KR100388838B1 - 유사휘발유의 간이판별장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휘발유의 이성분 혼합여부를 휘발유의 비중, 증기압과 휘발유속의저급탄화수소 또는 방향족화합물의 함량을 검출하여 판단하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세히 설명하면, 휘발유의 비중을 일정온도 또는 온도에 따른 비중 변화를 자동적으로 보정할 수 있는 비중지시계가 부착된 비중측정수단과, 일정온도에서 증기압을 측정할 수 있는 증기압 측정수단 그리고 시료중의 저급탄화수소인 프로판 또는 방향족화합물인 톨루엔등의 특정성분을 검지하는 검지관이 부착된 수단들로 구성된 유사휘발유를 간이적으로 판별할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Description

유사휘발유의 간이판별장치{The apparatus for inspecting the properties of illegal gasoline}

본 발명은 휘발유의 이성분 혼합여부를 휘발유의 비중, 증기압 그리고 휘발유속의 특정성분의 함량을 검출하여 유사휘발유의 가능성을 판단하는 장치에 관한 것으로써, 보다 상세히 설명하면 휘발유의 비중을 일정온도, 또는 온도에 따른 비중변화를 자동적으로 보정할 수 있는 비중지시계가 부착된 비중측정수단과, 일정온도에서 증기압을 측정할 수 있는 증기압 측정수단 그리고 시료중의 저급 탄화수소인 프로판 또는 방향족화합물인 톨루엔등의 특정성분을 검지하는 검지관이 부착된 수단들로 구성된 유사휘발유를 간이적으로 판별할 수 있는 장치에 관한 발명이다.

최근 유가변동 및 교통세 인상으로 휘발유가격이 상승하면서 탈세를 목적으로 한 유사휘발유 유통이 급증하고 있다. 산업자원부의 통계에 의하면 석유품질검사소가 지난해 전국 주유소를 대상으로 휘발유의 품질검사를 실시한 4만여건의 조사에서 162건의 불합격판정을 받았다. 하지만 이러한 품질검사는 품질검사에 소요되는 비용이 너무 과다하고 검사시간 또는 너무 오래 소요되어 간헐적으로 이루어지고 있어 유사휘발유의 유통을 효과적으로 예방하기 힘든 상황이다.

과거에는 석유법상의 규격시험과, 탄화수소의 굴절율, 제품의 아닐린점을 측정하여 유사휘발유의 여부를 판단하였으나,최근 새로운 기기분석법의 개발로 석유품질검사소에서는 각 주유소에서 수집한 시료를 적외선분광법, 가스크로마토그래피 분석법(GC분석법)을 통해 예비분석을 실시한 뒤 유사휘발유의 가능성이 높은 시료에 대해 한국표준규격에서 정한 정밀분석을 실시하여 유사휘발유의 여부를 판단하게 된다. 하지만 전국에 있는 주유소의 수가 수 만여개 이상으로 매우 많고 현장에서 유사휘발유의 가능성을 1차적으로 판단(screening)할 수 있는 특별히 발명된 장치가 없어 문제점으로 제기되고 있다.

본 장치는 유사휘발유의 유통을 효과적으로 예방하기 위해 현장에서 1차적으로 간단한 방법을 통해 휘발유의 물리화학적 특성을 측정하여 유사휘발유의 가능성이 높은 시료만을 채취하여 정밀분석할 수 있도록 하여 검사에 소요되는 비용과 시간을 절약할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 휘발유의 비중측정수단을 나타낸 개략도

