Transcript LNG의_특성과_안정성_1(8월_23일)123.ppt

한국방송통신대학교 부산지역대학
환경보건학과
교수 정 징 운
I. 국내천연가스 공급망
전국생산기지―고성(통영), 인천, 평택생산기지
※통영기지본부―영· 호남 에너지 산업 핵심기지
① 위치 : 경남 통영시 광도면 안정리, 황리 일원
안정국가산업단지 지정
② 면적 : 86만평
③ 최대 송출력 : 2000ton
④ 저장tank : 14만 ㎘×12기, 20만 ㎘×2기 가동
건설 중 : 20만 ㎘ ×2기, 14만kL ×1기
⑤ 지상식, steel concrete식 ―Richter scale 6.5
― tank 내벽온도 : －170 ℃
― 외벽 두께 75 ㎝

그림 1 . 고성(통영)생산기지 저장tank 전경
II. LNG(Liquefied Nature Gas)의 특성
LNG―메탄(85~90%), 에탄, 프로판의
혼합 액체가스
Methane의 물리적 성질
① 無色, 無臭, 無味
② 空氣보다 가볍움
③ 可燃性 기체
④ paraffin계 탄화수소
표 1. 메탄의 특성
Methane
Property
분자량
16.06g
비 중(공기=1)
0.544
액체비중(‒164℃)
0.415
녹는점
‒182.6℃
끓는점
‒161.4℃
용해도(20℃의 물)
33.1ml/L
1. Methane의 화학적 특성
안정하며 置換 반응
 공기 중 燃燒하면 폭발
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 212.8 kcal
 메탄을 염소와 반응시키면 4가지 置換體가
생성
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (냉동제)
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl (용제)
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl (마취제)
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl (용제, 소화제)

2. 用度
 연료용 가스 이용
 열분해, 불안전 연소─ carbon black
제조
 Acetylene 제조(용접, 농업용)
 메탄올 합성 원료
III. LNG 저장 탱크
저장 탱크의 기능
① 저장 탱크 외부(설치 위치)―지상식 , 지중식,
지하식
② 외조―강제외벽(pre-stressed concrete)은
自重量, 가스압, 液壓, 지진압 등 支持 역할
③ 내조―stainless 강판 막 과 9% 니켈강의
저장 탱크 多사용 (열 팽창 계수 小)
저장 탱크구조
94년도 IGU에서 분류한 LNG 저장 tank 7가지
모델에 대한 저장탱크 구조와 안정성을 비교
(1) Membrane/PC 저장탱크 구조(지상식)
내조―stainless박판(1.2mm)의 주름진
membrane으로 제작
외조―PC구조물로 LNG 자체 중량, 내조 하중을
지지 역할, 화재나 충격 강
내·외조 틈―polyurethane foam, PVC foam인
보냉재가 충진
지붕―Concrete 또는 강철 dome과 Al deck로
구성
Membrane―LNG 누출 차단, 수축과 팽창
기능(안전성)
화재, 충격, 하중에 강함(PC 구조물)
Stainless박판 membrane은 기밀 유지역할
방류 둑―누출 시 LNG 확산 방지
그림 3-1 지상식, Membrane / PC 저장탱크
(2) 9% Ni steel/PC 저장탱크 구조(지상식)
내조― 내면은 9% Ni 강재로 제작하여 支持力,
외면은 탄력성 fiber blanket이 설치
외조― 외면은 PC로 화재, 충격, 하중에 강,
내면은 탄소강 또는 mastic(乳香樹의
추출액 으로 방수제)
지붕―철재 또는 concrete dome과 Al deck 구성
LNG유출을 방지
내조 파괴 시 외조에 의해 저장액체 유출 방지
완전 방호형 저장 tank임
Concrete roof
Prestressed
concrete
Inner tank
9% Ni steel
Loose fill
insulation
그림 3-2 지상식, 9% Ni강/PC 저장탱크
(3) 지중식 저장탱크(Inground Storage Tank)








외조─ 강제외벽(PC)
내조─ 9% Ni 강제로 제작
安定性
LNG가스 누출이 없음(지상)
탱크간의 설치거리 ½ 감소(공간 활용 효율적)
저장탱크 파괴 위험성 無
지역주민의 心理的 不安感 적음
外部 衝擊荷重 안정성
短點
土木工事費 큼
그림 3-3 지중식, 9% Ni강/PC 저장탱크
Ⅳ. 附臭劑(Odorant)
정의―냄새가 나지 않는 기체상의 물질에 첨가되어 물질
이 증발, 누설 시 냄새로 즉각 감지가 가능할 수 있
도록 첨가하는 부수적인 물질
條件






無毒性
低 濃度에서 냄새 구분
안정한 화합물(stable compound)
不 溶性(insolubility)
토양 투과성(permeability of soil) 大
가격이 저렴
표 2. 부취제의 종류와 특성
THT
TBT
(Tetarhydrothiophene)
( Tertiarybutyl mercaptan)
LD50 (Oral , mg/kg)
6.4
7.3
냄새
석탄가스 냄새(보통)
양파 썩는 냄새(강함)
안전성
안정한 화합물
耐 酸化性 우수
토양투과성
보통
우수
토양 흡착
토양 흡착 어려움
비점(℃)
119
64.4
응고점(℃)
‒96
0
비중(15℃)
0.999
0.799
황 함유량(wt%)
36.4
35.5
분자량
88
90
용해도(%, 20℃)
0.85
0.96
주입 시
변화
급변화
변화와 제어
제어용이
제어 난이
구 분
부취제의 주입방법
1.액체주입
펌프 주입방식―부취제를 소량의 diaphragm pump
로 직접 주입시키는 방식(규모가 큰 설비)
적하 주입방식―부취제 주입 용기를 가스 압력으로
균형을 유지시켜 중력에 의해 부취제를 가스
흐름 중으로 떨어지게 하는 방식 (소규모 설비)
2.증발식 주입
By-pass 증발식―부취제가 들어있는 용기에 가스를
지속적으로 흐르게 하면 가스는 부취제 증발로
인해 거의 포화상태가 된다.
가스 유량의 부취제 포화가스가 가스 배관
으로 흘러 들어가 일정비율로 부취하는 방식
Ⅴ. 화재안전성
♣
LNG 누출에의한 고장수목분석(Fault tree)작성
1.저장탱크 과충전(Overfill)
2.저장탱크 과압(Overpressure)
3.저장탱크 부압(Vacuum)
4.배관구간의 열팽창
5.압력안전밸브 or 배기밸브 열림
6.기계적 건전성 상실
7. 탱크입구와 출구배관 연결부 손상

이상의 최소 단절 군이 전체 누출빔도의 98%.

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고장수목분석(Fault tree)은 미 화공학회
화학공정안전센터(CCPS)에서 이용
LNG 저장탱크 대한 위험성과 조업성
(HAZOP)의 manual을 작성하여 가스 누출
을 철저히 관리.
감사
합니다.