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메탄올 연료

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목차

1. 개요

메탄올 연료는 1973년 석유 파동 당시 석탄에서 생산된 메탄올을 가솔린 대체 연료로 제안되면서 주목받았다. 현재는 주로 천연 가스에서 유래된 합성 가스를 통해 생산되며, 중국은 세계 메탄올 생산량의 상당 부분을 차지한다. 바이오매스로부터 생산된 바이오메탄올은 친환경적인 대안으로 부상하고 있으며, 이산화 탄소를 활용한 생산 방법도 연구되고 있다. 메탄올은 높은 옥탄가로 인해 엔진 효율을 높일 수 있지만, 부식성, 낮은 비에너지, 낮은 휘발성 등의 단점도 존재한다. 레이싱, 모형 엔진 연료, 해상 운송, 취사 등 다양한 분야에서 활용되며, 특히 해운업계에서 친환경 연료로의 전환을 위해 메탄올 추진 선박 도입이 증가하고 있다. 메탄올은 독성이 있어 취급에 주의가 필요하며, 화재 시 가솔린보다 안전하지만, 환경 문제와 각국의 규제 및 현황에 대한 이해가 필요하다.

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메탄올 연료
메탄올 연료
메탄올로 구동되는 포드 포커스 FFV
메탄올로 구동되는 포드 포커스 FFV
개요
화학식CH3OH
다른 이름메틸 알코올, 목정
연료 종류대체 연료
엔진 종류내연 기관
옥탄가 (RON)123
옥탄가 (MON)94
에너지 밀도15.6 MJ/리터
첨가제가솔린과 혼합 가능
장점
높은 옥탄가엔진 효율 증가
깨끗한 연소낮은 배출 가스
생산 가능성다양한 원료로부터 생산 가능
기존 엔진 개조 가능성약간의 개조로 사용 가능
단점
낮은 에너지 밀도더 많은 연료 필요
부식성특정 재료에 부식성 있음
독성인체에 유해함
화재 위험높은 휘발성
생산
원료천연 가스
석탄
바이오매스
이산화탄소
생산 방법천연 가스 개질
석탄 가스화
바이오매스 가스화
이산화탄소 수소화
활용
자동차FFV (Flexible Fuel Vehicle)
선박해운 산업에서 사용 증가
발전발전소 연료로 사용
연료 전지메탄올 연료 전지
환경 영향
온실 가스 배출량생산 과정에 따라 다름
대기 오염연소 시 낮은 배출 가스
생분해성토양 및 수질 오염 가능성
안전
취급적절한 환기 및 보호 장비 필요
저장밀폐된 용기에 보관
누출 시적절한 조치 필요
경제성
생산 비용원료 및 생산 방법에 따라 다름
시장 가격석유 가격 변동에 영향 받음
정부 지원일부 국가에서 지원 정책 시행
미래 전망
기술 개발생산 효율성 향상 및 비용 절감 노력
정책 지원친환경 연료 정책 확대
시장 성장대체 연료 시장 성장과 함께 증가 예상

2. 역사 및 생산

1973년 석유 파동 당시 석탄에서 생산된 메탄올이 가솔린을 대체할 연료로 제안되었다.[11] 2005년, 조지 A. 올라는 합성으로 생산된 메탄올에 에너지 저장을 기반으로 하는 "메탄올 경제"를 제안했다.[12][13]

대부분의 국가에서 메탄올은 현재 일반적으로 천연 가스의 주요 구성 요소인 메탄의 수증기 개질을 통해 얻은 합성 가스로부터 생산된다.[14] 중국에서는 주로 석탄으로 생산되는데, 2014년에 전 세계 메탄올 생산량의 약 60%를 차지했다.[15] 그러나 환경 친화적인 연료로 사용하기 위해서는 바이오매스 (에너지)가 가장 중요한 재생 가능한 원료에서 생산되어야 한다. 바이오매스로부터 생산된 메탄올은 때때로 바이오메탄올이라고 불린다.[14] 바이오메탄올은 주로 바이오매스의 가스화로 생산된다. 기존 메탄올 생산과 마찬가지로 이 과정에서 합성 가스가 생성된다. 가스화 단계에서 부산물로 생성되는 황화 수소와 이산화 탄소 (가스 정제)를 제거한 후, 기존 방법을 사용하여 메탄올을 만들 수 있다.[14] 이 경로는 최대 75%의 효율로 바이오매스로부터 재생 가능한 메탄올 생산을 제공할 수 있다.[16]

이산화 탄소를 원료로 사용하는 생산 방법도 제안되었다. 이 방법은 구리 기반의 촉매 존재 하에 고온 및 고압에서 이산화 탄소와 수소 가스를 반응시키는 것을 포함한다.[17] 이 접근 방식의 주요 단점은 필요한 대량 및 고순도로 이산화 탄소와 수소 가스를 분리하는 어려움이다.[14] 이산화 탄소를 사용하여 소량의 메탄올이 매년 생산된다.[18]

2. 1. 역사

1973년 석유 파동 당시 석탄에서 생산된 메탄올이 가솔린을 대체할 연료로 제안되었다.[11] 2005년, 조지 A. 올라는 합성으로 생산된 메탄올에 에너지 저장을 기반으로 하는 "메탄올 경제"를 제안했다.[12][13]

대부분의 국가에서 메탄올은 현재 일반적으로 천연 가스의 주요 구성 요소인 메탄의 수증기 개질을 통해 얻은 합성 가스로부터 생산된다.[14] 중국에서는 주로 석탄으로 생산되는데, 2014년에 전 세계 메탄올 생산량의 약 60%를 차지했다.[15] 바이오매스로부터 생산된 메탄올은 바이오메탄올이라고 불리며, 주로 바이오매스의 가스화로 생산된다. 가스화 단계에서 부산물로 생성되는 황화 수소와 이산화 탄소 (가스 정제)를 제거한 후, 기존 방법을 사용하여 메탄올을 만들 수 있다.[14] 이 경로는 최대 75%의 효율로 바이오매스로부터 재생 가능한 메탄올 생산을 제공할 수 있다.[16]

