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이 문서에서 설명하는 물질을 섭취 및 복용하거나 함부로 취급할 경우 인체에 심각한 피해를 초래할 수 있으므로 각별히 주의해야 합니다.
| 탄화수소 | |||||
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| 탄화수소 - 알케인 |
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※ 탄소 개수로 표기.
Methane
상온-대기압 하에서 기체인 무색 무취의 탄소 화합물, 그 중에서도 알케인의 하나다. 예전엔 메탄이라고 불렀다사실 지금도 학자들 아니면 메탄이라고 부른다. 화학식은 CH4. 탄소 하나와 수소 4개가 결합해 가장 간단한 형태의 탄소 화합물이다. 탄소가 딸랑 하나라는 간단함 때문에 이성질체가 없다. 분자량은 16. 녹는점은 -182 ℃, 끓는점은 -164~-160 °C.
지구 상에서 가장 풍부한 유기 화합물로서, 천연가스의 주성분이다. 아니 지구 뿐 아니라 토성의 달 타이탄(위성)은 액체 메탄의 바다가 있을 정도로 메탄이 풍부하고 그외 태양계 행성이나 다른 태양계 외의 행성, 성운 등 에서도 비교적 쉽게 발견되는 등 우주의 대표적인 유기화합물. 자연에서 메테인은 주로 미생물의 분해/발효로 생성된다. 유기물이 하수구 등에서 썩으면 메탄가스가 발생해 보글보글 거품이 일고 쓰레기 매립장 같은데는 긴 파이프를 땅에 박으면 메탄가스가 나오고 불을 붙이면 잘탄다. 극단적인 생존주의자나 시골에서는 분뇨로 메테인을 만들어 가스레인지에 쓰기도 한다. 가스압을 조절할 방법이 없어 화력이 약한 데다 불씨가 필요한 흠이 있다고 한다.
매장량도 많고 하니 연료로 쓰기 좋은데, 상온-대기압 하에서 기체 상태라 운반이나 보관이 번거로운 문제가 있다. 흔히 냉각시켜 액화천연가스(LNG) 형태나 압축해서 압축천연가스(CNG) 형태로 운반/저장한다. 또한 최근에는 로켓 엔진 연료로의 사용이 연구중이다. 기존의 액체수소 보다 다루기도 쉽고 가격도 경제적이고 비중이 높아 로켓 크기도 작아진다. 케로센 (등유) 보다는 비추력이 크고 깨끗하다. 스페이스X에서 연구 및 개발중인 Raptor엔진, 블루 오리진[1]과 ULA[2]이 개발중인 BE-4 엔진 등.
천연가스의 주성분이라, 부피 기준으로 87% 정도를 차지한다. 미생물 발효로 만들 수도 있지만, 대개는 그냥 자연에서 캔다. 천연가스 유전의 채굴량이 가장 많고, 그 밖에 석탄층에서도 뽑아낸다. 석탄 채굴할 때 일어나는 갱도 폭발 사고는 거의 석탄층에 끼어있는 메테인 때문이다.
태우면 일산화탄소 및 수소의 방출 등 여러 단계의 화학 반응을 거치면서 물과 이산화탄소로 바뀌며 1몰(mol)당 891 kJ의 열량을 낸다.
메테인 자체는 냄새가 없으나, 부패등으로 생성된 경우는 황화수소 등 다른 성분이 섞여서 냄새가 난다. 즉, 방귀가 냄새나는 원인도 메테인 때문은 아니다. 무색무취의 폭발물이라는 점이 위험할 수 있으므로 휴대용 연료 등으로 공급되는 메테인은 새어나갈 때 조기에 인지하고 대처하기 쉽도록 일부러 냄새나는 부취제를 섞는다. 독성은 없지만 폭발 위험이 있고 농도가 높으면 질식의 우려가 있으니 주의하자.
온실가스 중의 하나로서, 대기중에서 차츰 반응하여 분해되므로 이산화탄소에 비해 짧은 기간동안만 효과가 있지만, 온실효과 자체는 훨씬 강력하다. 100년에 걸친 효과로는 이산화탄소의 25배, 20년에 걸친 효과로는 무려 72배이다. 온실효과를 억제하려면 메테인을 줄여야 하는데...
모든 동물,특히 초식동물은 메탄을 많이 방출한다.이는 셀룰로오스를 소화하기 위한 박테리아에 의한 것이다.
몸집이 제일 큰 코끼리는 메탄을 제일 많이 방출하는데, 무려 1마리당 하루 2000L를 방출한다.
가축을 기르는 과정에서 많은 메테인이 공기 중으로 나간다. 농담처럼 들리겠지만, 소의 트림에서 나오는 메테인이 대기로 나오는 전체 메테인의 16%을 차지한다. 사실 소 한마리가 배출하는 양은 코끼리의 3할 정도지만, 워낙 사람이 너무 많이 키워서 메탄을 제일 많이 방출하는 동물이 된 것이다. 가축과 관련한 방출량은 뜻밖에 커서, 가축 사육과 간접적으로나마 연관된 모든 활동에서 나오는 메테인이 적게 잡아도 전체 온실가스 배출량의 51%라는 연구결과가 있을 정도. 그리고 코끼리같은 대형 초식동물에서도 많이 나오는데,이들은 수는 적지만 한마리당 코끼리 같은 경우에는 무려 하루에 2000L을 배출하기 때문에 무시할 수는 없는 양. 또 쌀을 재배하는 논에서도 많이 나온다.
연료부족, 매연, 가난에 시달리는 사람들을 위해 가정에서 분뇨+음식물쓰레기로 메탄을 만드는 방법도 있다. 작은 건 20리터짜리 정수기 물통과 타이어, PVC로 만들 수 있다.(영어 자막) 200리터짜리로 만들어 탈황장치(활성탄+톱밥)까지 추가하기도 한다.(한국어) 유튜브에 찾아보면 이렇게 모은 가스로 크고 작은 발전기(!)와 오토바이(!)까지 돌리는 양반들도 있다.
이렇게 들으면 킹왕짱 같지만 발효온도, 염분, 수분량, 혐기발효를 위한 밀폐성 등 조건을 맞추기가 까다롭다. 발효시간이 오래(30일) 걸리고 투입량과 같은 양의 소화액이 발생하므로 매일 투입량의 30배를 수용할 수 있는 정화조가 필요하다. 폐기물 전체의 양이 줄어들지 않으므로 소화액을 액비로 살포할 수 없는 지역이라면 얄짤 없이 배수처리시설을 이용해야 한다. 이런저런 문제 때문에 널리 퍼진 방법은 아니다.
얼마나 있는지는 몰라도, 대량의 메테인이 메탄 하이드레이트 형태로 바다 속과 지구 지각에 숨어 있다.
메테인세균이라고 해서 메테인을 만드는 세균도 있다.