제3장 LPG(액화석유가스) 설비(LPG의 일반사항/LPG 충전설비/LPG 저장 및 공급설비/LPG 사용설비) (1)

 안녕하세요. 여러분, 미루고 미뤄왔던 가스기사에 대한 포스팅을 시작하려고 합니다. 이제 긴 호흡으로 주욱 달려볼 텐데요. 가스기사를 공부하며 수험서만 가지고는 부족함을 느꼈습니다. 그래서 수험서에  고법, 도법, 액법의 3가지 법령과 KGS Code를 곁들이는 방법을 추천드립니다.

 먼저, 가스기사 필기 5과목 중 '가스설비'  과목을 알아보겠는데요.  '가스설비'는 실기시험에서도 그 출제 비중이 높아 60점만 넘는다는 생각은 지양하고, 가능한 최고 득점을 목표로 공부하는 것을 추천드립니다.(그래도 고득점은 힘들건데, 고득점일수록 실기통과 확률도 따라 올라갈겁니다.)

 아울러 가스기사 시험 자체가 암기량이 아주 많은 시험이라 자주 보고 또 보고 해야하는데, 잠깐 잠깐 시간이 되실 때 가볍게 활용하기 좋은 포스팅을 해보는 것이 목표가 되겠습니다. 꼭 암기해야 하는 부분과 제가 만든 암기법이나 재야에 떠돌고 있는 필살 암기법을 종종 넣을 예정이니, 합격하시는데 조금이나마 보탬이 되었으면 좋겠습니다. 자! 시작하겠습니다.

 

 

1. LPG의 일반사항

(1) LPG의 기초사항

가. 정의: liqiefied petroleum gas의 약자이다.

나.  탄화수소의 분류

• 파라핀계(포화) 탄화수소 (필수암기 ★★★)

일반식
주성분	메탄(CH_4), 에탄(C_2H_6), 프로판(C_3H_8), 부탄(C_4H_10)
특징: 화학적으로 안전되어 연료에 주로 사용한다.

 

• 올레핀계(불포화) 탄화수소 (필수암기 ★★★)

일반식
주성분	에틸렌(C_2H_4), 프로필렌(C_3H_6), 부틸렌(C_4H_8)
특징: 화학적으로 불안정한 경합 상태로 주로 석유화학 제품의 원료로 사용한다.

 

다.  LPG의 조성: 석유계 저급 타노하수소의 혼합물로 탄소 수가 3개에서 5개 이하의 것으로 프로판, 부탄, 프로필레, 부틸렌, 부타디엔 등이 포함되어 있다.

 

(2) LGP가스의 특징

• LPG는 공기보다 무겁다.
• 액상의 LPG는 물보다 가볍다.
• 액화, 기화가 쉽다.
• 기화열(증발잠열)이 크다.

<<<가스에 따른 비등점과 저장용기 (필수암기 ★★★) >>>

가스명	비등점( ℃ )	저장용기
수소	-252	무이음용기
질소	-196
일산화탄소	-192
산소	-183
메탄	-163
프로판	-43
염소	-34
암모니아	-33
부탄	-0.5
아세틸렌	-

 

(3) LGG 연소의 특징

• 타 연료와 비교하여 발열량이 크다.
• 연소시 공기량이 많이 필요하다.
• 폭발범위가 좁다.
• 연소속도가 느리다.

▶ 탄화수소에서 탄소(C) 수가 증가할수록 나타나는 현상(메탄, 프로판, 부탄을 예로 생각하기!!)

① 증가하는 것: 비등점, 융점, 비중, 발열량

② 감소하는 것: 연소속도, 증기압, 발화점, 폭발하한값, 폭발범위값, 증발잠열

 Q. 왜 탄화수소에서 탄소수가 증가할수록 증기압은 감소하는가?

•   메탄(CH_4)의 비등점은 -162℃, 프로판(C_3H_8)의 비등점은 -42℃ , 부탄(C_4H_10)의 비등점은 -0.5℃이다. 탄소수가 많아지면, 비등점은 높아집니다.(기본암기 입니다. 암기하셔야합니다.)  자~ 그럼 증기압은 어떨까요 ? 현재 -1℃라고 가정해봅시다. 그럼 부탄은 액체이며, 나머지 프로판과 메탄은 기체 있을것입니다. 온도가 점점 낮아지면 탄소수가 많은 부탄은 점점 액체가 되어 기체가 없어지니 당연히 증기압이 낮아질 것입니다.

 

2. LPG 충전설비(처리설비)

▶ 처리설비(KGS FP 112 참고): 압축·액화 그 밖의 방법으로 가스를 처리할 수 있는 설비 중 고압가스의 제조(충전을 포함한다)에 필요한 설비와 저장탱크에 부속된 펌프·압축기 및 기화장치를 말한다.

