기체연료의 특성

Gaseous Fuel Properties

기체연료는 공기와 잘 섞여 과잉공기가 적어도 완전연소가 쉬워요. 발열량·비중이 연료마다 달라 환산·혼합 감각이 필요해요. 가스 연소장치 이해의 연료 쪽 기초예요. 조성 비율을 바꿔 특성 차이를 비교해 봐요.

기체연료는 공기와 잘 섞여 깨끗이 탄다

기체연료는 공기와 분자 단위로 섞이므로 과잉공기가 적어도 완전연소가 쉽고 매연·회분이 거의 없습니다. 다만 발열량과 비중이 연료마다 크게 달라 버너·배관 설계가 이에 좌우됩니다.

💨 천연가스·LPG·부생가스

①LNG(메탄): 도시가스 주력, 공기보다 가벼워 누출 시 상승

②LPG(프로판·부탄): 발열량 큼, 공기보다 무거워 바닥 체류(폭발위험)

③코크스로가스(COG): 제철 부생, 수소 많아 가볍고 발열량 중간

④고로가스(BFG): 제철 부생, CO·N₂ 많아 발열량 최저이나 대량 회수

발열량·비중 비교

👀 LNG(메탄) 읽기

①공기보다 가벼움, 누출 시 상승·환기 유리

②총발열량 ≈ 10400 kcal/Nm³

③비중(공기=1) = 0.55

④비중이 1보다 크면 무거워 바닥에 고이므로 저지대 환기·검지기 위치가 중요

혼합가스 발열량 = 성분 발열량의 가중합

제철소는 발열량이 낮은 고로가스에 코크스로가스를 섞어 쓰기 좋은 혼합가스를 만듭니다. 부피 비율로 성분 발열량을 가중합하면 혼합 발열량이 나옵니다.

코크스로가스 비율40 %

조성

COG 40% / BFG 60%

부피 기준 혼합비

혼합 발열량

H = 2330 kcal/Nm³

가중합 결과

⚗️ 가중합의 원리

①혼합 발열량 = Σ(성분 부피분율 × 성분 발열량)

②COG 발열량 4700, BFG 발열량 750 kcal/Nm³

③COG 비율을 높일수록 혼합 발열량이 선형으로 증가

④비중·이론공기량도 같은 방식으로 성분 가중합으로 구한다

핵심 공식

혼합가스 발열량

H_혼합 = Σ(x_i · H_i)

xi = 성분 부피분율, Hi = 성분 발열량

혼합가스 비중

S_혼합 = Σ(x_i · S_i)

비중도 성분 부피 가중합으로 산정

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①발열량 크기: LPG > LNG > 코크스로가스 > 고로가스

②비중(공기=1): LPG·고로가스 > 1(무거움), LNG·코크스로가스 < 1(가벼움)

③LPG는 무거워 바닥 체류 → 누출·폭발 위험, 검지기 하부 설치

④혼합가스 발열량 = Σ(부피분율 × 성분 발열량) 가중합

⑤부생가스(COG·BFG)는 제철 공정 회수 연료로 저발열량

📝 대표 기출문제

①[기출유형] COG 50%, BFG 50% 혼합가스 발열량은? (답: 0.5×4700+0.5×750 = 2725 kcal/Nm³)

②[기출유형] 누출 시 바닥에 고이는 가스는? (답: LPG, 비중>1)

③[기출유형] 부생가스 중 발열량이 가장 낮은 것은? (답: 고로가스)