천연가스의 성분을 분석하는 목적은 주로 거래를 위한 계량에 있다. 이러한 목적에서 사용되는 분석기들은 생산기지와 공급관리소에 설치돼 있고 이들을 이용해 천연가스의 각 성분에 대한 조성비를 파악하면 액체밀도나 기준밀도, 단위 체적당 발열량을 계산할 수 있다.
가스분석기의 또다른 목적은 계약서상 명기돼 있는 가스의 품질을 확인하는데 있다. 이는 연료로 사용시 환경 유해물질화되는 성분이 포함돼 있는지 등에 관한 사항을 점검하는데 점검은 주로 도입시에 이뤄진다.
◆도입시의 가스분석기=국내에서 소비되는 천연가스는 인도네시아, 말레이시아, 브르나이, 오만, 카타르 등 5개국에서 도입되고 있다. 도입조건은 모두 계약서에 명기돼 있으며 발열량, 특정 성분의 조성 제한과 같이 품질에 대한 조건들도 자세히 표기돼 있다.
천연가스의 품질 조건을 확인과 거래물량을 계량하기 위해 소유가 이전되는 시점에서 소유가 이전되는 시간 내내 균일하게 포집되는 천연가스의 성분을 분석하게 돼 있으며 이때 가스분석기가 사용된다.
이때 사용되는 가스분석기는 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, n-펜탄, 이산화탄소, 질소, 산소 등의 조성을 분석하게 된다.
◆공급시의 가스분석기 사용=도입시에는 LNG 상태를 기화시키는 과정이 필요하지만 공급시에는 공급이 되는 배관에서 분기돼 가스분석기까지 실제 시간으로 천연가스가 운반된다.
따라서 도입시에는 한 항차에 대한 평균적인 조성이 구해지지만 공급시에는 시료가 분기되는 시점에서 분석이 이뤄지고 있으며 분석 목적은 계량에 있다.
그러나 항차별로 성분조성이 틀리고 이들의 항차의 일정에 따라 생산기지내 공정에서 또 일정량의 BOG(Boil-Off Gas)가 대기와 설비간 열전달을 통해 형성돼 도입가스에서 빠져나가므로 공급시의 성분 조성은 도입시와는 크게 다르다.
공급시에 이뤄지는 모든 계측은 물량의 거래를 위한 것이기 때문에 매우 치밀하게 관련 계측기들이 운영돼야 한다. 물량 거래 목적에 사용되는 계측기들은 주로 유량계, 온도계, 압력계, 차압계, 실밀도계, 가스분석기 등이다.
도입시에 성분 분석은 가스가 채취된 후 병에 담겨져 옮겨지므로 일반적으로 가스분석기는 가스 설비에서 먼 곳에 위치해 있고 가스 설비의 존재에 의한 위험 지역에 포함돼 있지 않다.
그러나 공급관리소는 그 안에 필터, 설비, 히터, 설비, 감압설비, 계량설비, 밴트설비 등 각종 가스 설비가 위치해 있고 가스분석기 역시 공급관리소내에 다른 설비들과 같이 있어 위험 지역으로 분류되는 지역 안에 있는 것이다.
따라서 공급관리소 내에 설치되는 가스분석기는 일반적으로 방폭형이어야 한다. 공급관리소 내 위험지역은 가스의 존재 확률, 체류시간, 환기여부, 점화원 등을 고려해 0종 장소, 1종장소, 2종 장소, 비위험 장소로 구분한다.
공급관리소에서 사용하는 가스분석기는 도입시와 마찬가지로 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 질소, 이산화탄소 등의 조성을 분석하며 이 결과는 가스분석기에 부착된 인테그레이터에서 기준밀도와 단위체적당 발열량을 계산하는데 사용된다.
여기서 계산된 수치와 현장의 차압계, 온도계, 압력계, 실밀도계 등에서 측정된 값은 모두 현장의 조정실에 설치돼 있는 유량컴퓨터로 모여지며 이 유량컴퓨터에서 필요한 유량계산과 정산에 사용되는 물량으로 환산이 이뤄진다.
◆관련 표준규격서와 해외 가스분석기 동향=국내에서 천연가스를 분석할 때 사용하는 표준규격서는 GPA 2261이며 KS는 지난해만 해도 천연가스 분석과 관련된 규격서가 전무한 상태였다.
이에 따라 기술표준원은 ISO 규격의 KS 규격화 작업을 진행하고 있는데 이 일환으로 ISO/TC 193(천연가스)의 국내 연구위원의 활동을 통해 지난해와 올해에 걸쳐 관련 ISO 규격을 KS 규격화하는 작업을 진행중에 있다.
국외의 천연가스 분석을 하는 곳은 우리나라와 마찬가지로 가스 관련 회사로써 주로 생산지와 수송을 담당하는 회사가 대부분이고 분배를 담당하는 회사가 일부 가스분석기를 운용하고 있다.
현재 가스공급 규모면에서 한국가스공사는 세계 최고 수준이며 네덜란드의 가스 유니, 독일의 루어 가스, 영국의 BG, 프랑스의 GDF, 미국의 퍼시퍽 G&E, SOCAL 등의 대규모 가스회사들이 30여개의 가스분석기를 운영한다.
특히 이들은 거의 대부분 가스분석기들이 천연가스 분석만을 할 수 있고 방폭의 기능이 포함되도록 패키지화 돼 있는 제품들을 사용한다는데 특징이 있다. <윤태 기자>