울산, 여수, 대산과 같은 산업단지 근처를 지나가다 보면 이런 모습을 자주 볼 수 있다.
정유공장이나 석유화학공장 위로 하얀 구름 같은 연기가 계속 올라가는 모습이다.
많은 사람들이 처음에는 이렇게 생각한다.
"저거 오염물질 아닌가?"
"환경에 안 좋은 연기 같은데?"
하지만 의외로 정유공장에서 보이는 하얀 연기의 대부분은 우리가 생각하는 연기가 아니라 물(수증기) 인 경우가 많다.
오늘은 정유공장에서 보이는 하얀 연기의 정체에 대해 알아보겠다.
연기와 수증기는 다르다
우리가 일반적으로 생각하는 연기는 연소 과정에서 발생한 입자나 오염물질을 의미한다.
대표적으로 자동차 매연이나 화재 현장에서 보이는 검은 연기가 이에 해당한다.
반면 정유공장에서 흔히 보이는 하얀 구름은 대부분 수증기가 응축되어 만들어진 아주 작은 물방울이다.
쉽게 말하면 겨울철 입김과 비슷한 원리다.
정유공장은 왜 수증기를 많이 만들까?
정유공장은 생각보다 엄청난 양의 스팀(Steam)을 사용한다.
이전 글에서 설명한 것처럼 대형 정유공장은 하루 수만 톤의 스팀을 사용하기도 한다.
스팀은 다음과 같은 곳에서 사용된다.
- 증류탑(Reboiler)
- 열교환기
- Steam Turbine
- Tank Heating
- Steam Tracing
이 과정에서 물은
물 → 스팀 → 응축수 → 물
과정을 계속 반복한다.
따라서 정유공장에서는 항상 많은 양의 수증기가 발생하게 된다.
사람들이 굴뚝이라고 생각하는 구조물의 정체
흥미로운 사실이 하나 있다.
사람들이 흔히 굴뚝이라고 생각하는 구조물 중 상당수는 사실 Cooling Tower(냉각탑) 인 경우가 많다.
냉각탑은 뜨거워진 냉각수를 식히는 설비다.
이 과정에서 일부 물이 증발하면서 많은 양의 수증기가 발생한다.
그리고 이것이 외부 공기와 만나면서 하얀 구름처럼 보이게 된다.
겨울에 더 많이 보이는 이유
겨울철에 정유공장을 보면 유독 하얀 연기가 더 크게 보인다.
이유는 간단하다.
따뜻한 수증기가 차가운 외부 공기와 만나면서 빠르게 응축되기 때문이다.
우리가 겨울철에 입김이 보이는 것과 같은 원리다.
여름철에는 잘 보이지 않다가 겨울철에는 거대한 구름처럼 보이는 이유도 여기에 있다.
실제 굴뚝(Stack)에서는 무엇이 나올까?
그렇다면 Fired Heater나 Boiler 굴뚝에서는 무엇이 배출될까?
정상 운전 중인 정유공장의 굴뚝에서는 주로 다음 성분이 배출된다.
- 질소(N₂)
- 이산화탄소(CO₂)
- 수증기(H₂O)
즉, 대부분의 경우 눈에 보이지 않는 기체 상태다.
오히려 검은 연기나 짙은 갈색 연기가 보인다면 비정상 상태일 가능성이 높다.
그래서 정유공장에서는 굴뚝 배출가스를 지속적으로 관리하며 환경 기준을 준수하고 있다.
Flare의 불꽃과는 완전히 다르다
정유공장을 보면 한쪽에서는 불꽃이 보이고, 다른 곳에서는 흰 연기가 보이기도 한다.
이 둘은 전혀 다른 설비다.
흰 구름은 대부분 수증기이고,
Flare는 비상 시 가스를 안전하게 태우기 위한 설비다.
Cooling Tower는 공정에서 발생한 열을 외부로 방출하기 위해 사용하는 냉각 설비다.
따라서 눈에 보이는 흰 구름은 대부분 물이 증발하고 응축되는 과정에서 만들어진 수증기다.
반면 Flare System은 공정 이상이나 비상 상황에서 발생하는 가스를 안전하게 처리하기 위한 설비다.
가스를 대기 중으로 직접 배출하지 않고 연소시키기 때문에 불꽃이 발생한다.
멀리서 보면 둘 다 하늘로 무언가가 올라가는 것처럼 보이지만, 목적과 원리는 완전히 다르다.
그렇다면 환경오염은 없는 걸까?
많은 경우 흰 구름 자체는 단순한 물방울이기 때문에 환경오염과 직접적인 관련은 없다.
다만 정유공장은 별도로
- 황산화물(SOx)
- 질소산화물(NOx)
- 먼지(Dust)
등을 지속적으로 관리한다.
국내 대형 정유공장은 굴뚝자동측정기기(TMS)를 통해 배출 농도를 실시간으로 감시하고 있으며 환경 기준을 준수해야 한다.
마무리
정유공장에서 보이는 하얀 연기의 대부분은 우리가 생각하는 오염물질이 아니라 물에서 만들어진 수증기다.
특히 Cooling Tower와 Steam System에서 발생한 수증기가 외기와 만나면서 하얀 구름처럼 보이는 경우가 많다.
다음에 정유공장 근처를 지나게 된다면,
"저게 연기일까? 수증기일까?"
한 번 생각해보는 것도 재미있을 것 같다.
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