| 분별증류로 얻는 석유 제품 | |
| [ruby(LPG,ruby=액화석유가스,color=white)] | ~30℃ |
| 휘발유 | 30~140℃ |
| 나프타 | 140~180℃ |
| 등유 | 180~250℃ |
| 경유 | 250~350℃ |
| 중유 | 350℃~ |
| 윤활유 | 잔여물 |
| 아스팔트 | |
1. 개요
중유(重油)는 원유(原油)를 분별증류해서 얻어지는 석유의 일종이다.2. 상세
증류유(distillate)나 잔류유(residue)의 형태로 얻을 수 있는 석유제품이다. 먼저 증류되는 여타 석유류가 투명하고 점도가 낮은 것과는 달리 중유는 까맣고 끈적끈적하다. 인화점이 40℃ 정도이고 면이나 양모 등의 심지가 달린 연소기구를 써야 연료유(mazut)로 쓸 수 있는 석유제품이면 대략 중유라고 분류할 수 있지만, 여기에는 경유도 포함된다. 그러니 엄밀히는 액체 형태로 얻어지는 석유제품 중 가장 밀도가 높은 것이 중유에 속한다. 다만, 기름 종류 가운데 밀도가 높다는 뜻이므로, 고체처럼 굳어있는 상태가 아닌 이상 물보다는 밀도가 낮다.원래 영어 표현은 heavy fuel oil인데[1], heavy는 떼버리고 그냥 fuel oil로만 쓰는 경우가 많다.[2]
3. 성분 및 화학적 성질
중유는 탄화수소가 주성분으로, 이외에 소량의 수분, 황, 알루미늄, 실리콘 등의 이물질을 함유하고 있으며 이물질 함량이 품질에 영향을 주기도 한다.중유 내의 탄화수소 분자의 길이는 제각각이라 화학적 성질도 탄화수소 분자의 길이에 따라 제각각이지만 대체로 다음과 같다.
| 밀도 | 890~1010g/L |
| 점도(15℃) | 5.5~14.0mm2/s |
| 점도(50℃) | 30~700mm2/s |
| 인화점 | 43~150℃ |
| 발화점 | 350℃ 이상 |
| kg당 발열량 | 10,000~11,000kcal |
보시다시피 열량이 상당히 높은 편에 속하는 공업용 기름이다. 괜히 경제적이라고 선박 등에서 주로 사용하는 것이 아니다. 연료유의 열량이 높을수록 보일러나 엔진의 효율이 좋아져 연료 소모량이 줄어든다.
4. 종류
각국별로, 용도별로 상이하다.4.1. 미국
ASTM[3] 분류체계를 쓴다. 6등급으로 분류되며 No.1부터 No.6까지 있다, 숫자가 클수록 고밀도, 고점도이다.좁은 의미에서의 중유는 No.5와 No.6만이 해당된다.
No.1[A]: 경질유(軽質油, light distillate)로 나프타, 휘발유, 항공유 등이 있다.
No.2[A]: Heating oil. 경유
No.3: IRM 903 oil 의 옛 이름.
No.4[B]: 벙커A에 어느 정도 대응된다.
No.5[B]: 벙커B와 대략적으로 비슷하다.
No.6: 중유. 한국의 벙커C에 해당.
4.2. 대한민국/일본
JIS K 2205 규격이다.A, B, C 또는 1, 2, 3종의 3등급으로 분류된다. A1, A2, B, C1, C2, C3의 6가지로 나눈다.
- A중유(1종) - 경유 90%, 나머지는 잔류유.
- 1호 - 저유황중유
- 2호 - 고유황중유
- B중유(2종) - 경유와 잔류유의 비율이 거의 같은 것.[8] 국제적으로는 대응되는 규격이 없다.
- C중유(3종) - 잔류유 90% 이상으로 가장 점도가 높다. 한국에서 지칭하는 벙커C유에 해당된다.
