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등유

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목차

1. 개요

등유는 석유 분별 증류를 통해 얻는 탄화수소 혼합물로, 다양한 등급이 있으며 연료, 용매, 로켓 연료 등으로 사용된다. 150~275 °C 온도 범위에서 정제되며, 밀도는 0.78~0.81 g/cm³이다. 등유는 1-K와 2-K 등급으로 나뉘며, 영국에서는 랜턴, 난방, 항공유 등 다양한 용도로 사용되는 여러 등급의 등유가 정의되어 있다. 등유는 로켓 연료, 가정용 난방, 취사 등에 사용되었으며, 특히 제트 연료로 널리 사용된다. 그러나 등유는 흡입 시 치명적일 수 있으며, 세계보건기구는 유해한 미세먼지 배출을 이유로 가정용 등유 사용 중단을 권고한다.

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등유
일반 정보
정제된 등유
정제된 등유
종류액체
색상투명하거나 옅은 노란색
특성
화학식C12H26 (일반적인 대표식)
분자량170-180 g/mol
밀도0.78-0.81 g/cm³
녹는점-47 °C (-53 °F; 226 K)
끓는점150 °C에서 300 °C 사이
점도1-2.4 cSt (20 °C에서)
위험성
인화점37–65.5 °C (99–150 °F)
자연 발화 온도210 °C (410 °F; 483 K)
폭발 한계0.7–5.0%
기타 정보
용도연료
용매
관련 화합물석유
휘발유
경유

2. 성질 및 등급

등유는 150°C에서 275°C 사이에서 석유를 분별 증류하여 얻는 탄화수소 혼합물로, 밀도는 0.78~0.81 g/cm3이다.[69] 물에는 거의 섞이지 않지만, 석유계 용매와는 잘 섞인다. 인화점은 37°C~65°C이고, 자연 발화 온도는 220°C이다.[70] 연소열은 경유와 비슷하며, 저위 발열량은 43.1 MJ/kg, 고위 발열량은 46.2 MJ/kg이다.[71] 등유 1kg을 태우면 약 3kg의 이산화탄소가 배출된다.

ASTM과 영국에서는 등유를 두 가지 등급으로 분류한다. ASTM 표준은 1-K 등급(황 함량 0.04% 미만)과 2-K 등급(황 함량 0.3%)으로 나뉘며,[16] 1-K 등급이 연소 시 매연과 유해 물질이 적고 유지 보수가 덜 필요하다.[17] 영국 표준(BS 2869)은 Class C1(가벼운 등급, 랜턴 등에 사용)과 Class C2(가정용 난방유)로 나눈다.[18] 국가 및 국제 표준에서는 항공유로 사용되는 등유의 특성(인화점, 어는점 등)과 첨가제를 정의한다.

2. 1. 구성 성분

등유는 150°C에서 275°C 사이에서 석유를 분별 증류하여 얻는 탄화수소 혼합물이다. 이 혼합물은 한 분자에 6개에서 16개의 탄소 원자를 포함하는 탄소 골격으로 구성된다.[69] 등유는 일반적으로 9~16개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소 분자로 구성된다.[12]

원유의 출처나 정제 과정에 관계없이, 등유의 주요 성분은 가지형 및 직선형 알칸(탄화수소 사슬)과 나프텐(사이클로알칸)이며, 이들은 보통 부피의 70% 이상을 차지한다. 방향족 탄화수소(알킬벤젠(단일 고리) 및 알킬나프탈렌(이중 고리) 등)는 일반적으로 등유 부피의 25%를 넘지 않는다. 올레핀은 일반적으로 부피의 5%를 넘지 않는다.[14]

ASTM에서는 두 가지 등급의 등유를 인정한다. 1-K 등급(중량 기준 황 함량 0.04% 미만)과 2-K 등급(중량 기준 황 함량 0.3%)이다.[16] 1-K 등급 등유는 2-K 등급보다 연소 시 매연과 유해 물질이 적고, 유지 보수가 덜 필요하여 실내 난방기와 스토브에 더 적합하다.[17]

영국에서는 두 가지 등급의 등유가 정의되어 있다. BS 2869 Class C1은 가장 가벼운 등급으로 랜턴, 캠핑 스토브 및 심지 난로에 사용되며, 일부 고전적인 내연 기관에서는 트랙터 증기유 대체제로 휘발유와 혼합하여 사용된다.[18] BS 2869 Class C2는 더 무거운 증류물로 가정용 난방유로 사용된다.

2. 2. 연소

등유의 인화점은 37°C~65°C이며 자연 발화 온도는 220°C이다.[70]

등유의 연소열은 경유와 비슷하다. 저위발열량은 43.1 MJ/kg (약 18,500 Btu/lb)이며 고위발열량은 46.2 MJ/kg이다.[71][15]

등유 1kg을 태우면 약 3배 정도(3kg)의 이산화탄소가 배출된다.

2. 3. 물리적 성질

Kerosene영어은 밀도가 0.78g/cm3에서 0.81g/cm3 사이인 액체이다. 섭씨 150도에서 275도 사이에서 석유를 분별 증류하여 얻을 수 있으며, 한 분자에 6개에서 16개의 탄소 원자를 포함하는 탄소 골격 혼합물이다.[69] 등유는 석유 용매와는 섞이지만 물과는 섞이지 않는다.

