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16/06/19 08:42
전문가는 아니고 그냥 제 상식선에서 말씀드립니다. 당연히 틀린 부분이 여기저기 있을 수도 있음을 감안하고 읽어주셔야 할 것 같네요.
6. 직관적으로 탄소수가 적은 가벼운 휘발유가 발화점이 낮을것 같지만... -> 직관적으로 말하면 인화점에 대한 이야기를 하는 것이 옳습니다. 휘발유가 인화점이 낮습니다. 휘발되는 증기가 많기 때문이죠. 반대로 경유는 잘 휘발되지 않으므로 인화점이 높구요. 사실 엔진의 차이는 여기서 기인합니다. 휘발유 엔진이 점화 플러그 방식을 사용하는 이유는 휘발유의 인화점이 낮기 때문입니다. 8. 9. 휘발유와 경유는 원유를 분리하는 단계에서 끓는 점의 차이로 분리되는 것 뿐이고 옥탄가의 높고 낮음으로 구분할 수는 없습니다. 옥탄가는 단지 휘발유의 품질을 이야기하기 위한 척도일 뿐입니다. 휘발유의 주성분이 옥테인/헵테인이니까요. 옥탄가가 높을수록 흔히 말하는 노킹 현상이 줄어들고 엔진의 수명이 길어지기 때문에 옥탄가가 높은 휘발유를 우리가 쓰는 거지 휘발유라고 해서 꼭 옥탄가가 높은 건 아닙니다. 경유는 비슷한 개념으로 세탄가를 척도로 씁니다. 세탄가가 높을수록 엔진의 수명에 무리를 주지 않는 좋은 경유죠. 그리고 분자량이 작을수록 가벼운 건 당연한 것 같은데.. LNG LPG같은 건 휘발유보다도 주성분의 분자량이 더 작죠. 7. 뒤늦게 설명하게 되는데 옥탄가는 위에서 설명한 것과 같은 개념이므로 분자구조와 발화점의 관계는 여기서는 상관없는 것으로 생각됩니다. 10. 결국 포인트는 적정온도를 쉽게 구현할 수 있느냐인데 가솔린의 경우 인화점이 영하라서 점화 플러그 방식의 엔진을 만들기에 적합합니다. 쉽게 말해 영하에서도 불꽃튀기면 불이 붙는 거니까요. 반대로 경유는 인화점이 높지만 발화점이 낮고 압력을 높이면 더 낮은 온도에서 자연발화를 할 수 있습니다. 그래도 가솔린 엔진보다는 온도가 높아야 하기 때문에 디젤엔진이 겨울에 시동이 잘 안 걸리는 현상이 발생하는 겁니다. 가솔린 엔진은 그런 일이 잘 없죠. 11. 저도 이 부분은 정확하지 않아서 대답하기가 어려운데 디젤 엔진의 NOx 발생량이 많은 것은 압축되는 공기량이 많아서 그런 걸로 알고 있습니다. 디젤 엔진은 기본적으로 고압 조건을 만들기 위해 공기를 더 많이 씁니다. 가솔린 엔진이 보통 공기 14.7 연료 1 정도인데 디젤 엔진은 보통 30 대 1 이상인 걸로.. 12. 특별한 저감장치를 쓰지 않으면 디젤 엔진이 오염물질을 많이 배출하는 건 맞는 걸로 압니다. 조금 거친 표현입니다만 일단 가솔린 엔진은 가스에 불을 붙이는 거라 기름에 불을 붙이는 디젤 엔진에 비해 매연이 적은 걸로 압니다. 덧붙여 위에서 이야기했듯 특성상 질소산화물도 더 많이 나올 수 밖에 없고 경유 자체가 휘발유보다 기타 성분(예를 들면 황)이 많은 편이긴 한데 이건 자체적으로 많이 해결된 편이죠.
16/06/19 08:51
덧붙여서 옥탄가를 화학적인 표현이 아닌 발화점의 높고 낮음을 의미하는 관용적인 표현으로 쓰는 경우가 간혹 있습니다. 이 때는 옥탄가가 높은(발화점이 높은) 휘발유가 좋고 옥탄가가 낮은(발화점이 낮은) 경유가 좋다는 식의 이야기는 가능합니다만 휘발유가 옥탄가가 높고 경유는 옥탄가가 낮다는 이야기는 옳지 않다고 봅니다.
16/06/19 17:30
늦게 답장을 드려서 죄송합니다. 사실 밤새 고민하고 질문글 올리고 취침해서 정오에 다시 약속을 갔다가 오느라 늦었습니다.
