기술 한입

LNG와 LPG는 어떻게 다를까?

뉴스나 생활 속에서 LNG와 LPG를 혼동하는 경우가 많다. 관련 전공이나 업계에 종사하지 않으면 헷갈리는 게 당연하다.

이름은 비슷하지만, 물성이나 활용 방식이 완전히 다르다.

천연가스(Natural Gas)는 지하에서 채굴되는 천연가스를 정제하여 얻는다. 주성분은 메탄(CH4)으로 천연가스 전체의 80~97%를 차지한다. 나머지는 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10), 이산화탄소, 질소 등이 섞여 있다. 가스전의 위치나 생산 방식에 따라 조성은 달라진다.

메탄은 상온에서는 아무리 높은 압력을 가해도 액체로 변하지 않는다. 따라서 LNG는 온도를 극저온으로 낮춰서만 액화할 수 있다. 즉, LNG는 온도 기반의 액화 연료다.

<메탄(CH4), 출처: 위키피디아>

반면, LPG (Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스)는 원유를 정제하거나 천연가스를 처리하는 과정에서 생산되는 프로판 (C3H8)과 부탄(C4H10)의 혼합가스다. 석유가스는 석유에서 뽑아낸 가스라는 의미다. 원유를 분별증류 (2개 이상 물질이 혼합된 액체에서 증발, 응축을 반복하며 각각을 분리하는 방법, '우리나라 NCC는 왜 경쟁력이 없어졌을까? 편 참조)하면 휘발유나 등유, 경유 등이 분리되어 나온다. LPG도 이 과정에서 만들어진다.

LPG는 압력만 가해도 상온에서 쉽게 액체로 변한다. 그래서 LPG는 압력 기반의 액화연료다.

<프로판 (C3H8), 출처: 위키피디아>

<부탄 (C4H10), 출처:위키피디아>

LNG와 LPG는 모두 냄새가 없기 때문에 가정용으로 공급할 때는 인위적으로 냄새나는 물질을 섞는다. 이는 가스 누출을 쉽게 감지하기 위해서다.

두 연료는 비중이 다르다. LNG 주 성분인 메탄은 공기보다 가볍기 때문에 누출되면 위로 확산되어 머물지 않는다.

반면, LPG 주 성분인 프로판 비중은 공기의 약 1.5배, 부탄은 약 2배다. 그래서 LPG 누출 시에는 창문을 열어도 아래쪽에 머물러 있을 수 있기 때문에 바닥을 방석이나 빗자루 등을 이용해 쓸어 내며 환기해야 한다.

폭발 위험성에서도 차이가 있다. 메탄은 공기 중에 5% 이상 농도일 때 폭발하지만, 프로판은 2.1%, 부탄은 1.6% 이상이면 화염에 의해 폭발한다. 즉, LPG가 LNG보다 폭발 위험이 더 높다.

LPG는 대기압, 상온에서 기체지만, 약 6~8 bar 압력을 주면 상온에서도 액체로 변한다. 이 때문에 LNG에 비해 저장과 운송이 간편하다. 가정용, 산업용, 수송용 등 실용적 가스 연료로 LNG보다 일찍 보급된 이유다.

LPG 자동차 연료 탱크는 약 10 bar 압력에 견디도록 설계되고, 액체로 저장한다. LPG는 휘발유처럼 가득 채우지 않는다. 그 이유는 온도 상승에 따른 팽창을 고려해 약 85%까지만 충전한다.

반면에 LNG는 액체 상태로 저장하려면 탱크 압력은 최대 46 bar, 그때 온도는 최고 영하 83도 이하가 되어야 한다. 저장 압력이 낮을수록 저장 온도는 낮아진다. 만일 LNG를 LPG 연료탱크와 똑같은 10 bar에서 액체 상태로 저장하려면, 영하 125도 이하가 되어야 한다. 상온에서 그렇게 낮은 온도로 유지하기 어렵기 때문에 차량용으로는 LNG 대신에 200 bar 이상 고압으로 압축한 CNG (Compressed Natural Gas, 압축 천연가스)가 활용된다. 액체와 기체(가스) 부피는 600배 차이가 있기 때문에 가스를 탱크에 많이 담기 위해서는 그만큼 고압이 되어야 한다.

부탄의 끓는점은 대기압에서 영하 0.5도다. 그래서 추운 겨울에 야외에서 부루스타를 사용할 때 불이 잘 붙지 않은 이유는 부탄 연료가 기화가 되지 않기 때문이다.

LPG 충전소에서도 겨울에는 끓는점이 영하 42도의 프로판의 비율을 높여서 판매한다.

예전 추운 겨울에는 LPG 자동차는 기화가 잘 되지 않아 시동이 걸리지 않을 때도 있었다. 하지만, 지금은 액화상태 LPG를 직접 엔진에 분사하는 기술이 적용되어 영하 25도에서도 별문제 없이 시동이 걸린다.

우리나라 천연가스 인프라는 한국가스공사가 주관하며, 인천, 평택, 통영, 삼척, 제주에 위치한 천연가스 생산기지 (LNG터미널)에서 각 지역의 도시가스사 또는 발전소까지 공급된다. 배관망의 총길이는 5,248km에 달한다. 한국가스공사는 수입과 도매 업무를 담당하고, 지역 도시가스 회사 (예, 삼천리, 경동가스 등)가 주택용, 난방용, 업무용 등의 용도로 최종 수요자에게 공급한다. (출처: 한국가스공사 홈페이지)

반면 LPG는 배관망이 닿지 않는 시골 지역에서 주로 사용된다. 도시 내 일부 식당에서도 소형 저장탱크나 용기를 다발로 엮어서 사용하는 경우도 있다.

결국 LNG와 LPG는 모두 액화가스라 불리지만, 본질적으로 다르다.

LNG는 가스전에서 생산한 천연가스를 정제하여 사용하는 가벼운 가스 연료다. 도시 아파트 단지나 산업단지, 발전소에 공급하는 대규모 인프라 중심 에너지다.

LPG는 원유 정제 부산물로 압력을 가해 상온에서 액체로 저장하기 때문에 압력 기반의 액화 연료다. LPG는 시골 및 도서 지역, 캠핑용에 적합한 분산형 에너지다.