탄의 성분이 매우 높고 수분의 함량이 없는 청정연료, CNG (Compressed Natural Gas) : 압축천연가스 NG를 200~250배로 압축하여 압력용기에 저장한 가스 PNG (Pipe Natural Gas) NG를 산지로부터 파이프로 공급받아 사용하는 가스,

 

국내 천연가스 공급,
우리나라의 경우 해외 천연가스 산지의 LNG공장에서 액화한 것을 LNG선으로 도입하여 이를 LNG공장에서 기체화 시킨 후 파이프를 통해 발전소나 수용가에 공급하고 있다.

지난 1969년 국내 대륙붕 탐사에 나선 이후 30여년 만인 1998년 7월, 울산 남동쪽 약 60㎞ 떨어진 6-1광구고래V 구조를 시추한 결과 양질의 가스층을 발견했다. 이후 1999년 8월까지 3개공에 걸친 평가 시추를 통해 경제성을 확인했으며, 2002년 3월 동해-1 가스전 생산시설 기공식을 가졌다.

 

도시 가스,

[ 都市- , town gas, city gas]

외국어 표기  Stadtgas(독일어)

도시에서 중앙의 공급원에서 도관에 의해 각 수요자에게 보내지는 연료 가스를 말한다(⇀ 도시 가스 공업).

그 기원에 있어서는 도시 가스와 석탄 가스는 완전히 같은 뜻이었다(⇀ 석탄 가스 공업). 당초의 용도는 전적으로 조명용이며 백열 가스 맨틀(1880년), 분젠 버너(1885년) 등의 발명과 함께 가스등은 훌륭한 백색광을 발하고 도시 가스는 또 조명용 가스(英 illumiuating gas 獨 Leuchtgas)와 같은 뜻이었다. 그런데 가스를 조명용이나 가스 엔진 등의 동력용에 제공하는 용도는 그후 대부분 전력으로 바뀌어지고 현재는 전적으로 공장이나 또는 가정 연료로 사용된다. 또 석탄 가스에는 발생로 가스, 증열 수성(增熱水性) 가스, 석탄 완전 가스화 가스, 오일 가스, 천연 가스, 석유 정제 폐가스 등을 1종 또는 몇 종 혼합 조정하여 도시 가스로 공급하는 것이 보통이다.

더욱이 최근에는 석탄 가스를 전혀 사용하지 않고 석탄과 석유를 가스화하거나 액화 석유 가스(LPG), 석유 정제 폐가스, 천연 가스 등을 개질함으로써 석탄 가스와 비슷한 조성의 가스를 제조하는 방법이 발달하였다. 또 미국은 종래부터 천연 가스를 그대로 공급하고 있었는데, 유럽에서도 천연 가스나 액화 석유 가스에 공기를 미리 혼합하는 것만으로 공급하는 방법이 급속히 발전하고 있다.

우리나라에서는 보통 석탄 가스를 묽게 하여 3600kcal/Nm3(N은 표준 상태)로 공급하고 성상의 일례를 들면 일산화탄소 15, 수소 35, 메탄 15, 질소 25, 산소 2, 이산화탄소 5, 불포화 탄화수소 3%, 발열량 3616kcal/Nm3, 비중 0.6376(공기＝1)이다. 각종 가스를 혼합하여 공급하므로 발열량을 일정하게 해도 가스의 조성ㆍ비중은 변동하고 불완전 연소, 블로 오프(blow off), 플래시 백(flash back) 등의 사고를 방지하기 위해서는 가스의 연소성이 일정 범위에 들어가도록 할 필요가 있으며 가스의 호환이 문제가 된다. 유럽에서는 4000~4500kcal/Nm3의 가스가 공급되는데 발열량이 높을수록 가스 홀더의 저장 능력, 도관의 수송 능력이 크게 되므로 가스 발열량을 높이는 상태에 있다.

가스가 누설되어 공기 중의 일산화탄소 농도가 0.15%가 되면 사람은 1시간 이내에 사망하고 1% 이상에서는 1~3분간으로 사망하지만, 석탄 가스의 일산화탄소 함유량은 4~5%인데 수성 가스는 30% 이상도 포함하고 가스화 가스의 혼합 비율이 증가하는 데 따라 도시 가스의 일산화탄소 함유량은 증가한다. 종래 가스 누출할 때 그 위험성을 경고할 목적으로 가스에 메르캅탄류 등으로 냄새가 나게 하는 방법이 취해지고 있었는데, 근본적으로는 일산화탄소 함유량이 적은 가스를 공급할 필요가 있으며 앞으로의 문제가 되고 있다. 천연 가스, 액화 석유 가스에 공기를 미리 혼합하여 공급하는 경우에는 수소를 전혀 함유하지 않고, 탄화수소 가스를 주성분으로 하는 고발열량 가스이므로 종래의 석탄 가스나 그와 비슷한 성분을 가진 가스와는 연소성과 비중이 현저히 다르며 따라서 연소 방법이나 기구에 있어서도 새로운 발전을 이룩하고 있다.     #고발열량 가스 #액화 석유 가스

 

참조항목,

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역참조항목,

가솔린플랜트, 가스광상, 가스기름비, 가스정, 가스콘덴세이트, 건퍼포레이터, 경유

 

카테고리,

• 기술과학 > 화학공학 > 석유 및 유지

출처 & 참고문헌,

[천연가스 [Natural Gas] (OPEC 개황, 2009. 10.)

[석유수출국기구(OPEC)

[천연가스 [natural gas, 天然─] (두산백과)

[네이버 지식백과] 천연가스 (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)

[도시 가스 [都市-, town gas, city gas] (화학대사전, 2001. 5. 20., 세화 편집부)

 

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