이산화 탄소를 원료로 사용하는 생산 방법도 제안되었다. 이 방법은 구리 기반의 촉매 존재 하에 고온 및 고압에서 이산화 탄소와 수소 가스를 반응시키는 것을 포함한다.[17] 이산화 탄소를 사용하여 소량의 메탄올이 매년 생산된다.[18]

2. 2. 생산

1973년 석유 파동 당시 석탄에서 생산된 메탄올이 가솔린을 대체할 연료로 제안되었다.[11] 2005년, 조지 A. 올라는 합성으로 생산된 메탄올에 에너지 저장을 기반으로 하는 "메탄올 경제"를 제안했다.[12][13]

대부분의 국가에서 메탄올은 현재 일반적으로 천연 가스의 주요 구성 요소인 메탄의 수증기 개질을 통해 얻은 합성 가스로부터 생산된다.[14] 중국에서는 주로 석탄으로 생산되며, 2014년에 전 세계 메탄올 생산량의 약 60%를 차지했다.[15]

바이오매스 (에너지)를 원료로 사용하여 생산한 메탄올은 바이오메탄올이라고 불린다.[14] 바이오메탄올은 주로 바이오매스의 가스화로 생산되며, 이 과정에서 합성 가스가 생성된다. 황화 수소와 이산화 탄소 (가스 정제)를 제거한 후, 기존 방법을 사용하여 메탄올을 만들 수 있다.[14] 이 경로는 최대 75%의 효율로 바이오매스로부터 재생 가능한 메탄올 생산을 제공할 수 있다.[16]

이산화 탄소를 원료로 사용하는 생산 방법도 제안되었다. 이 방법은 구리 기반의 촉매 존재 하에 고온 및 고압에서 이산화 탄소와 수소 가스를 반응시키는 것을 포함한다.[17] 그러나 이산화 탄소와 수소 가스를 대량 및 고순도로 분리하는 어려움이 있다.[14] 이산화 탄소를 사용하여 소량의 메탄올이 매년 생산된다.[18]

3. 활용

메탄올은 114의 높은 옥탄가를 가지기 때문에[19], 메탄올 사용을 위해 개발된 엔진에서 휘발유에 비해 더 높은 열효율과 출력을 낼 수 있다. 하지만, 휘발유보다 휘발성이 낮고 낮은 온도에서 연소되기 때문에 추운 날씨에는 시동을 걸고 엔진을 예열하기가 더 어렵다. 또한, 약 17 MJ/kg의 비교적 낮은 비에너지(휘발유의 경우 34 MJ/kg)[20]와 6.4:1의 공기-연료비는 탄화수소 연료보다 높은 연료 소비를 야기한다. 연소 시 더 많은 수증기(수소 연소 엔진과 유사)와 일부 산성 부산물을 생성하기 때문에 엔진 부품의 마모가 증가할 가능성이 있다. 또한 염화물 이온과 같은 용해성 오염 물질을 포함할 수 있어[21] 부식성이 더 강하다. 수산화 알루미늄과 같은 불용성 오염 물질은 할로겐화 이온에 의한 부식의 산물 자체로, 시간이 지남에 따라 연료 시스템을 막히게 한다. 메탄올은 또한 흡습성이 있어 대기 중의 수증기를 흡수한다.[22] 흡수된 물은 메탄올의 연료 가치를 희석시키고(엔진 노크를 억제하지만), 메탄올-휘발유 혼합물의 상 분리를 유발할 수 있으므로 메탄올 연료 용기는 밀봉하여 보관해야 한다.

휘발유에 비해 메탄올은 배기가스 재순환(EGR)에 더 관대하여 오토 사이클과 스파크 점화를 사용하는 내연 기관의 연비를 향상시킨다.[23]

약산성이지만 메탄올은 일반적으로 알루미늄을 부식으로부터 보호하는 산화물 코팅을 공격한다.

:6 CH3OH + Al2O3 → 2 Al(OCH3)3 + 3 H2O

결과적으로 생성된 메톡사이드 염은 메탄올에 용해되어 깨끗한 알루미늄 표면을 생성하며, 이는 용존 산소에 의해 쉽게 산화된다. 또한 메탄올은 산화제로 작용할 수 있다.

:6 CH3OH + 2 Al → 2 Al(OCH3)3 + 3 H2

이 상호 작용하는 과정은 금속이 깎여 나가거나 CH3OH의 농도가 무시할 수 있을 때까지 효과적으로 부식을 일으킨다. 메탄올의 부식성은 메탄올 호환 재료와 부식 억제제 역할을 하는 연료 첨가제를 사용하여 해결되었다.

목재 또는 기타 유기 물질(바이오 알코올)에서 생산된 유기 메탄올은 석유 기반 탄화수소의 재생 가능한 대안으로 제안되었다. 소량의 메탄올은 공용매와 부식 억제제를 추가하여 기존 차량에서 사용할 수 있다.

