무연탄
개요
- 무연탄은 석탄의 탄화 단계에서 화도가 가장 높은 오랜 시간을 거쳐 생성되는 탄의 한 종류이다. 연소 시 연기가 나지 않는 특성 때문에 가정용 연료로 사용되며 다른 석탄류들에 비해 지질학적 연대가 긴 노년기의 지질에서 발생한다. 외국의 경우 무연탄은 다른 탄종에 비해 그 부존량이 적기 때문에 특별히 따로 취급하는 경우가 적다. 우리나라의 경우 한때는 가정용 연료에서 무연탄이 큰 비중을 차지했지만 소득 증대에 따른 무연탄 수요 감소로 정부가 단행한 석탄산업 합리화에 따라 많은 탄광이 문을 닫아 2,400만톤에 달했던 무연탄 생산량도 200여만톤으로 감소하는 등 수급면에서 큰 변화를 보이고 있다.
※ 2011. 8월 자료 갱신
특성 o 석탄은 주로 탄소질로 이루어진 암석 모양의 가연성 물질로 식물이 땅속에 매몰되어 장기간 물리/화학적 작용을 받아 생긴다. 석탄은 석유와 함께 대표적인 화석 연료이며, 현재 에너지원으로서 뿐만 아니라 화학공업상 유용한 각종 탄화수소원으로서 연구, 개발되고 있다.
o 석탄은 아주 오랜 시간에 걸쳐 매우 다양한 요인에 의해 생성되기 때문에 그 생성 과정을 정확하게 알 수는 없지만 현재까지 연구된 과정을 살펴보면 다음과 같다 : 석탄기 및 페름기 초기와 같이 고온다습한 시기에는 양치류, 석창포류, 속새류 등과 같은 식물이 번성하여 지름 1m 이상, 높이 20～30m인 큰 나무로 산림을 형성하였던 것으로 보인다. 그 당시의 식물은 대체로 습지나 얕은 물 밑에 뿌리를 박는 종들이었으므로 죽어 넘어지면 물 속에 쌓이고 쌓여서 오랫동안 대단히 두꺼운 층을 형성하게 되었다.
o 마른 땅 위에서 죽은 나무는 곧 썩어 없어진다. 그러나 물 속에서는 산소가 부족한 탓에 미생물에 의한 생화학적 분해가 이루어지지 않고 축적이 진행된다. 이 두꺼운 식물의 층은 토탄을 이루었다가 점차 침강하고 그 위에 곧 토사가 퇴적되어 식물층은 점차 땅 속으로 깊이 매몰된다. 일반적인 땅 속의 온도 상승률은 100m당 3～5℃이기 때문에 깊이 매몰될수록 고온을 받게 되어 열분해 반응이 진행된다. 이렇게 큰 압력을 받는 동안에 식물의 구성 성분인 수소, 질소, 산소의 대부분은 서서히 달아나 버리고 나중에는 탄소를 주성분으로 한 물질이 남게 되어 석탄이 생성되는 것이다. 석탄층은 담수에 퇴적된 퇴적암 중에서 발견되며 그 두께는 1~2 센티미터에서부터 수십 미터에 달하는 것까지 있다. 보통 엉성하게 쌓인 식물의 층은 1/20로, 토탄은 1/10로 압축되어 석탄층을 형성하게 되므로 1m의 석탄층이 만들어지기 위해서는 적어도 20m의 식물이 축적되어야 한다.
o 석탄은 그 탄화 정도에 따라 토탄, 이탄, 갈탄, 목탄, 역청탄, 무연탄 등으로 나뉜다. 무연탄은 영어로 ‘anthracite’라 하는데 이것은 그리스어로 석탄을 뜻하는 ‘anthrax’에서 따온 말이다. 전세계적으로 볼 때, 무연탄은 역청탄 등에 비해 그 부존량 및 생산량이 적은 편이다.
o 무연탄은 85% 이상의 탄소 함량을 가지고 8% 미만의 휘발성 성분을 함유한다. 무연탄의 모르스 경도는 1.5-2.5 정도이고, 금속과 비슷한 특유의 광택을 내며 다른 탄종에 비해 높은 온도인 섭씨 400-500도 정도에서 연소하기 시작한다. 말 그대로 연소 시 연기가 별로 나지 않아 가정용 연료로 많이 사용된다.
|
종류 |
연료비 |
고정탄소(%) |
휘발분(%) |
착화온도 (℃) |
연소율 (㎏/㎡hr) |
연소상태 |
|
무연탄 |
12 이상 |
92.3 이상 |
3-7 |
440-500 |
50 |
청색의 단염광휘가 있는 단염 또는 황색장염 |