휴대용 연료부터 자동차 연료까지, 부탄의 유용성
야외에서 휴대용 버너에 부탄가스를 장착하고 맛있는 음식을 요리해본 경험은 누구나 있을 겁니다. 작은 캔에 들어 있는 연료로 간편하게 밖에서 불을 땔 수 있는 연료인 부탄가스! 그런데 부탄가스는 휴대용 버너에서 요리할 때 외에도 불을 피우는 라이터, 난방 연료, 자동차 연료 등 다양하게 사용되고 있습니다. 평소에는 잘 느끼지 못했던 ‘부탄’의 가치, 함께 알아볼까요?
LPG 가스의 주성분 중 하나, 부탄
LPG 산업, 영역 넓히며 점차 커졌다
LPG는 1910년, 미국의 화학자인 월터 스넬링(Walter O. Snelling)이 처음 석유에서 가스 추출 방법을 개발하면서 세상에 나왔습니다. 당시는 휘발유와 경유가 수송용 연료 시장을 장악하고 있어, 곧바로 LPG를 수송용 연료로 대체하기는 쉽지 않았습니다. 이를 본 코노코필립스 석유 회사 설립자인 프랭크 필립스(Frank Philips)는 스넬링에게 LPG 특허권을 구매하고, LPG를 대량생산하여 전문적으로 파는 회사로 키우기 시작했습니다.
LPG 판매량은 1928년 수송용 트럭의 연료와 냉장고에 최초로 사용되며 크게 늘어나기 시작했습니다. 또한, 미국 로스앤젤레스 올림픽 경기에 물과 요리를 데우는 용도로 LPG를 사용한 것도 프로판-부탄 산업의 영역을 넓히는데 한몫했습니다. 제2차 세계대전이 끝난 뒤에는 당시 미국 전체 가구의 62%가 LPG를 설치해 사용할 정도로 대중화됐습니다. 그리고 마침내 1950년, 시카고 교통국이 LPG 버스를 허용하고, 밀워키에서는 270대의 택시가 LPG 용으로 개조되면서 LPG는 자동차 연료로 본격적으로 쓰이기 시작합니다.
우리나라에는 1959년 주한미군이 쓰던 LPG를 부유층 가정용으로 활용하여 최초로 알려진 이후, 1964년 국내에서 LPG 완제품이 생산되면서 본격적으로 유통되기 시작했습니다.
LPG 속 부탄, 어디에서 어떻게 나오나
액화석유가스 vs 액화천연가스, 글자 빼고 다른 점 무엇?
부탄 하면 부탄가스! 다 쓴 부탄가스 캔이 차가워지는 이유는?
사람들이 가장 흔히 부탄을 떠올리고 찾을 수 있는 것은 바로 부탄가스입니다. 부탄가스를 사용하다 보면, 액체 부탄이기 때문에 생기는 특징이 있습니다. 이는 가스가 다 떨어진 용기가 차가운 이유와도 관계가 있습니다.
부탄은 상온과 상압에서 기체 상태로 존재합니다. 기체 상태의 가스는 부피가 크기 때문에 저장이나 운반이 어렵습니다. 이 때문에 부탄가스에 적정 압력인 6~7㎏/㎠을 가해 액체로 만듭니다. 액체 부탄은 우리가 흔히 보는 캔 모양의 ‘부탄가스’ 용기 안으로 들어갑니다.
그런데 액체 부탄과 온도는 무슨 관계가 있을까요? 가스가 다 떨어진 부탄가스 용기는 굉장히 차갑습니다. 따뜻한 불을 만들어 내느라 모든 에너지를 다 쏟았기 때문일까요? 바로 액화 부탄가스가 기화되며 주변의 열에너지를 흡수하기 때문입니다. 부탄가스를 휴대용 버너에 꽂고 밸브를 열면, 가스통의 입구 부분의 압력이 낮아져 용기 내부의 부탄이 밖으로 빠져나옵니다. 액체 상태였던 부탄은 기체로 변하면서 주변의 열에너지를 흡수하고, 주변의 온도는 점점 낮아집니다. 또 액체가 기체로 변하면서 부피가 급속도로 팽창하면 단열팽창으로 인해 열에너지가 운동에너지로 변하기 때문에 가스가 나오는 입구는 온도가 급격히 떨어지게 되고, 가스통도 차가워지는 것입니다.