순수 메탄올은 인디카, 몬스터 트럭, USAC 스프린트 카(및 미니, 개조차 등) 및 World of Outlaws, Motorcycle Speedway와 같은 기타 더트 트랙 시리즈에서 규정에 따라 사용해야 한다.[24] 이는 주로 사고 발생 시 메탄올이 불투명한 연기 구름을 생성하지 않기 때문이다.[24] 1940년대 후반부터 메탄올은 무선 조종, 컨트롤 라인 및 자유 비행 모형 항공기의 동력 장치에서 주요 연료 성분으로 사용된다. 드래그 레이서, 머드 레이서 및 대대적으로 개조된 트랙터 풀러도 메탄올을 주요 연료로 사용한다.[24] Top Alcohol Dragster에서 과급 엔진에는 메탄올이 필요하며, 2006 시즌 종료까지 인디애나폴리스 500의 모든 차량은 메탄올을 사용해야 했다.[24]

1965년부터 순수 메탄올은 USAC 인디 카 경기, 당시에는 인디애나폴리스 500을 포함한 경기에서 널리 사용되었다.[24] 안전은 미국 오픈 휠 레이싱 부문에서 메탄올 연료를 채택하는 데 가장 큰 영향을 미쳤다. 석유 화재와 달리 메탄올 화재는 일반 물로 진화할 수 있다.[24] 1964년 인디애나폴리스 500의 두 번째 랩에서 일어난 7대의 차량 충돌 사고로 인해 USAC는 메탄올 사용을 장려하고 나중에는 의무화하기로 결정했다.[24] Eddie Sachs와 Dave MacDonald는 가솔린 연료 차량이 폭발하면서 사고로 사망했다. 가솔린으로 인한 화재는 트랙의 시야를 완전히 가리는 짙은 검은 연기 구름을 만들었다.[24]

메탄올은 CART 서킷에서 전체 캠페인(1979–2007) 동안 사용되었다.[24] 또한 미니, 스프린트 카 및 스피드웨이 바이크를 포함한 많은 쇼트 트랙 조직에서 사용된다.[24]

2006년, 에탄올 산업과의 협력으로 IRL은 10% 에탄올과 90% 메탄올의 혼합물을 연료로 사용했다.[24] 2007년부터 IRL은 "순수" 에탄올, E100으로 전환했다.[24]

포뮬러 원 레이싱은 계속해서 가솔린을 연료로 사용하고 있지만, 전쟁 전 그랑프리 레이싱에서는 메탄올이 연료로 자주 사용되었다.

국제해사기구는 2020년에 해운 및 해운 산업에서 메탄올 사용이 증가함에 따라 메탄올을 연료로 사용하는 적절한 사용법과 규정을 MSC.1/Circular.1621에 포함시켰다.[25] 2023년 현재, 머스크, COSCO 해운, CMA CGM을 포함한 업계 주요 업체들이 약 100척의 메탄올 추진 선박을 발주했다.[26][27] 이 선박의 대부분은 듀얼 연료 엔진을 장착하여 벙커 유와 메탄올을 모두 사용할 수 있다.

메탄올을 연료로 사용하는 데 현재 직면한 과제는 비용, 가용성, 배출 규제와 관련이 있다. 유조선을 메탄올로 개조하는 데 약 160만 달러가 소요될 수 있다.[26] 또한 화석 메탄올은 생산 과정에서 전체 온실 가스 수명 주기 및 배출량을 증가시킨다. 전 세계 메탄올 생산량의 대부분은 가스와 석탄을 사용하여 생산되는 화석 기반 메탄올이다.[28][29] 바이오매스와 같은 제로 또는 마이너스 탄소 자원을 통해 생산되는 친환경 메탄올의 가용성은 현재 제한적이며 벙커 유 가격의 거의 두 배이다. 그러나 재생 가능 메탄올 생산 가속화는 상당한 글로벌 과제가 아니라고 언급되었으며, 많은 업계 관계자들은 메탄올 선박 발주가 계속됨에 따라 생산량이 자연스럽게 증가할 수 있다고 추측하고 있다.[26] 2023년, 해운 대기업 머스크는 주문한 19척의 선박을 가동하는 데 필요한 100만 톤을 충족하기 위해 여러 국가의 민간 친환경 메탄올 생산자와 계약을 체결했다.[26]

아랍에미리트는 수에즈 운하를 이용하는 선박을 위해 이집트에서 친환경 메탄올 주유소에 [https://www.greenprophet.com/2024/05/egypt-developing-green-methanol-fueling-stations-with-abu-dhabis-ad-ports/ 투자]하고 있다.

제2차 세계 대전이 끝나기 전, 자유 비행 모형 항공기에 사용된 초기 모형 엔진은 2행정 스파크 점화 엔진에 백색 휘발유와 고점도 모터 오일의 3:1 혼합물을 사용했다. 1948년까지 글로우 플러그 점화 모형 엔진이 시장을 장악하기 시작했고, 엔진 작동을 위해 글로우 플러그의 코일형 백금 필라멘트와 촉매 반응을 일으키는 메탄올 연료를 사용해야 했다. 일반적으로 약 4:1 비율로 연료 혼합물에 포함된 피마자유 기반 윤활유를 사용했다. 글로우 점화 방식의 모형 엔진은 온보드 배터리, 점화 코일, 점화 포인트 및 커패시터가 필요하지 않아 무게를 절약하고 모형 항공기가 더 나은 비행 성능을 낼 수 있게 했다.

현재 생산되는 단일 실린더 메탄올 연료 글로우 엔진은 레크리에이션용 무선 조종 항공기에 일반적으로 사용되며, 엔진 크기는 0.8 cm3에서 최대 25~32 cm3 배기량, 그리고 트윈 및 다중 실린더 대향 실린더 및 방사형 구성 모형 항공기 엔진의 경우 훨씬 더 큰 배기량을 가진다. 대부분의 메탄올 연료 모형 엔진은 ''FAI''-사양 메탄올 연료로 쉽게 작동할 수 있다. 이러한 연료 혼합물은 FAI "Class F" 국제 대회에서 특정 행사에 FAI에서 요구할 수 있으며, 니트로메탄 사용을 금지한다. 반대로, 북미의 회사들은 연료에 일정 비율의 니트로메탄을 포함하여 엔진이 최적으로 작동하도록 생산하는 경향이 있으며, 사용량은 부피의 5%에서 10%에 불과할 수 있으며, 25%에서 30%까지 될 수 있다.

