휘발유(Gasoline) 품질 : 비중, 증기압, RVP, 증류성상, 법정규격

 

안녕하세요. EnerTravel입니다. 

오늘의 EnergyTok 주제는 지난시간 휘발유 일반 특성에 이은 '휘발유 품질 항목' 입니다.

2023.04.22 - [EnergyTok/정유·화학] - 휘발유(Gasoline, 가솔린)의 종류, 생산, 배합, 성능

휘발유(Gasoline, 가솔린)의 종류, 생산, 배합, 성능

 

 

휘발유 주요 품질 문제

1) 연비 저하

- 연비 : 단위 연료에 대한 자동차 주행거리

- 연비는 휘발유 제품의 비중과 관계가 있으며, 통상 밀도에 따른 연비차이는 2% 미만임

- 운전자의 운전습관, 도로 상태 등에 따라 10~25% 연비 차이 발생

- 휘발유 속 방향족화합물(Aromatic)이 높을수록, 산소화합물이 적을수록, 90% 증류온도가 높을수록 연비 향상 가능

항목(*)	조건	연비저하
대기온도	△32도	Max 13%
맞바람	+ 32 km/h	Max 6%
교통체증	△9 km/h	Max 15%
고속주행	+ 25 km/h	Max 25%
급가속	-	Max 20%
타이어공기압	△11psi	Max 6%

*자동차 운전조건에 따른 연료소모 특성에 관한 연구 2003, 자동차 성능시험연구소 박용성박사

 

2) 유사 석유제품

- 유사휘발유는 석유화학용제를 알코올과 혼합하여 제조하며, 톨루엔 주성분에 Paraffin계 용제를 소량 배합

- 휘발유에 부과되는 유류세 없이 휘발유 첨가제 등으로 판매하여 탈세하는 범죄행위 주의 필요

항목	휘발유	신너
비중, 15/4℃	0.72 ~ 0.74	0.81 ~ 0.88
옥탄가 (RON)	91 ~ 93	60 ~ 105
비점범위, ℃	37 ~ 210	50 ~120
아르마틱, vol%	24 이하	50 ~ 80
벤젠, vol%	1 이하	0 ~ 5
110℃ 증류량, %	60	95

 

법정 휘발유 품질 규격

휘발유는 범용 석유제품으로서, 그 품질 규격을 석유 및 석유대체연료사업법에서 엄격히 규정하고 있습니다.

주요 시험 및 검사항목	품질 규격(석대법 '18 ver.)
비중, 15/4 섭씨도	-
유황분, wt.ppm	10 이하
옥탄가(RON)	보통 휘발유: 91이상, 고급 휘발유: 94이상
현존검, mg/100ml	5이하
산화안정도, 분	480 이상
납함량, g/l	0.013 이하
증기압 kPa@37.8 섭씨도	변절기:44~82 하절기:44~60 동절기:44~96
10% 증류점	70 이하
50% 증류점	125 이하
90% 증류점	170 이하
종류점	225 이하
산소함량 wt%	2.3 이하
방향족함량, vol%	24 (21) 이하
올레핀함량, vol%	16 (19) 이하
벤젠함량, vol%	0.7 이하

 

휘발유 성능 관련 주요 품질 항목 

항목	주요 성능 및 의미
옥탄가 (RON)	- 휘발유의 Knocking을 방지하는 Anti- Knocking 성능을 수치로 표현 - Knocking 현상은 연료가 실린더 내에서 착화 이전에 자연 폭발하여, 금속성 소음과 함께 피스톤/실린더에 큰 충격을 가하는 현상 (연비와는 관련 없음)
증기압 (RVP)	- 제품의 휘발성향을 나타내는 항목: Reid Vapor Pressure
10%/50%/90% 유출점(온도)	- 연료의 일정량이 유출되어 나오는 순간의 온도 - 저온 시동 성능, 증기폐쇄 등에 영향, D50은 출력과 가속성에 영향
방향족/벤젠 함량	- 고옥탄 (RON100이상) 유분, 부피당 발열량 높음
황/올레핀 함량	- 황 : 배기가스 저감창치의 성능을 저하시키며 연소시 SOx 생성 - 올레핀 : 엔진 내부에 침전물 유발
산화안정도/ 현존검/ 동판부식도	- 연료의 저장/ 사용시 안정성을 확보하기 위한 항목들

