석유 정제의 과학

안녕하세요~흥미롭고 재미있는 과학의 흥. 재. 과입니다!

 

최근 국제 유가 하락으로 인해 기름 값이 8주째 하락하는 등

점차 안정세에 접어들고 있습니다.

 

미국의 오일샌드로 인한 원유 재고의 증가와 인플레이션으로 인해

현재는 1500원대의 휘발유 가격을 보이고 있어 조금은 부담이 덜한데요ㅎㅎ

 

석유는 세계경제의 핵심적인 요소 중 하나로

산업, 교통, 가정 등 다양한 분야에서 필수적으로 사용되는 에너지원입니다.

 

한국의 석유 정제 설비 능력(Oil Refining capacity)은 세계 5위로

미국, 중국, 러시아, 인도 다음 세계 최고 수준의 정제 기술을 보유하고 있습니다.

 

오늘은 석유가 어떠한 원리로 정제되어 우리에게 오는지 알아보도록 하겠습니다!

 

석유 정제

 

석유 시추

 

1. 원유란?

 

원유는 수많은 화합물로 구성되어 있기 때문에 그 자체로는 사용할 수 없습니다.

하여 이를 정제하여 특정 산업 등 용도에 맞게 최적화되도록 만들어야 합니다.

 

사우디아라비아, 러시아, 미국 등 생산지역에 따라 화학물질의 함량이 달라지기 때문에

원유의 성질에 맞는 고도화된 설비를 통해 순도 높은 기름을 뽑아내는 것이 중요한데요!

 

원유는 생산지역에 따라서 WTI(미국), 중동 두비이유, 북해 브렌트유로 나뉘거나

API 지수에 따라 경질유, 중질유로 나뉩니다.

 

※ API(American Petroleum institute) 지수

원유의 품질을 표현하는 산업 표준 규격으로

일반적으로 탄소수가 많으면 원유의 비중이 높아지게 된다.

원유와 물의 비중을 비교하여 가볍다면 API지수가 높고 무겁다면 API 지수가 낮게 측정된다.

1. API 지수 33도 이상 :  경질유 - 휘발유, 경유와 같은 고급 유류를 더 많이 정제 

2. API 지수 33도 미만 : 중질유 - 정제(고부가가치)를 위해 고도화된 정제 기술이 필요

 

2. 석유 정제 공정

 

원유 정제 공정 - 출저(한국석유공사)

 

증류

 

증류는 끓는점 차이를 이용하여 원유를 분리하는 첫 공정을 말하는데요!

원유에 들어있는 수많은 물질들은 분자의 질량과 결합에 의해 끓는점이 달라집니다.

 

증류탑이라 불리는 구조에서 열을 가하게 되면 밑에서부터 열이 전달되게 되고

끓는점이 낮고 가벼운 액체들은 먼저 위로 올라가 기체로 날아가게 됩니다.

 

가장 가벼운 LPG를 시작으로 휘발유 ~ 중유, 그리고 잔류물이 남게 되는 것이죠.

 

정제

 

정제는 이렇게 가스 상태로 증류된 것들을 수집하여 다시 액체로 가공하게 되면

저희가 사용할 수 있는 원유 제품이 되는 것입니다!

 

정제 전의 석유에는 불필요한 황과 질소와 같은 불순물들이 있는데요.

여기에 열을 가하거나 수소를 주입하여 탈질, 탈황을 시켜주어 순도 높은 석유를 얻게 됩니다.

 

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3. 석유의 종류

 

원유는 하나도 버릴 게 없을 정도로 다양한 제품으로 생산되고 있습니다!

 

1. LPG(액화석유가스)  : 주로 가정, 차량에서 사용하는 가스이며 프로판과 부탄으로 이루어져 있습니다.

 

2. 휘발유(Gasoline) : 주로 내연기관 차량에 사용되며 석유 제품 중 가장 널리 소비되는 제품

 

3. 납사(Naphtha) : 석유화학산업의 원료로서 사용되며 소비자들에게 직접 판매되는 제품은 아니며

기업에서 납사를 활용하여 플라스틱, 옷, 타이어 등 다양한 소비재를 생산

 

4. 등유(Kerosene) : 보일러와 같은 가정용 난방 및 휘발성이 적은 안전한 기름이기에 항공유로도 사용

 

5. 경유(Diesel Fuel) : 휘발유에 비해 저렴하며 효율이 좋기에 차량, 도시가스 등으로 활용되지만

연소 시 질소 산화물, 이산화탄소와 같은 유해물질을 생성하여 대기를 오염

 

6. 윤활유(Lubricating Oil) : 주로 엔진, 기어, 터빈, 항공기 등과 같은 기계장치에 사용되며

부품의 마찰을 감소시켜 부식 및 마모를 방지하는 역할

 

7.  중유(Fule Oil) : 경질성과 중질성 기름 사이에 위치한 중간 열 정도의 기름으로

열손실이 적어 대형선박이나 발전소에서 사용

 

8. 아스팔트(Asphalt) : 최종적으로 남은 '정유 잔재물'에서 생성되며 도로 포장재로써 사용

 

석유는 자동차 연료부터 플라스틱, 화학물질, 포장재 등 일상에서 사용되는

거의 모든 제품을 만든다고 해도 과언이 아닌데요.

 

일반적으로 에너지 자원이 풍부한 국가에서 정제기술이 발달하고 고도화되지만

원유 생산이 거의 없는 한국에서 세계 최고 수준의 정제 기술을 통해

석유 제품을 수출하고 있다는 것이 자랑스럽고 주목할 만한 점인 거 같습니다!

 

이상 흥. 재. 과였습니다!