메탄올은 중국에서 취사용 연료로 사용되며, 인도에서의 사용량도 증가하고 있다.[30] 메탄올 스토브와 용기는 조절기나 파이프가 필요 없다.[30]

메탄올은 연료 전지에서 연료로 사용된다. 일반적으로 개질 메탄올 연료 전지(RMFC) 또는 직접 메탄올 연료 전지(DMFC)가 사용된다. 메탄올 연료 전지는 비상 발전, 발전소 발전, 비상 전원 공급, 보조 전원 장치(APU) 및 배터리 범위 확장(전기 자동차, 선박)과 같은 모바일 및 고정형 응용 분야에 사용된다.

3. 1. 내연기관 연료

메탄올은 114의 높은 옥탄가를 가지기 때문에[19], 메탄올 사용을 위해 개발된 엔진에서 휘발유에 비해 더 높은 열효율과 출력을 낼 수 있다. 하지만, 휘발유보다 휘발성이 낮고 낮은 온도에서 연소되기 때문에 추운 날씨에는 시동을 걸고 엔진을 예열하기가 더 어렵다. 또한, 약 17 MJ/kg의 비교적 낮은 비에너지(휘발유의 경우 34 MJ/kg)[20]와 6.4:1의 공기-연료비는 탄화수소 연료보다 높은 연료 소비를 야기한다. 연소 시 더 많은 수증기(수소 연소 엔진과 유사)와 일부 산성 부산물을 생성하기 때문에 엔진 부품의 마모가 증가할 가능성이 있다. 또한 염화물 이온과 같은 용해성 오염 물질을 포함할 수 있어[21] 부식성이 더 강하다. 수산화 알루미늄과 같은 불용성 오염 물질은 할로겐화 이온에 의한 부식의 산물 자체로, 시간이 지남에 따라 연료 시스템을 막히게 한다. 메탄올은 또한 흡습성이 있어 대기 중의 수증기를 흡수한다.[22] 흡수된 물은 메탄올의 연료 가치를 희석시키고(엔진 노크를 억제하지만), 메탄올-휘발유 혼합물의 상 분리를 유발할 수 있으므로 메탄올 연료 용기는 밀봉하여 보관해야 한다.

휘발유에 비해 메탄올은 배기가스 재순환(EGR)에 더 관대하여 오토 사이클과 스파크 점화를 사용하는 내연 기관의 연비를 향상시킨다.[23]

약산성이지만 메탄올은 일반적으로 알루미늄을 부식으로부터 보호하는 산화물 코팅을 공격한다.

:6 CH3OH + Al2O3 → 2 Al(OCH3)3 + 3 H2O

결과적으로 생성된 메톡사이드 염은 메탄올에 용해되어 깨끗한 알루미늄 표면을 생성하며, 이는 용존 산소에 의해 쉽게 산화된다. 또한 메탄올은 산화제로 작용할 수 있다.

:6 CH3OH + 2 Al → 2 Al(OCH3)3 + 3 H2

이 상호 작용하는 과정은 금속이 깎여 나가거나 CH3OH의 농도가 무시할 수 있을 때까지 효과적으로 부식을 일으킨다. 메탄올의 부식성은 메탄올 호환 재료와 부식 억제제 역할을 하는 연료 첨가제를 사용하여 해결되었다.

목재 또는 기타 유기 물질(바이오 알코올)에서 생산된 유기 메탄올은 석유 기반 탄화수소의 재생 가능한 대안으로 제안되었다. 소량의 메탄올은 공용매와 부식 억제제를 추가하여 기존 차량에서 사용할 수 있다.

3. 2. 레이싱 연료

순수 메탄올은 인디카, 몬스터 트럭, USAC 스프린트 카(및 미니, 개조차 등) 및 World of Outlaws, Motorcycle Speedway와 같은 기타 더트 트랙 시리즈에서 규정에 따라 사용해야 한다.[24] 이는 주로 사고 발생 시 메탄올이 불투명한 연기 구름을 생성하지 않기 때문이다.[24] 1940년대 후반부터 메탄올은 무선 조종, 컨트롤 라인 및 자유 비행 모형 항공기의 동력 장치에서 주요 연료 성분으로 사용된다. 드래그 레이서, 머드 레이서 및 대대적으로 개조된 트랙터 풀러도 메탄올을 주요 연료로 사용한다.[24] Top Alcohol Dragster에서 과급 엔진에는 메탄올이 필요하며, 2006 시즌 종료까지 인디애나폴리스 500의 모든 차량은 메탄올을 사용해야 했다.[24]

1965년부터 순수 메탄올은 USAC 인디 카 경기, 당시에는 인디애나폴리스 500을 포함한 경기에서 널리 사용되었다.[24] 안전은 미국 오픈 휠 레이싱 부문에서 메탄올 연료를 채택하는 데 가장 큰 영향을 미쳤다. 석유 화재와 달리 메탄올 화재는 일반 물로 진화할 수 있다.[24] 1964년 인디애나폴리스 500의 두 번째 랩에서 일어난 7대의 차량 충돌 사고로 인해 USAC는 메탄올 사용을 장려하고 나중에는 의무화하기로 결정했다.[24] Eddie Sachs와 Dave MacDonald는 가솔린 연료 차량이 폭발하면서 사고로 사망했다. 가솔린으로 인한 화재는 트랙의 시야를 완전히 가리는 짙은 검은 연기 구름을 만들었다.[24]

메탄올은 CART 서킷에서 전체 캠페인(1979–2007) 동안 사용되었다.[24] 또한 미니, 스프린트 카 및 스피드웨이 바이크를 포함한 많은 쇼트 트랙 조직에서 사용된다.[24]

2006년, 에탄올 산업과의 협력으로 IRL은 10% 에탄올과 90% 메탄올의 혼합물을 연료로 사용했다.[24] 2007년부터 IRL은 "순수" 에탄올, E100으로 전환했다.[24]

포뮬러 원 레이싱은 계속해서 가솔린을 연료로 사용하고 있지만, 전쟁 전 그랑프리 레이싱에서는 메탄올이 연료로 자주 사용되었다.

