LNG Book

LNG Properties

  • LNG는 천연가스를 저장과 수송이 용이하도록 액체로 전환시킨 것
  • LNG와 천연가스 부피비는 1/600 (- 162oC, 상압 조건에서 액화)
  • LNG의 매우 낮은 온도로 인해 cryogenic liquid로 취급되며, 취급을 위해 특수한 기술과 설비가 요구됨.
  • Cryogenic 상태의 LNG에 접촉되는 모든 물질은 빠르게 냉동되면서 강도와 기능을 잃어버리기 때문에, LNG 보관을 위해서는 container 매체 선정에 주의를 기울여야 함.
  • LNG는 무색, 무취하며, 부식성이 없고, 불연성이고, 무독성.
  • LNG 물성은 다음의 사항들로 구분된다.

Ø 조성

Ø 끓는점

Ø 밀도 및 specific gravity

Ø 가연성

Ø 발화 온도

LNG composition

  • 천연가스의 조성은 가스전의 특성과 처리 공정의 종류에 따라 달라짐.
  • 일반적으로 LNG 생산에 사용되는 천연가스는 메탄과 에탄, 프로판, 부탄 그리고 소량의 heavy 탄화수소로 이루어지는 혼합가스.
  • 불순물로는 질소와 이산화탄소, 황화수소 및 물 등이 포함될 수 있지만, 액화 공정 전에 모두 제거됨. 메탄이 주요 성분으로 보통 85 vol% 이상.

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LNG boiling point, density & specific gravity

  • LNG의 끓는점은 조성에 따라 변할 수 있지만, 일반적으로 -162oC (-259oF).
  • 저온의 LNG가 따뜻한 공기 또는 물에 노출되는 경우, 주변 온도가 LNG의 끓는점보다 높기 때문에 LNG 표면에서 기화가 시작됨.

LNG specific gravity

  • LNG의 밀도는 430 ~ 470 kg/m3 (3.5 ~ 4 lb/US gal) 범위이며, 물의 밀도의 절반 정도. 따라서 물에 유출되는 경우 물위에 뜸.
  • Specific gravity

-액체의 specific gravity는 15.6oC에서 물의 밀도와 해당 액체 밀도의 비율을 의미.

-가스의 specific gravity는 같은 온도에서 공기의 밀도와 해당 가스 밀도의 비율을 의미.

-메탄의 specific gravity는 상온에서 0.554이므로, 공기보다 매우 가벼워서 누출될 경우 빠르게 확산됨.

  • LNG가 기화하는 경우 상대밀도는 1.8 정도가 되기 때문에 누출 초기에는 공기보다 무겁고 따라서 지상 근처에 머물게 됨.
  • 그러나 메탄의 기화가 시작되면서 온도가 상승하고 -110oC에 도달하면 상대밀도는 1보다 작아져서 공기보다 가벼워지게 됨.
  • 따라서 밀폐된 공간에서 LNG가 유출되는 경우 초기에는 바닥에 가라앉으면서 위험한 상황을 유발할 수 있다.

LNG flammability

  • 가연성은 천연가스가 에너지원으로 사용되는데 적합한 물성이지만, 같은 이유로 위험한 물질로 취급되기도 함.
  • 천연가스는 가연성이지만, LNG는 불연성.
  • LNG가 저장탱크에서 누출되는 곧바로 기화하지만, 중요한 점은 언제 기화하는가? 임.
  • 이를 “가연성 범위 (flammable range)”로 구분하는데, 공기 중에 누출된 천연가스의 조성을 Upper Flammable Limit (UFL)과 Lower Flammable Limit (LFL)로 나누어서 가연성 범위를 나타냄.
  • UFL 15%, LFL 5%, 이 밖의 범위에서 메탄과 공기 혼합물은 불연성.

LNG ignition temperature

  • LNG의 발화 온도는 매우 높음.
  • 천연가스는 휘발유 등의 다른 열원에 비해 빠르고 더 잘 타지만, LNG의 주성분인 메탄의 발화 온도는 1330oC.
  • LNG는 혼합가스이기 때문에 발화온도 또한 LNG의 성분에 따라 달라짐.
  • 일반적으로 프로판 이상의 heavy 화합물의 조성이 증가하면 자동 발화 온도가 감소하게 되는데, 천연가스의 자동 발화 온도는 600oC 정도.
  • 기화된 천연가스는 열원에 노출되는 경우 즉 스파크와 화염, 정전기 등과 접촉하면 순간적으로 발화하므로 주의를 기울여야 함.
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