이 보고서는 2024년 11월 1일부터 인도네시아 현지 주유소에 설치된 가스마이너의 실측 자료를 기반으로 작성되었습니다. 주유소에서 얼마만큼의 유증기가 실제로 배출되는지 그리고 가스마이너가 어느정도의 성능으로 유증기를 액화하여 휘발유로 회수하는 지를 증명하는 자료입니다.

주유소에서 배출되는 휘발성 유기화합물(VOC)은 대기 오염 및 자원 손실 등 심각한 문제를 야기하고 있습니다. 주유소에서 판매되는 휘발유는 증발압력이 높기 때문에 유증기(VOC) 배출을 억제할 적절한 방법이 없으므로, 회수하여 액화하는 것이 가장 효과적인 방법입니다. 본 연구에서는 특수 유증기 회수 및 액화 장치인 GASminer를 주유소에 직접 설치하고 운전하여 얻은 데이터를 활용합니다. 이 데이터를 기반으로 유증기 배출량을 실증적으로 측정하고 유증기를 배출 시점 액화 방식으로 회수하는 사업의 경제적 타당성을 제시합니다. 또한, 본 연구를 통하여 획득한 정보가 VOCs 배출량 감축을 통해 환경 보호 및 탄소 중립을 실현하는데 기여하기를 바랍니다.

유증기 액화 회수 분석 보고서 인도네시아

1. 측정

1.1 대상 주유소

측정 대상은 PT. CITA LINI PERSADA 주유소이다.

이 주유소는 총 5개의 탱크를 운영하고 있습니다. 퍼탈라이트(론 90) 탱크 3개, 퍼타맥스(론 92) 탱크 1개, 그리고 퍼타맥스 터보(론 98) 탱크 1개입니다. 이 주유소에는 1단계 회수 장비도, 2단계 회수 장비도 없습니다. 인도네시아 대부분의 주유소에는 이러한 회수 장비가 없는 것으로 알려져 있습니다.

1.2 유증기 액화 회수장치

대상 주유소에 유증기 회수 장치(VRU)인 GASminer를 설치하고 매일 재활용되어 지하 탱크에 적재되는 휘발유량을 측정하였다. GASminer는 2.8RT의 냉각 용량과 5 HP 압축기를 갖춘 VRU로, 한국의 Emglobal CO., Ltd.에서 제작한 장비이다.

본 장비의 특징은 24시간 연속 배출되는 유증기의 95% 이상을 적은 전력으로 회수 및 액화할 수 있다는 것이다. 특히, 유수 분리 시스템을 탑재하여 휘발유 저장 탱크로의 수분 유입을 방지할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 본 연구에 적합한 실측 장비라고 할 수 있다.

1.3 측정 방법

매일 가솔린을 토출하였고, 그 양은 수동으로 측정되었다.

1.4 측정 기간

측정기간은 2024년 11월 1일부터 2025년 5월 10일까지의 데이터이다.

2. 분석 요약

일별로 측정된 시계열 데이터는 다음과 같다. 일별 측정치가 큰 차이를 나타내는 것으로 보아 휘발유 토출 전날의 기온, 습도, 일사량 등 기상 조건과 밀접한 관련이 있음을 보여준다고 추정할 수 있다.

해당 데이터를 기준으로 7일 이동평균선을 표시해보면 안정적인 범위 내에 있음을 알 수 있습니다.

월별 통계는 아래 표와 같다. 5월의 유입량이 적은 것은 5월 1일부터 10일까지의 데이터만 반영했기 때문이다.

회수율, 즉 총 회수량을 총 적하량으로 나눈 비율은 0.124%로 나타났다. 월별 회수율은 다음과 같은 그래프로 시각화 된다.

그래프를 통하여 알 수 있듯이, 12월부터 3월까지 지속적인 하락세를 보이다가 4월과 5월에 반등했다. 이는 인도네시아의 우기로 인한 기온 하강 및 습도 상승과 관련이 있는 것으로 보인다. 해당 기간의 실제 강수량 데이터를 참조할 필요가 있다.

같은 기간 동안의 회수율과 기온 및 강수량의 그래프를 비교한 결과, 우기 동안에 일어나는 기온의 하강 또는 상승과 회수율 변동 추세 사이에 유의미한 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 우기가 막 시작되는 11월과 12월의 회수율을 기준으로, 건기에는 0.13% 이상의 값을 기대할 수 있다.

주유소가 매일 판매하는 휘발유의 양은 일정하지 않으며 저장탱크에 적하하는 휘발유의 양 또한 판매량에 따라 변동성이 있다. 일별 적하량은 적게는 16,000리터에서 많게는 88,000리터까지 매우 넓게 분산된다. 그러나 대부분은 32,000에서 56,000사이에서 적하가 일어났으며 이것은 매우 큰 규모의 주유소에 해당된다는 것을 의미한다.

*일부 이상치 데이터는 제외하였다. 실제 기록 오류가 있을 수 있으며 물을 토출한 이후의 데이터는 장치의 구조상 회수율을 과소계상하게 되어 있기 때문이다.

32,000에서 56,000리터 사이에서 고르게 나타나는 회수율로 알 수 있듯이 VRU장치는 해당 주유소에서 배출되는 유증기를 분석하기에 충분한 성능을 보여주고 있다. 또한 유증기의 배출량을 적하량 대비 비율로 산정한다면 적하량과 회수율간에는 상관관계가 없음을 알 수 있다.