3. 3. 해상 운송

국제해사기구는 2020년에 해운 및 해운 산업에서 메탄올 사용이 증가함에 따라 메탄올을 연료로 사용하는 적절한 사용법과 규정을 MSC.1/Circular.1621에 포함시켰다.[25] 2023년 현재, 머스크, COSCO 해운, CMA CGM을 포함한 업계 주요 업체들이 약 100척의 메탄올 추진 선박을 발주했다.[26][27] 이 선박의 대부분은 듀얼 연료 엔진을 장착하여 벙커 유와 메탄올을 모두 사용할 수 있다.

메탄올을 연료로 사용하는 데 현재 직면한 과제는 비용, 가용성, 배출 규제와 관련이 있다. 유조선을 메탄올로 개조하는 데 약 160만 달러가 소요될 수 있다.[26] 또한 화석 메탄올은 생산 과정에서 전체 온실 가스 수명 주기 및 배출량을 증가시킨다. 전 세계 메탄올 생산량의 대부분은 가스와 석탄을 사용하여 생산되는 화석 기반 메탄올이다.[28][29] 바이오매스와 같은 제로 또는 마이너스 탄소 자원을 통해 생산되는 친환경 메탄올의 가용성은 현재 제한적이며 벙커 유 가격의 거의 두 배이다. 그러나 재생 가능 메탄올 생산 가속화는 상당한 글로벌 과제가 아니라고 언급되었으며, 많은 업계 관계자들은 메탄올 선박 발주가 계속됨에 따라 생산량이 자연스럽게 증가할 수 있다고 추측하고 있다.[26] 2023년, 해운 대기업 머스크는 주문한 19척의 선박을 가동하는 데 필요한 100만 톤을 충족하기 위해 여러 국가의 민간 친환경 메탄올 생산자와 계약을 체결했다.[26]

아랍에미리트는 수에즈 운하를 이용하는 선박을 위해 이집트에서 친환경 메탄올 주유소에 [https://www.greenprophet.com/2024/05/egypt-developing-green-methanol-fueling-stations-with-abu-dhabis-ad-ports/ 투자]하고 있다.

3. 4. 모형 엔진 연료

제2차 세계 대전이 끝나기 전, 자유 비행 모형 항공기에 사용된 초기 모형 엔진은 2행정 스파크 점화 엔진에 백색 휘발유와 고점도 모터 오일의 3:1 혼합물을 사용했다. 1948년까지 글로우 플러그 점화 모형 엔진이 시장을 장악하기 시작했고, 엔진 작동을 위해 글로우 플러그의 코일형 백금 필라멘트와 촉매 반응을 일으키는 메탄올 연료를 사용해야 했다. 일반적으로 약 4:1 비율로 연료 혼합물에 포함된 피마자유 기반 윤활유를 사용했다. 글로우 점화 방식의 모형 엔진은 온보드 배터리, 점화 코일, 점화 포인트 및 커패시터가 필요하지 않아 무게를 절약하고 모형 항공기가 더 나은 비행 성능을 낼 수 있게 했다.

현재 생산되는 단일 실린더 메탄올 연료 글로우 엔진은 레크리에이션용 무선 조종 항공기에 일반적으로 사용되며, 엔진 크기는 0.8 cm3에서 최대 25~32 cm3 배기량, 그리고 트윈 및 다중 실린더 대향 실린더 및 방사형 구성 모형 항공기 엔진의 경우 훨씬 더 큰 배기량을 가진다. 대부분의 메탄올 연료 모형 엔진은 ''FAI''-사양 메탄올 연료로 쉽게 작동할 수 있다. 이러한 연료 혼합물은 FAI "Class F" 국제 대회에서 특정 행사에 FAI에서 요구할 수 있으며, 니트로메탄 사용을 금지한다. 반대로, 북미의 회사들은 연료에 일정 비율의 니트로메탄을 포함하여 엔진이 최적으로 작동하도록 생산하는 경향이 있으며, 사용량은 부피의 5%에서 10%에 불과할 수 있으며, 25%에서 30%까지 될 수 있다.

3. 5. 취사

메탄올은 중국에서 취사용 연료로 사용되며, 인도에서의 사용량도 증가하고 있다.[30] 메탄올 스토브와 용기는 조절기나 파이프가 필요 없다.[30]

3. 6. 연료 전지

메탄올은 연료 전지에서 연료로 사용된다. 일반적으로 개질 메탄올 연료 전지(RMFC) 또는 직접 메탄올 연료 전지(DMFC)가 사용된다. 메탄올 연료 전지는 비상 발전, 발전소 발전, 비상 전원 공급, 보조 전원 장치(APU) 및 배터리 범위 확장(전기 자동차, 선박)과 같은 모바일 및 고정형 응용 분야에 사용된다.

4. 그린 메탄올

그린 메탄올은 이산화 탄소와 수소()를 촉매를 사용하여 압력과 열을 가해 결합하여 생산되는 액체 연료이다.[31] 이는 탄소 포집을 재활용하는 한 가지 방법이다. 메탄올은 실외 표준 온도 및 압력에서 액체 수소 및 암모니아와 비교하여 경제적으로 수소를 저장할 수 있는데, 액체 수소와 암모니아는 액체 상태를 유지하기 위해 많은 에너지를 사용해야 한다.[31] 2023년에는 Laura Maersk가 메탄올 연료로 운항하는 최초의 컨테이너선이 되었다.[32] 중서부의 에탄올 공장은 순수한 탄소 포집과 수소를 결합하여 그린 메탄올을 만들기에 좋은 장소이며, 아이오와, 미네소타, 일리노이에는 풍부한 풍력 및 원자력 발전 에너지가 있다.[33][34] 메탄올을 에탄올과 혼합하면 메탄올이 더 안전한 연료가 될 수 있는데, 그 이유는 메탄올은 햇빛 아래에서 가시적인 불꽃을 내지 않고 연기를 배출하지 않으며 에탄올은 가시적인 옅은 노란색 불꽃을 내기 때문이다.[35][36][37] 그린 수소 생산의 효율이 70%이고, 그로부터 메탄올 생산의 효율이 70%이면 에너지 변환 효율은 49%가 된다.[38]

