부탄가스 용기는 어떻게 만들어지나요?

부탄가스 용기 현대 생활 곳곳에 널리 퍼져 있는 부탄가스는 휴대용 스토브, 캠핑용 히터, 라이터, 심지어 일부 소형 가전제품에까지 동력을 공급합니다. 이 소형 가압 용기는 가연성 탄화수소인 액체 부탄을 연소를 위한 가스로 방출될 때까지 보관합니다. 부탄가스 용기의 제조 공정은 화학 공학, 금속 가공, 그리고 안전 프로토콜이 정밀하게 결합된 기술입니다. 이 글에서는 부탄 자체 생산부터 용기의 최종 조립 및 테스트까지 부탄가스 용기의 전체 수명 주기를 살펴봅니다.

캐니스터 제조에 들어가기 전에 핵심 성분인 부탄에 대해 먼저 살펴보는 것이 중요합니다. 부탄(C₄H₁₀)은 석유 정제 및 천연가스 처리 과정의 부산물인 알칸 탄화수소입니다. 표준 온도 및 압력(STP)에서는 기체 상태로 존재하지만, 중간 압력에서는 액화되어 휴대용 캐니스터에 보관하기에 적합합니다.

부탄 생산은 석유 및 천연가스 산업에 필수적입니다. 제조 공정에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

부탄은 주로 두 가지 공급원에서 유래됩니다.

• 원유 정제: 원유의 분별 증류 과정에서 가벼운 탄화수소(부탄 포함)는 낮은 온도에서 증발하여 가솔린과 디젤과 같은 무거운 분획과 분리됩니다.
• 천연가스 처리: 매장지에서 추출된 천연가스에는 프로판, 부탄, 에탄의 혼합물인 "천연가스액(NGL)"이 포함되어 있습니다. 이러한 NGL은 극저온 증류 또는 흡수 공정을 통해 분리됩니다.

NGL 또는 원유 증류물의 일부로 추출되면 부탄은 추가 정제 과정을 거칩니다.

• 분별 증류: 혼합물을 증류탑에서 가열하면 휘발성 차이로 인해 부탄(끓는점: -0.5°C)과 프로판(끓는점: -42°C) 및 더 무거운 탄화수소가 분리됩니다.
• 수소화: 수소화를 통해 유황 화합물과 같은 불순물을 제거하여 캐니스터의 부식을 방지하고 깨끗한 연소를 보장합니다.

캐니스터 자체는 고압(일반적으로 20°C에서 7~10bar)을 견디고 누출을 방지하도록 설계되었습니다. 생산에는 여러 정밀 단계가 포함됩니다.

용기는 강도, 연성, 그리고 비용 효율성 때문에 주석도금으로 제작됩니다. 주석도금은 얇은 판(0.2~0.5mm 두께)으로 압연되고, 녹 방지를 위해 아연 등의 내식성 코팅층으로 코팅됩니다.

• 블랭킹: 유압 프레스를 사용하여 강판을 원형 "블랭크"로 절단합니다.
• 딥 드로잉(Deep Drawing): 블랭크를 일련의 다이를 통해 원통형 몸체로 성형합니다. 이 공정을 통해 강철을 이음매 없는 컵 모양으로 늘려 용기의 바닥과 측면을 형성합니다. 여러 단계의 드로잉을 통해 균일한 두께를 유지하고 균열을 방지합니다.

• 바닥 용접: 대형 용기의 경우 별도의 강철 디스크를 저항 용접을 사용하여 바닥에 용접하여 밀폐된 밀봉을 만듭니다.
• 넥 형성: 밸브를 수용하기 위해 실린더의 상단을 좁히는데(넥킹), 고속으로 회전시키면서 금속을 형성하는 회전 기계를 사용합니다.

• 황동이나 강철로 가공되었으며, 조절기를 부착하기 위한 나사산이 있습니다.
• 용기 목에 용접 또는 압착하여 압력이 가해지지 않는 밀봉을 보장합니다.

밸브에는 폭발을 방지하기 위해 과도한 압력(예: 과열)이 발생하면 파열되는 과압 방출 밸브(OPRV)와 같은 안전 기능이 포함되어 있습니다. 국제 표준화 기구(ISO)는 가스 실린더 밸브에 대한 글로벌 표준을 설정합니다.

충전은 안전성과 정확한 가스량을 보장하기 위한 통제된 프로세스입니다.

캐니스터는 헬륨 가스(질량 분석법)를 이용한 누출 검사를 통해 미세 기공을 검출합니다. 또한 X선 또는 초음파 검사를 통해 구조적 결함 여부를 검사합니다.

• 용기 내부를 진공시켜 공기와 습기를 제거하는데, 이로 인해 내부 부식이 발생하거나 부탄 순도가 떨어질 수 있습니다.
• 소량의 부탄을 주입하고 배출하여 남아 있는 오염 물질을 제거합니다.

부탄은 고압 호스를 사용하여 액체(기체가 아닌) 상태로 용기에 주입됩니다. EN 417(가스 카트리지에 대한 유럽 표준)과 같은 규정에 따라, 목표 중량(예: 220g, 250g)에 도달하면 충전 기계가 자동으로 멈춥니다.

충전 후, 밸브를 보호 캡으로 밀봉하고 용기의 무게를 다시 측정하여 충전 정확도를 검증합니다.

모든 용기는 공장에서 출고되기 전에 엄격한 테스트를 통과해야 합니다.

• 압력 테스트: 용기를 물에 담그고 작동 압력의 1.5배로 가압하여 누출 여부를 확인합니다.
• 낙하 테스트: 용기를 높이(예: 1.2m)에서 콘크리트 위로 떨어뜨려 손상되지 않는지 확인합니다.
• 온도 사이클링: 캐니스터는 실제 조건을 시뮬레이션하고 밸브 기능을 테스트하기 위해 극한의 온도(-40°C~60°C)에 노출됩니다.

• 라벨: 용기에는 안전 경고(예: "열에 가까이 두지 마십시오"), 충전 중량 및 인증 마크가 인쇄되어 있습니다.
• 포장: 용기는 운송 중 손상을 방지하기 위해 골판지 상자나 플라스틱 트레이에 포장됩니다.

부탄가스 용기 생산은 화학 공학(부탄 정제)과 기계적 정밀성(용기 제조)의 시너지 효과를 통해 이루어집니다. 석유 증류부터 밸브 조립까지 모든 단계는 사용자 보호를 위해 엄격한 안전 기준에 따라 관리됩니다. 휴대용 에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 경량 소재와 친환경 냉매의 혁신이 업계를 지속적으로 선도하고 있습니다.