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기획특집 <특집: LNG 서플라이체인을 위한 기술의 최근 동향>근적외 분광분석계를 이용한 LNG 직접 조성 분석

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작성자 댓글 0건 조회 3,553회 작성일 21-01-07 15:04

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사진 1. 푸리에 변환 근적외분광분석계 NR800 


서론

이전에 일본의 LNG 거래는 안정량 확보를 위해 한정된 공급 업체와 장기 계약이 이루어지는 경우가 많았다. 그러나 전력가스 자유화에 따라 LNG 조달 가격을 억제하는 일이 경쟁력으로 직결되기 때문에 장기 안전성에서 유연성탄력성 확보로 축이 이동하면서 저렴한 LNG 조달을 위한 단기 계약이나 스팟 거래가 늘고 있다. 이 때문에 앞으로 LNG 기지에서는 다양한 조성비를 가지는 LNG를 효율적으로 관리할 필요가 있다.


LNG 조성 분석 기기로는 일반적으로 가스 크로마토그래프가 사용된다. 가스 크로마토그래프는 ISO에 분석 방식이 규정되어 있기 때문에 조성 확인 분석계로서 거래 계약에 포함되어 있는 경우가 많다. 당사에서도 프로세스 가스 크로마토그래프 GC8000을 시장에 제공하고 정밀고신뢰의 이유로 거래에 많이 사용되고 있다. 그러나 가스 크로마토그래프는 원리 상 가스 상태에서 조성 분석을 하기 때문에 샘플링이나 기화 장치 등의 부대 설비가 필요하고 더불어 분석하는데 몇 분이 걸리기 때문에 초 단위로 고속의 조성 분석을 하기는 어렵다.


앞으로 수입 기지가 취급하는 LNG 성분이 다양해지면 탱크 단위의 열량비중 관리가 필요하다. 뿐만 아니라 LNG 연료선 등에 제공되는 경우에 메탄가(Methane Number)로 대표되는 품질 담보가 중요하다. 따라서 초 단위의 빠른 조성 분석이 어느 때보다 요구된다.

당사는 이 요구에 부응해야 하는 푸리에 변환 근적외분광분석계 FT-NIR(Fourier Transform Near-Infrared Analyzer) NR800(사진 1 참조)을 이용한 LNG를 샘플링기화 없이 액체 상태 그대로 분석하는 LNG 직접 조성 분석 방식을 개발했다.


측정 원리

근적외선(파장: 0.7~2.5nm)은 분자의 진동이나 회전에 따라 특정 파장광이 흡수된다. 흡수되는 파장은 분자의 화학 구조에 따라 다르기 때문에 흡광 스펙트럼을 통해 물질의 화학 구조에 관한 정보를 얻을 수 있다. 근적외선 분광분석기는 이 원리를 이용하여 <그림 1>과 같이 샘플에 근적외광을 조사하여 흡광 스펙트럼을 측정하고 조성 분석을 하는 기기이며, 시료를 파괴하지 않고 고속으로 측정이 가능하다는 특징이 있다.


근적외분광분석기는 탄화수소의 근적외광 흡수가 높기 때문에 석유 공정에서의 가솔린(액체) 옥탄가 측정 등에 이용된다. 이 분석 원리는 탄화수소가스를 액화한 LNG에도 적합하지만, 극저온 액체를 취급한다는 과제가 있었다. 마이너스 162까지 극저온을 지원한 프로브(사진 2 참조)를 제작하여 LNG의 흡광 스펙트럼 측정이 가능해졌다.


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그림 1. 근적외분광분석계 원리


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사진 2. 극저온 대응 프로브
 


..(후략)


酒井 嶺太 小林 季子 / 요꼬가와전기

  본 기사는 2021년 1월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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