5. 독성

메탄올은 인체 내에서 자연적으로 발생하지만 고농도에서는 유독하다. 인체는 특정 인공 감미료나 과일에서 섭취하는 소량의 메탄올을 안전하게 대사하고 처리할 수 있으며, 배설 전에 개미산과 같은 독성 부산물을 혈류에 일시적으로 생성한다. 그러나 10mL를 섭취하면 실명, 60~100mL를 섭취하면 치료하지 않을 경우 치명적일 수 있다.[40] 에탄올, 가솔린을 포함한 많은 휘발성 화학 물질과 마찬가지로, 메탄올도 상당량에 노출되면 피부, 눈, 폐를 손상시킬 수 있다.[41]

미국에서 허용되는 공기 중 최대 노출량(주 40시간)은 에탄올 1900 mg/m3, 가솔린 900 mg/m3, 메탄올 1260 mg/m3이다. 메탄올은 가솔린보다 휘발성이 훨씬 낮으므로 증발 배출량이 적어 동등한 유출 시 노출 위험이 낮다. 메탄올 중독은 무증상 상태에서 치료해야 완전한 회복이 가능하다.

흡입 위험은 특유의 자극적인 냄새로 완화된다. 2,000ppm(0.2%) 이상의 농도에서는 일반적으로 매우 눈에 띄지만, 더 낮은 농도에서는 장기간 노출 시 잠재적으로 유독하며 화재/폭발 위험을 여전히 나타낼 수 있으며, 이는 가솔린 및 에탄올과 유사하다.

메탄올 연료를 사용하면 벤젠 및 1,3 부타디엔과 같은 특정 탄화수소 관련 독성 물질의 배기 가스 배출을 줄이고 연료 유출로 인한 장기적인 지하수 오염을 줄일 수 있다. 벤젠 계열 연료와 달리 메탄올은 충분히 희석되면 환경에 장기적인 피해 없이 빠르게 무독성으로 생분해된다.

6. 화재 안전

메탄올은 가솔린보다 점화가 어렵고 연소 속도가 약 60% 느리다. 메탄올 화재는 가솔린 화재의 약 20% 속도로 에너지를 방출하여 훨씬 더 차가운 불꽃을 생성한다. 따라서 적절한 프로토콜을 통해 더 쉽게 진압할 수 있는 훨씬 덜 위험한 화재로 이어진다.[42] 가솔린 화재와 달리 물은 메탄올 화재의 소화제로 허용될 뿐만 아니라 선호되는데, 이는 화재를 식히고 자가 가연성을 유지하는 농도 이하로 연료를 빠르게 희석시키기 때문이다. 이러한 사실은 차량 연료로서 메탄올이 가솔린보다 안전상 큰 이점을 가지고 있음을 의미한다.[42] 에탄올도 이러한 이점의 상당 부분을 공유한다.

메탄올 증기는 공기보다 무거우므로 환기가 잘 되지 않으면 지면이나 구덩이에 머물며, 메탄올 농도가 공기 중 6.7%를 초과하면 스파크에 의해 점화될 수 있으며 섭씨 12도 이상에서 폭발할 수 있다. 일단 불이 붙으면 희석되지 않은 메탄올 화재는 가시광선을 거의 방출하지 않아 밝은 햇빛 속에서 화재를 보거나 크기를 추정하기가 매우 어려울 수 있지만, 대부분의 경우 화재에 존재하는 오염 물질이나 가연성 물질(타이어 또는 아스팔트 등)이 화재의 가시성을 색상으로 나타내고 향상시킨다. 에탄올, 천연 가스, 수소 및 기타 기존 연료도 유사한 화재 안전 문제를 야기하며, 이러한 모든 연료에 대한 표준 안전 및 소방 프로토콜이 존재한다.[43]

사고 후 환경 피해 완화는 저농도 메탄올이 생분해성이 있고 독성이 낮으며 환경에서 지속성이 없다는 사실에 의해 용이해진다. 화재 후 정리는 유출된 메탄올을 희석하기 위해 대량의 물을 추가로 사용한 후 액체를 진공 청소하거나 흡수하여 회수하는 것으로 충분한 경우가 많다. 불가피하게 환경으로 유출된 메탄올은 장기적인 영향을 거의 미치지 않으며, 충분한 희석을 통해 독성으로 인한 환경 피해 없이 빠르게 생분해된다. 기존의 가솔린 유출과 결합된 메탄올 유출은 혼합된 메탄올/가솔린 유출이 가솔린 단독 유출보다 약 30%에서 35% 더 오래 지속되도록 할 수 있다.[43][44][45]

7. 환경

8. 각국의 현황

캘리포니아 주는 1980년부터 1990년까지 휘발유 차량을 15% 첨가제와 85% 메탄올로 개조할 수 있는 실험 프로그램을 운영했다. 500대 이상의 차량이 고압축 및 85/15 메탄올과 에탄올 전용 사용으로 개조되었다. 1982년에는 빅3에 각각 5백만 달러가 주어져 주에서 구매할 5,000대의 차량에 대한 설계 및 계약이 이루어졌다. 이는 저압축 혼합 연료 차량의 초기 사용이었다.

2005년 캘리포니아 주지사 아놀드 슈워제네거는 옥수수 생산자들이 주도하는 에탄올 사용 확대를 위해 메탄올 사용을 중단했다. 2007년 에탄올은 주유소에서 갤런당 3~4달러(리터당 0.8~1.05달러)에 판매되었지만, 천연 가스에서 생산된 메탄올은 벌크 상태에서 갤런당 47센트(리터당 12.5센트)로 주유소에서는 판매되지 않았다. 현재 캘리포니아에는 주유소에서 메탄올을 공급하는 주유소가 없다.

