휘발유
휘발유란 비점 범위가 30-200℃정도로써 휘발성이 있는 액체 상태의 석유유분을 총칭하는 말이다.
휘발유의 물리적 성질은 각각의 목적에 따라 당연히 다르나 일반적으로 상온상압에서 증발하기 쉽고 현저한 인화성을 지니며, 휘발유 증기와 공기가 적당히 혹합하면 폭발성 혼합가스가 되어 위험하다.
화학적 성질로는 성분적으로 C4-C12 정도까지의 탄화수소 혼합물로 한 종류의 휘발유에 포함되어 있는 탄화수소수는 수십 종류에서 수백종류나 된다.
휘발유의 조성은 매우 복잡하여 개개 탄화수소의 종류 및 그 양을 알기가 간단하지 않으며 탄화수소의 화학구조와 같은 것을 결정하여 그 성분적 구성의 차이점을 보는 정도이다.
'91년 2월 2일 공포된 대기환경보전법 시행령 제 86조및 동시행규칙 별표24의 자동차 연료 또는 첨가제의 제조 기준에 의하여 '93년 1월 1일부터는 무연휘발유만을 공급하도록 의무화되어 우리나라에서 유연휘발유는 사라지게 되었다.
그 밖에도 방향족, 벤젠, 산소함량등이 추가로 제정되거나 규정되었다.

자동차용 휘발유로서 갖추어야 할 품질로는 일반적으로 다음과 같은 점들을 들을 수 있다.
①충분한 안티녹크성을 가질 것.
②휘발성이 양호하여 시동이 용이할 것.
③그러나 휘발성이 증기폐쇄(VAPOR LOCK)를 일으킬 정도로 너무 높지 않을 것.
④충분한 출력을 가져 가속성이 좋을 것.
⑤연료 소비량이 적을 것.
⑥실린더내에서 연소하기 어려운 불휘발성 유분이 없을 것.

1) 옥탄가와 안티녹크성
가솔린 엔진용 연료의 품질을 평가할 때 가장 중요시되는 것이 옥탄가이다.
휘발유에는 안티녹크성이 요구된다. 이를 한마디로 말하면 가솔린엔진 내에서 휘발유를 연소시킬때 일어나는 잦은 녹킹 현상을 억제하는 성질이다.
이 녹킹은 물론 엔진의 구조에 의해 좌우되기도 하지만 안티녹크성은 휘발유 고유의 성질이라 할 수 있다.
이 안티녹크성은 탄화수소의 화학구조와 깊은 관계가 있다.
자동차용 휘발유의 안티녹크성은 일반적으로 옥탄가로 평가한다.
안티녹크성이 높은 이소옥탄(2,2,4-Trimethylpentane, 옥탄가:100)과 안티녹크성이 낮은 헵탄(n_Heptane, 옥탄가 :0)을 혼합한 표준연료와 비교하여 시료와 동일한 안티녹크성을 나타내는 표준연료 중 이소옥탄의 부피 백분율로 시료의 옥탄가를 나타낸다.
옥탄가 100이상인 시료에 대해서는 이소옥탄에 4-에틸납(Tetra Ethyl Lead)을 첨가한 표준시료와 비교해서
구한다.
자동차용 휘발유의 실험실 옥탄가는 CFR엔진을 이용해 측정하며 리서치법(RON)과 모우터법(MON)이 있다.
전자는 저속(600rpm)시의 안티녹크성을, 후자는 고속(900rpm)시의 안티녹크성성을 평가한다.
동일한 휘발유에 대하여 다른 값이 구해지므로 옥탄가를 나타낼 때에는 반드시 측정법을 명시해야 한다.
리서치법보다 모터법이 회전수나 온도가 높고 가혹한 조건이다.
일반적으로 가지가 많을수록 옥탄가가 높고 가지의 정도가 같으면 분자량이 적을수록 옥탄가가 높다.
또한, 방향족 탄화수소의 옥탄가가 높아 거의 100이상(리서치법)이다.

2)옥탄가와 연비
엔진의 압축비를 높이면 연비(㎞/L)는 향상되지만 동시에 차의 요구 옥탄가(차가 녹크를 일으키지 않고 주행할수 있는 최저의 옥탄가)도 높아진다.
그 정도는 차의 종류에 따라 달라지지만 일반적으로 압축비를 1올리는데 요구 옥탄가는 3-5정도 높아진다.
그리고 연비는 1옥탄가당 1- 2%정도 향상된다.

