부취제의 종류 및 조건

천연가스와 액화석유가스는 깨끗하고 유용한 에너지원으로 국내뿐만 아니라 전세계적으로 수요가 증가하고 있습니다. 가정·상업시설의 난방부터 산업·발전용까지 두루 쓰이기 그에 따른 안전관리도 매우 중요합니다. 그러나 이런 가스의 특성상 무색무취로 대기에 누출되었을 때 인지를 하지 못하고 점화원에 의해 폭발이 일어나는 사고가 빈번히 발생하고 있습니다. 오늘은 가스누출에 의한 사고 예방을 위해 사람이 후각으로 누출을 인지할 수 있도록 가스에 첨가하는 부취제에 대하여 알아보고자 합니다.

먼저 부취제의 종류에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 주로 사용하는 황부취제의 성분은 화학적 구조에 따라 ①메르캅탄류(Alkyl mercaptans), ②사슬형 황화물류(Alkyl sulfides) 및 고리형 황화물류(Cyclic sulfides)로 구분되며, 무황부취제는 아크릴레이트류(Acrylates) 성분에 의해 취기를 유지합니다.

1. 부취제의 종류

1) 메르캅탄류(Alkyl mercaptans)                                                                                                             메르캅탄은 일반적으로는 알코올과 아주 비슷한 성질의 화합물로 알코올의 산소 원자 대신 황 원자가 들어 있는 유기 화합물을 통틀어 이르는 말입니다. 황화합무 중에서도 특히 냄새가 강해 일반적으로 사람들이 인지하고 있는 가스냄새의 질을 가지고 있습니다.

① TBM(Tert-butyl mercaptan) 

양파 썩는 냄새를 가진 부취제로 메르캅탄류에서 가장 높은 산화 안정도 및 뛰어난 토양 투과성의 특징으로 부취제 성분으로써 가장 많이 사용합니다. 하지만 어는점(Freezing Point)가 1℃로 다소 높아 겨울철에 동결의 위험이 있어 단독으로 사용하지 못하고 다른 성분과 같이 혼합하여 사용합니다.

② EM(Ethyl mercaptan)

1880년대 독일에서 최초호 사용한 부취제로 원유 정제과정에서 부산물로 생성되는 황화합물 중 하나였으나, 현재는 사용하지 않음

③ IPM(Isopropyl mercaptan)

메르캄탄류에서 두번째로 높은 산화안정도를 가지고 있으며, 높은 냄새 강도와 낮은 어는점(-113℃)을 가지고 있습니다. IPM은 주로 TBM과 혼합하여 어는점을 낮추는데 사용하고 있습니다.

2) 사슬형 황화물류(Alkyl sulfide) 및 고리형 황화물류(Cyclic sulfide)                                                                사슬형 황화물류는 메르캅탄류와 비교하면 냄새의 강도가 약하기 때문에 단일 성분으로 사용은 부취제로써 적합하지 않으나, 화학적으로 안정하며 토양 투과성이 뛰어나 다른 성분과 혼합사용시 각 화합물의 물리화학적 특성을 서로 보완할 수 있습니다. 고리형 황화물류는 냄새의 질 및 강도가 우수하고 화학적으로 안정한 우수한 특성이 있어 부취제로 널리 사용되고 있습니다.

①DMS(Dimethyl sulfide)

Methyl기 2개가 Sulfide에 결합한 마늘 냄새가 나는 부취제로 산화 안정도가 높으며 토양 투과성도 좋습니다. 주로 TBM과 혼합하여 사용하나, 비점(Boiling Point)이 37℃로서 증기압이 다소 높아 증발 방식의 주입방법에는 적합하지 않습니다.                               

※ 부취제 주입방법: 액체 주입식(펌프주입 방식/적하주입 방식/바이패스 미터 연결 방식), 액체 증발식(바이패스 증발방식/위크 증발방식)  

② MES(Methylethyl sulfide)

Sulfide에 Methyl기 1개와 Ethyl기 1개가 결합한 구조로 산화안정도가 높고 TBM과 비슷한 비점(TBM: 64℃, MES: 65~67℃)을 가지고 있어 증기압이 비슷하여 혼합부취제인 TBM/MES는 증발 방식과 주압 방식의 부취설비에 적합합니다.

③ THT(Tetrahydrothiophene)

석탄가스 냄새가 나는 유일한 고리형 황화물류 부취제로써 단일 물질로 쓰입니다. 토양 투과성이 TMB과 DMS에 비해 나쁘지만, 화학적으로 안정하여 TBM등과 혼합물로 많이 쓰입니다.

3) 아크릴레이트류(Acrylates)                                                                                                                   MA(Methyl acrylate) 및 EA(Ethyl arcylate)는 무황부취제의 주요성분으로 토양 투과성이 우수합니다. 실제 사용되고 있는 현장을 본 적은 없습니다.

※ 유황부취제의 종류

부취제명	성분	조성(%)	주입량	비고
Vigileak Z	t-Butyl-Mercaptan	50	100ppm wt	LPG용
	Ethyl Methyl Sulfide	50
CP-630	t-Butyl-Mercaptan	13	200ppm wt	LPG용
	Ethyl Methyl Sulfide	5
	Dimethyl Sulfide	3
	C5-C6	27
TBM/THT	t-Butyl-Mercaptan	30	12~20mg/m3	도시가스용
	Tetrahydrotheophene	70

 

2. 부취제 조건

① 일반적으로 존재하는 냄새(생활냄새)와는 확연히 구별할 수 있고 누구든지 가스냄새로 인식할 수 있는 경고 냄새를 가질 것

② 극히 낮은 농도에서도 특유의 취기가 확인될 것   

③ 후각피로가 빨리 회복될 수 있는 것일 것

④ 사람에게 해가 없고 독성도 없을 것

⑤ 화학적으로 안정성이 높을 것. 즉, 가스의 공급계통을 부식시키거나 수송관 내에서 흡착이나 화학반을을 일으키지 않는 것

⑥ 완전히 연소되고 연소 생성물은 무해무취이어야 한다

⑦ 물성상 취급이 용이할 것

⑧ 토양투과성이 크 것

⑨ 저렴하고 구하기 쉬울 것

⑩​ 후각 이외의 검지 방법이 있을 것