역청탄(Bituminous coal) 정의, 구분, 용도 등

석탄을 분류할 때, 역청(Bitumen)과 같은 휘발성 물질의 함유량이 많은 것이 역청탄(=유연탄), 적은 것이 무연탄이라고 한다. 일반적으로 휘발성 물질의 함유량이 14%의 이하이면 무연탄, 14% 초과이면 역청탄으로 구분하며, 역청탄은 5833 kcal/kg 이상의 발열량을 가지고 있다. 유연탄 즉 역청탄은 연소할 때 노란색의 긴 불꽃을 낸다. 또한 건류할 때 역청이 많이 나기 때문에 역청탄이라고 부른다. 역청탄은 검은색 혹은 짙은 갈색을 가지고 있다. 일반적으로 단단하지만 부서지기 쉬우며, 품질은 갈탄과 아역청탄보다 높지만 무연탄보다 낮다. 거의 모든 응집탄은 역청탄이나 일부 역청탄은 응집되지 않는다.

 

그림. 역청탄(출처 : www.flickr.com)

미국에서 역청탄은 연소 시 최소 10,500Btu/lb(24,400kJ/kg)의 에너지(습식, 광물 물질 무함유 기준)를 방출하고 고정 탄소 함량이 86% 미만(건조하고 광물 물질이 없는 기준)으로 응집된 석탄으로 정의된다(고정 탄소 함량이 높은 석탄은 무연탄). 10,500Btu/lb(24,400kJ/kg) 미만의 응집성 석탄 또는 11,500Btu/lb(26,700kJ/kg) 미만의 비응집탄은 아역청탄으로 분류된다. 국제 시장에서 역청탄은 vitrinite 반사율이 0.5에서 1.9 사이인 석탄으로 정의된다.

역청탄은 짙은 갈색에서 검은 색이며, 단단하지만, 부서지기 쉽다. 일반적으로 밝은 부분과 어두운 부분이 번갈아 있는 띠로 구성된다. 일반적인 역청탄의 조성은 중량 기준으로 약 84.4% 탄소, 5.4% 수소, 6.7% 산소, 1.7% 질소 및 1.8% 황이다.

 

역청탄은 주로 전력 생산(화력발전)과 철강 산업에서 사용된다. 특히 철 제련에 적합한 역청탄(점결탄 또는 야금탄)은 탄소함량이 높고 회분, 황과 인 함량이 낮아야 하고 난방 및 발전에 사용되는 다른 등급의 역청탄(화력탄)보다 가격이 높다. 역청탄은 화력발전에 사용되기도 한다. 역청탄은 채광하면서 가스 혼합물을 방출하여 지하 폭발을 할수 있기 때문에 환기 및 가스 모니터링 등 세심한 현장관리가 필요하다. 미국에서는 20세기초반 역청탄이 가정 난방에 많이 사용되었나 다른 연료로 많이 대체되었다. 역청탄의 사용 절감을 통해 가스 중독 등에 따른 사망률이 많이 감소된 것으로 여겨진다.

 

역청탄은 중부유럽 즉 프랑스부터 독일, 폴란드, 체코에 이르는 지역, 영국, 이탈리아 등에도 분포하며, 중국 동북부(랴오닝 성 푸순광산 등), 미국 와이오밍, 콜로라도, 뉴멕시코, 캐나다 앨버타, 와이오명, 브리티시 컬럼비아 등의 서부 캐나다, 오스트레일리아, 시베리아의 미누신스키 석탄 분지 등에 광범위하게 매장되어 있다.

 

미국표준(ASTM D388-12)에 의해 역청탄은 함유물질에 따라 다음과 같이 분류한다.

<ASTM D 388-12, 역청탄 구분>

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국제표준(ISO 11760:2018)에 따른 석탄구분과 ASTM에 따른 구분은 다음의 관계가 있다.

 

Medium D: Vitrinite reflectance of 0.5 to 0.6. / ASTM high volatile C bituminous, sub-bituminous A

Medium C: Vitrinite reflectance of 0.6 to 1.0. / ASTM high volatile C ~ high volatile B bituminous.

Medium B : Vitrinite reflectance of 1.0 to 1.4. / ASTM high volatile A ~ medium volatile bituminous.

Medium A: Vitrinite reflectance of 1.4 to 2.0. / ASTM low volatile bituminous.

 

2009년 기준 역청탄의 국가별 추정 매장량은 다음과 같다

- 미국 , 161.6 GT; 인도, 99.7 GT; 중국; 78.4 GT; 호주, 51.3 GT; 남아프리카 공화국, 38.7 GT; 영국, 26.8 GT; 독일, 25.2 GT; 콜롬비아, 7.8 GT; 인도네시아, 5.6 GT; 프랑스, 4.4 GT

2018년 기준, 역청탄의 세계 총 생산량은 6.220 GT이며, 주요 생산국은 1 위중국이며, 인도 2위, 미국 3위이다.

역청탄은 화력 발전용으로 많이 사용되며, 대한민국에서는 생산이 되지 않아서 전량 수입하고 있으며, 북한(조선민주주의인민공화국)에서는 새별군을 중심으로 생산되고 있다.