[논문]석유제품의 온도 변화에 따른 밀도 및 부피 변화 특성 연구

황인하; 도진우; 강형규; 성상래; 하종한; 나병기

doi:10.12925/jkocs.2017.34.4.1112

[국내논문] 석유제품의 온도 변화에 따른 밀도 및 부피 변화 특성 연구
Study on the Density and Volume Change Property of Petroleum Products according to Temperature Variation 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.34 no.4, 2017년, pp.1112 - 1120

황인하 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 도진우 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 강형규 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 성상래 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 하종한 (한국석유관리원 석유기술연구소) , 나병기 (충북대학교 화학공학과)

초록
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석유제품은 다양한 형태의 탄화수소화합물로 구성되어진 화합물로, 다른 종류의 액체류와 마찬가지로 온도변화에 따른 밀도와 부피의 변화가 발생한다. 액상에서 석유제품의 밀도를 측정하는 방법은 분별 증류된 각 석유제품에 대해 주로 얻어진 실험 데이터를 기반으로 한다. 본 연구에서는 등유와 자동차용 경유의 온도변화에 따른 밀도와 부피변화를 실제 측정하여 온도변화에 따른 변화추이를 분석하고, 국제규격인 ASTM에서 제시하는 밀도부피 환산표를 이용한 환산값을 계산하고 두 값을 비교분석하였다. 또한, 국내 계량 관련법에서 규정하고 있는 온도변화에 대한 기준과 실측값과의 상호 비교를 통해 차이점을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Petroleum products are composed of various types of hydrocarbon compounds. Like other types of liquids, they presented the variation of density and volume according to temperature change. The method of measuring the density of petroleum products in a liquid phase is based on experimental data obtained mainly for each fractionally distilled petroleum product. In this study, the density and volume changes of kerosene and automotive diesel according to temperature change were measured and the property of change were analyzed. The conversion values were calculated using the density volume conversion table proposed by international standard ASTM. In addition, we analyzed the differences between the reference values and the measured values for the temperature changes specified in the domestic metering law.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 국내 석유제품 중 등유와 자동차용 경유에 대하여 각각 온도 변화에 따른 부피 및 밀도변화를 측정하였다.
본 연구는 국내 석유제품 중 등유와 자동차용 경유에 대하여 각각 온도의 변화에 따른 부피 및 밀도의 변화를 측정하였다.
본 연구에서는 대표적인 석유제품인 등유와 자동차용 경유의 온도변화에 따른 밀도와 부피변화를 실측하고, 국제규격인 ASTM에서 제시하는 온도변화에 따른 밀도와 부피 환산표를 이용한 환산값과의 비교분석을 실시하였다.

제안 방법

[10] 또한, 국내의 「계량에 관한 법률」에서 규정한 「액체용 계량기(주유기, LPG미터, 오일미터) 기술기준」의 기준과도 비교하였다.
[3-6] 본 연구에서는 등유와 자동차용 경유의 온도변화에 따른 밀도와 부피변화를 실제 측정하여 온도변화에 따른 변화추이를 분석하고, 국제규격인 ASTM에서 제시하는 밀도부피 환산표를 이용한 환산값을 계산하고 두 값을 비교분석하였다.
국내에서는 여러 정유사에서 자동차용 경유를 생산하고 있으며, 각 회사별 물성이 다를 수가 있으므로 각 정유사별로 자동차용 경유의 온도변화에 따른 부피 변화를 측정하였다.
또한, 국내 「계량에 관한 법률」에서 규정하고 있는 법적 기준과도 비교분석하였다.
또한, 국내 계량 관련법에서 규정하고 있는 온도변화에 대한 기준과 실측값과의 상호 비교를 통해 차이점을 분석하였다.
밀도시험기를 이용하여 등유와 자동차용 경유의 밀도를 온도변화에 따라 실측하고, 항온수조를 이용하여 온도변화에 따른 부피변화를 측정한 값을 ASTM D1250-08의 Petroleum Measurement Table을 이용하여 15 ℃에서의 밀도와 부피 환산값을 계산하였다.

대상 데이터

실험대상인 등유는 시료의 대표성을 위해 국내 4개 정유사의 5개 공장에서 생산된 정상제품을 사용하였으며, 자동차용 경유는 정유사에서 생산된 정상제품을 각 사별로 실험을 실시하였다.

데이터처리

[13] 환산값의 계산방법은 개별 온도에서 측정한 밀도와 부피값을 ASTM Table에 제시되어 있는 각 온도별 밀도와 부피값을 이용하여 내삽법(interpolation)과 외삽법(extrapolation)으로 해당 온도에서의 값을 각각 계산하였다.
온도변화에 따라 실제 측정된 등유와 자동차용 경유의 밀도와 부피의 실측값과 ASTMD1250-08(2013) Standard guide for use of the petroleum measurement tables에 제시된 환산값과의 비교분석을 실시하였다.