옥탄가와 세탄가가 단지 옥탄가와 세탄가가 다른 동소체(구조적 특성 때문에 옥탄가가 달라지는)의 조성비를 바꾸는 것만으로 조정되고 그것이 휘발유와 경유를 나누는 기준이 아니란 것은 알았습니다. 기본적으로 경유와 휘발유를 나누는 기준은 인화점과 발화점이고 그것으로 말미암아 디젤엔진과 가솔린엔진이 존재한다는 것이죠? 이미 경유는 발화점이 낮고 인화점이 높은 특성을 가지고 있고, 휘발유는 인화점이 낮고 발화점이 높은 특성이 있는데, 연료를 정제하여 휘발유에는 옥탄가가 높은 동소체의 비율을 높이므로 옥탄가를 높이고(노킹을 방지하기위해), 경유에는 옥탄가가 낮은 동소체의 비율 (n-파라핀 등...) 을 늘려 적정한 세탄가를 맞추는 것인데, 여기서 의문이 하나 더 듭니다. 옥탄가와 인화점 발화점은 서로 독립적인가요? 옥탄가에 대한 정의를 찾아보면 노킹에 저항하는 능력이라고 하는데, 자연발화를 잘 못하게 하는것으로 이해했습니다. 그럼 옥탄가가 높은 연료를 쓰나 낮은 연료를 쓰나 인화점은 달라지지 않고 단지 자연발화에 대한 저항성으로 자연발화 확율을 낮추는건가요? 그냥 생각해 보기에는 옥탄가가 높으면 인화점이 높아지고 발화점이 높아져서( 근본적 이유) 자연발화에 대한 저항성이 생길거같은데 인화점 발화점은 그대로이고 착화성 발화성에만 영향을 주는건가요? 만약 그렇다면 물질이 분자구조와 원자간 결합의 형태가 옥탄가 세탄가에 영향을 주는데 인화점 발화점은 저것들에 기인하지 않는건지 궁금합니다만 여기는 너무 나간거 갔네요. 아보가드로수에 의하면 같은 부피의 기체에 같은 수의 분자가 포함되어 있다고 해서, 같은 부피의 휘발유와 경유가 있을때 경유가 평균 C가 많아서 열량이 더 크다고 하는 주장을 인터넷에서 봤습니다. 그래서 같은 양을 주유해도 경유가 연비가 더 좋은 이유중에 하나라고 합니다. 근데 아보가드로수는 기체의 경우에만 적용하는것으로 휘발유와 경유가 액체일때에는 같은 부피일경우 같은 수의 분자가 포함되어있다는 주장은 거짓이지요? 질문이 너무 많네요. 혹여 너무 번거로우시면 스킵하셔도 괜찬습니다. 궁금증을 풀기위해 인터넷 검색을 했는데, 검색 키워드 때문인지, 마땅한 자료가 찾아지지 않네요.
16/06/19 18:08
발화점이 올라가면 인화점도 올라갑니다. 어느 정도는 비례하는 경향이 있으니까요. 휘발유는 원래 인화점이 영하인데 이러면 취급시 굉장히 위험해서 옥탄가를 높여 인화점을 높이고 그래서 상대적으로 안전성을 추구하는 부분도 있을 거에요. 그래도 경유보다 위험하긴 하지만...
경유가 연비가 더 좋은 건 엔진 방식의 차이라고 봅니다. 정확하게 말하면 경유가 가솔린보다 연비가 좋은 게 아니고 압축착화식 디젤엔진이 점화식 가솔린엔진보다 연비가 좋게 설계된 거죠. 언급하신 예시는 저도 처음 듣는 얘긴데 말씀하신 것처럼 이 얘기와는 상관없는 얘기같습니다. 그리고 이건 처음부터 얘기하려다 까먹었는데 애초에 휘발유와 경유의 화학적 측면으로 접근할 필요가 없는 듯 합니다. 그냥 엔진이 먼저 발명되었고 가솔린 엔진에 적합한 인화점을 가진 게 휘발유고 디젤 엔진에 적합한 발화점을 가진 게 경유인 것 뿐이라서. 오염물질의 배출량에 차이가 나는가 이 것은 엔진의 구동방식에 집중해서 설명하는 것이 더 낫다는 게 제 개인적인 의견입니다.
16/06/19 18:23
IRENE_ADLER님 자세한 답변 감사드립니다.
뭔가 뿌리부터 이해하고 싶었는데 그러기엔 아주 복잡한 주제였던거 같네요. 일단 이해한 만큼만 발표하겠습니다.
16/06/21 07:56
너무 어렵게 둘을 나눈게 아닌가 싶어요.
압축비가 높아지면 열효율이 좋아진다. 그말은 결국 좋은 연비가 나온다. 연비 좋은차 좋지 않냐? 그것이 디젤이다. 그런데 단점도 있다. 압축비가 높은 만큼 진동이 커져서 승차감이 나쁘며, 또 고온고압에서 연소가 이루어져 Nox라던지 Co 등을 많이 배출해서 환경오염에 저해된다. 이렇게만 설명해도 될 것 같아요. 질문 받으신게 왜 디젤이 환경오염이 더 되냐 였으니까요.
16/06/22 20:24
제 성격탓인것 같습니다. 쉽게 쉽게 가도 좋은걸텐데, 찾고 조사하다 의문이 드는 부분을 모두 알아내서 이해하고자 하는 마음에.
디젤이 압축비가 높으면 왜 가솔린보다 높을수 있는지 그차이가 어디서 기인하는지 그차이가 연료 때문이라면 연료의 어떤 성질때문인지 휘발유와 경유가 무었인지, 계속 깊이 파고들었습니다... 결국 밤을 새고, 주제는 '하이퍼루프'로 정해서 발표했습니다.
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