도 2는 본 발명에 따른 또다른 비중측정수단을 나타낸 개략도

도 3은 본 발명에 따른 비중지시계가 부착된 비중측정수단을 나타낸 개략도

도 4는 본 발명에 따른 하나의 실시예를 나타낸 개략도

도 5는 본 발명에 따른 또하나의 실시예를 나타낸 개략도

도 6은 본 발명에 따른 따른 하나의 실시예를 나타낸 개략도

도 7은 본 발명에 따른 또 다른 하나의 실시예를 나타낸 개략도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 시료용기, 3 : 비중병, 5 : 비중표시부, 9 : 시료용기, 14 : 비중병, 15 :비중표시부, 24 : 비중지시계 27 :비중병, 30 : 비중지시계, 35 : 비중지시계, 45 : 지시물질저장부, 52,53,54 : 비중측정수단, 55 : 증기압측정장치, 60 : 검지관 측정장치, 58 : 가열기, 59 : 온도조절제어기, 57 : 압력계, 76 : 증기압측정장치, 78 : 차압계, 81 : 증기압측정장치, 92,93,94 : 비중측정장치, 106, 112 : 증기압측정장치, 109 : 차압계

일반적으로 유통되는 유사휘발유는 휘발유에 휘발유의 주변유종인 솔벤트나 경유 또는 등유성분을 혼합하거나 방향족화합물 또는 에틸렌, 프로필렌등의 석유화학제품을 혼합하는 방법으로 제조되고 있다. 이들 물질의 혼합여부를 알 수 있는 방법으로는 비중, 증기압, 인화점, 착화점, 유출온도, 굴절률, 아닐린점등 휘발유의 물리화학적인 특성과 각 물질의 성분함량등에 의해 판단할 수 있다. 본 발명은 이들 특성치들 중에 짧은 측정시간과 특별한 고가의 장비가 필요치 않으면서 보다 이성분 혼합여부를 손쉽게 확인할 수 있는 방법을 이용한 유사휘발유의 간이 판별법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 유사휘발유의 간이판별방법의 구성은 다음과 같다.

첫째, 유사휘발유의 제조방법중 경유, 등유 및 방향족화합물 등과 같은 성분의 혼합여부를 판별하기 위해 일정한 온도 또는 온도에 따른 비중의 변화를 자동적으로 보정할 수 있는 비중지시계가 부착된 비중측정수단과 둘째, 일정온도에서 시료의 증기압을 측정할 수 있는 수단 또는 표준시료와의 증기압차를 측정할 수 있는 수단과

셋째, 시료중의 각 성분의 함량을 손쉽게 측정하기 위해 특정성분에 반응하는 흡착물질로 구성된 검지관(예,Gastec사)을 이용하여 프로판과 같은 저급탄화수소와 톨루엔과 같은 방향족화합물을 검지할 수 있도록 한 검지수단으로 구성된다.

먼저, 휘발유의 물리화학적 특성중 가장 손쉽게 측정가능한 특성치는 액체비중이다. 일반적인 휘발유의 액체비중은 0.65∼0.75범위이고 경ㆍ등유의 경우,0.8∼0.9범위이며, 톨루엔의 경우, 0.87정도이다. 반면, 페인트의 용제로 사용되는 시너성분의 경우 액체비중이 0.65이다. 그러므로 휘발유에 경ㆍ등유 성분을 혼합하거나 톨루엔을 혼합한 경우에는 액체비중이 높아지게 되어 휘발유의 액체비중을 측정함으로써 간단하게 이성분의 혼합여부를 확인할 수 있다. 반대로 시너를 혼합한 경우에는 액체비중이 작아져서 액체비중를 측정함으로써 이성분의 혼합여부를 확인할 수 있다. 비중측정에 있어서 비중은 각 온도에 의해 영향을 받게 되기 때문에 시료의 온도를 일정하게 유지하거나 또는 시료의 온도에 따라 휘발유의 비중을 보정해 줄수 있는 수단이 필요하다. 본 발명에서는 휘발유의 온도를 일정하게 유지하여 측정하는 방법과 온도에 따른 비중의 변화를 보정해 줄 수 있는 비중지시계가 부착된 비중측정수단을 사용하였다.

