연료 혼합

게시 날짜 : 09 October 2024

작성자 : Shweta Singh

전 세계적으로 전기 자동차가 널리 보급되면서 그 수요가 급격히 증가한 것은 사실입니다. 전기 자동차 보급 확대의 주된 목적은 탄소 배출량과 연료 소비량을 줄이는 것이었습니다. 전기 자동차가 오염 감소에 효과적인 해결책이라면, 내연기관 자동차를 사용할 이유가 없다는 생각이 들 수도 있습니다. 하지만 자동차 업계는 에탄올-가솔린 혼합 연료(E10, E15, E85)와 같은 혼합 연료를 널리 사용하면서 새로운 전환점을 맞이하고 있습니다. 분석에 따르면 에탄올은 휘발유에 비해 온실가스 배출량을 20~50%까지 줄일 수 있습니다. 이러한 혼합 연료는 온실가스 배출량을 줄이고 친환경 에너지 사용을 촉진하기 때문에 기존 휘발유를 대체할 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다. 더욱이, 정부가 에탄올 혼합 연료 생산을 장려하면서 자동차 제조업체들은 엔진 출력과 수명 저하 없이 에탄올 혼합 연료에 적합한 엔진을 개발하는 데 박차를 가하고 있습니다.

연료 혼합이란 무엇인가요?

뭔가 수상하지 않나요?

이 방법의 이름은 오해의 소지가 있습니다. 마치 연료의 순도에 영향을 미치는 무언가를 첨가하는 것처럼 보일 수 있기 때문입니다. 하지만 실제로는 정반대입니다. 두 가지 이상의 서로 다른 연료를 혼합하여 원하는 특성과 성질을 가진 새로운 연료 혼합물을 만드는 과정을 연료 혼합이라고 합니다. 연료 혼합은 일반적으로 연료 성능 향상, 환경적 이점 개선 또는 특정 요구 사항 충족을 위해 사용됩니다. 혼합은 정제, 저장 등 연료 생산 및 유통 과정의 여러 단계에서 이루어질 수 있으며, 연료를 사용하는 차량이나 장비에서 직접 이루어질 수도 있습니다. 연료 혼합을 통해 에너지 함량, 휘발성, 옥탄가, 점도, 배출가스 등의 요소를 조정하여 연료 특성을 맞춤화할 수 있습니다. 연료 혼합 기술을 활용하면 석유 사용량을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, E10은 에탄올 10%와 휘발유 90%로 구성되고, B5는 바이오디젤 5%와 경유 95%로 구성됩니다. 또한, 연료 혼합에는 기존 연료만 사용할 필요는 없으며, 대체 연료를 사용할 수도 있습니다.

다양한 유형의 연료 혼합

• 바이오연료 혼합: 이는 기존 연료를 에탄올이나 바이오디젤과 같은 바이오연료로 대체하는 것을 의미하며, 온실가스 배출을 최소화하고 재생에너지 사용을 촉진하기 위한 널리 보급된 방식입니다. 바이오연료를 혼합하면 휘발유 혼합물에 재생 가능한 성분을 포함시킬 수 있습니다.
• 휘발유 혼합: 휘발유 혼합은 탄화수소와 첨가제 등 여러 성분을 조합하여 원하는 연료 품질을 만드는 과정입니다. 서로 다른 등급의 휘발유를 혼합하거나, 산소첨가제인 에탄올을 첨가하거나, 성능 향상 화학물질을 첨가하는 것 등이 모두 혼합의 예입니다.
• 대체 연료 혼합: 기존 휘발유에 압축 천연 가스(CNG), 액화석유가스(LPG), 친환경 수소 또는 전기와 같은 대체 연료를 혼합하면 성능 면에서 다양한 환경적 이점을 제공하는 대체 연료 혼합물이 만들어집니다.
• 디젤 혼합: 디젤 혼합은 바이오디젤과 석유 디젤과 같은 다양한 형태의 디젤 연료를 혼합하여 농도가 다양한 바이오디젤 혼합물을 생산하는 것을 포함할 수 있습니다. 이러한 혼합물은 일반적으로 B5(바이오디젤 5%) 또는 B20(바이오디젤 20%) 등으로 표기됩니다.

연료 혼합은 누가 수행합니까?

연료 혼합은 공급망의 어느 지점에서든 발생할 수 있지만, 일반적으로 석유 제조업체, 정유소 또는 전문 혼합 시설에서 수행됩니다. 이러한 기관들은 필요한 혼합 장비, 경험 및 자원을 보유하고 있습니다.

• 정유소: 정유소는 원유를 받아 휘발유, 디젤, 제트 연료와 같은 다양한 연료 성분으로 정제합니다. 정유소에서는 다양한 휘발유 성분을 정해진 비율로 혼합하여 필요한 연료 혼합물을 만듭니다.
• 첨가제 공급업체: 이들은 연료 성능을 향상시키고 특정 규제 기준을 충족하는 특수 첨가제를 제공하기 때문에 휘발유 혼합에 매우 중요합니다. 원하는 품질을 얻고 업계 요구 사항을 충족하기 위해 세정제, 산화방지제 또는 노킹 방지제와 같은 첨가제가 기본 연료에 자주 혼합됩니다.
• 연료 유통업체: 이들은 혼합 시설을 보유하고 있으며, 연료 제조업체 및 혼합 시설과 협력하여 유통망에서 지정된 연료 혼합물을 확보합니다.
• OEM 및 장비 제조업체: 이들은 연료 공급업체와 긴밀히 협력하여 연료 혼합물이 엔진 또는 장비의 사양 및 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

