무연 연료

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무연 연료는 연소 중에 가시적인 연기를 방출하지 않거나 최소의 양을 방출하는 고체 연료의 일종이다. 이러한 종류의 연료는 석탄과 연기가 많이 나는 미숙하거나 젖은 나무와 같은 다른 연료의 사용을 금지하는 지역에서 점점 더 인기를 얻고 있다. 개방 화재는 많은 국내 소비자들에게 여전히 인기가 있으며, 특히 예를 들어 개방된 난로가 제거되지 않았거나 난로로 대체되지 않은 노년층 주택에 사는 사람들에게 인기가 있다. 석탄이^[where?] 국내 난방용으로 널리 사용되던 1970년경 이상의 모든 주택에는 개방된 벽난로가 설치되어 있다. 그러나 현대식 주택은 벽난로가 설치되는 경우가 드물고 천연가스나 전기를 이용한 중앙난방이 일반적인 선택이다.^{[citation needed]} 흡연과 오염을 금지하는 곳이 많아 연간 흡연 관련 사망자가 줄면서 전반적인 대기질이 개선됐다는 연구결과도 있다.^[1] 많은 사람들은^[who?] 무연 연료가 독성 연기 배출을 유발하는 다른 모든 고체 연료의 가까운 미래에 대체될 것이라고 생각한다.^{[citation needed]} 일반적으로 이 용어는 무연탄, 콜라, 숯, 헥사민 연료 정제 등과 같은 고체 연료를 지칭하는 데 사용된다. 무연탄화탄소 연료는 보통 가루 석탄이나 숯으로 만든 표준 베개 모양의 연탄 형태로 공급된다. 연료정은 캠핑족이나 워커들이 작은 접이식 금속 난로를 이용해 임시로 요리하는 데 사용한다.

역사

석탄은 빅토리아 시대부터 1950년대 초까지 영국의 대부분의 마을에서 국내 요리와 난방에 널리 사용되었다. 그러나, 열악한 석탄 연료와 잘못 설계된 벽난로는 석탄의 부분 연소로 인해 발생하는 연기와 타르로 인한 지역 오염을 상당 부분 유발하고 굴뚝 위로 사라졌다. 그 결과, 연기나 유독가스는 기상 역전이 발생할 때 국지적으로 갇히는 경우가 많았다. 이러한 갇힌 가스와 연기는 안개와 더 나쁜 스모그를 야기시켰고, 스모그는 옷을 변색시켰고 심각한 건강상의 위험이었다. 그런 완두콩 수프들은 일반적으로 맨체스터, 버밍엄, 런던과 같은 더 큰 도시들에서 더 널리 퍼져 있었다. 또한 동일한 유해 혼합물에는 이산화황과 질소산화물과 같은 유독성 가스들이 존재했는데, 이 두 가스 모두 스모그에 노출된 사람들의 폐를 자극했다. 석탄의 황 불순물에 의해 생성된 이전의 기체는 공기 중에 더 멀리 산화되어 부식성이 높고 강한 산인 황산을 생산하기 때문에 특히 불순물이었다.

런던

1952년 런던의 대 스모그는 기관지염과 천식과 같은 호흡기 질환과 같은 기존의 폐질환을 악화시킴으로써 4명에서 1만 2천명 사이의 많은 사람들을 직접적으로 죽였다. 또한 스모그의 불가침한 어둠에 의해 야기된 많은 철도, 도로, 보행자 사고를 유발하여 간접적으로 죽이기도 했다.^[2] 옷은 그을음으로 얼룩져 있었고 일반적으로 유황 가스로 변색되었다. 이 비극 때문에, 1956년 공기 청정법이 이 문제를 해결하려고 통과되었다. 이 법의 결과 중 하나는 석탄의 황과 같은 불순물을 제거하는 것뿐만 아니라, 생산되는 매연량을 줄임으로써 환경을 돕기 위해 특별히 고안된 무연 연료의 개발이었다. 이러한 제조된 연료는 또한 더 높은 온도에서 연소되어 난로뿐만 아니라 개방된 화재에 더 좋고 더 효율적인 연료를 만들 수 있게 되었다.

