다음에 고속도로를 따라 여유롭게 순항할 때, 여행을 가능하게 하는 모든 에너지가 어디서 나오는지 생각해 볼 가치가 있습니다. 물론 답은 가솔린이다. 그러나 미국의 농부들은 다른 바이오매스 공급원료를 사용할 수도 있지만 대부분 옥수수에서 증류되는 알코올인 에탄올을 조리법에 추가합니다. 대부분의 운전자는 1979년에 처음 출시된 E10 연료(10은 10% 에탄올을 나타냄)에 익숙합니다. 비록 에탄올이 사용되기 훨씬 이전이지만 말입니다. 실제로 헨리 포드(Henry Ford)는 1908년부터 모델 T가 에탄올, 휘발유 또는 이 둘의 조합으로 작동하도록 설계했습니다.
보다 최근인 2011년에 환경 보호국은 E15 연료(또는 무연 88)의 사용을 승인했습니다. 이 제품에는 최대 15%의 에탄올이 포함되어 있으며 2001년 이후 제조된 대부분의 소형 차량에 사용할 수 있습니다. 에탄올은 여러 가지 이유로 존재합니다. 이에 대해서는 나중에 더 자세히 살펴보겠지만 간단히 말해서 에탄올은 휘발유보다 저렴하기 때문에 에탄올을 첨가하면 연료 가격 상승의 타격을 완화할 수 있습니다. 또한 휘발유보다 옥탄가가 높고, 더 깨끗한 연료이며, 화석 연료에 대한 미국의 의존도를 줄여줍니다.
에탄올에는 가솔린보다 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있습니다. 이는 MPG 수치가 낮다는 것을 의미합니다. 에너지 밀도는 BTU(British Thermal Unit)로 측정됩니다. 에너지부에 따르면 순수 휘발유에는 갤런당 약 114,000BTU가 포함되어 있는 반면, 순수 에탄올의 무게는 76,330BTU로 약 1/3 정도 적습니다. 이는 E15가 E10보다 에너지 밀도가 낮다는 것을 의미합니다. 그러나 이것은 MPG 용어로 무엇을 의미합니까? 우리의 연산 모자를 쓰고 살펴봅시다.
E15 연료는 MPG에 어떤 영향을 미치나요?
시작하려면 E10 연료의 에너지 함량을 계산하여 기준선을 설정해야 합니다. 88 옥탄가와 표준 휘발유 사이에는 근본적인 차이가 있습니다. 하지만 기본적으로 E10은 가솔린 90%, 나머지 10%가 에탄올 성분으로 구성되어 있습니다. 여기에서 휘발유 함량의 BTU(114,000의 90% = 102,600)와 에탄올의 BTU(76,330의 10% = 7,633)를 합산하여 E10 휘발유 갤런당 총 110,233BTU가 되는 E10의 에너지 함량을 계산할 수 있습니다.
이제 휘발유와 에탄올 비율을 각각 85%와 15%로 변경하고 이를 동일한 방정식에 대입하면 E15의 에너지 함량 수치는 갤런당 108,350BTU입니다. 이 수치를 비교하면 E15 연료는 E10 공식보다 에너지 밀도가 약 1.7% 낮다는 것을 알 수 있습니다. 그런 다음 이 비율을 차량의 MPG에 적용할 수 있습니다. 문제의 자동차가 약 30MPG의 속도로 E10 연료를 연소하면서 덜거덕거린다고 가정해 보겠습니다. 같은 차에 E15를 채웠다면 MPG가 E10 수치의 약 98.3%까지 떨어질 것으로 예상할 수 있습니다. 즉, 손실될 수 있는 MPG는 약 0.5MPG입니다. 실제 결과는 다를 수 있지만 에너지 함량 수학은 유용한 추정치입니다.
물론 이것이 자동차에 어떤 영향을 미치는지는 시작 MPG 수치에 따라 다릅니다. 그러나 동일한 백분율 규칙을 모든 MPG 수치에 적용하여 손실된 마일리지를 계산할 수 있습니다. 또한 이 수치는 계산에 영향을 미칠 수 있는 에탄올 변성제와 같은 다른 연료 첨가제의 영향을 무시한다는 점도 주목할 가치가 있습니다.
어쨌든 연료에 에탄올이 필요한 이유는 무엇입니까?
적어도 MPG 측면에서 E15로의 전환은 아마도 대부분의 사람들에게 딜브레이커가 되지 않을 것입니다. 특히 E15 가스가 더 저렴하기 때문입니다. 그러나 휘발유에 에탄올을 넣는 이유를 탐구하는 것은 여전히 가치가 있습니다. 에너지정보청(Energy Information Administration)에 따르면 우리가 계산한 MPG 손실이 E15와 E10 연료를 비교했다는 점을 고려할 때 이는 훨씬 더 관련성이 있으며, E10은 이미 순수 휘발유에 비해 연비를 약 3% 줄였습니다.
에탄올이 휘발유와 혼합되는 가장 큰 이유 중 하나는 연료의 옥탄가를 높이기 때문입니다. 옥탄가가 높은 연료는 엔진 노크에 대한 저항력이 더 높습니다. 이는 이전에 연료에 납 첨가제가 필요했던 현상입니다. 실제로 이것이 E15가 종종 무연 88로 판매되는 이유입니다. 숫자는 에탄올 함량보다는 옥탄가를 나타냅니다. 전략적으로 에탄올의 사용은 미국 에너지 정책의 중요한 부분이기도 합니다. 대부분의 미국 에탄올은 미국산 옥수수에서 생산되기 때문에 수입 석유 제품에 대한 국가의 의존도를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 국가의 농업 부문을 지원한다는 다행스러운 부작용도 있다.
그러나 대부분의 최신 차량은 문제 없이 E15를 주유할 수 있지만, 높은 연료비에 대한 이 임시 솔루션이 모든 엔진 유형에 적합하지는 않다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 오토바이, 보트, 잔디 장비 및 많은 소형 엔진은 일반적으로 더 높은 수준의 에탄올 혼합용으로 설계되지 않았습니다. E10 및 E15와 같은 연료에서는 이러한 위험이 최소화되지만 과도한 에탄올 사용이 일부 자동차 엔진에 좋지 않을 가능성도 있습니다.
