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천연가스
1. 개요
天然— / Natural gas일반적으로 석유와 함께 매장되어 있는 경우가 많은 가스상의 유기화합물. 화석연료 중 하나로, 석유를 추출하는 유전이나 가스만 뿜어내는 가스전, 또는 석탄채굴 시 함께 뿜어져 나오는 연소성을 가진 가스를 의미한다.
사실 글자 그대로의 의미는 그냥 자연적으로 생성되는 모든 가스를 포함하지만, (이럴 경우 화산가스나 늪 가스 등등 별의 별것이 다 들어간다) 일반적으로 생각하는 천연가스는 탄화수소를 주성분으로 하는 연소성 가스를 의미한다.
한국의 울산 앞바다에서도 이 천연가스가 생산되고 있다.
주성분은 메테인이며, 에테인이나 프로페인 정도까지는 섞여 있어도 뷰테인부터는 거의 존재하지 않는다.
천연가스는 흔히 원유와 함께 있는 지하격리층의 벽을 드릴로 뚫어 개발하는 자연적으로 발생하는 탄화수소가스를 말한다.
LNG는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 메탄을 주성분으로 한 천연가스를 초저온으로 냉각해서 액화시킨것이며, 성분비율은 매우 다양하고 72%~95%의 메탄, 3~13%의 에탄, 1~4%의 프로판, 1~18%의 질소가 혼합되어 있다.
기화된 LNG는 불순물을 전혀 포함하지 않은 (비교적)청정연료로서 도시가스로 가장 많이 이용되고 있다.
다만 다른 화석연료보다 깨끗하다 한들 추출이나 사용중에 발생하는 이산화탄소가 발생하고, 메탄도 완전히 연소하는게 아니라 일부는 대기중으로 퍼지기 때문에 온실가스인건 여전하며 대체에너지의 대체 대상이다.
NASA의 지구관측소가 메탄의 위험성을 강조하며 천연가스의 악영향을 지적하는 온라인 기사자.다.
사실 글자 그대로의 의미는 그냥 자연적으로 생성되는 모든 가스를 포함하지만, (이럴 경우 화산가스나 늪 가스 등등 별의 별것이 다 들어간다) 일반적으로 생각하는 천연가스는 탄화수소를 주성분으로 하는 연소성 가스를 의미한다.
한국의 울산 앞바다에서도 이 천연가스가 생산되고 있다.
주성분은 메테인이며, 에테인이나 프로페인 정도까지는 섞여 있어도 뷰테인부터는 거의 존재하지 않는다.
천연가스는 흔히 원유와 함께 있는 지하격리층의 벽을 드릴로 뚫어 개발하는 자연적으로 발생하는 탄화수소가스를 말한다.
LNG는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)로 메탄을 주성분으로 한 천연가스를 초저온으로 냉각해서 액화시킨것이며, 성분비율은 매우 다양하고 72%~95%의 메탄, 3~13%의 에탄, 1~4%의 프로판, 1~18%의 질소가 혼합되어 있다.
기화된 LNG는 불순물을 전혀 포함하지 않은 (비교적)청정연료로서 도시가스로 가장 많이 이용되고 있다.
다만 다른 화석연료보다 깨끗하다 한들 추출이나 사용중에 발생하는 이산화탄소가 발생하고, 메탄도 완전히 연소하는게 아니라 일부는 대기중으로 퍼지기 때문에 온실가스인건 여전하며 대체에너지의 대체 대상이다.
NASA의 지구관측소가 메탄의 위험성을 강조하며 천연가스의 악영향을 지적하는 온라인 기사자.다.
2. 역사
역사상으로 천연가스를 가장 처음 사용한 곳은 중국 후한 시기 사천의 암염 광산이었다고 한다.
처음엔 원인을 모르는 폭발이 잇따랐기 때문에 제사를 지낼 정도였지만 이후 그것이 불타는 공기임이 밝혀지자 대나무 관으로 천연가스를 모은 뒤 소금을 캐고 정제하는 데 천연가스를 사용했다.
그러나 근본적으로 천연가스는 기체상태이기 때문에 한 곳에 많은 양을 저장하거나 대량으로 수송하는 데에 어려움이 있었으며, 천연가스 액화기술이 개발되고 나서야 대량 저장과 원거리 수송이 가능하게 되었다.
따라서, 에너지원으로서 본격적으로 대량공급되기 시작한 것은 관련 기술이 개발된 2차 대전 이후였다.
처음엔 원인을 모르는 폭발이 잇따랐기 때문에 제사를 지낼 정도였지만 이후 그것이 불타는 공기임이 밝혀지자 대나무 관으로 천연가스를 모은 뒤 소금을 캐고 정제하는 데 천연가스를 사용했다.