- 1호 - 50℃ 점도 250mm2/s 이하, 수분 함유량 총부피 0.5% 이하, 무기물 함유량 총질량 0.1% 이하, 황 함유량 총질량 3.5% 이하
- 2호 - 50℃ 점도 400mm2/s 이하, 수분 함유량 총부피 0.6% 이하, 무기물 함유량 총질량 0.1% 이하
- 3호 - 50℃ 점도 400~1,000mm2/s, 수분 함유량 총부피 2.0% 이하
4.3. 국제 표준
선박용 중유는 크게 증류유와 잔류유로 나뉘며, 1982년 영국에서 첫 표준이 만들어진 이래 가장 최근의 기준인 ISO 8217 규격이 2005년에 제정되었다. 선박용 연료는 종류에 관계없이 벙커오일(Bunker oil)이라고 부르기도 하지만, 대체로 국제표준기구(ISO) 규격에서, 해운업계에서 가장 많이 쓰이는 규격인 RMG 및 RMK 잔류유를 지칭하는 것으로도 정의되어 있다. 해당표준은 ISO 8217로써, 궁금하면 찾아보도록 하자.[9]- 선박용 증류유(Marine Distillate Fuel) - 4가지 종류가 있다.
- DMX
- DMA
- DMZ[10]
- DMB
- 선박용 잔류유(Marine Residual Fuel) - 11가지 종류가 있다. 숫자가 의미하는 것은 50℃에서의 점도. 굵은 글씨로 표현된 것은 15℃ 상태에서의 밀도가 1,000kg/m3보다 크다. 즉 물보다도 밀도가 크다. 통칭 IFO(Intermediate Fuel Oil). 중유와 경유의 배합비율로 구분한다.
- RMA 10
- RMB 30
- RMD 80
- RME 180
- RMG 180/380[11]/500/700
- RMK 380/500/700
5. 용도
중유는 대체로 선박 및 화력 발전, 화장장[12]에 널리 사용되고 있으며, 디젤 엔진[13], 증기터빈 보일러 및 가스터빈 등의 기관의 연료로 쓰인다. 증기 기관차가 상업운전되던 시대에는 같이 딸리는 탄수차에 중유탱크를 탑재하여 화력보충의 용도로 중유를 공급하거나 아예 중유만 쓰는 경우도 있었지만, 증기 기관차가 일선에서 물러나면서 이 기술은 거의 사장되었다. 단, 기념적인 목적이나 각종 이벤트에 동원하기 위해 새로 완전 복원되어 현업 복귀하거나 신조되는 증기기관차들엔 아직도 채용되고 있다.[14]중유는 상온에서는 점도가 매우 높기 때문에[15] 연료의 예열이 필요하며, 따라서 선박의 경우 연료탱크 및 공급계통에는 예열장치가 설치되어 있다.
연료 이외에는, 휘발유 생산을 위한 열분해공정인 크래킹(cracking)의 원료로도 쓰이고 있다.
6. 장단점
최대 장점은 경유 등에 비해 가격이 싸다는 것. 그래서 연료 소비가 많은 대형선박이나 대형 보일러 등에 많이 쓰인다. 또 탄소 함량이 높기 때문에 양에 비해서 많은 에너지를 얻을 수 있다. 따라서 많은 연료를 싣고 운항해야 하는 장거리 대형선박 등에 경제적이다. 또 탄소함량이 높아 코크스 제조 등의 화학적 제조에도 유용하다.단점은 거의 석탄이나 마찬가지일 정도로 탄소 성분이 많아 불완전 연소로 매우 많은 매연과 분진을 발생시킨다. 구식 선박은 그래서 연통에서 시커먼 연기를 뿜고 다녔다. 또 연소전에 원활한 연소를 위해 미리 예열을 해야하고 연소촉진제를 첨가하는 등 보일러 구조가 복잡해서 소형 보일러에는 부적합하다. 또 분별증류 시 아래에 남는 성분이므로 무거운 유황 등의 성분의 함량이 매우 높아서 이산화황 등 대기오염 물질을 많이 방출한다.
각종 해양사고에서 빠짐없이 등장하는 것이 중유의 일종인 벙커C유다. 위에 기술한 대로 대부분의 선박이 벙커C유로 가동되고 있기 때문. 최근 들어 LNG로 돌아가는 선박이 많아지고는 있다지만 기존에 만들었던 배들이 어디 가는 것이 아니고 LNG 추진 선박은 아직 안전성이나 선가 면에서 쉽게 도입하기 어려운 면이 있으며 당연하게도 현재 건조중인 상선들의 대부분이 벙커C유를 주연료로 사용한다. 대형 유조선(VLCC, Very Large Crude Carrier)이라면 말할 것도 없고, 일반 화물선이라도 대형선(VLOC, Very Large Ore Carrier; Capesize 등의 사이즈)의 경우 통상 2천 톤 내외, 많게는 5천 톤 가까이 연료를 들고 다니기 때문에 유출 시 피해가 결코 작지 않다. 2차 세계대전 전쟁 중 대파되거나 좌초된 배에서 흘러나왔던 기름도 바로 벙커C유. 때문에 중유의 사용은 점차 규제를 받고 있으며, 대표적으로 파나마 운하를 통과하는 선박은 진입 전 연료를 경유로 교체해야 하며, 미국 해안에서 19.3킬로미터[16] 이내에서는 선박연료로 사용이 금지되어 있다. 또한 중유 사용 선박에 장착된 정화장치인 스크러버[17]에도 각국에서 규제가 가해지면서 점차 중유의 입지가 좁아지고 있다.