엘리엇 엥겔 미국 하원의원(뉴욕-17)은 의회에 "오픈 연료 표준" 법안을 발의했다. "오픈 연료 표준" 법안은 자동차 제조업체가 미국에서 제조하거나 판매하는 자동차의 80% 이상이 에탄올 85%, 메탄올 85%, 또는 바이오디젤을 포함하는 연료 혼합물로 작동하도록 보장하는 내용을 담고 있다.[47]

2009년에 채택된 수정된 연료 품질 지침에 따르면 휘발유에 메탄올을 최대 3% 부피로 혼합할 수 있다.[48]

가솔린에 상당한 비율의 메탄올을 첨가하려는 움직임이 1989년부터 1992년까지 가솔린과 메탄올을 혼합하는 연구를 진행한 과학자 그룹의 파일럿 테스트를 거쳐 브라질에서 시행될 뻔했다. 상파울루에서 실시될 대규모 파일럿 실험은 안전 예방 조치를 따르지 않을 주유소 직원들의 건강에 대한 우려로 인해 시장에 의해 마지막 순간에 거부되었다. 2006년 현재 이 아이디어는 다시 제기되지 않았다.

NITI Aayog(인도 정부 싱크탱크)는 2018년 8월 3일, 가능하다면 승용차는 15% 메탄올 혼합 휘발유로 운행할 것이라고 발표했다.[49] 현재 인도 차량은 최대 10% 에탄올 혼합 연료를 사용하고 있다. 정부의 승인을 받으면 월별 연료 비용을 10% 절감할 수 있다. 2021년 에탄올은 리터당 60루피인 반면, 메탄올 가격은 리터당 25루피 미만으로 추정되었다.

8. 1. 미국

캘리포니아 주는 1980년부터 1990년까지 휘발유 차량을 15% 첨가제와 85% 메탄올로 개조할 수 있는 실험 프로그램을 운영했다.[47] 500대 이상의 차량이 고압축 및 85/15 메탄올과 에탄올 전용 사용으로 개조되었다.[47] 1982년에는 빅3에 각각 5백만 달러가 주어져 주에서 구매할 5,000대의 차량에 대한 설계 및 계약이 이루어졌다.[47] 이는 저압축 혼합 연료 차량의 초기 사용이었다.[47]

2005년 캘리포니아 주지사 아놀드 슈워제네거는 옥수수 생산자들이 주도하는 에탄올 사용 확대를 위해 메탄올 사용을 중단했다.[47] 2007년 에탄올은 주유소에서 갤런당 3~4달러(리터당 0.8~1.05달러)에 판매되었지만, 천연 가스에서 생산된 메탄올은 벌크 상태에서 갤런당 47센트(리터당 12.5센트)로 주유소에서는 판매되지 않았다.[47] 현재 캘리포니아에는 주유소에서 메탄올을 공급하는 주유소가 없다.[47]

엘리엇 엥겔 미국 하원의원(뉴욕-17)은 의회에 "오픈 연료 표준" 법안을 발의했다.[47] "오픈 연료 표준" 법안은 자동차 제조업체가 미국에서 제조하거나 판매하는 자동차의 80% 이상이 에탄올 85%, 메탄올 85%, 또는 바이오디젤을 포함하는 연료 혼합물로 작동하도록 보장하는 내용을 담고 있다.[47]

8. 2. 유럽 연합

2009년에 채택된 수정된 연료 품질 지침에 따르면 휘발유에 메탄올을 최대 3% 부피로 혼합할 수 있다.[48]

8. 3. 브라질

1989년부터 1992년까지 과학자 그룹은 가솔린에 상당한 비율의 메탄올을 첨가하는 파일럿 테스트를 진행했다. 이들은 가솔린과 메탄올 혼합에 대한 연구를 진행하였으며, 상파울루에서 대규모 파일럿 실험을 시행할 예정이었다. 그러나, 주유소 직원들의 건강에 대한 우려로 인해 시장이 마지막 순간에 실험을 거부하였다. 이 실험은 안전 예방 조치를 따르지 않을 것을 우려하여 거부되었으며, 2006년 현재 이 아이디어는 다시 제기되지 않았다.

8. 4. 인도

인도 정부 싱크탱크인 NITI Aayog는 2018년 8월 3일, 가능하다면 승용차가 15% 메탄올 혼합 휘발유로 운행할 것이라고 발표했다.[49] 현재 인도 차량은 최대 10% 에탄올 혼합 연료를 사용하고 있다. 정부의 승인을 받으면 월별 연료 비용을 10% 절감할 수 있다. 2021년 에탄올은 리터당 60루피였던 반면, 메탄올 가격은 리터당 25루피 미만으로 추정되었다.

