건류
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
건류는 공기를 차단한 상태에서 물질을 가열하여 열분해 반응을 일으키는 공정이다. 이 과정은 액체 연료, 황산, 코크스, 숯 등을 생산하는 데 사용되어 왔다. 건류는 석탄, 목재, 생활 쓰레기 등 다양한 물질에 적용될 수 있으며, 각 물질의 특성과 건류 조건에 따라 생성되는 물질이 달라진다. 산업적으로는 코크스, 콜타르, 목탄, 목초액 등을 생산하는 데 활용되며, 역사적으로는 백열전구 발명과 항공기 연료 생산에 기여했다.
더 읽어볼만한 페이지
- 열분해 - 목탄 가스
목탄 가스는 유기물을 불완전 연소시켜 얻는 가연성 가스로, 연료로 사용되며, 과거 석탄 가스의 대체재로 사용되었고, 현재는 일부 국가에서 자동차 및 산업용 발전기용으로 생산되어 에너지 자립 및 환경 문제 해결에 기여할 가능성이 있다. - 열분해 - 가스화
가스화는 탄소 함유 물질을 고온에서 산소, 증기, 이산화탄소와 반응시켜 합성 가스를 생산하는 공정으로, 도시 가스 생산 및 연료 부족 해결에 사용되었으며, 다양한 방식으로 열, 발전, 연료, 화학 물질 생산에 활용되고, 최근에는 재생 에너지 생산 기술로 주목받고 있다. - 증류 - 잔기
잔기는 분야에 따라 유해 화학물질 잔류물, 화학적 오염물질, 분자 구성 원자 또는 원자단, 중합체 사슬 내 단량체, 식품 생산 찌꺼기, 화투 패를 의미하는 다양한 용어이다. - 증류 - 분별 증류
분별 증류는 끓는점 차이를 이용하여 액체 혼합물을 여러 분획으로 분리하는 방법으로, 실험실과 산업 현장에서 원유 분리나 액체 산소 및 질소 생산 등에 활용되며, 증류탑 설계 및 리플럭스 사용으로 분리 효율을 높일 수 있다.
| 건류 |
|---|
2. 원리
2. 1. 화학 반응 예시
3. 역사
4. 응용 분야
이 방법은 석탄과 나무에서 액체 연료를 얻는 데 사용되어 왔다. 또한 황산염(SO₄²⁻)과 같은 무기 염을 열분해하여 이산화황(SO₂) 또는 삼산화황(SO₃) 기체를 생성하는 데에도 사용될 수 있으며, 이 기체는 물에 용해되어 황산을 얻을 수 있다. 이 방법으로 황산이 처음으로 확인되고 인공적으로 생산되었다.[2] 석탄, 오일셰일, 이탄 또는 나무와 같은 식물성 물질을 공기 없이 가열(건류)하면 기체, 액체 생성물 및 코크스/숯으로 분해된다. 분해 생성물의 수율 및 화학적 특성은 원료의 성질과 건류 조건에 따라 달라진다. 450 °C에서 약 600 °C의 온도 범위 내에서의 분해는 탄화 또는 저온 탈가스화라고 한다. 900 °C 이상의 온도에서는 이 과정을 코크스화 또는 고온 탈가스화라고 한다.[2] 석탄을 가스화하여 석탄 가스를 만들거나 코크스를 만들기 위해 탄화하면 콜타르가 부산물로 생성된다.
실험적인 예로는 아세트산나트륨의 건류에 의한 메탄 발생을 들 수 있다.
:CH₃COONa + NaOH → Na₂CO₃ + CH₄↑
산업적인 이용 예로는 석탄의 건류에 의한 코크스와 콜타르 제조, 목재의 건류에 의한 목탄·목초액·목타르 제조, 생활쓰레기를 건류하여 숯과 가연성 가스로 변환시켜 연료로 재활용하는 것 등이 있다.
역사적인 예로는 토머스 에디슨이 일본의 대나무를 건류하여 얻은 탄소 전극을 사용하여 백열전구를 발명했다. 또한 태평양 전쟁 말기 일본에서는 침엽수의 뿌리를 건류하여 얻는 송근유를 항공기 연료로 하는 검토가 있었다.
예를 들어 나무를 건류하면 목타르, 목초액, 목재가스/Wood gas영어가 발생한다. 참고로 목초액은 강한 산성을 나타내어 BTB 용액을 떨어뜨리면 노란색으로 변한다(푸른 리트머스 종이는 붉게 변한다). 목재가스는 수소, 일산화탄소, 메탄이 포함된 기체이다.
또한 아세트산칼슘을 건류하면 아세톤과 탄산칼슘을 얻을 수 있다.
4. 1. 석탄 건류
공기를 차단하여 자연발화를 억제하고 열분해 반응을 진행시킨다. 열분해 결과 물, 이산화탄소, 가연성 가스, 휘발성 유기화합물 등이 생성되어 유출되고, 탄소나 탄산염이 남는다.산업적인 이용 예로는 석탄의 건류에 의한 코크스와 콜타르 제조가 있다.
