고체연료의 특성

Solid Fuel Properties

석탄은 탄화도가 오를수록 휘발분은 줄고 고정탄소·발열량은 커져요. 연료비(고정탄소/휘발분)가 그 정도를 한 숫자로 말해요. 고체연료 특성·분류 문제의 핵심 지표예요. 휘발분 슬라이더로 연료비 감각을 맞춰 봐요.

석탄은 식물이 눌려 탄소가 농축된 화석연료

같은 석탄이라도 땅속에서 오래 눌릴수록 수분과 휘발분이 빠지고 고정탄소가 늘어납니다. 이 진행 정도를 탄화도라 하며, 탄화도가 높을수록 발열량은 크고 연기는 적어집니다.

🪨 공업분석 4성분

①수분(W): 착화·발열량을 떨어뜨리는 손실분

②회분(A): 타고 남는 재, 클링커·클링커링 원인

③휘발분(V): 가열 시 기체로 방출, 착화·화염 길이 좌우

④고정탄소(FC): 표면연소로 오래 타는 심지, 4성분 합은 100%

탄화도 비교: 이탄 → 갈탄 → 역청탄 → 무연탄

휘발분 V32 %

👀 역청탄 읽기

①역청탄: 점결성, 발전·제철 주력

②고정탄소 = 100 - 수분 - 회분 - 휘발분 = 53 %

③연료비 = 고정탄소 / 휘발분 = 1.66

④탄화도가 높을수록 착화는 어렵지만 연기·매연은 줄어든다

분석·발열량 핵심 공식

연료비

연료비 = 고정탄소휘발분

클수록 탄화도·고정탄소 비중이 높은 고급탄

고정탄소

고정탄소 = 100 - (수분 + 회분 + 휘발분)

공업분석 4성분의 나머지로 산정 (%)

듀롱식 고위발열량

H_h = 8100C + 34000(H - O/8) + 2500S

원소분석 기반 kcal/kg (C·H·O·S는 질량분율)

저위발열량

H_l = H_h - 600(9H + W)

물 증발잠열을 뺀 실용 발열량 (H·W는 수소·수분분율)

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①공업분석 = 수분·회분·휘발분·고정탄소 (합 100%)

②연료비 = 고정탄소 / 휘발분, 클수록 탄화도 높음

③탄화도 순서: 이탄 < 갈탄 < 역청탄 < 무연탄 (발열량·고정탄소 증가, 휘발분 감소)

④무연탄: 고정탄소 최다·휘발분 최소 → 착화 어려움·연기 적음

⑤저위발열량 Hl = Hh - 600(9H+W), 물 증발잠열 제외

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 고정탄소 80%, 휘발분 5%인 석탄의 연료비는? (답: 80/5 = 16)

②[기출유형] 수분 5·회분 10·휘발분 32%일 때 고정탄소는? (답: 100-47 = 53%)

③[기출유형] 탄화도가 가장 높은 석탄은? (답: 무연탄)