그러나 근본적으로 천연가스는 기체상태이기 때문에 한 곳에 많은 양을 저장하거나 대량으로 수송하는 데에 어려움이 있었으며, 천연가스 액화기술이 개발되고 나서야 대량 저장과 원거리 수송이 가능하게 되었다.
따라서, 에너지원으로서 본격적으로 대량공급되기 시작한 것은 관련 기술이 개발된 2차 대전 이후였다.
3. 상세
|
메테인
|
CH4
|
70-90%
|
|
에테인
|
C2H6
|
합쳐서 0-20%
|
|
프로페인
|
C3H8
|
|
|
뷰테인
|
C4H10
|
|
|
이산화 탄소
|
CO2
|
0-8%
|
|
산소
|
O2
|
0-0.2%
|
|
질소
|
N2
|
0-5%
|
|
황화수소
|
H2S
|
0-5%
|
- LNG(Liquefied Natural Gas, 액화천연가스): 우리에게 가장 친숙하다. 천연가스는 기체 상태로 존재하기 때문에 이걸 그대로 배에 실어서 오려면 경제성이 너무 떨어진다. 그래서 천연가스를 영하 161도에서 냉각해 액화시킨 것이 바로 LNG. 천연가스를 액화하면 부피를 600분의 1 수준으로 줄일 수 있어 저장이나 운반이 쉽다.
- CNG(Compressed Natural Gas, 압축천연가스): 기체 상태의 천연가스를 압축해 부피를 200분의 1 수준으로 줄인 것이다. 주로 자동차 연료로 쓰이는데, 한국 내 천연가스버스들이 이 연료를 쓴다.
- PNG(Piped Natural Gas, 배관천연가스): 가스전에서 기체 상태의 가스를 약간의 정화처리를 거친 후 파이프라인을 통해 직접 공급하면 PNG가 된다. 대표적으로 러시아가 유럽 국가들에게 이런 방식으로 가스를 수출하고 있다.
3.1. LNG의 장점
공기보다 가볍고 공기중에 부상하기 때문에 누설 시 폭발위험이 적은 편이고 가격이 저렴하다.
도시가스로 사용되기 때문에 가스봄베에 저장한다.
LNG는 끓는점이 액체산소랑 비슷해 보관이 용이하며 메탄, 에탄가스가 주성분이라 비추력도 높고 무엇보다도 땔감을 구하기도 상당히 쉬운만큼 로켓 추진제로 쓰기에 안성맞춤이다.
주로 쓰는 로켓 땔감인 케로신과 비교하면, 비추력도 훨씬 높은 데다 질량당 탄소 비중이 더 낮은 만큼 탄소배출량까지 줄일 수 있다.
도시가스로 사용되기 때문에 가스봄베에 저장한다.
LNG는 끓는점이 액체산소랑 비슷해 보관이 용이하며 메탄, 에탄가스가 주성분이라 비추력도 높고 무엇보다도 땔감을 구하기도 상당히 쉬운만큼 로켓 추진제로 쓰기에 안성맞춤이다.
주로 쓰는 로켓 땔감인 케로신과 비교하면, 비추력도 훨씬 높은 데다 질량당 탄소 비중이 더 낮은 만큼 탄소배출량까지 줄일 수 있다.
3.2. LNG의 단점
도시가스는 초기 설치비용이 비싼편이다.
발열량이 적어 LPG보다 더 많은 양이 필요하고 무색, 무취로 식별이 힘들다.
다른 지방족 탄화수소에 비해서는 연소속도가 느리고 MIE, 발화점, LFL이 상대적으로 높다.
발열량이 적어 LPG보다 더 많은 양이 필요하고 무색, 무취로 식별이 힘들다.
다른 지방족 탄화수소에 비해서는 연소속도가 느리고 MIE, 발화점, LFL이 상대적으로 높다.
4. 종류
4.1. CNG (압축천연가스)
|
대한민국 내 자동차 연료 공급 시설
|
||||
|
주유소
|
LPG 충전소
|
CNG 충전소
|
수소충전소
|
전기차 충전소
|
4.2. LNG (액화천연가스)
LNG(Liquefied Natural Gas)는 천연가스를 -161.5℃ 이하로 냉각시켜 액체상태로 만든 것을 말한다.
천연가스를 먼 나라에 수출하려면 보통 수 천 km 의 대규모 장거리 파이프라인을 이용하는 것이 가장 경제적이지만 (예를 들어 러시아-서유럽 간의 노드 스트림 등) 파이프라인을 설치하기 어려울 정도로 먼 거리는 LNG 로 액화해서 특수 LNG 운반선으로 수출할 수 밖에 없다.