인화점은 섭씨 37도에서 65도 사이이며, 자연 발화 온도는 섭씨 220도이다.[70] 등유의 어는점은 등급에 따라 다르며, 항공유로 사용되는 등유는 섭씨 -47도로 표준화되어 있다. 1-K 등급 등유는 약 -40°C에서 언다.[20]

등유의 연소열은 경유와 비슷하다. 저위 발열량은 43.1MJ/kg(약 18500Btu/lb)이며, 고위 발열량은 46.2MJ/kg이다.[71] 등유 1kg을 태우면 약 3kg의 이산화탄소가 배출된다.

ASTM은 두 가지 등급의 등유를 인정한다. 1-K 등급(중량 기준 황 함량 0.04% 미만)과 2-K 등급(중량 기준 황 함량 0.3%)이다.[16] 1-K 등급 등유는 2-K 등급보다 연소 시 매연과 유해 물질이 적고, 유지 보수가 덜 필요하여 실내 난방기와 스토브에 더 적합하다.[17]

페르시아 학자 라제스는 9세기에 처음으로 등유를 증류하였다.

2. 4. 등급

ASTM은 두 가지 등급의 등유를 인정한다. 1-K 등급(중량 기준 황 함량 0.04% 미만)과 2-K 등급(중량 기준 황 함량 0.3%)이다.[16] 1-K 등급 등유는 2-K 등급보다 연소 시 매연과 유해 물질이 적고, 유지 보수가 덜 필요하여 실내 난방기와 스토브에 더 적합하다.[17]

영국에서는 BS 2869 Class C1과 BS 2869 Class C2, 두 가지 등급의 등유가 정의되어 있다. BS 2869 Class C1은 가장 가벼운 등급으로 랜턴, 캠핑 스토브 및 심지 난로에 사용되며, 일부 고전적인 내연 기관에서는 트랙터 증기유 대체제로 휘발유와 혼합하여 사용된다.[18] BS 2869 Class C2는 더 무거운 증류물로 가정용 난방유로 사용된다. 고급 등유는 일반적으로 하드웨어, 캠핑 및 정원 용품점에서 5리터 또는 20리터 용기에 담아 판매되며, 자주 보라색으로 착색된다. 표준 등유는 일반적으로 유조선으로 대량 공급되며 착색되지 않는다.

국가 및 국제 표준에서는 항공유로 사용되는 여러 등급의 등유의 특성을 정의한다. 인화점과 어는점 특성은 작동 및 안전에 특히 중요하며, 표준에서는 정전기 제어 등을 위한 첨가제도 정의한다.

3. 역사

등유를 구하기 위한 줄. 러시아 모스크바, 1920년대


아브라함 파이니오 게스너는 1846년에 역청탄과 셰일에서 등유를 실험적으로 증류했고, 1854년에 상업 생산이 시작되었다


등유의 역사는 9세기 페르시아의 학자 라지가 원유를 증류하여 등유를 만드는 방법을 기록하면서 시작되었다. 이후 명나라 시대 중국에서도 석유를 정제하여 등유를 사용했다.

18세기에는 코크스 제조 과정에서 "석탄유"가 부산물로 알려졌지만, 연기가 많이 나서 실내 조명에는 부적합했다. 당시 실내 조명은 주로 고래 기름, 특히 향유고래 기름이 사용되었다.[24]

19세기 중반, 캐나다의 지질학자 아브라함 파이니오 게스너가 석탄에서 등유를 추출하는 새로운 공정을 개발했다. 그는 이 연료를 "케로신(Kerosene)"이라고 명명했다.[26] 비슷한 시기, 스코틀랜드의 화학자 제임스 영도 석탄에서 등유를 추출하는 방법을 개발하여 특허를 받았다.[26]

1850년대에는 미국의 새뮤얼 마틴 키어가 원유를 증류하여 "카본 오일"이라는 등유를 판매하기 시작했고,[31] 폴란드의 이그나치 우카셰비치는 석유 유출에서 나온 석유를 이용하여 등유 생산 공정을 개선했다.[34]

1859년 펜실베이니아에서 드레이크가 석유를 발견하면서 등유 생산은 석유 중심으로 전환되었다. 석유 기반 등유는 가격이 저렴하고 품질이 우수하여 빠르게 시장을 장악했다. 이로 인해 포경 산업은 쇠퇴하고, 등유는 주요 조명 연료로 자리 잡았다.

19세기 후반, 전기 조명이 등장하면서 등유는 조명 연료로서의 지위를 점차 잃어갔다. 그러나 20세기 초 자동차 연료로 사용되면서 새로운 수요가 발생했다.[37]

2022년 7월, 취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich)의 시험 프로젝트에서 이산화탄소와 물을 이용해 태양열로 등유를 생산하는 데 성공했다. 생산된 등유는 기존 항공 응용 분야에 사용될 수 있으며, "화석 연료에서 추출한 등유와 혼합하여 사용할 수도 있다."[38][39]

3. 1. 등유 증류의 시작

9세기에 페르시아 학자 라지가 원유를 등유 및 기타 탄화수소 화합물로 증류하는 과정을 처음으로 기록했다.[21] 그의 저서 ''키타브 알 아스라르''(''비밀의 책'')에서 라지는 알렘빅이라는 장치를 사용하여 등유("나프트 아비야드"라고 불림)를 생산하는 두 가지 방법을 설명했다. 한 가지 방법은 점토를 흡착제로 사용했고, 다른 방법은 염화암모늄과 같은 화학 물질을 사용했다. 휘발성 탄화수소가 대부분 제거되고 최종 생성물이 완전히 투명해져 안전하게 연소될 때까지 증류 과정을 반복했다. 같은 시기에 셰일 오일과 역청에서도 암석을 가열하여 기름을 추출한 다음 증류하여 등유를 생산했다.[21]

