상압증류탑(Crude Distillation Unit, CDU)은 원유를 비등점의 차이에 따라 LPG, Naphtha, Kerosene, Diesel, B-C유분으로 분리하는 시설입니다.
원유를 구성하고 있는 성분들이 일정한 압력과 온도 하에서 기체로 증발되려는 성질이 각각 다른점을 이용하는 것인데요. 탑 내부의 온도와 압력을 높이에 따라 점차 변화시켜, 혼합되어 있는 유분을 각각의 유분으로 분리하는 원리입니다.
원유 정제 시 생산되는 경질유분(LPG, Naphtha유분), 중질유분(B-C유분)을 제외한 등 유유분(Kerosene유분)과 경유유분(Diesel유분)을 중간유분(Middle Distillate)으로 부릅니다. 이 중에서 등유유분은 끓는점이 200~250℃ 사이에 있는 탄화수소들의 혼합물유 다음으로 추출됩니다.
경유는 도시가스의 열량을 높이는 데에 사용되었기 때문에 Gas Oil이라 불립니다.
또 디젤 엔진의 연료로 쓰임에 따라 Diesel Oil이라고도 불리죠. 이 밖에도 석유버너의 연료로 쓰이기도 하고 기계세척에 쓰이기도 한답니다. 단순한 연료나 원료로 쓰일 때는 간단히 정제해서 사용해도 무방하지만 디젤 기관의 연료로 쓰일 때에는 보다 순수하게 정제를 해야 합니다.
GS칼텍스에는 이를 위해 고유황 등·경유를 고온고압 하에서 촉매와 수소를 이용하여 탈황하는 등·경유 수첨 탈황 시설(Kero-Diesel HydroDeSulfurization Unit, KD-HDS)을 이용합니다.
유분 속에 있는 유황 성분은 수소에 의해 유화수소(H2S) 형태로 회수되며, 이는 유황 회수 시설에서 다시 용융유황으로 회수됩니다.
황함량 10PPM 이하의 초저유황경유는 내수 차량용으로 쓰이고, 황함량 500PPM이하의 저유황경유는 내항선의 연료유로 쓰입니다. 초저유황경유와 저유황경유는 상압증류탑에서 추출된 경유유분을 업그레이딩 공정 반제품들과 함께 KD-HDS 공정에 원료로 투입해서 생산해냅니다.
반면 황함량 규격에 따라서 세분화된 제품들이 만들어지는 고유황경유는 KD-HDS 공정을 거치지 않습니다. 단순히 상압증류탑에서 추출된 경유유분에 초저유황경유 또는 저유황경유를 블렌딩해서 생산해냅니다.
이렇게 생산된 고유황경유는 외항선의 연료유로 쓰이지만, 일부는 산업용으로 소비됩니다. 일부 선박의 연료유로 쓰이는 경유는 세금을 감면받기 때문에, 면세유의 불법 유통을 방지코자 붉은색의 착색제가 주입됩니다.
경유의 중요한 규격은 세탄가와 저온유동성이라고 볼 수 있습니다. 열기관의 연료로서의 적합성을 판정하는 중요한 특성은 착화성입니다. 착화성이란 연료·공기 혼합기가 스스로 착화하는 성질을 말하는데요. 디젤기관에서는 연료가 실린더 내 고온고압의 공기 중에 분사·착화될 때, 착화지연기간이 길어지면, 그 동안 실린더 내에 분사·누적된 연료량이 많아지게 됩니다.
이 누적된 많은 양의 연료가 일시에 급격히 착화·연소·팽창하게 되면 피스톤-헤드에는 고열과 함께 심한 충격이 가해지게 되고, 이는 실린더 벽을 타격하는 소음 즉, 노크(knock)로 나타나게 되는 것이죠.
디젤기관에서 노크(knock)를 동반하지 않는 정상연소(normal combustion)를 가능하게 하기 위해서는 연료의 착화성이 우수해야 합니다. 경유의 착화성은 세탄가(cetane number) 또는 세탄지수(cetane index)로 표시하는데요. 이 수치가 높을수록 경유의 착화성이 높음을 의미합니다.
경유는 각종 탄화수소의 혼합물이기 때문에 일정한 응고점을 나타내지는 않습니다. 그러나 저온으로 냉각되어 감에 따라 경유에 들어있는 왁스(wax) 성분이 석출되거나, 점도가 상승하여 결국은 유동성을 상실하게 되죠. 따라서 저온유동성은 저온에서 연료가 연료탱크로부터 여과기를 거쳐 분사노즐까지의 연료공급 관로를 유동할 수 있는지의 여부를 판단하는 기준이 됩니다.
GS칼텍스는 지난 2008년 11월 제4 KD-HDS 완공에 따라 1일 총 27만 배럴의 등·경유 탈황시설 능력을 보유하게 되었습니다.
2010년 7월에는 왁스 성분을 획기적으로 제거하고 황 등 오염물질을 최소화하는 하루 7만5천 배럴 처리 규모의 디젤 디왁싱 프로젝트(Diesel Dewaxing Project)의 기계적 준공을 완료하고 본격적인 상업가동을 시작했습니다.
촉매와 수소 반응 기술을 통해 디젤에 포함된 파라핀 왁스 성분만을 골라 제거함으로써 디젤 손실을 최소화하며, 황 회수량을 높일 뿐만 아니라 불완전 연소를 감소시킴으로써 일산화탄소 등 유해 물질을 크게 줄이는 고품질의 친환경 제품을 생산하는 장치입니다.
또 이 장치를 통해 생산된 경유를 자동차 연료로 사용할 경우, 저온 유동성 향상을 통해 겨울철 연료 시동성을 높이는 한편, 세탄가 증가에 따라 디젤 노킹이 감소해 엔진의 효율성도 향상시키는 등 에너지 효율화를 도모할 수 있도록 했죠.
환경부 수도권대기환경청은 지난해 하반기 국내에서 판매되는 자동차연료를 대상으로 환경품질을 조사했습니다. 그결과 GS칼텍스의 경유는 황함량, 밀도, 다고리방향족, 윤활성, 세탄지수 등 총 5개 항목에서 모두 별(★) 5개로 최고등급을 받았습니다.
이는 세계 연료헌장 또는 캘리포니아 대기관리청 기준을 의미합니다. 여수공장에서는 생산된 하루 24만 배럴의 경유는 탱크를 탑재한 화물 자동차인 탱크로리(tank lorry)와 수도권까지 뻗어있는 송유관을 통해 전국에 있는 GS칼텍스 주유소로 배달됩니다.
이뿐 아닙니다. 유조선을 타고 호주, 유럽, 싱가폴, 필리핀, 아프리카까지 기나긴 여행을 떠납니다. GS칼텍스가 생산해 내는 제품들 중에서 최대 물량을 자랑하는 대표제품 경유. 전세계 구석구석 그 어디라도 친환경 고품질 에너지를 선사하러 오늘도 먼 길을 부지런히 나서봅니다.
writer
- 박주영 대리 / 경영지원본부 뉴미디어팀
씩씩하고 털털하다 자부하는 성격파 GS칼텍스 사보 담당.
매년 빡센 여행을 통해
사람을 배우고, 인생을 배우고, 세상을 배우고 있다.인사이트한 이야기가 있는 Insight of GS Caltex에서 다양한 즐거움을 만나보세요.