참조

[1] 웹사이트 Pump The Movie Methanol Clip https://www.youtube.[...] 2022-06-07
[2] 웹사이트 Methanol Wins https://www.national[...] 2022-06-07
[3] 웹사이트 Technology http://cri.is/index.[...] Carbon Recycling International 2012-07-11
[4] 웹사이트 Biomethanol-from-biogas plant begins operation in Italy {{!}} Bioenergy Insight Magazine https://www.bioenerg[...] 2023-08-06
[5] 웹사이트 Amsterdam biomethanol plant granted environment permit https://lloydslist.m[...] 2023-05-09
[6] 웹사이트 Green methanol key to energy transition net-zero plans https://www.spglobal[...] 2023-08-06
[7] 뉴스 BP Expands Investment in WasteFuel for Bio-Methanol Production https://www.environm[...] 2023-08-06
[8] 웹사이트 CIB provides $277 loan to Varennes Carbon Recycling project {{!}} Biomassmagazine.com https://biomassmagaz[...] 2023-08-06
[9] 웹사이트 Bio Methanol Market Size and Share {{!}} Forecast - 2031 https://www.business[...] 2024-03-29
[10] 간행물 Bio Methanol Market size growing with a CAGR of 24.51%: Growth Outlook from 2022 to 2030, projecting market trends analysis by Application, Regional Outlook, and Revenue https://www.globenew[...] 2024-03-29
[11] 논문 Methanol: A Versatile Fuel for Immediate Use http://www.woodgas.c[...] 1973-12
[12] 논문 Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy
[13] 웹사이트 The Methanol Economy https://www.technolo[...] 2024-03-29
[14] 서적 Fossil or Renewable Sources for Methanol Production? https://linkinghub.e[...] Elsevier 2024-03-29
[15] 논문 Life-cycle assessment for coal-based methanol production in China https://linkinghub.e[...] 2018-07
[16] 웹사이트 Renewable Methanol https://www.irena.or[...] 2021-05-19
[17] 웹사이트 Methanol from CO2: a technology and outlook overview https://www.digitalr[...] 2024-03-29
[18] 논문 Current status of carbon capture, utilization, and storage technologies in the global economy: A survey of technical assessment 2023-06
[19] 서적 Salters Advanced Chemistry: Chemical Storylines (2nd ed.) Heinemann 2000
[20] 논문 Methanol as a fuel for internal combustion engines https://linkinghub.e[...] 2019-01
[21] 문서 The Development Of Improved Fuel Specifications for Methanol (M85) and Ethanol (Ed85), SAE
[22] 웹사이트 Frequently Asked Questions about Methanol http://www.methanex.[...] Methanex 2013-06-22
[23] 웹사이트 Methanol as a Fuel for Modern Spark-Ignition Engines: Efficiency Study http://users.ugent.b[...] 2017-04-07
[24] 웹사이트 More About Ethanol http://www.indy500.c[...] 2006-06-16
[25] PDF https://www.register[...] 2024-08
[26] 뉴스 Methanol Takes Lead in Shipping's Quest for Green Fuel https://www.wsj.com/[...] 2023-07-17
[27] 웹사이트 Methanol as fuel heads for the mainstream in shipping https://www.dnv.com/[...]
[28] 웹사이트 The Methanol Industry https://www.methanol[...] 2023-07-17
[29] PDF https://www.irena.or[...] 2024-08
[30] 웹사이트 Launch of Methanol Cooking Fuel Program of India http://pib.nic.in/ne[...]
[31] 논문 A comparative study on energy efficiency of the maritime supply chains for liquefied hydrogen, ammonia, methanol and natural gas 2022-09-01
[32] 웹사이트 World's 'first green container ship' christened in Denmark https://www.euronews[...] 2024-08-14
[33] 웹사이트 Green methanol: A carbon dioxide pipeline alternative? • Nebraska Examiner https://nebraskaexam[...] 2024-08-14
[34] 논문 A techno-economic and life cycle assessment for the production of green methanol from CO2: catalyst and process bottlenecks https://www.scienced[...] 2022-05-01
[35] 논문 Effects of Ethanol and Methanol on the Combustion Characteristics of Gasoline with the Revised Variation Disturbance Method https://pubs.acs.org[...] 2022
[36] 웹사이트 The Horror of Methanol Fires | Last Moments https://www.youtube.[...] 2023-03-17
[37] 웹사이트 Isopropanol blended with aqueous ethanol for flame coloration without use of salts or hazardous solvents https://www.freepate[...]
[38] 웹사이트 Green Methanol Production-A Techno-Economic Analysis https://www.linkedin[...] 2024-08-14
[39] 웹사이트 COT STATEMENT ON THE EFFECTS OF CHRONIC DIETARY EXPOSURE TO METHANOL https://cot.food.gov[...] 2022-06-07
[40] 웹사이트 Methanol Poisoning http://www-clinpharm[...] 2008-08-13
[41] 논문 Estimations of the lethal and exposure doses for representative methanol symptoms in humans
[42] 웹사이트 http://www.methanol.[...] 2011-02-28
[43] 웹사이트 Archived copy http://www.werf.org/[...] 2011-02-28
[44] 웹사이트 Archived copy http://info.ngwa.org[...] 2011-02-28
[45] 웹사이트 Archived copy http://www.hillbroth[...] 2011-02-28
[46] 웹사이트 A new hydrogen reality: Fuel from wind and water https://www.siemens-[...]
[47] 웹사이트 111 Congress, H.R. 1476: Open Fuel Standard Act http://www.govtrack.[...]
[48] 웹사이트 Directive 2009/30/EC of the European Union and of the Council http://eur-lex.europ[...]
[49] 뉴스 Niti Aayog may test-drive plan to run petrol cars on 15% methanol https://economictime[...] 2018-08-03
[50] 웹인용 Pump The Movie Methanol Clip https://www.youtube.[...] 2019-11-23
[51] 웹인용 Methanol Wins https://www.national[...] 2011-12
[52] 웹인용 Technology http://cri.is/index.[...] Carbon Recycling International
[53] PDF https://www.irena.or[...] 2024-08
[54] 웹인용 Biomethanol-from-biogas plant begins operation in Italy {{!}} Bioenergy Insight Magazine https://www.bioenerg[...] 2023-07-18
[55] 웹인용 Amsterdam biomethanol plant granted environment permit https://lloydslist.m[...] 2023-05-09
[56] 웹인용 Green methanol key to energy transition net-zero plans https://www.spglobal[...] 2022-09-30
[57] 웹인용 BP Expands Investment in WasteFuel for Bio-Methanol Production https://www.environm[...] 2023-07-07
[58] 웹인용 CIB provides $277 loan to Varennes Carbon Recycling project {{!}} Biomassmagazine.com https://biomassmagaz[...]


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