예를 들어 중동-아시아, 미국-유럽 가스 수출 등. 수출이나 수입이나 대규모의 LNG 전용 부두 와 비싼 LNG 운반선 등 대규모 시설투자가 필요하고 수송원가도 파이프라인보다 훨씬 비싸다.
천연가스를 먼 나라에 수출하려면 보통 수 천 km 의 대규모 장거리 파이프라인을 이용하는 것이 가장 경제적이지만 (예를 들어 러시아-서유럽 간의 노드 스트림 등) 파이프라인을 설치하기 어려울 정도로 먼 거리는 LNG 로 액화해서 특수 LNG 운반선으로 수출할 수 밖에 없다.
예를 들어 중동-아시아, 미국-유럽 가스 수출 등. 수출이나 수입이나 대규모의 LNG 전용 부두 와 비싼 LNG 운반선 등 대규모 시설투자가 필요하고 수송원가도 파이프라인보다 훨씬 비싸다.
5. 관련 통계
5.1. 천연가스 계량단위
천연가스는 거래나 통계에 부피 나 액량이나 무게 미터법/야드파운드법등 여러가지 단위가 섞여 쓰여 복잡하다.
파이프 라인으로 공급되는 기체 가스일 때는 부피로, 액체 LNG 일 때는 액체 부피나 무게 톤 단위로 거래하고 공장 가정 등 소비자에게 제공될 때는 열량 에너지 (BTU/MJ) 으로 계량하는 등 매우 복잡하다.
아래의 표는 가스나 LNG 의 온도나 압력, 비중, 열량 차이 등을 고려하지 않은 간이 단위 변환으로 대략 참고만 하기 바란다.
천연가스 국제거래는 산지마다 무게/부피당 열량이 다소 다르므로 보통 MMBtu 당 몇 달라로 표시한다.
MMBtu는 1백만 BTU 를 말한다.
MM 이 Metric Million 으로 1백만 BTu 이다.
MBtu 라는 단위도 쓰이는데 M 이 SI 단위의 mega 가 아닌 로마숫자 1천을 의미하고 1천 Btu 이다.
통상적인 수출가격은 $3-4 USD/MMBtu 정도이지만 에너지 위기 때는 $5-8 USD 로 2배로 치솟기도 한다.
현재는 MWh 단위도 쓰이고 있다.
2023년 유럽의 가스가격은 MWh 70-80 유로 정도. LNG (영하 162도): 천연 가스 (0도/15도) 부피 차이 = 600 - 625배 LNG 비중 : 0.45 (0.43-0.47) kg/liter가스 1 세제곱미터 : 0.71-0.75 kg천연가스 열량: 37-38.3 MJ / 세제곱미터당, 약 1,100 Btu/입방피트 당LNG 열량: 45-50 MJ/kg, 20.3-22.5 MJ/liter가스 또는 LNG 1 세제곱미터 = 35.315 입방피트 가스 또는 LNG 1백만 입방피트(Mcf) = 28,317 세제곱미터미국 등 에선 국가 단위 통계등 에는 10억 입방피트 Bcf (billion cubic feet) 가 쓰인다.
LNG 1 톤 = LNG 2.222 세제곱미터 = 가스 1,379 세제곱미터 = 가스 48,700 입방피트LNG 1 kg = LNG 2.22 liter = 가스 1.38 세제곱미터가스 1백만 입방피트(Mcf) (1기압 화씨 60도 섭씨 15도 ) = LNG 45 세제곱미터 = 20.5 톤 가스 1,000 세제곱미터 (1기압 섭씨 0도) = LNG 1.6 세제곱미터 = 725 kg가스 1 세제곱미터 = 37-38 Mega Joule단 유럽 등에서 천연가스 통계용으로 사용할 때는 통상 40 MJ/scm (standard cubic meter, 1 기압 @ 섭씨 15.56도) 를 사용.LNG 1 톤 = 50-56.4 Giga Joule = 53.57 MMBtuLNG 1 세제곱미터= LNG 1,000 liter = 22-24.5 Giga Joule = 23.2 MMbtu1 Giga Joule = 1,000 MJ = 277.78 kWh = 0.947817 MMBtu = 239,006 kcal 1 MWh = 3.41214 MMBtu = 3600 Mega Joule = 3.6 Giga Joul. 1 MMBtu (MMBtu= Metric Million British Thermal Unit, 1백만 Btu) = 1.05506 Giga Joule1 TOE (Ton of oil Equivalent) = 41.84 Giga Joule = 11,630 kWh = LNG/가스 1.3 톤 원유 1 배럴 = 42 US gallon = 159 liter (비중 0.88) = 136 kg 원유 1 배럴 (난방 열량)= 5.4 Giga Joule = 1,500 kWh = LNG 125 kg = 가스 170 세제곱미터LNG 1 톤 = 원유 8.0 배럴 (난방 열량)가스 1,000 세제곱미터 = 원유 5.9 배럴 (난방 열량)다.
