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[에너지 지식백과] 전력편 ⑬ 천연가스

[에너지 지식백과] 전력편 ⑬ 천연가스

천연가스
[Natual Gas]

[한줄 정리] 연료로 사용되는 가스 상태의 유기화합물

넓은 의미의 천연가스는 자연 상태에서 생성되는 가스 전반을 일컫는다. 여기에는 땅속에서 채굴하는 가스나 화산에서 발생하는 가스, 늪지에서 생명 활동 산물로 생성되는 가스가 모두 포함된다. 다만 에너지 분야에서는 석유처럼 지층 속에 저장된 가스 상태의 가연성 유기화합물만을 말한다.

일반적으로 천연가스는 원유와 함께 발견된다. 석유가 있는 지하격리층에 빈 곳이 있을 경우 이 공간에 석유에서 발생한 탄화수소 기체가 가득 차곤 한다. 주성분은 메테인이며 에테인, 프로페인, 뷰테인 등 탄화수소가 최소 70% 이상을 차지한다. 주성분의 분자량이 작아 연소율이 높다.

[그림 1] 매장 형태와 채굴 방법에 따른 천연가스의 종류 © EIA

이러한 특성으로 인해 천연가스를 태울 때는 물과 이산화탄소 이외의 연소 부산물이 거의 발생하지 않으며, 천연가스는 화석연료임에도 비교적 깨끗한 연료로 여겨진다. 따라서 천연가스를 석유나 석탄 대신 활용하면 화석연료 중심의 기존 에너지 시스템을 급격하게 변화시키지 않으면서도 온실가스와 공해물질 발생량을 줄일 수 있다.

다양한 종류의 가스 연료(LNG 천연가스 냉각해 액화하여 주로 선박으로 운반, LPG 천연가스를 기체상태로 파이프로 운반, CNG 천연가스 압축 형태로 가스통을 통해 운반 및 저장)

천연가스는 저장 방법에 따라 세 가지로 분류된다. 한국에서 가장 친숙한 형태는 ‘액화천연가스(LNG, Liquefied Natural Gas)’다. 천연가스는 상온에서 기체 상태이기에 차지하는 부피가 매우 크고 에너지 밀도도 낮다. 따라서 천연가스를 옮기거나 보관할 때는 영하 161도까지 냉각하여 액체 상태로 만드는데, 이 상태의 가스가 바로 LNG다. 기체 상태의 천연가스를 액화하면 부피가 약 600분의 1 수준으로 줄어들어 운송 및 보관 효율이 비약적으로 상승한다.

한편 액체 상태의 가스를 사용하려면 다시 기체로 변환해야 한다. 다만 기체 상태의 천연가스는 에너지량 대비 부피가 지나치게 크기에 고압 용기에 넣어 압축해서 이용하는데, 이 상태의 천연가스를 ‘압축천연가스(CNG, Compressed Natural Gas)’라고 한다. 국내의 천연가스버스들은 CNG 상태의 가스를 사용한다. 다만 CNG로 보관하려면 초저온 탱크가 필요한데, 비싼 데다 소형화하기 어려우므로 대형 차량에만 활용된다.

한편 국내에서는 찾아볼 수 없지만 천연가스 산지와 육로로 연결된 지역에서 주로 사용되는 ‘배관천연가스(PNG, Piped Natural Gas)’도 있다. 소비지에 이르는 파이프라인을 부설하여 가스전에서 채취된 천연가스를 간단한 정화처리만 거친 후 파이프라인으로 직접 공급하는 방식이다. 초기 투자 비용이 많이 들지만 액화 공정이 필요하지 않기에 가스를 저렴하게 이용할 수 있다. 한국은 사방이 바다와 북한으로 막혀 있어 PNG를 사용하기 어렵고 전량 LNG 상태로 수입해야 하므로 천연가스 가격이 비싼 편이다.

한편 천연가스와 달리 석유를 채굴하고 정제하는 과정에서 부산물로 발생하는 탄화수소가스도 있다. 이를 정제하여 액화한 것이 ‘액화프로판가스(LPG, Liquefied Propane Gas)’다. 주성분이 메테인보다 무거운 프로페인이라 액화하기 수월하며, 이 때문에 천연가스와 달리 가정, 음식점, 소형차 등 소규모 연료로도 널리 활용된다.

[참고자료]
한국쉘석유: 천연가스
천연가스(NG, Natural Gas)에 대해 얼마나 알고 계세요?

출처 한국에너지정보문화재단