이론/모형

각 시료의 밀도 측정은 「석유제품의 품질기준과 검사방법 및 검사수 수료에 관한 고시」에서 설정된 품질검사 시험방법인 KS M ISO 12185 원유 및 석유제품 ― 밀도의 측정 ― 진동 U-자관법을 적용하여 10 ℃ 단위로 온도를 변화시키며 밀도를 측정하였다.

성능/효과

1. 온도변화에 따라 등유와 자동차용 경유의 밀도와 부피는 일정하게 변화하였으며, 변화의 폭은 등유와 자동차용 경유의 구성성분에 영향을 받는다.
2. 등유와 자동차용 경유의 온도변화에 따른 밀도와 부피의 실측값과 ASTM에서 제시하는 환산표를 이용한 환산값과의 비교분석에서는 실측값과 동일하게 밀도와 부피변화를 나타내었으나, ASTM을 이용한 환산값은 동일한 온도조건(15 ℃)으로의 변환으로 인해 그 변화의 폭은 크지 않았다.
3. 자동차용 경유에 비해 등유가 온도변화에 따른 밀도와 부피변화의 폭이 크게 나타났으며, 이는 두 유종을 구성하는 탄화수소화합물의 구성비율 차이 때문인 것으로 보인다.
4. 국내의 각 정유사별 자동차용 경유의 온도변화에 따른 부피변화를 측정하였으며, 각사별로 큰 편차를 보이지 않고 대부분 1% 이내의 편차를 나타내었다.
5. 국내 계량기준에서 표시하고 있는 등유와 자동차용 경유의 체적팽창계수를 이용한 부피변화 계산값과 실제 측정값의 비교에서는 낮은 온도에서는 큰 편차를 보이지 않지만, 온도가 증가함에 따라 실측값과의 다소 큰 편차를 보였다.
[2] 자동차용 경유는 820 ∼ 845 kg/m3의 밀도범위와 150 ∼ 275 ℃ 사이의 비점범위를 가지고 16 ∼ 30여개의 탄소 원자를 포함한다.
등유와 자동차용 경유의 체적팽창계수를 이용한 계산값과 실제 온도변화에 따른 부피변화를 측정한 값과의 비교분석한 결과, 비교적 낮은 온도(약 10 ∼ 30 ℃)에서는 두 값의 편차가 대략 1 ∼ 2 정도의 작은 값을 나타내었으나, 높은 온도(약 60 ℃이상)에서는 두 값의 편차가 5 이상의 큰 차이를 나타내었다.
또한, 등유와 자동차용 경유의 밀도는 온도변화에 따라 실제 측정값은 함께 변화하였으며, ASTM 환산값에서는 온도가 증가함에 따라 함께 감소하는 경향을 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	원유의 점도와 밀도를 측정해야 하는 이유는 무엇인가?	원유는 분자량, 점도, 밀도 그리고 API도 같은 다양한 물성에 따라 경질유 또는 중질유로 구분된다. 또한 점도와 밀도는 석유 생산, 파이프라인을 통한 이송 그리고 석유 정제과정에서 매우 중요한 역할을 한다.[1] 또한, 원유의 점도는 기본 화학조성과 같은 많은 부분에 의존한다[2].
	등유의 온도변화에 따른 밀도와 부피변화의 실측값은 어떻게 나타나는가?	Table 1과 Table 2는 등유와 자동차용 경유의 온도변화에 따른 밀도와 부피변화의 실측값을 나타내었다. 등유의 밀도는 793.10 ∼ 732.19 kg/m3의 범위로 변화하였고, 부피는 1083 ml까지 팽창하였다. 등유는 실험온도가 10 ℃부터 90℃까지 10 ℃의 일정하게 승온함에 따라 밀도값도 평균 약 7.6 kg/m3 만큼 일정하게 감소하였다. 온도변화에 따른 등유의 부피는 밀도와 반대로 평균 약 10 mL씩 팽창하였다.
	자동차용 경유에 비해 등유가 온도변화에 따른 밀도와 부피변화의 폭이 크게 나타난 이유는 무엇인가?	3. 자동차용 경유에 비해 등유가 온도변화에 따른 밀도와 부피변화의 폭이 크게 나타났으며, 이는 두 유종을 구성하는 탄화수소화합물의 구성비율 차이 때문인 것으로 보인다.

참고문헌 (15)

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상세보기
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상세보기
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Measures Act, Ministry of Trade, Industry and Energy, US, (2017).
Enforcement Decree of the Measures Act, Ministry of Trade, Industry and Energy, (2014).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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