명나라 시대 중국에서도 석유를 추출하고 정제하여 등유를 만들었다.[22] 중국에서는 기원전 1500년경부터 석유를 등불을 밝히고 집을 난방하는 데 사용했다.[23]

1851년, 새뮤얼 마틴 키어는 자신이 발명한 방법으로 원유를 증류하여 "카본 오일"이라는 이름으로 지역 광부들에게 등유를 판매하기 시작했다. 그는 또한 자신의 제품을 태울 새로운 등잔을 발명했다.[31] 역사가들은 그를 "미국 석유 산업의 아버지"라고 부른다.[32] 1840년대부터 키어의 소금 광산은 석유로 오염되기 시작했다. 처음에 키어는 쓸모없는 석유를 인근 운하에 버렸지만, 나중에는 동부 펜실베이니아의 화학자와 함께 원유의 여러 증류물을 실험하기 시작했다.[33]

폴란드의 약사 이그나치 우카셰비치와 그의 파트너 얀 제는 리비우에 거주하면서 게스너의 등유 생산 공정을 개선하기 위해 다양한 증류 기술을 실험했는데, 지역의 석유 유출에서 나온 석유를 사용했다. 1853년 7월 31일 밤, 지역 병원 의사들은 응급 수술을 위해 우카셰비치의 새로운 등잔을 사용했다. 등잔이 매우 밝고 깨끗하게 타서 병원 관계자들은 여러 개의 등잔과 많은 양의 연료를 주문했다. 우카셰비치는 사업 파트너를 찾은 후 비엔나로 가서 정부에 자신의 기술을 등록했다. 우카셰비치는 1854년 폴란드 고르리체 지역으로 이주하여 그 후 10년 동안 폴란드 남부 전역에 여러 개의 유정을 개발하고 1859년 야슬로 근처에 정유소를 설립했다.[34]

3. 2. 셰일 오일과 역청에서의 등유 생산

9세기에 페르시아 학자 라지는 저서 ''키타브 알 아스라르''(''비밀의 책'')에서 알렘빅이라는 장치를 사용하여 등유 생산 방법 두 가지를 설명했다. 한 가지 방법은 점토를 흡착제로 사용했고, 다른 방법은 염화암모늄(염암)과 같은 화학 물질을 사용했다. 휘발성 탄화수소의 대부분이 제거되고 최종 생성물이 완전히 투명해져 안전하게 연소될 때까지 증류 과정을 반복했다.[21] 같은 시기에 셰일 오일과 역청에서도 암석을 가열하여 기름을 추출한 다음 증류하여 등유를 생산했다.[21]

3. 3. 석탄유에서 등유 발견

9세기에 페르시아 학자 라지가 원유/석유를 등유 및 기타 탄화수소 화합물로 증류하는 과정을 처음으로 기록했다. 그의 저서 ''키타브 알 아스라르''(''비밀의 책'')에서 의사이자 화학자인 라지는 알렘빅이라는 장치를 사용하여 ''나프트 아비야드''(백색 나프타)라는 등유 생산 방법 두 가지를 설명했다. 한 가지 방법은 점토를 흡착제로 사용했고, 다른 방법은 염화암모늄(염암)과 같은 화학 물질을 사용했다. 증류 과정을 반복하여 휘발성 탄화수소를 제거하고 최종 생성물을 투명하게 만들어 안전하게 연소시켰다. 같은 시기에 셰일 오일과 역청에서도 암석을 가열하여 기름을 추출한 다음 증류하여 등유를 생산했다.[21] 명나라 시대 중국에서는 석유를 추출하고 정제하여 등유를 만들었다.[22] 중국에서는 기원전 1500년경부터 석유를 등불을 밝히고 집을 난방하는 데 사용했다.[23]

1700년대 초부터 "석탄유"가 코크스와 콜타르를 만드는 부산물로 알려졌지만, 연기가 나는 불꽃 때문에 실내 조명에는 사용할 수 없었다. 도시에서는 코크스를 이용한 실내 조명이 있었지만, 도시 외곽과 도시 내부의 스폿 조명은 고래 기름, 특히 향유고래 기름을 사용했다.[24]

캐나다의 지질학자 아브라함 파이니오 게스너는 1846년에 샬럿타운에서 새로운 공정을 공개 시연했다.[25] 그는 레토르트에서 석탄을 가열하여 맑고 얇은 액체를 증류하여 우수한 램프 연료가 됨을 보여주었다. 그는 자신의 연료에 "케로신(Kerosene)"이라는 이름을 붙였는데, 이는 "밀랍 기름"을 의미하는 ''keroselaion''의 축약어이다.[26] 석탄에서 케로신을 추출하는 비용은 높았다.

게스너는 역청의 일종인 알버타이트를 사용하려 했으나, 뉴브런즈윅 석탄 합자회사에 의해 막혔다.[27] 1854년, 게스너는 뉴욕으로 이주하여 노스 아메리칸 가스 라이트 컴퍼니를 설립하고 특허를 양도했다.