(1) LPG가스의 이입 ·충전방법

• 차압에 의한 방법:  펌프 등을 사용하지 않고 압력차를 이용하는 방법
• 액 펌프에 의한 방법  (필수암기 ★★★)

장점	· 재액화 현상이 없다.(펌프는 압력을 높이고, 압력이 높아지면 액화가 진행됨을 연상한다.) · 드레인 현상이 없다.
단점	· 충전시간이 길다. · 잔가스 회사가 불가능하다. · 베이퍼 로크 현상이 일어나 누설의 원인이 된다.
펌프의 종류	원심 펌프, 기어 펌프, 베인 펌프

• 압축기에 의한 방법  (필수암기 ★★★)

장점	· 펌프에 비해 이송시간이 짧다. · 잔가스 회수가 가능하다. · 베이퍼 로크 현상이 없다.
단점	· 부탄의 경우 재액화 현상이 일어난다. · 압축기 오일이 유입되어 드레인의 원인이 된다.

▶ 베이퍼 로크: 저비점의 액화가스 펌프에서 액의 끓음에 의한 동요현상

 

3. LPG 저장 및 공급설비

(1) LPG 유통 체계

• 수입사: 외국으로부터 LPG를 수입하여 충전소에 공급
• 정유사: LPG를 제조하여 충전소에 공급
• 충전소: 정유사로부터 공급받은 LPG를 탱크로리 또는 용기에 충전하여 저장소, 판매업소, 집단공급사업소에 공급
• 저장소: 공급받은 LPG를 저장탱크에 저장하면서 자체 사용
• 판매소: 공급받은 LPG를 용기에 의해 일반수요가에 공급
• 집단공급: 공급받은 LPG를 저장탱크에 저장하여 배관에 의해 공동주택의 일반수요가에 공급

(2) LPG의 저장방법

• 용기에 의한 저장: 가스 소비량이 적은 경우 충전용기를 여러 개 설치하여 자연기화 방법, 강제기화에 의해서 사용한다.
• 횡형 원통형 탱크에 의한 저장: 대량으로 사용하는 곳에 적당하다.
• 구형 탱크에 의한 저장: 소비량이 수백 톤 이상의 대량 소비처에 적당하다.

(3) LPG 공급설비  (필수암기 ★★★)

• 자연기화방식: 용기 내의 LPG가 대기 중의 열을 흡수하여 기화하는 방식으로 기화능력에 한계가 있고 가스 조성 및 발열량 변화가 크다.
• 강제기화방식: 기화장치를 이용하여 공급하는 방법이다.
  • 생가스 공급방식: 기화된 가스 그대로 공급하는 방법이다.
  • 변성가스 공급방식: 부탕을 고온의 촉매를 이용하여 메탄, 수소, 일산화탄소 등의 가스로 변성시켜 공급하는 방식
  • 공기혼합가스 공급방식: 기화된 LPG에 일정량의 공기를 혼합하여 공급하는 방법으로 다음과 같은 특징이 있다. 

    ① 발열량 조절 ② 재액화 방지 ③ 누설 시 손실감소 ④ 연소효율 증대

• 집합공급 설비 용기 수 계산

피크 시 평균가스 소비량(kg/h) =	1일 1호당 평균가스 소비량(kg/day) × 세대 수 × 피크 시의 평균가스 소비율
▶  피크 시의 평균가스 소비율이 50%라면, 하루 24시간 중 12시간만 가스를 사용한다는 것을 의미합니다. 그런 의미로 계산식의 kg/day가 kg/h로 변형되는 것입니다.
필요 최저 용기수	피크 시 평균가스 소비량(kg/h) ÷ 피크 시 용기 가스발생능력(kg/h)
▶ 용기수를 계산 할때는 결과값이 소숫점이 나오면 어떻게 처리해야 할까요? 소수점은 올림처리하시면 되고요. 반면, 중간중간 사용되는 값은 소수점 아래수를 살리며 계산해야합니다.
2일분 용기 수	(1일 1호당 평균가스 소비량(kg/day) × 2일 × 세대 수) ÷ 세대 수
▶ 2일분 용기수의 의미는 LPG 판매점이 보통 오후 8~9시 이후 ~ 오전 8~9시 까지는 영업을 하지 않을 것이기에 이 시간동안 사용할 수 있는 최소의 가스량이라고 생각하시면 됩니다.
표준 용기 설치 수	필요 최저 용기 수 + 2일 분 용기 수
2열 합계 용기 수	표준 용기 수 × 2

• 영업장의 용기 수 계산

= 최대소비수량(kg/h) ÷ 표준 가스발생능력(kg/h)