도 1은 본 발명에 따른 비중측정수단을 나타낸 개략도이다. 일정한 시료용기(1)에 측정하고자 하는 시료(4)를 주입하고 비중병(3)으로 비중을 측정한다. 비중병(3)에는 휘발유의 비중범위를 나타내는 비중표시부(5)가 나타나 있다. (나)의 경우 비중표시부가 시료의 계면(6)보다 상부에 위치하여 시료용기(9)에 주입된 휘발유시료는 비중이 일반적인 휘발유의 비중보다 크다는 것을 알 수 있다. (다)의 경우 비중병(14)의 비중표시부(15)는 시료의 계면(12)의 하부에 위치하고 있어 시료용기(11)에 주입된 휘발유시료(13)은 일반적인 휘발유 시료의 비중보다 낮다는 것을 쉽게 감지하여 유사휘발유의 판별이 가능하다. 일정온도에서 비중을 측정할 시료의 온도는 시료의 증기압이 0.45∼0.85사이로 매우 크기 때문에 보다 낮은 온도에서 측정하는 것이 바람직하다. 따라서 측정시료의 온도는 여름철의 경우 20∼35℃, 겨울철의 경우 0∼15℃ 그리고 봄ㆍ가을의 경우 10∼25℃일 때 보다 정확하게 측정할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 또 다른 비중측정수단을 나타낸 개략도로써, 온도에 따른 비중의 변화를 자동적으로 보정할 수 있는 비중지시계가 부착된 비중측정수단을 나타낸 것이다. 휘발유는 온도에 따라 각기 다른 비중을 갖게 된다. 따라서 온도에 따른 휘발유의 비중변화를 자동적으로 보정할 수 있는 수단이 필요하다. 본 발명에서는 온도에 따라 팽창하는 유색액체가 들어있는 비중지시계(indicator)를 비중병에 부착하여 온도에 따른 휘발유의 비중변화를 자동적으로 지시하게 하였다. 도2의 (가)에서는 일정온도에서 휘발유 시료(22)의 비중을 측정한 예이다. 비중병(23)의 비중지시계(24)가 시료계면(25)에 정확히 일치하고 있어, 시료의 비중이 휘발유의 비중과 유사하다는 것을 나타내고 있다. (나)의 경우, 만약 시료의 온도가 (가)의 경우보다 높아지면 동일한 휘발유시료인 경우에도 비중이 작아진다.따라서 휘발유시료(28)의 비중이 온도 상승에 의해 작아진다면 비중병(27)은 시료(28)에 보다 많이 잠기게 된다. 이때 비중병(27)에 부착된 비중지시계(30)는 시료의 온도에 의해 팽창하게 되고 새로운 온도에서의 휘발유 비중을 나타내는 위치까지 팽창하게 된다. 그러므로 온도변화에 따른 휘발유 비중을 자동적으로 보정할 수 있어 유사휘발유의 가능성을 쉽게 판단할 수 있다. (다)의 경우, 시료(32)의 비중이 측정온도에서 휘발유의 비중을 나타내는 비중지시계(35)의 표시하는 위치와 차이가 나기 때문에 시료(32)는 일반적인 휘발유의 비중보다 높다는 것을 알 수 있어 휘발유시료속의 다른 성분이 혼합되어 있음을 온도보정없이 손 쉽게 판단할 수 있다.