게스너는 제임스 영의 미국 특허보다 2년 후인 1854년에 케로신 특허를 얻었다.[28][29] 게스너의 정제 방법은 영의 방법보다 우수하여 더 깨끗하고 향이 좋은 연료를 만들었다. 게스너 특허에 따라 케로신 제조는 1854년 뉴욕에서, 나중에 보스턴에서 시작되었으며, 역청탄과 셰일에서 증류되었다.[26] 게스너는 1854년에 "케로신"이라는 단어를 상표로 등록했고, 수년 동안 노스 아메리칸 가스 라이트 컴퍼니와 다우너 컴퍼니만이 미국에서 램프 오일을 "케로신"이라고 부를 수 있었다.[30]

1848년, 스코틀랜드의 화학자 제임스 영은 석탄 광산에서 스며 나오는 기름을 가지고 실험했다. 그는 석탄, 특히 "보그헤드 석탄"(토르바나이트)의 건류를 실험하여 여러 가지 액체를 추출했고, 그중 하나를 ''파라핀 오일''이라고 명명했다. 영은 1850년에 특허를 취득했고, 1851년에 배스게이트에 세계 최초의 상업용 정유 공장을 건설했다. 1852년, 그는 미국 특허를 취득했다. 이 특허는 이후 양국에서 유지되었고, 다른 생산자들은 그에게 로열티를 지불해야 했다.[26]

3. 4. 석유에서 등유 생산

원유/석유를 등유 및 기타 탄화수소 화합물로 증류하는 과정은 9세기에 페르시아 학자 라지가 처음 기록했습니다. 그의 저서 ''키타브 알 아스라르''(''비밀의 책'')에서 의사이자 화학자인 라지는 ''나프트 아비야드''(نفط ابيض, "백색 나프타")라는 등유 생산 방법 두 가지를 알렘빅이라는 장치를 사용하여 설명했습니다. 한 가지 방법은 점토를 흡착제로 사용했고, 다른 방법은 염화암모늄(''염암'')과 같은 화학 물질을 사용했습니다. 휘발성 탄화수소의 대부분이 제거되고 최종 생성물이 완전히 투명해져 안전하게 연소될 때까지 증류 과정을 반복했습니다. 같은 시기에 셰일 오일과 역청에서도 암석을 가열하여 기름을 추출한 다음 증류하여 등유를 생산했습니다.[21]

명나라 시대 중국에서는 석유를 추출하고 정제한 다음 등유로 만들어 사용했습니다.[22] 기원전 1500년경부터 중국에서는 석유를 등불을 밝히고 집을 난방하는 데 사용했습니다.[23]

1851년, 사무엘 마틴 키어는 자신이 발명한 방법으로 원유를 증류하여 "카본 오일"이라는 이름으로 지역 광부들에게 등유를 판매하기 시작했습니다. 그는 또한 자신의 제품을 태울 새로운 등잔을 발명했습니다.[31] 역사가들은 그를 "미국 석유 산업의 아버지"라고 부릅니다.[32] 1840년대부터 키어의 소금 광산은 석유로 오염되기 시작했습니다. 처음에 키어는 쓸모없는 폐기물로 여겨 석유를 인근 펜실베이니아 주요 운하에 버렸지만, 나중에는 동부 펜실베이니아의 화학자와 함께 원유의 여러 증류물을 실험하기 시작했습니다.[33]

폴란드의 약사 이그나치 우카셰비치와 그의 파트너인 Jan Zeh|얀 제pl는 리비우에 거주하면서 게스너의 등유 생산 공정을 개선하기 위해 다양한 증류 기술을 실험했는데, 지역의 석유 유출에서 나온 석유를 사용했습니다. 많은 사람들이 그의 연구를 알고 있었지만, 별로 주목하지 않았습니다. 1853년 7월 31일 밤, 지역 병원 의사들은 촛불로는 사실상 불가능한 응급 수술을 해야 했습니다. 그래서 그들은 우카셰비치와 그의 새로운 등잔을 찾아 심부름꾼을 보냈습니다. 그 등잔은 매우 밝고 깨끗하게 타서 병원 관계자들은 여러 개의 등잔과 많은 양의 연료를 주문했습니다. 우카셰비치는 자신의 연구의 잠재력을 깨닫고 약국을 그만두고 사업 파트너를 찾은 후 비엔나로 가서 정부에 자신의 기술을 등록했습니다. 우카셰비치는 1854년 폴란드 고르리체 지역으로 이주하여 그 후 10년 동안 폴란드 남부 전역에 여러 개의 유정을 개발하고 1859년 야슬로 근처에 정유소를 설립했습니다.[34]

1859년 펜실베이니아 서부에서 에드윈 드레이크가 석유를 발견한 것(드레이크 유정)은 대중의 큰 관심을 불러일으켰고, 펜실베이니아뿐만 아니라 1858년 석유가 발견된 캐나다 온타리오주 오일 스프링스와 1852년부터 이그나치 우카셰비치가 석유 유출에서 등유를 증류해 온 폴란드 남부에서도 새로운 유정을 개발하기 위한 투자가 이루어졌습니다. 석유 공급량이 증가함에 따라 정유업체들은 영과 게스너의 석탄에서 추출한 석유 특허를 완전히 피하고 로열티를 지불하지 않고도 석유에서 등유를 생산할 수 있었습니다. 그 결과, 미국의 등유 산업은 1860년대에 석유로 완전히 전환되었습니다. 석유 기반의 등유는 케로신이라는 이름으로 널리 판매되었고, 이 상표명은 곧 독점적 지위를 잃고 소문자의 일반적인 제품명인 "케로신"이 되었습니다.[35] 게스너의 원래 케로신은 "석탄유"로도 알려져 있었기 때문에, 석유에서 추출한 일반 케로신은 20세기까지 미국 일부 지역에서 "석탄유"라고 불렸습니다.