4. 2. 목재 건류
목재를 공기가 없는 상태에서 270°C 이상으로 가열하면 탄화가 시작되어 목탄이 생성된다.[3] 공기가 있으면 목재는 400~500°C에서 발화하여 연소되고 재가 남는다. 공기가 차단된 상태에서 목재를 가열하면 먼저 수분이 제거되고, 약 270°C에서 자발적으로 분해되는 발열 반응이 일어난다.[3] 이 과정에서 목재 탄화 부산물이 발생하며, 약 450°C에서 방출이 완료된다. 고체 잔류물인 목탄은 주로 탄소(약 70%)와 소량의 타르상 물질로 구성되며, 600°C 이상으로 가열해야 완전히 제거 또는 분해할 수 있다.[3]일반적인 숯 제조 과정에서는 부산물 증기와 가스가 연기로 대기 중에 방출되지만, 배출 가스를 물에 통과시켜 목초산(피로리그네우스산)을 회수하고, 응축되지 않는 목재 가스를 연소시켜 열을 공급할 수 있다.[3] 목재 가스는 연료로 사용 가능하며, 메탄, 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 산소, 질소 등으로 구성된다. 이 가스는 약 10.8 MJ/m³의 발열량을 가진다.[3]
활엽수를 건류하면 메탄올(목정)과 목탄이 생성되고, 소나무를 건류하면 송진과 송진이 분리되고 목탄이 남는다.[3] 자작나무껍질에서 얻은 자작나무 타르는 가죽 보호에 적합한 "러시아 오일"로 알려져 있다.[3] 목재 타르의 부산물은 테레빈유와 목탄이다.[3]
타르 가마는 스칸디나비아에서 목재로부터 타르를 생산하는 데 사용된 건류 오븐이다.[3] 숲 근처에 석회암으로 만들거나 땅에 구멍을 파서 만들었으며, 바닥은 경사진 배출구가 있어 타르가 흘러나올 수 있도록 하였다. 목재를 쪼개어 쌓고 흙과 이끼로 덮은 후 불을 지펴 타르를 생산했다.
공기를 차단하여 자연발화를 억제하고 열분해 반응을 진행시키면 물, 이산화탄소, 가연성 가스, 휘발성 유기화합물 등이 생성되어 유출되고, 탄소나 탄산염이 남는다.
나무를 건류하면 목타르, 목초액, 목재가스가 발생한다. 목초액은 강한 산성을 띠며, 목재가스는 수소, 일산화탄소, 메탄을 포함한다.
4. 3. 기타 응용
목재를 공기가 없는 상태에서 270°C 이상으로 가열하면 탄화가 시작되어 목탄이 생성된다.[3] 목재를 공기가 차단된 곳에서 가열하면 수분이 제거되고, 약 270°C에서 자발적으로 분해되는 발열 반응이 일어난다. 이 과정에서 발생하는 부산물은 온도가 상승함에 따라 방출되며, 약 450°C에서 완료된다. 고체 잔류물인 목탄은 주로 탄소(약 70%)와 소량의 타르상 물질로 구성된다.[3]일반적인 숯 제조 과정에서는 부산물 증기와 가스가 연기로 대기 중으로 방출되지만, 배출 가스를 물에 통과시켜 피로리그네우스산(목초산)을 회수하고, 응축되지 않는 목재 가스는 응축기를 통해 열을 공급하기 위해 연소될 수 있다.[3] 목재 가스는 연료로 사용 가능하며, 발열량은 천연가스의 약 1/3이다.[3] 활엽수를 증류하면 메탄올(목정)과 목탄이, 소나무 목재를 증류하면 송진과 송진이 생성된다.[3] 자작나무껍질에서 얻은 자작나무 타르는 가죽 보호에 적합한 "러시아 오일"로 알려져 있다.[3] 목재 타르의 부산물은 테레빈유와 목탄이다.[3]
타르 가마는 스칸디나비아에서 목재에서 타르를 생산하는 데 사용된 건류 오븐이다. 숲 근처에 석회암으로 만들어지거나 땅에 파낸 구멍 형태로 만들어졌으며, 바닥은 경사진 배출구가 있어 타르가 흘러나올 수 있도록 되어 있다.
건류는 자연발화를 억제하고 열분해 반응을 진행시킨다. 열분해 결과 물, 이산화탄소, 가연성 가스, 휘발성 유기화합물 등이 생성되어 유출되고, 탄소나 탄산염이 남는다.
실험적인 예로는 아세트산나트륨의 건류에 의한 메탄 발생이 있다.
:CH₃COONa + NaOH → Na₂CO₃ + CH₄↑
산업적인 이용 예로는 석탄의 건류에 의한 코크스와 콜타르 제조, 목재의 건류에 의한 목탄, 목초액, 목타르 제조, 생활쓰레기를 건류하여 숯과 가연성 가스로 변환시켜 연료로 재활용하는 것 등이 있다.
역사적인 예로는 토머스 에디슨이 일본의 대나무를 건류하여 얻은 탄소 전극을 사용하여 백열전구를 발명한 것과, 태평양 전쟁 말기 일본에서 송근유를 항공기 연료로 하는 검토가 있었다.
나무를 건류하면 목타르, 목초액, 가 발생한다. 목초액은 강한 산성을 나타내어 BTB 용액을 떨어뜨리면 노란색으로 변한다. 목재가스는 수소, 일산화탄소, 메탄이 포함된 기체이다.
아세트산칼슘을 건류하면 아세톤과 탄산칼슘을 얻을 수 있다.
5. 환경 및 사회적 영향
5. 1. 긍정적 측면
5. 2. 부정적 측면
5. 3. 더불어민주당의 입장
참조
[1]
서적
Forests of the United States: Their Use
https://archive.org/[...]
Government printing office
[2]
서적
Concise Encyclopedia Chemistry
https://archive.org/[...]
Walter de Gruyter
[3]
서적
Simple Technologies for Charcoal Making, Issue 41 of Forestry Papers Series
Food & Agriculture Org.
2015-02-15
[4]
서적
Forests of the United States: Their Use
https://archive.org/[...]
Government printing office
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com