상술한 비중병은 넓은 범위의 비중을 모두 측정할 수 있는 것이 좋지만 측정범위가 너무 넓은 경우, 분별력이 저하된다. 따라서 휘발유의 비중이 0.65∼0.75범위에 존재하기 때문에 측정한계의 범위는 0.5∼0.9 정도가 바람직하다. 또한 재질은 휘발유성분에는 솔벤트성분이 다량 함유되어 있기 때문에 솔벤트성분에 영향을 적게 받는 재질을 사용하는 것이 좋다. 따라서 폴리머를 사용하는 것 보다 솔벤트류에 안정한 유리나 파이렉스등을 이용하는 것이 바람직하다. 또 비중병의 무게중심을 하부에 있게하기 위해 하부몸체부분에 휘발유보다 무거운 물과 같은 액체나 비중이 많이 나가는 고체성분을 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 비중지시계가 부착된 비중측정수단의 개략도로써, 보다 상세히 설명하면, 비중지시계의 지시물질(46)은 온도에 따라 부피팽창이 잘 되는 에틸알코올 또는 수은 등을 사용할 수 있으나 안정성을 고려하여 적색에틸알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 또 비중지시계의 지시물질색은 비중지시계가 잘 구분될 수 있는 색이면 된다. 비중지시계의 재질은 비중병에 쉽게 접합하기 위해 유사물질로 사용하는 것이 바람직하며, 온도에 따른 비중지시계의 높이 변화는 지시물질의 열팽창율, 비중지시계의 내부 직경(47)과 비중지시계하부의 지시물질저장부(45)의 크기에 의해 조절할 수 있다. 예를 들면 에틸알코올의 경우, 휘발유 온도의 10℃의 상승에 따른 비중병의 눈금높이가 약 1cm가 변화한다면 비중지시계의 눈금높이 또한 1cm가 상승하도록 설계한다. 비중지시계의 눈금변화높이를 크게하기 위해서는 비중지시계의 내부단면적을 작게하고 비중지시계의 저장부(45)의 부피를 보다 크게하며, 비중지시계의 눈금변화높이를 작게하기 위해서는 비중지시계의 내부단면적을 크게하고 저장부의 부피를 보다 작게하면 된다.

그리고 본 발명은 휘발유의 이성분 물질 혼합여부는 보다 효과적으로 판별하기 위하여 액체비중측정수단과 함께 시료의 증기압을 측정하는 수단과 시료속의 일정성분을 간단하게 판별할 수 있는 수단을 부가하였다. 증기압을 측정하는 수단은 유사휘발유를 제조하는 성분중의 일정온도에서 시너성분의 증기압이 동일 온도에서 휘발유의 증기압 0.45∼0.85bar보다 크며, 등ㆍ경유의 증기압은 휘발유의 증기압보다 작다는 것을 고려하여 휘발유에 이성분의 혼합여부를 판별하는 방법이다. 그리고 휘발유속의 시너성분의 함량을 측정하기 위해 저급탄화수소, 대표적인 예로 프로판을 검지관으로 검지하였고, 방향족화합물과 등ㆍ경우의 혼합여부를 확인하기 위해 방향족 화합물, 대표적인 예로 톨루엔의 함량을 검지관으로 검지함으로써 이성분의 혼합여부를 판별하는 방법을 사용하였다.

먼저 증기압을 측정하는 방법으로써는 시료를 온도 0∼60℃범위내의 일정온도에서 증기압을 측정하는 방법을 사용하였다. 이때 증기압을 측정하는 온도는 크게 제한을 받지 않는다. 증기압을 측정하는 방법으로써는 먼저 측정시료의 증기압만을 측정하는 방법과 표준시료와 측정시료의 증기압 차를 측정하는 두가지의 방법을 사용할 수 있다. 증기압을 측정하는 기기는 기계식 또는 전자식 압력계를 사용할 수 있으며, 증기압의 차를 측정하는 경우에는 기계식 차압계, 전자식 차압계 그리고 마노미터를 이용하는 방법도 있다.

그리고 저급탄화수소와 방향족화합물의 함량을 측정하는 방법으로는 이들 물질이 흡착하여 반응하는 경우, 흡착제의 색이 변하는 검지관을 사용하였다. 본 발명에서 사용한 검지관은 일본 가스텍(Gastec)사의 프로판검지관, 저급탄화수소검지관, 톨루엔검지관 등을 사용하였다.

다음의 실시예는 본 발명을 보다 정확하게 설명하기 위한 것이며 본 발명의 범주를 한정하려는 것은 아니다.