영국에서는 석탄(또는 석유셰일)으로부터 석유를 생산하는 일이 20세기 초까지 계속되었지만, 점점 석유에 의해 그 영향력이 감소했습니다.

케로신 생산이 증가함에 따라 포경은 감소했습니다. 50년 동안 꾸준히 성장해 온 미국 포경선단은 1858년 199척으로 사상 최대 규모에 도달했습니다. 그러나 불과 2년 후인 1860년에는 167척으로 감소했습니다. 남북전쟁은 미국 포경업을 일시적으로 침체시켰지만, 평화의 첫 해인 1866년에는 105척의 포경선만이 다시 바다로 돌아왔고, 그 수는 1876년에는 39척으로 줄어들었습니다.[36] 먼저 석탄과 석유셰일에서, 그 다음 석유에서 만들어진 케로신은 포경업의 수익성 있는 등유 시장을 대부분 차지했습니다.

19세기 후반, 특히 도시 지역에서는 전기 조명이 등유를 조명제로 대체하기 시작했습니다. 그러나 케로신은 1909년 자동차 연료에 의해 그 수요가 넘어설 때까지 미국에서 정제된 석유의 주요 상업적 최종 용도로 남아 있었습니다. 20세기 초 가솔린 자동차의 등장은 더 가벼운 탄화수소 분획에 대한 수요를 창출했고, 정유업체들은 케로신 생산량을 줄이면서 가솔린 생산량을 늘리는 방법을 개발했습니다. 또한 이전에는 케로신에 사용되던 일부 무거운 탄화수소는 경유에 포함되었습니다. 케로신은 스토브와 휴대용 난방기에서 점점 더 많이 사용됨으로써 일정 부분의 시장 점유율을 유지했습니다.[37]

케로신은 무색의 가연성 액체 탄화수소로, 석유의 분별 증류에서 150~275℃의 분획을 차지합니다(탄소 원자 수로는 12~15에 해당).

원유에서 직접 증류된 표준 케로신은 황 함량과 이에 따른 부식성을 줄이기 위해 여러 탈황 처리가 필요합니다. 오늘날 케로신의 일부는 석유 크래킹에 의해서도 생산됩니다. 즉, 크래킹을 통해 원유 중에서 중유처럼 연료로밖에 사용할 수 없는 성분을 가치 있는 성분으로 개질하는 것입니다.

인화점은 37℃~65℃, 발화점은 220℃입니다.

3. 5. 이산화탄소와 물로부터의 등유 생산

취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich)의 시험 프로젝트에서 2022년 7월, 이산화탄소와 물을 이용해 태양열로 등유를 생산하는 데 성공했다.[38][39] 생산된 등유는 기존 항공 응용 분야에 사용될 수 있으며, "화석 연료에서 추출한 등유와 혼합하여 사용할 수도 있다."[38][39]

4. 생산

등유는 정유 공장에서 원유를 분별 증류하여 생산된다. 등유는 휘발성이 낮은 경유와 휘발성이 높은 나프타 및 휘발유의 중간 온도에서 응축된다.

미국에서는 2021년 석유 정제 생산량의 8.5%가 부피 기준으로 등유였으며, 그 중 거의 대부분(8.4%)이 등유형 항공유였다.[40] 케로신(kerosene)은 무색의 가연성 액체 탄화수소로, 석유의 분별 증류에서 150°C~275°C의 분획을 차지한다(탄소 원자 수로는 12~15에 해당).

원유에서 직접 증류된 표준 케로신은 황 함량과 이에 따른 부식성을 줄이기 위해 여러 탈황 처리가 필요하다. 오늘날 케로신의 일부는 석유 크래킹에 의해서도 생산된다. 즉, 크래킹을 통해 원유 중에서 중유처럼 연료로밖에 사용할 수 없는 성분을 가치 있는 성분으로 개질하는 것이다.

인화점은 37°C~65°C이며, 발화점은 220°C이다.

5. 용도

등유는 가정용 연료 등으로 사용된다. 일본에서는 등유의 품질이 JIS K 2203에 따라 표준화되어 있다.

석유 난로(일본제)


일본에서는 가정용 등유 스토브의 난방 연료로 널리 사용되고 있으며, 주유소나 배달을 통해 쉽게 구입할 수 있다.

등유를 조리용 연료로 사용하는 것은 거의 개발도상국이나 배낭여행객에게 국한되며, 그러한 용도에서는 정제도가 낮고 불순물이나 이물질이 포함된 것이 사용된다.[41]

5. 1. 연료

등유는 석유를 분별 증류하여 얻는 탄화수소 혼합물로, 밀도는 0.78–0.81 g/cm3이다. 150°C ~ 275°C 사이에서 증류되어 한 분자에 6~16개의 탄소 원자를 포함한다.[69] 인화점은 37°C~65°C이며 자연 발화 온도는 220°C이다.[70] 연소열은 경유와 비슷하며, 저위발열량은 약 43.1 MJ/kg, 고위발열량은 46.2 MJ/kg이다.[71] 등유 1kg 연소 시 약 3kg의 이산화탄소가 배출된다.