혜택들

무연 연료는 유연탄이나 무연탄과 같은 다른 고체 연료에 비해 몇 가지 장점이 있다. 그것들은 보통 석탄보다 더 비싸며, 종종 운송, 취급, 화재를 돕는 표준 크기의 연탄으로 구성된다. 그러나 석탄은 종종 벌금에서 큰 덩어리까지 다양한 크기로 공급될 수 있다. 돌과 셰일 같은 느슨한 상태나 심지어 석탄가루도 불을 질식시킬 수 있고 보통 많은 연기를 만들어 낸다. 석탄의 가변 크기는 일관되지 않은 연소를 초래하고, 작은 입자가 큰 입자보다 더 빨리 연소한다. 무연탄 표준 크기의 연탄의 장점은 정기적인 연탄(연료가 덜 필요함)과 높은 온도에서 연소하기 때문에 개방형 화재를 보다 효율적으로 만드는 것이다. 그들은 또한 연기 형성을^[3] 감소시킴으로써 공기 질을 향상시킬 수 있다. 그것들은 분말 석탄의 압축 몰딩과 녹말과 같은 바인더에 의해 만들어진 질량이기 때문에 일반적으로 더 일관된 품질을 가지고 있다. 그것들은 개방된 화재뿐만 아니라 밀폐된 난로와 같은 많은 다른 기구들에서 사용될 수 있다.^[4]

무연탄은 성숙한 화재의 밝은 적색으로 판단할 수 있듯이 높은 작업온도가 적외선 방사선으로 실내로 방사되기 때문에 기존의 옥내 개방형 석탄화재보다 효율적이다. 생산되는 뜨거운 가스는 굴뚝 위에서 손실되어, 석탄화재를 타듯 효율을 떨어뜨린다. 가스는 주로 이산화탄소, 일산화탄소, 그리고 일부 수증기로 이루어져 있다. 연기나 유사한 휘발성 화합물이 거의 없거나 전혀 없는 굴뚝은 더 오래 더 깨끗한 상태를 유지하며 브러시를 덜 필요로 한다. 주 연소 반응은 다음과 같다.

C(s) + O2(g) → CO2(g)

공기 또는 산소의 제한된 공급에서 독성 일산화탄소가 형성될 수 있다.

2C + O2(g) → 2CO(g)

숯은 가공되지 않은 막대기 또는 연탄재로서 비교적 낮은 연기와 비교적 빨리 음식을 조리하는 강한 열로 인해 야외 바비큐 그릴에 널리 사용된다. 숯불에 의해 연기가 거의 나지 않는 것은 구운 음식에 매캐한 맛을 줄 수 있다. 숯, 차, 생목재는 훈제 연어 등 각종 훈제 제품 제조에도 흔히 쓰인다. 숯은 아프리카 국가에서 국내 조리 목적으로 널리 사용된다.

헥사민 연료정은 전적으로 등산객과 야영객의 편의를 위한 것으로, 연료는 트리오산(trioxane)으로 만든 백색 정제로 구성돼 있어 완전 합성 연료로 포름알데히드로 만든 것이다.

열량값

무연 연료는 예를 들어 무연탄의 연료가 마른 나무보다 클 정도로 일반적으로 열량이 높으며, 많은 무연탄은 이런 종류의 석탄으로 만들어진다. 따라서 무연탄은 약 21 MJ/kg의 건목과 비교하여 32.50 MJ/kg의 열량을 갖는다. 리그나이트 또는 갈색 석탄은 불연성 불순물이 존재하기 때문에 15.00 MJ/kg의 연소열로 더욱 악화된다. 유연탄은 무연탄보다 값이 낮지만 휘발성 성분으로 인해 리그나이트나 유연탄은 모두 무연탄이다.

다운사이드

무연 연료도 일부 단점이 있는데, 예를 들어 무연탄에 존재하는 휘발성 물질이 부족하기 때문에 발화하기가 더 어려울 수 있다. 화염이 적은 것은 휘발성 물질은 줄었지만 일반적으로 회분 함량이 높기 때문이다. 미세 먼지는 기계적인 움직임으로 인한 마멸로 발생이 가능하지만 유연탄에 비해 적은 양이다. 밀봉된 비닐 봉지에서도 젖은 상태로 공급되기도 하지만 수분이 얕아 쉽게 건조된다. 석탄 타르와 같은 휘발성 화학물질의 손실은 제조자의 비용을 상쇄할 수 있지만 대량 제조 원가로 인해 사용자나 소비자에게 비용이 증가한다. 그러한 추가비용은 연료비를 석탄보다 비싸게 만들지만 2020년 가격에서 석탄보다 30% 정도 할증된 효과는 미미하다.

고체연료는 부피가 크고 무겁기 때문에 벽난로까지 수동운반을 해야 하고 석탄벙커 등 집 근처 편리한 곳에 보관해야 한다.

참고 항목

• 연탄
• 1990년 공기 청정법 개정
• 청정 공기법 1956
• 코크스(연료), 석탄을 탄산화하여 만든 무연 연료
• 에너지 밀도

참조