파이프 라인으로 공급되는 기체 가스일 때는 부피로, 액체 LNG 일 때는 액체 부피나 무게 톤 단위로 거래하고 공장 가정 등 소비자에게 제공될 때는 열량 에너지 (BTU/MJ) 으로 계량하는 등 매우 복잡하다.
아래의 표는 가스나 LNG 의 온도나 압력, 비중, 열량 차이 등을 고려하지 않은 간이 단위 변환으로 대략 참고만 하기 바란다.
천연가스 국제거래는 산지마다 무게/부피당 열량이 다소 다르므로 보통 MMBtu 당 몇 달라로 표시한다.
MMBtu는 1백만 BTU 를 말한다.
MM 이 Metric Million 으로 1백만 BTu 이다.
MBtu 라는 단위도 쓰이는데 M 이 SI 단위의 mega 가 아닌 로마숫자 1천을 의미하고 1천 Btu 이다.
통상적인 수출가격은 $3-4 USD/MMBtu 정도이지만 에너지 위기 때는 $5-8 USD 로 2배로 치솟기도 한다.
현재는 MWh 단위도 쓰이고 있다.
2023년 유럽의 가스가격은 MWh 70-80 유로 정도. LNG (영하 162도): 천연 가스 (0도/15도) 부피 차이 = 600 - 625배 LNG 비중 : 0.45 (0.43-0.47) kg/liter가스 1 세제곱미터 : 0.71-0.75 kg천연가스 열량: 37-38.3 MJ / 세제곱미터당, 약 1,100 Btu/입방피트 당LNG 열량: 45-50 MJ/kg, 20.3-22.5 MJ/liter가스 또는 LNG 1 세제곱미터 = 35.315 입방피트 가스 또는 LNG 1백만 입방피트(Mcf) = 28,317 세제곱미터미국 등 에선 국가 단위 통계등 에는 10억 입방피트 Bcf (billion cubic feet) 가 쓰인다.
LNG 1 톤 = LNG 2.222 세제곱미터 = 가스 1,379 세제곱미터 = 가스 48,700 입방피트LNG 1 kg = LNG 2.22 liter = 가스 1.38 세제곱미터가스 1백만 입방피트(Mcf) (1기압 화씨 60도 섭씨 15도 ) = LNG 45 세제곱미터 = 20.5 톤 가스 1,000 세제곱미터 (1기압 섭씨 0도) = LNG 1.6 세제곱미터 = 725 kg가스 1 세제곱미터 = 37-38 Mega Joule단 유럽 등에서 천연가스 통계용으로 사용할 때는 통상 40 MJ/scm (standard cubic meter, 1 기압 @ 섭씨 15.56도) 를 사용.LNG 1 톤 = 50-56.4 Giga Joule = 53.57 MMBtuLNG 1 세제곱미터= LNG 1,000 liter = 22-24.5 Giga Joule = 23.2 MMbtu1 Giga Joule = 1,000 MJ = 277.78 kWh = 0.947817 MMBtu = 239,006 kcal 1 MWh = 3.41214 MMBtu = 3600 Mega Joule = 3.6 Giga Joul. 1 MMBtu (MMBtu= Metric Million British Thermal Unit, 1백만 Btu) = 1.05506 Giga Joule1 TOE (Ton of oil Equivalent) = 41.84 Giga Joule = 11,630 kWh = LNG/가스 1.3 톤 원유 1 배럴 = 42 US gallon = 159 liter (비중 0.88) = 136 kg 원유 1 배럴 (난방 열량)= 5.4 Giga Joule = 1,500 kWh = LNG 125 kg = 가스 170 세제곱미터LNG 1 톤 = 원유 8.0 배럴 (난방 열량)가스 1,000 세제곱미터 = 원유 5.9 배럴 (난방 열량)다.