등유는 물에는 잘 섞이지 않지만, 석유계 용매에는 잘 섞인다. 등유에는 수소화 처리유나 기타 잔류분, 접촉 분해의 잉여분 등이 혼합되어 다양한 종류의 연료가 만들어진다.

항공유는 등유를 주성분으로 하는 "케로신계"와 나프타를 섞은 "와이드컷계"로 나뉜다. 민간용으로는 케로신계 Jet A와 Jet A-1, 와이드컷계 Jet B가 있으며, ASTM D-1655 규격에 따라 표준화되어 있다. 일본에서는 JIS K 2209가 이에 준거한다. 군용으로도 여러 규격이 있다.

로켓 엔진은 대기권 밖에서도 연료를 연소시키기 위해 액체수소나 등유와 같은 연료 외에 산화제를 탑재해야 한다. 제2차 세계 대전 중에는 발터 로켓에서 과산화 수소를, V-2 로켓에서는 액체 산소를 산화제로 사용했다. 전후 미사일에서는 적연질산이나 과염소산암모늄 등이 사용되었다. 등유를 연료로 사용하는 로켓의 경우, 산화제로는 액체산소가 많이 사용된다.

로켓 연료로서의 성능(비추력)은 분사 속도가 높을수록, 즉 연소 온도가 높고 연소 가스의 분자량이 가벼울수록, 그리고 최종 비행체와 연료의 중량비가 좋을수록 향상된다. 따라서 이상적으로는 액체수소와 액체산소의 조합이 로켓 연료로 최적이다. 그러나 액체수소는 밀도가 낮아 탱크가 커지고, 액체산소와의 끓는점 차이 때문에 탱크의 단열 구조가 복잡해지는 문제가 있다. 따라서 실제로는 연료 탱크 등 로켓 구조재의 중량도 함께 고려해야 하며, 크기가 커지는 다단식 로켓의 1단계에는 구조가 간단하고 경량화를 꾀할 수 있는 등유가 연료로 채택되는 경우가 많다.

등유 계열 로켓 연료는 다음과 같다.

  • RP-1: 미국에서 널리 사용되는 로켓 엔진 연료.
  • RG-1: 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되는 등유계 로켓 연료 중 하나로, 밀도는 0.82~0.85 g/ml로 RP-1의 0.81 g/ml보다 약간 높다.
  • TM-114: 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되는 등유계 로켓 연료 중 하나.
  • TM-185: 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되는 등유계 로켓 연료 중 하나.
  • Syntin: 과거 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되었던 등유계 로켓 연료 중 하나.

5. 1. 1. 난방 및 조명

등유는 개발도상국에서 등유램프와 랜턴에 널리 사용되고 있다.[41] 개발도상국에서는 요리와 조명을 위한 중요한 에너지원이며, 배낭여행자들은 휴대용 스토브에서 요리용 연료로 사용한다. 난방 연료로는 휴대용 스토브에서 자주 사용되며 일부 주유소에서 판매된다. 정전 시 열원으로 사용되기도 한다.

일본과 칠레에서는 휴대용 및 설치형 등유 난방기의 가정용 난방 연료로 널리 사용된다. 칠레와 일본에서는 어떤 주유소에서든 쉽게 구입할 수 있거나, 경우에 따라 가정으로 배달될 수 있다.[45] 영국과 아일랜드에서는 가스 파이프라인 네트워크에 연결되지 않은 지역에서 난방 연료로 자주 사용된다.

일반적으로 전기를 사용하지 않는 아미시 공동체는 야간 조명에 등유에 의존한다. 19세기 후반과 20세기 초에 더욱 널리 사용되었던 등유 공간 난방기는 종종 주방 레인지에 내장되어 겨울철 많은 농가와 어촌 가정을 따뜻하고 건조하게 유지했다.

일본에서는 가정용 등유 스토브의 난방 연료로 널리 사용되고 있으며, 주유소나 배달을 통해 쉽게 구입할 수 있다. 등유를 조리용 연료로 사용하는 것은 거의 개발도상국이나 배낭여행객에게 국한되며, 그러한 용도에서는 정제도가 낮고 불순물이나 이물질이 포함된 것이 사용된다.

5. 1. 2. 취사

나이지리아와 같은 국가에서는 특히 저소득층을 중심으로 등유가 주요 조리 연료로 사용되며, 등유 난로가 전통적인 나무 연료 조리 기구를 대체했다. 인도 정부는 조리 연료를 위한 삼림 벌채를 억제하기 위해 등유 가격을 매우 낮게 유지하도록 보조하고 있다.[48] 나이지리아에서는 연료 보조금을 철폐하려는 정부의 시도가 강력한 반대에 부딪혔다.[49]

등유는 휴대용 난로, 특히 1892년에 발명된 프리무스 난로에서 연료로 사용된다. 가압식 등유 난로는 가스 카트리지 난로에 비해 특히 높은 열 출력과 겨울철이나 고지대의 매우 낮은 주변 온도에서도 작동할 수 있다는 장점이 있다. 퍼펙션과 같은 심지식 난로 또는 보스와 같은 심지 없는 난로는 아미시 공동체와 오프그리드 생활, 그리고 전력이 없는 자연재해 지역에서 계속 사용되고 있다.

