우리가 몰랐던 LPG의 모든 것: 제조부터 활용까지 A to Z

액화석유가스(LPG, Liquefied Petroleum Gas)는 우리 생활과 산업 전반에 걸쳐 중요한 에너지원으로 자리 잡고 있습니다. 편리한 운송과 높은 열효율, 그리고 상대적으로 낮은 환경오염물질 배출 덕분에 가정용 취사·난방부터 자동차 연료, 산업용 공정까지 그 쓰임새가 매우 다양합니다. 이 글에서는 LPG가 어떻게 만들어지고, 우리 삶의 어떤 분야에서 활약하고 있는지 상세히 알아보겠습니다.

 

1. LPG란 무엇인가?

LPG는 원유를 정제하거나 천연가스를 처리하는 과정에서 생산되는 탄화수소 가스를 상온에서 압력을 가해 액화시킨 것입니다. 주성분은 **프로판(Propane, C₃H₈)**과 **부탄(Butane, C₄H₁₀)**이며, 이 두 성분의 혼합 비율에 따라 용도가 달라집니다.

• 프로판: 끓는점이 -42℃로 낮아 저온에서도 쉽게 기화되므로 주로 겨울철 난방용이나 고지대 등 기온이 낮은 환경에서 사용됩니다.
• 부탄: 끓는점이 -0.5℃로 비교적 높아 따뜻한 지역이나 휴대용 가스레인지 연료로 주로 사용됩니다.

일반적으로 공기보다 무겁고(프로판 약 1.5배, 부탄 약 2배), 액화 시 부피가 약 1/250로 줄어들어 적은 공간에 많은 양의 에너지를 저장하고 운송할 수 있다는 큰 장점을 가집니다.

2. LPG는 어떻게 만들어지는가?

LPG의 제조 방법은 크게 두 가지로 나뉩니다. 전 세계 LPG 생산량의 약 60%는 천연가스 채굴 과정에서, 나머지 40%는 원유 정제 과정에서 생산됩니다.

가. 원유 정제 과정에서의 생산

정유 공장에서는 시커먼 원유를 분별증류탑에 넣고 가열하여 끓는점 차이를 이용해 여러 가지 석유제품으로 분리합니다. 이 과정에서 끓는점이 가장 낮은(35℃ 이하) 유분층에서 LPG가 분리됩니다.

1. 원유 가열: 원유를 약 350℃ 이상으로 가열하여 증기 상태로 만듭니다.
2. 분별증류탑 투입: 뜨거운 증기를 분별증류탑 하부로 주입하면, 증기는 위로 올라가면서 서서히 식습니다.
3. 성분 분리: 끓는점이 높은 아스팔트, 중유 등은 탑 하부에 액체로 남고, 끓는점이 낮은 휘발유, 나프타, 등유, 경유 등은 중간 부분에서, 그리고 끓는점이 가장 낮은 LPG는 최상층부에서 가스 형태로 분리됩니다.
4. 액화: 이렇게 분리된 가스를 포집하여 압력을 가하고 냉각시켜 액체 상태의 LPG를 생산합니다.

나. 천연가스 처리 과정에서의 생산

유전이나 가스전에서 채굴된 천연가스(주성분: 메탄)에는 프로판, 부탄과 같은 무거운 탄화수소 성분과 불순물이 섞여 있습니다. 파이프라인으로 공급되는 순수한 천연가스(LNG의 원료)를 만들기 위해 이러한 성분들을 분리하는 과정에서 LPG가 생산됩니다.

1. 불순물 제거: 채굴된 천연가스에서 수분, 황화합물 등의 불순물을 먼저 제거합니다.
2. 가스 분리 플랜트: 불순물이 제거된 천연가스를 심냉법(Deeply Refrigerated Method)이나 흡수법(Oil Absorption Method) 등을 통해 냉각 및 압축합니다.
3. LPG 추출: 이 과정에서 주성분인 메탄보다 무거운 프로판과 부탄이 먼저 액화되어 분리됩니다.
4. 정제 및 액화: 분리된 프로판과 부탄을 추가 정제하여 최종적으로 LPG 제품을 만듭니다.

3. LPG의 다채로운 활용 분야

LPG는 높은 에너지 효율과 편리성, 친환경성을 바탕으로 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

가. 가정·상업용

• 취사 및 난방: 도시가스 배관망이 설치되지 않은 농어촌, 도서 산간 지역이나 단독주택에서 주된 취사 및 난방 연료로 사용됩니다. 식당 등 상업 시설에서도 높은 화력이 필요한 조리용으로 널리 쓰입니다.
• 온수 공급: 가스 순간온수기의 연료로 사용되어 필요할 때마다 빠르게 온수를 공급합니다.