5.2. LNG - 국가별 수출량
|
순위
|
국가
|
연 수출량 (단위: Mt)
|
비율
|
|
1
|
카타르
|
77.8
|
31.8%
|
|
2
|
호주
|
29.4
|
12.0%
|
|
3
|
말레이시아
|
25
|
10.2%
|
|
4
|
나이지리아
|
20.4
|
8.3%
|
|
5
|
인도네시아
|
16.1
|
6.6%
|
|
6
|
트리니다드 토바고
|
12.5
|
5.1%
|
|
7
|
알제리
|
12.1
|
5.0%
|
|
8
|
러시아
|
10.9
|
4.5%
|
|
9
|
오만
|
7.8
|
3.2%
|
|
10
|
파푸아뉴기니
|
7
|
2.9%
|
|
11
|
브루나이
|
6.6
|
2.7%
|
|
12
|
아랍에미리트
|
5.6
|
2.3%
|
|
13
|
노르웨이
|
4.2
|
1.7%
|
|
14
|
기니
|
3.8
|
1.6%
|
|
15
|
페루
|
3.7
|
1.5%
|
|
16
|
예멘
|
1.5
|
0.6%
|
|
17
|
미국
|
0.3
|
0.1%
|
5.3. LNG - 국가별 수입량
|
순위
|
국가
|
연 수입량 (단위: t)
|
비율
|
|
1
|
일본
|
74,430,000
|
21%
|
|
2
|
중국
|
68,910,000
|
19%
|
|
3
|
한국
|
40,810,000
|
11%
|
|
4
|
인도
|
26,630,000
|
7%
|
|
5
|
대만
|
17,760,000
|
5%
|
|
6
|
스페인
|
15,370,000
|
4%
|
|
7
|
영국
|
13,430,000
|
4%
|
|
8
|
프랑스
|
13,060,000
|
4%
|
|
9
|
터키
|
10,720,000
|
3%
|
|
10
|
이탈리아
|
9,070,000
|
3%
|
|
11
|
파키스탄
|
7,420,000
|
2%
|
|
12
|
태국
|
5,610,000
|
2%
|
|
13
|
네덜란드
|
5,330,000
|
1%
|
|
14
|
방글라데시
|
4,180,000
|
1%
|
|
15
|
포르투갈
|
4,070,000
|
1%
|
|
16
|
쿠웨이트
|
4,070,000
|
1%
|
|
17
|
벨기에
|
3,210,000
|
1%
|
|
18
|
싱가포르
|
3,190,000
|
1%
|
|
19
|
인도네시아
|
2,750,000
|
1%
|
|
20
|
폴란드
|
2,700,000
|
1%
|
5.4. 국가별 생산량
|
순위
|
국가
|
연 생산량 (단위:m3)
|
기준 연도
|
|
1
|
미국
|
728,200,000,000
|
2014년 추정치.
|
|
2
|
러시아
|
578,700,000,000
|
|
|
—
|
유럽연합
|
132,300,000,000
|
|
|
3
|
이란
|
162,600,000,000
|
2012년 추정치.
|
|
4
|
캐나다
|
143,100,000,000
|
|
|
5
|
카타르
|
133,200,000,000
|
2011년 추정치.
|
|
6
|
노르웨이
|
114,700,000,000
|
2012년 추정치.
|
|
7
|
중국
|
107,200,000,000
|
|
|
8
|
사우디
|
103,200,000,000
|
|
|
9
|
알제리
|
82,760,000,000
|
2011년 추정치.
|
|
10
|
네덜란드
|
80,780,000,000
|
2012년 추정치.
|
|
11
|
인도네시아
|
76,250,000,000
|
2011년 추정치.
|
|
12 ~ 70 생략
|
|||
|
71
|
한국
|
424,900,000
|
2012년 추정치.
|
5.5. 국가별 매장량
|
순위
|
국가
|
매장량 (단위:m3)
|
기준 연도
|
|
1
|
이란
|
33,600,000,000,000
|
2013년 추정치
|
|
2
|
러시아
|
32,900,000,000,000
|
|
|
3
|
카타르
|
25,100,000,000,000
|
|
|
4
|
투르크메니스탄
|
17,500,000,000,000
|
|
|
5
|
미국
|
8,500,000,000,000
|
|
|
6
|
사우디아라비아
|
8,200,000,000,000
|
2012년 추정치
|
|
7
|
베네수엘라
|
5,524,500,000,000
|
2011년
|
|
8
|
나이지리아
|
5,246,000,000,000
|
2010년 추정치
|
|
9
|
알제리
|
4,502,000,000,000
|
|
|
10
|
호주
|
3,825,000,000,000
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2012년 추정치
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11
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이라크
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3,600,000,000,000
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12
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중국
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3,100,000,000,000
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13
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인도네시아
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3,001,000,000,000
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2010년 추정치
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