인도의 낡은 등유 난로

5. 1. 3. 엔진

20세기 전반에서 중반까지 등유는 트랙터나 히트 앤 미스 엔진의 저렴한 연료로 사용되었다. 휘발유-등유 엔진은 가솔린으로 시동을 걸고 엔진 예열 후 등유로 전환되었다. 일부 엔진은 매니폴드의 열 밸브를 통해 배기가스를 흡입관 주변으로 유도하여 등유를 기화시켜 전기 스파크로 점화했다.[50]

제2차 세계 대전 이후 유럽에서는 가솔린 수입에 따른 무거운 세금을 피하기 위해 자동차를 등유 사용으로 개조했다. 추가 배관, 연료 전환 외에도 헤드 가스켓을 두꺼운 것으로 교체하여 압축비를 낮추었다. 이 장비는 "Econom"이라는 상표로 판매되었다.[50]

1970년대 연료 위기 동안 사브-발멧은 등유, 테레빈유, 가솔린을 사용하는 사브 99 페트로를 개발했다. "프로젝트 라포니아"로 불린 이 프로젝트는 시모 부오리오가 이끌었으며, 1970년대 말 사브 99 GL 기반 프로토타입이 제작되었다. 이 자동차는 가솔린으로 시동 및 추가 동력을 얻고, 평상시에는 등유나 테레빈유를 사용했다. 핀란드에서 등유 세금이 가솔린보다 적었기 때문이다.[51]

등유는 야마하, 스즈키, 토하츠의 소형 선외기 엔진 연료로 사용된다. 주로 소형 어선에 사용되는 이 엔진은 가솔린으로 시동을 걸고 최적 작동 온도 도달 후 등유로 전환되는 이중 연료 엔진이다. 에빈루드와 머큐리 레이싱 엔진도 등유와 제트 연료를 연소한다.[52]

오늘날 등유는 여러 등급의 제트 엔진 연료로 주로 사용된다. 고도로 정제된 연료 형태 중 하나는 RP-1이며, 액체 산소와 함께 로켓 연료로 연소된다. 도데칸(C12H26)을 사용하여 연소 반응을 근사할 수 있다.

: 2 C12H26(''l'') + 37 O2(''g'') → 24 CO2(''g'') + 26 H2O(''g''); ∆''H''˚ = -7513 kJ

새턴 V 발사체의 초기 이륙 단계에서는 액체 산소와 RP-1 반응으로 추진력을 얻었다.[53] 새턴 V의 다섯 개 6.4 메가뉴턴 해수면 추력 F-1 로켓 엔진 연소 반응은 약 1.62 × 1011 와트(162 기가와트) 또는 2억 1,700만 마력을 생성했다.[53]

등유는 경유에 첨가제로 사용되어 저온 젤화 또는 왁싱을 방지한다.[54]

뉴욕시 교통국은 "초저황 등유" 혼합 연료를 사용한다. 2004년부터 사용되었으며, 2008년 공급업체 계약 갱신 실패로 비용이 증가했다.[55]

JP-8("제트 추진제 8")은 미군에서 디젤 연료 차량 대체 연료 및 항공기 운영용으로 사용된다. 또한 난방기, 스토브, 탱크 연료 및 전술 지상 차량, 발전기 엔진 디젤 연료 대체에도 사용된다.

등유에는 수소화 처리유, 잔류분, 접촉 분해 잉여분 등이 혼합되어 여러 연료가 만들어진다.

항공유는 케로신 기반 "케로신계"와 나프타 혼합 "와이드컷계"로 나뉜다.

민간용 규격은 케로신계 Jet A, Jet A-1, 와이드컷계 Jet B가 있다. ASTM D-1655에 따라 표준화되어 있으며, 일본 JIS K 2209가 이에 준거한다. 군용 규격도 다양하다.

로켓 엔진은 대기권 밖 연소를 위해 연료 외 산화제를 탑재해야 한다. 산화제는 제2차 세계 대전 중 발터 로켓의 과산화수소, V2 로켓의 액체산소, 전후 미사일의 적연질산, 과염소산암모늄 등이다. 케로신 로켓 연료의 경우 산화제는 주로 액체산소이다.

로켓 연료 성능(비추력)은 분사 속도가 높을수록, 연소 온도가 높고 연소 가스 분자량이 가벼울수록, 비행체와 연료 중량비가 좋을수록 향상된다. 액체수소와 액체산소 조합이 최적이나, 액체수소 밀도가 낮아 탱크가 거대해지고, 끓는점 차이로 탱크 단열 구조가 복잡해진다. 따라서 구조재 중량까지 고려하면 크기가 커지는 다단식 로켓 1단계에는 구조가 간단하고 경량화 가능한 케로신이 연료로 채택되는 경우가 많다.

  • RP-1: 미국에서 널리 사용되는 로켓 엔진 연료.

  • RG-1: 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되는 등유계 로켓 연료. 밀도는 0.82~0.85 g/ml로 RP-1의 0.81 g/ml보다 약간 높다.

  • TM-114: 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되는 등유계 로켓 연료.

  • TM-185: 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되는 등유계 로켓 연료.

  • Syntin: 과거 구 소비에트 연방/러시아에서 사용되었던 등유계 로켓 연료.

5. 2. 용제 및 기타 용도

지방족 케로신은 방향족 탄화수소 함량이 낮은 등유의 한 종류이며, 엑손모빌(Exxon)의 Solvesso 150과 같이 방향족 탄화수소의 농도가 높은 등급의 케로신은 방향족 케로신이라고 한다. 등유는 용매 추출을 통해 방향족 탄화수소를 지방족(알칸) 탄화수소로부터 분리할 수 있는데, 일반적인 방법은 메탄올, DMSO 또는 설폴란을 이용하는 것이다.

