LP가스의 개론과 충전, 공급 및 사용

[LP가스의 일반사항]

LP가스의 정의는 liquefied petroleum gas의 약자이며, 탄화수소의 분류에 따라 파라핀계, 올레핀계로 분류된다. 

파라핀계 탄화수소의 주성분으로는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄이 있으며 화학적으로 안정되어 연료에 주로 사용된다. 

올레핀계 탄화수소는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌이 있으며 화학적으로 불안정하여 석유화학 제품의 원료로 사용된다. 

LP가스의 특징은 공기보다 무거우며, 액상의  LP가스는 물보다 가벼운 특징이 있다. 

액화, 기화가 쉬우며 기화하면 체적이 커진다. 또한 기화열이 크고 무색, 무취, 무미한 특징이 있다. 

아울러 정전기 발생이 쉽기 때문에 접지 시설이 필요하다. 

LP가스 연소 특징으로는 타 연료와 비교하여 발열량이 크다는 특징이 있으며, 연소 시 공기량이 많이 필요하다. 

폭발범위가 좁고 연소속도가 느리다는 연소 특징이 있다. 

[LP가스의 이입, 충전]

LP가스를 이입, 충전하는 방식에는 크게 3가지가 있다. 

첫 번째로는 차압에 의한 방식이다. 차압에 의한 방식은 펌프 등을 사용하지 않고 압력 차를 이용하는 방법이다. 

두 번째로 액 펌프에 의한 방식이다. 이는 다시 기상부의 균압관이 없는 경우와 기상부의 균압관이 있는 경우로 나뉜다. 

기상부의 균압관이 없는 경우는 탱크로리와 저장탱크 간의 압력 차이가 발생한다는 특징이 있으며 충전 시간이 짧다는 장점이 있다. 반면에 재액화 현상, 드레인 현상이 발생한다는 단점이 있다. 

기상부에 균압관이 있는 경우에는 탱크로리와 저장탱크 간의 압력 차가 일정하여 재액화, 드레인 현상이 없다는 장점이 있으나, 충전 시간이 길고 잔여 가스 회수가 불가능하다는 단점이 있다. 

마지막으로 압축기에 의한 방식이다. 이는 펌프에 비해 이송 시간이 짧으며 사방밸브(4-way valve)를 통해 압축기의 흡입 측과 토출 측을 전환하여 액체 이송과 가스 회수를 동시에 할 수 있는 특징이 있으나 압축기 오일이 유입되어 드레인이 발생할 수 있는 특징이 있다. 

LP가스의 이입, 충전 시 작업을 중단해야 하는 경우는 과충전이 되는 경우나 충전 작업 중 주변에서 화재 발생 시, 탱크로리와 저장탱크를 연결한 호스 등에서 누설이 되는 경우, 압축기 사용 시 수격작용이 발생하는 경우 등이 있다. 

 

[LP가스의 저장 및 공급설비]

LP가스를 저장하는 방식은 기화 방식 및 사용량에 따라 용기, 탱크로 구분된다. 

용기에 의한 저장은 가스 소비량이 적은 경우에 주로 사용하며 탱크에 의한 저장은 대량으로 사용하는 곳에 적합하다. 

LP가스의 공급설비는 자연 기화방식과 강제 기화 방식이 있다. 

자연 기화방식은 대기 중의 열을 흡수하여 기화하는 방식으로 기화 능력에 한계가 있으며 발열량 변화가 크다는 특징이 있다. 강제 기화방식은 기화장치를 이용하여 공급하는 방식이다. 

강제 기화방식은 다시 생가스 공급 방식과 공기혼합가스 공급 방식, 변성가스 공급 방식으로 나뉜다.

생가스 공급 방식은 말 그대로 기화된 가스를 그대로 공급하는 방법이다.

공기 혼합가스 공급 방식은 기화된 LP가스에 일정량의 공기를 혼합하여 공급하는 방법으로 발열량을 조절할 수 있으며 재액화 방지, 누설 시 손실 감소, 연소효율이 증대되는 특징이 있다. 

변성가스 공급 방식은 고온의 촉매를 이용하여 메탄, 일산화탄소 등의 가스로 변성시켜 공급하는 방법을 말한다. 

LP가스를 집단 공급 시 필요한 용기의 수는 최대 사용 시 평균 가스 소비량을 통해 구할 수 있다. 

하루에 한 가구당 평균 가스 소비량에 세대수와 최대 사용 시 평균 가스 소비율을 곱해주면 평균 가스 소비량이 도출된다. 

이때 필요한 최저 용기의 수는 위에서 도출한 최대 평균 가스 소비량에 대해 용기에서 가스발생 능력을 나누어주면 집단공급 시 필요한 용기의 수를 알 수 있다. 

 

 

[LP가스의 사용설비]

LP가스를 사용하는데 구성되는 또는 설비들은 크게 용기, 조정기, 기화기, 배관설비, 연소기로 이루어진다. 

LP가스 용기의 재질은 탄소강이며 용접용기이다. 가스의 사용 압력을 견딜 수 있는 연성, 전성, 강도가 요구된다. 

조정기의 역할은 출구 압력을 조절하여 안정된 연소를 도모하고 소비가 중단되면 가스를 차단하는 역할을 한다. 

조정기의 개수에 따라 단단 감압식 조정기와 2단 감압식 조정기로 나눌 수 있다. 

단단 감압식은 사용 압력에 따라 다시 저압과 준저압으로 분류한다. 저압 조정기는 가정이나 소규모 사용시설에 조정기 1개로 감압하여 사용할 때 사용된다. 준저압 조정기는 식품접객업 등 다량으로 가스를 소비할 때 감압하여 사용한다. 

단단 감압식 조정기의 장점은 장치가 간단하고 조작이 간단하다는 장점이 있으나 최종압력이 부정확하다는 단점이 있다. 

2단 감압식 조정기는 1차 조정기와 2차 조정기를 사용하여 가스를 공급하는 방식으로 입상 배관에 의한 압력손실을 보정할 수 있고 가스 배관이 길어도 공급 압력이 안정되며 연소기에 정확한 압력으로 공급이 가능하다는 특징이 있다. 

조정기의 개수가 증가한 만큼 설비가 복잡하고 검사방법이 난도가 높아지며 시설의 압력이 높아서 이음 방식에 주의가 필요하다. 2단 감압식 조정기와 기능은 동일하나 용기를 자동으로 교체해 주는 조정기도 있다. 이를 자동교체식 조정기로 분류하며 이는 또 분리형과 일체형으로 나뉜다. 자동교체식 조정기 사용 시 장점은 전체 용기 수량이 수동교체식의 경우보다 적어도 된다는 장점이 있으며 가스 잔량이 거의 없을 때까지 소비 할 수 있으며 용기 교체 주기의 폭이 넓어 효율적인 장점이 있다.