* SOx (Sulfur Oxides) : 다양한 황 산화물의 대표 명칭 SO, SO2, SO3, S2O2 등이 있음

 

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옥탄가 개념

-노킹(Knocking) 현상 : 휘발유 엔진이 점화될 때 휘발유가 불규칙적으로 폭발되며 큰 소음과 진동을 유발하는 현상

- Anti Knocking을 평가하는 지표인 옥탄가 숫자는 노말헵탄의 옥탄가를 0으로, 이소옥탄의 옥탄가를 100으로 산정, 연료의 노킹 강도를 표준연료의 이소옥탄 혼합비율로 표현

-RON (Research Octane Number) : 저속에서 Anti- Knock 측정

-MON (Motar Octane Number) : 고속에서 Anti- Knock 측정

-AKI (Anti- Knock Index) : (RON+ MON)/2

휘발유 배합용 반제품	RON 값	생산공정
RFCC LCN	93	RFCC
Raffinate	75	석유화학
Alkylate	97	RFCC
MTBE	125	RFCC, 석유화학
T- LSR	80	CDU
Butane	97	CDU 등
Pentane	84	석유화학
Hvy, Aro	125	석유화학

 

무연/유연 휘발유

-노킹 문제 해결을 위해, 저렴한 가격으로 기름에 잘 녹아들며 연료가 부드럽게 연소하도록 돕는 '납'을 휘발유에 첨가하여 노킹 방지

-그러나, 납(테트라에틸납)의 훌륭한 노킹방지 성능에도 불구하고 인체 유해성으로 인해 유연 휘발유의 사용은 완전히 종식

-'미국('86년), 한국('93년), 알제리('21년) 유연휘발유 유통 및 사용 전면 금지

 

증류성상 (Distillation)이란?

-D10% ↑ Vapor Lock↓ / 저온시동성 상승

-D50% ↑ 단거리연비 감소, 출력감소↓ / 가속성 및 출력 상승

-D90% ↑ 장거리연비 상승↓ / 청정성능 상승

 

출력과 가속성

-출력 (마력) : 동력계통에 전달되는 총 힘의양토크 x 회전수 (rpm)

-토크 (Torque) : 바퀴 회전수 단위당 힘

-가속성 : 순간응답성능으로, 출력이 높으면 가속성이 높아짐 (D50%에 영향)

 

염료(Dye)

-휘발유 제품간 구분위해 염료 필수 첨가 (법적)

*보통휘발유 : 노란색/ 고급 휘발유 : 초록색

 

청정제

-엔진 내 불순물 침적을 예방/ 제거 등 휘발유의 청정성 (IVD, CCD) 향상 위해 첨가

-Gasoline 엔진의 Deposit (침적물)은 2가지로 구분되며, 첨가제를 통해 Deposit을 제어함

-엔진 내 Deposit이 쌓이면 요구 옥탄가 상승 및 Fuel의 불규칙한 분사 패턴을 유발하여 출력 및 연비 감소

-Intake Valve Deposit: 흡기밸브 침적물로 Fuel 분사 불규칙 야기

-Combustion Chamber: 엔진 실린더 내 침적물로 공간 축소 하지만 성능에는 크게 영향 X

 

 

오늘은 '휘발유 품질항목'에 대하여 알아보았습니다!
다음 글에서는 겨울철 난방용으로 많이 사용되는 "실내등유 생산공정"에 대해 알아보도록 하겠습니다.

2023.04.22 - [EnergyTok/정유·화학] - 겨울철 석유난로 연료 실내등유(Kerosene) 생산 공정

겨울철 석유난로 연료 실내등유(Kerosene) 생산 공정