다음으로, 유증기 회수 과정에서 회수되는 물의 양을 분석하였다. 스테이지 II 회수 시설이 없는 주유소에서는 고객이 차량에 주유할 때 차량 탱크에서 회수된 유증을 지하 저장 탱크로 주입하는 과정이 없다. 따라서 차량에 주유하는 동안 저장 탱크의 압력이 낮아지고, 결과적으로 외부 공기가 지하 저장 탱크로 유입된다.

저장 탱크로 유입되는 외부 공기에는 필연적으로 상당한 양의 수증기가 포함되어 있으며, 기후 특성에 따라 큰 차이가 있을 것으로 예상할 수 있다. 위의 표와 그래프는 회수된 휘발유 대비 회수된 물의양을 나타낸 것으로, 우기에 비교적 많은 양의 물이 수증기로부터 재생됨을 보여주고 있다.

아래 표는 인도네시아 PT. PERTAMINA에서 회수된 휘발유의 품질을 검사한 자료이다. 이 자료를 통하여 알 수 있는 것은 증발된 휘발유 유증기를 액화하면 증발되기전의 휘발유와 성분이 같지 않다는 것이다. 밀도, 증발압력 및 옥탄가[RON(Research Octane Number)]에서 차이를 보였다.

*리드 증기압(RVP)은 가솔린 및 기타 석유 제품의 휘발성을 측정하는 일반적인 척도입니다. 37.8°C(100°F)에서 액체 증기와 용해된 기체/수분이 나타내는 절대 증기압으로 정의됩니다.

유증기를 액화시켜 얻은 휘발유는 가볍고(낮은 밀도) 쉽게 증발(높은 증발 압력)하며 노킹저항성이 낮은 특성을 보인다. 저장탱크에서 증발된 유증기를 모아서 액화한 것인만큼 이것은 당연한 결과라고 할 수 있다.

따라서 이렇게 재생된 휘발유는 바로 자동차 연료유로 사용해서는 안된다. 왜냐하면 노킹 저항성을 나타내는 RON값이 89.9로서 최소기준 90.0에 거의 근접한 값이지만 증발압력이 높아 노킹현상이 일어날 수 있기 때문이다.

그렇다고 재사용에 문제될 것은 없다. 재생된 휘발유를 저장탱크에 주입하여 희석하면 되기 때문이다. [2.1 일일 회수율]에서 회수율은 평균 0.13%라는 것을 확인하였다. 그러므로 저장탱크에 희석하는 비율이 0.13%에 지나지 않을 뿐만 아니라 이를 주입하여 희석하여야 만 저장탱크에서 판매 대기중인 휘발유의 성분이 연료유 품질기준에 더욱 부합하다고 간주되어야 할 것이다.

그럼 유증기를 회수하여 액화한 휘발유의 경제적 가치를 계산해보자. 인도네시아 현지 휘발유의 가격은 보통유(퍼타라이트)의 가격은 리터당 900원 정도이다. 이를 기준으로 특정기간 동안 회수한 휘발유의 가치를 월별로 계산하면 아래표와 같다.

일 평균 48,000리터를 판매하는 주유소의 경우 년간 1,930만원의 수익을 얻을 수 있음을 보여준다. 15년이면 2억9천만원 상당의 연료 자원이 대기 중으로 배출되고 있음을 의미하며 이는 막대한 경제적 손실을 유발함과 동시에 엄청난 양의 대기 오염 물질이 배출됨을 증명한다. 우기 동안의 자료만 기반으로 하여 년간 회수량 및 가치를 추정한 것이므로 실제로 건기를 포함하는 1년 동안의 재생 가치는 5~10% 증가할 것이다.

Table 7의 연간 추정 값을 기초로 일일 판매량에 따른 휘발유 회수량과 가치를 아래와 계산할 수 있다. 예를 들어 일일 32,000리터를 판매한다면 연간 회수량은 (32,000*21,564)/48,000=14,364리터이다.

회수된 휘발유의 가치가 주유소의 수익이 되므로 당연히 일일 판매량이 많을수록 수익도 커진다. 일일 판매량 30,000리터 이상이면 년간 1,000만원, 15년이면 1.9억원의 수익을 실현할 수 있다.

주유소가 실현할 수 있는 수익은 회수량 뿐만 아니라 해당 지역의 휘발유 가격과도 밀접하게 관련된다. 다시 말해 휘발유 가격에 비례하며 리터당 단가가 두배이면 수익도 두배라는 의미가 된다.

결론

주유소에서 배출되는 유증기량은 지하 저장 탱크에 채워진 휘발유의 0.124%로 측정되었다. 측정 기간은 인도네시아의 우기에 해당하며, 건기라고 할 수 있는 11월과 5월의 데이터를 참고하면 연평균 0.13% 이상으로 추정하는 것이 타당하다. 또한 우기 중과 우기 종료 후 상당 기간 동안 높은 습도로 인해 수증기로부터 재생되는 물의 양이 많은 것으로 확인되었다. 그러므로 유증기의 배출을 억제하는 데 사용되는 VRU는 반드시 물을 분리할 수 있어야 한다는 요건은 매우 중요하다.

유증기를 액화하여 휘발유로 재생하면 막대한 경제적 이득을 얻을 수 있음도 확인되었다. 유증기의 발생량은 기후와 밀접하게 연관되므로 연중 고온 및 건조한 지역에서의 발생량이 가장 클 것이다. 추가적으로 리터당 휘발유의 가격이 높은 지역이라면 발생량 증가와 더불어 경제성도 크게 높아질 것은 자명하다.

따라서 유증기를 회수하여 액화하고 경제적 이득을 획득하면서 동시에 대기오염을 방지하려는 노력을 하는 것은 당연한 의무라고 할 수 있다.