3)휘발성
휘발유의 휘발성은 차의 운전성과 밀접한 관계가 있다. 휘발유 규격에서 휘발성은 리이드증기압이나 분류성상의 10%, 50%, 90% 유출 온도 및 기액비(V/L)등으로 평가한다.

가. 10% 유출온도 및 증기압
10%유출온도가 높아지면(증기압은 낮아진다) 동절기에 엔진의 시동이 곤란해진다.
또한 101% 유출온도가 낮으면(증기압이 높아진다) 하절기에 가열된 휘발유 증기 때문에 연료펌프등의 기능이 저하되어 연료가 부족해지거나 혼합기체가 희박해져 엔진이 순조롭지 못해진다.
이런 현상을 증기폐쇄(VAPOR LOCK)라고 한다. 이외에도 10%유출온도가 낮아지면 증기손실이 많아진다.

나. 50% 유출온도
50%유출온도가 높아지면 동절기에 Warm-up시간이 오래 걸리고 이 사이에 급가속하거나 엔진에 고부하가 걸리면, 불완전 연소 또는 실화(失火)에 의한 가속불량, 일시정지 상태를 일으킬 수 있다.
반대로 50%유출 온도가 낮으면 하절기 기화기에 다량의 연료증기가 발생하고, 과잉의 연료가 흡입되어 아이들링이 순조롭지 못하거나 시동 곤란, 즉 퍼콜레이션(Percolation)현상이 일어날 수 있다.
기화기 결빙은 기온이 5-10℃ 정도에서 습도가 높으면 일어나기 쉬우며 기화기내에서 기화하는 가솔린의 증발잠열등으로 기화기벽이나 개폐밸브의 온도가 떨어져 공기중의 수분이 결빙하여 공기의 흐름을 방해하게 되어 엔진이 순조롭지 못하게 되는 현상이다.
50% 유출점이 낮을수록 기화기 결빙을 일으키기 쉽다.

다. 90% 유출온도
90%유출온도가 높으면 기화가 잘 안되는 부분이 많아지고, 연소불량을 일으켜 연소실에 침적물이 쌓이거나 피스톤에 카본퇴적의 원인이 된다.
또 일부는 그대로 크랭크케이스에 흘러들어 윤활유를희석시키고 연료소비량을 증가시킴과 동시에 실린더 내면을 마모시키고 윤활유의 노화를 촉진시킨다.

라. 기액비
기액비(V/L)란 휘발유 증기와 평형상태에 있는 액상에 대한 부피비이다.
10%유출 온도나 리이드 증기압에 비해 증기폐쇄와의 상관성이 크다.
사용 온도에서 증기발생량이 연료펌프의 증기처리능력을 상회하면 증기폐쇄가 일어나기때문에 ASTM규격에서는 지정온도에서V/L를 20 이하로 규정하고 있다.
또 기액비의 계산시 V/L=20이 될 때의 온도를 하한으로 규제하기도 한다.

4)무연(無鉛)휘발유와 MTBE
휘발유에 첨가된 납화합물은 옥탄가 향상 외에 엔진밸브의 마모를 막는 2차적 효과도 가지고 있으므로 필수적인 연료첨가제로 간주되어 최근까지 사용되어 왔다.
그러나, 한편으로는 연소시 소연제 등과 반응하여 PbC, PbO 또는 PbSO4 등의 형태로 대기중에 방출되면 인체에 나쁜 영향을 주면서 자동차 배출가스의 유독 물질을 중화하는 촉매전환장치를 손상시키는 문제점을 안고있다.
무연휘발유란 인체에 유해한 유독성 중금속인 납대신에 MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)등 함산소화합물을 첨가하여 옥탄가를 증진시킨 휘발유를 말한다.
MTBE는 미국 및 유럽에서 가솔린의 안티녹크제로써 널리 사용되고 있으며 우리나라에서도 전면적으로 사용하고 있다.
MTBE는 옥탄가가 높고 산소를 함유하고 있으며 비점 및 증기압이 낮고, 가솔린에 완전히 용해되며, 물을 가하여도 상분리가 되지 않으며, 방향족 및 올레핀 성분을 가지고 있지 않는 특징이 있다.