일회용 라이터 속 액체도 부탄
부탄가스 캔 외에 또 다른 일상용품 중에서 부탄이 들어있는 물건은 ‘일회용 라이터’입니다. 일회용 라이터는 부탄, 이소부탄, 프로판 등 가스 혼합물을 사용하고 있습니다. 가끔 일회용 라이터가 추운 겨울에는 잘 켜지지 않는 경우가 있습니다. 이는 부탄가스 통이 차가운 이유와 같은 원리입니다. 액체 상태의 부탄이 기체로 기화하기 위해서는 주변의 열을 빼앗아야 하는데, 추운 겨울에는 열이 부족하기 때문에 기화가 쉽지 않은 것입니다.
라이터뿐만 아니라 부탄가스, 그리고 연료용 부탄 모두 겨울에는 점화가 어렵다는 문제가 있습니다. 이 때문에 부탄 100%만으로 채우기보다는 프로판과 적정 비율을 혼합한 기체를 사용합니다. 일반적으로 겨울에는 휘발성이 높고 점화성이 좋은 기체가 필요하기 때문에 프로판 함량이 더 높은 혼합기체를 사용합니다.
부탄 사용시에는 환기가 중요해
일상생활에서 우리가 사용하는 부탄은 대부분이 액화 상태입니다. 그리고 열을 받으면 팽창하는 기본 원리에 따라, 액화 부탄도 열을 받으면 기체로 급속도로 팽창합니다. 이 경우 폭발이나 화재의 가능성이 있기 때문에 조심해야 하는 것이 당연하지만, 이런 위험도 최근에는 기술 발전으로 어느 정도 극복이 된 상태입니다.
요즘 부탄가스가 담긴 용기는 내부 압력이 높아지면 스스로 가스가 외부로 분출되게끔 유도해, 열을 받아도 터지지 않게 설계가 되어 있습니다. 부탄가스를 사용할 때 안정성이 매우 높아진 것이지요.
그럼에도 불구하고 종종 사고가 나기도 합니다. 땡볕에 차 안에 둔 라이터가 폭발하기도 하고, 부탄가스를 모두 사용한 뒤 캔을 태우기 위해 불을 붙이다가 폭발하는 사고도 종종 일어납니다. 부탄가스통은 다 사용한 후라도, 반드시 구멍을 뚫어 가스를 모두 배출시킨 후 버리는 것이 원칙입니다.
한편, 기화된 가스는 공기보다 무거워 낮은 곳에 모여 있습니다. 이 가스가 모인 자리에 조그마한 불꽃이라도 닿는다면 인화, 폭발할 수 있습니다. 그래서 부탄가스를 사용할 때 가스 냄새가 나면 환기를 하는 것이 매우 중요합니다. 그런데, 부탄가스에서 나는 가스 냄새가 부탄 자체의 냄새가 아니라는 것 아셨나요? 그 냄새는 가스가 용기에서 세어 나올 경우 사람이 가스를 감지할 수 있도록 첨가한 부취제(착취제, 불황성 황화합물)의 냄새입니다.
이 냄새가 날 때 부탄도 세어 나오는 것이니 용기를 점검하고 환기를 해야 합니다. 만약 조치를 취하지 못해 부탄가스를 잘못 흡입하는 경우 신체에 해롭습니다. 부탄은 폐포에서 혈액으로 빠르게 흡수되고, 지질 친화성을 가지고 있어 혈뇌장벽(Blood brain barrier)을 쉽게 통과합니다. 중추신경계를 비롯해 호흡, 심혈관, 소화기 등 광범위한 증상이 나타날 수 있습니다. 그러나 적절한 환기가 이루어지고 다량의 부탄가스를 들이마시는 것이 아니라면, 크게 걱정할 필요는 없습니다.
휴대용 버너에만 사용하는 줄 알았던 ‘부탄가스’가 사실은 자동차 연료, 그리고 프로판과 함께 취사용으로도 많이 쓰이는 LPG였다니, 정말 놀랍지 않나요? GS칼텍스 역시 순도 98% 이상의 LPG를 생산하며, 더 안전하게 더 깨끗하게 사용하기 위해 노력하고 있습니다. 앞으로도 LPG와 부탄의 무궁무진한 발전과 활약을 기대하며, 이상 <에너지 라이프 부탄>편, I am your Energy GS칼텍스였습니다.