케로신은 금속 추출에서 희석제로 흔히 사용된다. 예를 들어, LIX-84를 이용한 구리 추출에서 믹서 정착기에서 사용될 수 있다.[56] PUREX 추출 공정에서 희석제로 사용되지만, 도데칸 및 TPH(수소화 프로필렌 트리머)와 같은 다른 인공 탄화수소로 점차 대체되고 있다.

X선 결정학에서 케로신은 결정을 보관하는 데 사용될 수 있다. 수화물 결정을 공기에 방치하면 탈수가 서서히 일어나 결정의 색이 탁해지는데, 케로신은 결정으로부터 공기를 차단하는 역할을 한다. 또한 끓인 액체에 공기가 다시 용해되는 것을 방지하고,[60] 칼륨, 나트륨, 루비듐과 같은 알칼리 금속을 보관하는 데에도 사용된다.[58]

등유는 화염 분출, 불 봉술 또는 포이 및 파이어 댄싱과 같은 엔터테인먼트 산업의 불 공연에 자주 사용된다. 낮은 화염 온도 때문에 공연자가 불꽃과 접촉하더라도 위험이 낮지만, 실내에서는 냄새와 유독성 문제로 에탄올이 대신 사용되기도 한다.

등유는 다양한 산업용 액체와 혼합 가능한 석유 제품으로서, 사슬 윤활유와 같은 다른 석유 제품을 제거하거나, 윤활유로 사용될 수 있으며, 금속 생산 및 처리(무산소 조건)에서 냉각제로도 사용될 수 있다.[59] 석유 산업에서는 현장 조건에서 원유를 시뮬레이션하기 위한 부식 실험용 합성 탄화수소로 사용되기도 한다.

등유는 유리 표면에 남은 스티커의 접착제나[60] 양초 밀랍을 제거하는 데 사용될 수 있으며, 자전거와 오토바이 체인의 윤활유를 청소하는 데에도 사용될 수 있다.[60] 또한 미술에 사용되는 유성 페인트를 희석하는 데에도 사용된다.

호주에서는 물탱크의 모기 방제에 사용된 적이 있는데, 물 위에 얇은 임시 부유층을 형성하여 물을 보호한다.[61]

6. 독성 및 환경 문제

등유는 흡입, 섭취, 피부 및 눈 접촉을 통해 인체에 노출될 수 있으며, 이는 유해하다. 세계보건기구는 등유를 오염 물질 배출 연료로 간주하여 가정용 사용 중단을 권고한다.[62] 등유 연기에는 미세먼지가 많아 암, 호흡기 질환, 천식, 결핵, 백내장 등 건강 문제를 일으킬 수 있다.[63]

직업적으로 등유에 노출되는 경우, 미국 국립 직업 안전 및 보건 연구소는 8시간 근무 기준 100 mg/m³의 노출 한계를 권고하고 있다.[66]

6. 1. 독성

등유를 흡입하면 치명적일 수 있다. 등유는 머릿니를 죽이는 민간요법으로 권장되기도 하지만, 머리카락을 태우거나 심각한 질병을 유발할 수 있으므로 보건 당국은 이를 경고하고 있다. 케로신 샴푸 또한 향기를 맡는 것만으로도 치명적일 수 있다.[72][73]

세계보건기구는 등유를 오염 물질을 배출하는 연료로 간주하며, "정부와 실무자들은 즉시 가정용 등유 사용을 장려하는 것을 중단해야 한다"고 권고한다.[62] 등유 연기에는 유해한 미세먼지가 다량 함유되어 있으며, 가정에서 등유를 사용하는 것은 암, 호흡기 감염, 천식, 결핵, 백내장 및 임신 결과 악화의 위험을 높이는 것과 관련이 있다.[63]

등유 섭취는 유해하다. 등유 샴푸는 연기를 흡입할 경우 치명적일 수도 있다.[64][65]

사람들은 직장에서 등유를 흡입하거나, 삼키거나, 피부 접촉 또는 눈 접촉을 통해 노출될 수 있다. 미국 국립 직업 안전 및 보건 연구소는 8시간 근무일 동안 100 mg/m³의 권고 노출 한계를 설정했다.[66]

6. 2. 환경 문제

세계보건기구(World Health Organization)는 등유를 오염 물질을 배출하는 연료로 간주하며, "정부와 실무자들은 즉시 가정용 등유 사용을 장려하는 것을 중단해야 한다"고 권고한다.[62] 등유 연기에는 유해한 미세먼지가 다량 함유되어 있으며, 가정에서 등유를 사용하는 것은 암, 호흡기 감염, 천식, 결핵, 백내장 및 임신 결과 악화의 위험과 관련이 있다.[63]

등유 섭취는 유해하다. 등유는 때때로 머릿니를 죽이는 민간요법으로 권장되지만, 보건 당국은 화상과 심각한 질병을 유발할 수 있으므로 이를 경고한다. 등유 샴푸는 연기를 흡입할 경우 치명적일 수도 있다.[64][65]

사람들은 직장에서 등유를 흡입하거나, 삼키거나, 피부 또는 눈 접촉을 통해 노출될 수 있다. 미국 국립 직업 안전 및 보건 연구소(National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH)는 8시간 근무일 동안 100mg/m³의 권고 노출 한계를 설정했다.[66]

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