나. 수송용

• LPG 자동차: 미세먼지나 질소산화물(NOx) 배출이 적어 친환경 자동차 연료로 각광받고 있습니다. 주로 택시, 렌터카, 장애인 차량에 사용되었으나, 2019년 규제 완화 이후 일반인도 구매가 가능해져 SUV 등 다양한 차종으로 확대되고 있습니다.
• 선박 연료: 국제해사기구(IMO)의 환경 규제가 강화됨에 따라, 황산화물(SOx) 배출이 없는 LPG를 연료로 사용하는 선박이 늘어나는 추세입니다.

다. 산업용

• 공업용 가열로: 금속 가공, 유리 및 도자기 생산 등 고온의 열이 필요한 공정에서 균일하고 정밀한 온도 제어가 가능하여 연료로 사용됩니다.
• 지게차 연료: 실내에서 운행하는 지게차의 경우, 매연 발생이 적은 LPG 연료 지게차가 널리 사용됩니다.
• 에어로졸 분사제: 스프레이 제품의 내용물을 분사시키는 압축가스(분사제)로도 활용됩니다.

라. 석유화학 원료용

• 플라스틱 생산: LPG의 프로판에서 프로필렌을, 부탄에서 부타디엔을 추출하여 플라스틱, 합성고무 등 다양한 석유화학 제품의 기초 원료로 사용됩니다. 이를 '나프타 분해 공정(NCC)'의 대체 원료로 활용하는 '프로판 탈수소화 공정(PDH)'이 대표적입니다.

4. LPG, LNG, 도시가스와의 비교

구분	액화석유가스 (LPG)	액화천연가스 (LNG)	도시가스 (PNG)
주성분	프로판 (C₃H₈), 부탄 (C₄H₁₀)	메탄 (CH₄)	메탄 (CH₄)
공기 대비 비중	무거움 (약 1.5~2.0배)	가벼움 (약 0.6배)	가벼움 (약 0.6배)
공급 방식	용기(가스통) 단위로 배달	탱크로리, 선박으로 운송 후 기화시켜 배관 공급	배관망을 통해 직접 공급
특징	• 액화가 용이하여 저장/운송 편리 • 누출 시 바닥에 체류	• 초저온(-162℃)에서 액화 • 대규모 저장/운송 시설 필요	• LNG를 기화시킨 상태 • 초기 배관 투자비 높음
주요 용도	가정·상업용, 차량용, 산업용	발전용, 산업용, 도시가스 원료	가정·상업용 난방/취사

 

안전성 측면: LPG는 공기보다 무거워 누출 시 낮은 곳에 고이는 특성이 있어 환기가 중요합니다. 반면, 도시가스의 주성분인 메탄은 공기보다 가벼워 누출 시 위로 날아가 비교적 안전하다고 평가됩니다.

5. 국내외 LPG 시장 현황 및 전망

세계 시장: 친환경 에너지에 대한 수요 증가와 개발도상국의 에너지 소비 확대로 인해 세계 LPG 수요는 꾸준히 증가하고 있습니다. 특히 아시아 태평양 지역이 가장 큰 시장을 형성하고 있으며, 가정·상업용 및 석유화학 원료용 수요가 성장을 견인하고 있습니다.

국내 시장: 대한민국에너지대전 통계에 따르면 2023년 국내 LPG 소비량은 총 1,061만 톤으로, 석유화학 원료용(57.4%)이 가장 큰 비중을 차지했으며, 가정·상업용(16.5%), 수송용(13.4%), 산업용(7.8%)이 그 뒤를 이었습니다. 과거 수송용이 시장을 주도했지만, 친환경 정책과 석유화학 공정의 원료 다변화 추세에 따라 시장 구조가 변화하고 있습니다.

정부는 미세먼지 저감 대책의 일환으로 LPG 1톤 트럭 지원 사업을 펼치고 있으며, 친환경 선박 연료로서의 가능성도 주목받고 있어 LPG의 역할은 앞으로도 중요하게 유지될 전망입니다.

이처럼 LPG는 단순한 연료를 넘어, 우리 생활을 편리하게 하고 산업을 움직이며, 더 깨끗한 환경을 만드는 데 기여하는 중요한 에너지 자원입니다.