기름 유출 사고 발생 시 1차적으로 사고해역의 생태계가 타격을 받게 되며, 3~4개월 동안 그 영향이 극대화된다. 그러나 바다의 자정작용[18] 덕분에 1년 정도 지나면 원상회복되는 경우가 많다고 한다.[19]
7. 관련 문서
[1] heavy라는 표현은 영미권에서 light oil, 경질유가 아닌 오일류를 지칭하는 말이고, 석유계에 한정되지 않는다. 그러나 대부분 석유계이니까 거의 그 말이 그 말이긴 한데, 학문적 수준에서의 엄밀성에서는 틀린 표현이다.[2] 선박한정으로 heavy fuel oil이 더 자주 쓰인다. 속칭 HFO[3] American Society for Testing and Materials[A] S5000, S500, S15 의 세 하위분류가 있다.[A] [B] No.2와 No.6의 혼합유[B] [8] GS칼텍스 기준 대략 3~4:6~7[9] ISO 규격문서의 열람은 보통 유료이므로, 단순 열람을 위해서는 KS 규격(보통 ISO 규격을 준용한다면 동일하다. 더구나 한글로 되어 있다!!)의 대응본을 찾아보면 된다.[10] 유럽, 미주 등 특정 해역에서 운항하는 선박연료의 유황 함유량 규제가 법제화 된 이후, 이에 따른 저점도 연료 사용으로 인한 기관 고착 등의 문제를 해소하기 위해 점도를 높인 버전.[11] 통상 상선용 저속디젤엔진에서 가장 널리 쓰이는 유류.[12] 최근에는 가스식으로 전환되고 있다.[13] 자동차와 철도차량은 경유 사용[14] 현재도 비공식적으로 251km/h라는 충격적인 과속을 한 PRR S1의 양산형 PRR T1이 아예 그걸 복원하려 만들어진 비영리단체가 설계도를 확보하고 공장을 세워서 한대를 5549로 끝난 기존 생산분에 이어 5550호란 번호를 부여하여 일부 남아있는 적당한 부품들을 제외한 나머지 모든 부품들을 새로 생산하며 신조하고 있다. 보일러 통은 이미 완료되었고, 차대 골조 설계도를 3D CAD로 옮기는 중이라고 한다. 참고로 T1의 기적은 웨스턴 메릴랜드 시닉 철도 사의 2-6-6-2 기관차 1309호에 이식되어 현업 운행 중이라 언제든지 떼서 복제할수 있다.[15] 1980년대 여의도 같은 대규모 아파트 단지에서는 난방 용도로 벙커C유를 흔히 사용하면서, 무단침입자나 불량학생들의 월담을 방지할 목적으로 아파트 단지 벽이나 금속 펜스에 이 기름을 바르는 일이 흔했다. 무척 끈적이는 검은 기름은 손이나 옷에 묻으면 쉽게 지워지지도 않았다.[16] 12마일. 즉 미국의 영해를 의미한다.[17] 배기가스에 있는 이산화황 등의 오염물질을 물을 이용하여 흡수하는 장치이다. 문제는 스크러버의 대부분이 '개방형'으로, 바닷물을 빨아들인 후 걸러낸 이산화황이 녹아있는 폐수를 그대로 바다에 방류하는 타입이다. 그래서 오염 형태가 대기오염에서 해양오염으로 바뀌었을 뿐 환경 측면에서는 눈가리고 아웅에 가깝다.[18] 유출된 기름의 10% 정도는 탄화수소를 먹이로 삼는 미생물에 의해 분해된다.[19] 반드시 원상복구되는 건 아니다. 동절기의 철새체류지 등에서 타이밍 나쁘게 기름유출사고가 터지면 멸종 위기까지 갈 수도 있다.