연료 혼합의 새로운 발전

• 미쓰비시파워, 조지아파워, 그리고 전력연구소(EPRI)의 공동 노력으로 천연가스와 수소를 혼합하는 연료 개발이 시작되었습니다. 이는 역사상 최초로 첨단 가스 터빈에 10%의 수소를 혼합하는 것을 검증한 사례입니다. 지금까지 이루어진 수소 혼합 중 가장 높은 비율이며, 천연가스 대비 탄소 배출량을 7%까지 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 프로젝트는 세계가 탄소 중립 목표 달성에 한 걸음 더 다가서는 데 기여했습니다.
• 쉐보레 USA는 미국 걸프 해안을 따라 흥미로운 로드 트립을 진행했습니다. 토요타와 쉐보레 직원 몇 명이 토요타 툰드라, RAV4, 캠리에 50% 이상의 재생 가능 연료를 함유한 새로운 휘발유를 주유하며 주행했습니다. 이 새로운 연료는 탄소 함량이 40% 미만입니다.
• 타타 모터스는 수소 연료 차량인 H2ICE를 연구해 왔습니다. 이 기술은 현재 개발 단계에 있으며 상용화까지는 시간이 걸리겠지만, 탄소 중립 목표 달성을 위한 중요한 발판이 될 것입니다. 타타는 또한 국가 인프라를 지원하고, 연료 효율을 높이며, 다른 연료 솔루션을 확대하고, 안전성을 향상시키는 등 더욱 안전한 모빌리티에 대한 증가하는 요구에 부응하는 14가지 제품을 공개했습니다.

연료 혼합에 대한 글로벌 접근 방식

• 북아메리카

2007년까지 거슬러 올라가는 데이터에 따르면, 2022년 여름(6월~8월) 연료용 에탄올 혼합 비율은 10.5%로, 계산된 혼합 비율 중 최고치를 기록했습니다. 현재 미국에서 판매되는 휘발유의 대부분은 에탄올을 함유하고 있습니다. 미국에서 에탄올 혼합은 1990년 청정대기법의 개량 휘발유(RFG) 규격과 2007년 에너지 독립 및 안보법의 재생 연료 기준을 충족하는 데 기여합니다. 아이오와, 네브래스카, 일리노이 등 옥수수 생산이 활발한 중서부 주들의 요구에 따라, 미국 환경보호청(EPA)은 2023년 6월 특정 중서부 주에서 에탄올 함량이 더 높은 휘발유 판매를 허용하는 법안을 제안했습니다. 이 법안이 통과되면 E15, 즉 에탄올 15%를 함유한 연료에 대한 사실상의 금지 조치를 해제할 수 있게 됩니다.

• 아시아 태평양

2020-21년 인도의 순수입 연료량은 1억 8,500만 톤, 수입액은 5,510억 달러에 달했습니다. 수입 석유 제품의 대부분은 운송 부문에 사용됩니다. 따라서 바이오에탄올 생산을 촉진하는 효과적인 E20(에탄올 혼합 휘발유) 프로그램은 연간 40억 달러의 비용 절감 효과를 가져올 수 있습니다. 인도 정부는 에너지 안보 강화, 연료 수입 의존도 감소, 외환 절약, 국내 농업 산업 활성화를 위해 에탄올 혼합 휘발유(EBP) 프로그램을 수립했습니다. 2018년 발표된 '국가 바이오연료 정책'에서는 2030년까지 휘발유에 에탄올을 20% 혼합하는 것을 목표로 제시했습니다. 그러나 2014년 이후 정부의 다양한 정책 및 지원책의 성과 덕분에 에탄올 20% 혼합 목표 시점이 2030년에서 2025-26년으로 앞당겨졌습니다.

• 유럽

현재 유럽 주유소에서 판매되는 휘발유의 대부분은 5% 바이오에탄올과 95% 휘발유로 구성된 E5 연료입니다. 하지만 일부 국가에서는 바이오에탄올을 최대 10%까지 함유한 E10이라는 차세대 연료로 전환하고 있습니다.

결론

세계적으로 전기 자동차가 점차 보편화되면서 연료의 필요성이 줄어들고 있지만, 그렇다고 연료 혼합이 완전히 사라지는 것은 아닙니다. 연료 혼합은 자동차, 항공, 해양, 전력, 농업 등 다양한 산업에 긍정적인 영향을 미쳐 왔습니다. 자동차 산업에서는 탄소 배출량 감소 효과 때문에 전기 자동차가 증가하고 있는데, 에탄올 혼합 연료 또한 지속가능성에 크게 기여하고 있습니다. 일반 휘발유와 비교했을 때 에탄올 혼합 연료는 탄화수소 배출량을 20% 줄여줍니다. 특히 E20 연료는 일산화탄소 배출량을 더욱 효과적으로 줄여주는데, 이륜차는 50%, 사륜차는 30%까지 감소시키는 효과를 보입니다. 또한, 연료 혼합은 사탕수수 농가에 추가적인 소득을 제공하고 있습니다. 바이오 연료 원료 수요 증가를 통해 농촌 개발과 농업 다각화를 촉진함으로써 농업 부문을 지원하고 있습니다.