실시예 1

도 4는 본 발명에 따른 하나의 실시예를 나타낸 개략도로써 일정온도에서 휘발유의 비중을 측정하는 비중측정수단(52, 53, 54)이 설치되어 있고 일정온도에서 증기압을 측정하여 할 수 있는 증기압측정장치(55)와 증발된 휘발유의 증기속에서 저급 탄화수소 또는 방향족화합물을 검지할 수 있는 검지관측정장치(60)로 구성되어 있다. 증기압측정장치(55)는 일정한 온도를 유지시키기 위한 가열기(58)과 온도조절제어기(59)가 설치되어 있으며, 일정온도에서 생성된 증기압은 압력계(57)에의해 표시되어지게 되어 있다. 그리고 검지관측정장치(60)는 증기압측정장치(55)와 압력계(57)사이에 설치하여 증기중에 포함된 저급탄화수소 또는 방향족 화합물을 검지한다. 비중측정수단의 수는 특별한 제한을 두지 않으며, 증기압측정장치(55)의 측정온도는 특별한 제한을 두지 않으나 0 ∼ 60℃정도가 바람직하다.

실시예 2

도 5는 본 발명에 따른 또 하나의 실시예를 나타낸 개략도로써 일정온도에서 시료의 증기압을 측정할 수 있는 증기압측정장치(76)에서 측정된 증기압과 표준시료의 증기압을 측정하는 증기압측정장치(81)에서 측정된 증기압의 차를 나타내는 차압계(78)가 설치된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다. 여기서 표준시료는 휘발유 또는 휘발유와 유사한 증기압을 갖는 물질을 이용한다.

실시예 3

도 6은 본 발명에 따른 다른 하나의 실시예를 나타낸 개략도로써 실시예1에서 일정온도에서 비중을 측정하는 측정수단 대신 온도에 따른 비중변화를 자동적으로 표시하여 주는 비중지시계가 부착된 비중측정장치(92,93,94)가 설치된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다. 여기서는 온도변화에 따른 비중의 변화를 자동적으로 표시하는 비중측정장치(92,93,94)를 사용하여 비중측정시 온도를 일정하게 유지시킬 필요가 없는 장점을 가지고 있다.

실시예 4

도 7은 본 발명에 따른 또 다른 하나의 실시예를 나타낸 개략도로서 일정온도에서 시료의 증기압을 측정할 수 있는 증기압측정장치(106)와 표준시료의 증기압측정장치(112)에서 측정된 증기압의 차를 나타내는 차압계(109)가 설치된 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하다.

상술한 내용과 같이 본 발명은 특별한 고가의 장비 없이 현장에서 1차적으로 유사휘발유의 가능성을 단시간에 측정할 수 있으며, 휘발유의 비중과 증기압 그리고 저급탄화수소 또는 톨루엔의 함량등을 측정하여 상호보완적으로 유사휘발유의 가능성을 간단한 휴대용 장비를 이용하여 판별할 수 있게 하였다. 그러므로 보다 적은 비용과 유사휘발유의 가능성를 판단하는 시간을 단축함으로써 많은 주유소의 유사휘발유 가능성을 확인할 수 있어, 유사휘발유 유통을 사전에 효율적으로 예방할 수 있다.

Claims (3)

1. 유사휘발유의 이성분혼합여부를 간이적으로 판별하는 방법에 있어서, 일정한 온도에서 휘발유의 비중 또는 온도에 따른 휘발유의 비중변화를 보정하여 주는 비중지시계가 부착된 비중측정수단과 휘발유의 증기압을 측정하는 증기압측정수단과 휘발유속의 저급탄화수소 및 방향족화합물의 함량을 검지하는 검지수단으로 구성된 휘발유속의 이성분 혼합여부를 효율적으로 판단할 수 있는 간이판별장치
2. 청구항 1에 있어서, 증기압측정수단에 표준시료의 증기압측정수단을 두어 표준시료의 증기압측정수단을 두어 표준시료와 휘발유의 증기압차를 차압계 또는 마노미터를 이용하여 표시해 휘발유속의 이성분 혼합여부를 효율적으로 판단할 수 있는 간이판별장치
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