오늘날 자동차 보급률의 증가로 인해 도로이동오염원에서 배출되는 대기오염물질의 제어에 관한 기술개발 중요성이 증가하고 있다. 서울시는 여러 가지 오염원 중 도로이동오염원의 영향이 가장 클 것으로 예상되며, 도시대기측정소와 도로변대기측정소에서 관측된 연평균 NO2 농도가 환경기준을 달성하지 못하고 있다. 서울의 시각별 교통량과 도시대기 및 도로변대기측정소의 시각별 NOx 농도 관측값이 유사한 패턴을 보이고 있고, 도로변대기측정소의 농도가 도시대기측정소의 농도보다 약 52 % 높게 나타난다. 도로변에서 특히 높게 나타나는 NOx 저감을 위한 관리기술이 필요하다. NOx를 저감하는 기술로는 연소시 운전조건을 제어하는 저-NOx ...
오늘날 자동차 보급률의 증가로 인해 도로이동오염원에서 배출되는 대기오염물질의 제어에 관한 기술개발 중요성이 증가하고 있다. 서울시는 여러 가지 오염원 중 도로이동오염원의 영향이 가장 클 것으로 예상되며, 도시대기측정소와 도로변대기측정소에서 관측된 연평균 NO2 농도가 환경기준을 달성하지 못하고 있다. 서울의 시각별 교통량과 도시대기 및 도로변대기측정소의 시각별 NOx 농도 관측값이 유사한 패턴을 보이고 있고, 도로변대기측정소의 농도가 도시대기측정소의 농도보다 약 52 % 높게 나타난다. 도로변에서 특히 높게 나타나는 NOx 저감을 위한 관리기술이 필요하다. NOx를 저감하는 기술로는 연소시 운전조건을 제어하는 저-NOx 연소법과 SCR, SNCR과 같이 발생된 NOx를 저감시키는 배연탈질법 등이 있으며, 1990년 이후로 광촉매를 이용한 많은 연구들이 진행되었다. 광촉매로 사용되는 물질 중 화학적으로 안정적이고 인체에 무해하며 가격이 저렴하다는 특징 때문에 TiO2가 많이 사용되고 있다. 그동안 많은 연구자들에 의해 TiO2를 이용하여 NOx를 저감시키는 연구가 수행된 바 있으나, 대부분은 발전소나 산업용 보일러 등과 같이 고농도로 배출되는 오염원을 대상으로 연구가 진행되었다. 대기 중의 NOx 농도는 0.03 ppm ∼ 0.2 ppm 범위에서 관측이 되지만 그동안의 선행연구들에서 설정한 실험 농도는 1 ppm ∼ 200 ppm 수준으로 상당히 높은 농도이다. 따라서 실질적인 대기 중의 농도 수준에서 광촉매의 효과를 파악할 필요성이 있다. 이에 본 연구에서는 대기 중에서 관측되는 NOx 농도 수준을 실험 농도로 하여 연구를 진행하였다. 첫째로, 서울시의 NOx 오염도와 UV 세기를 파악한 뒤 이를 반영한 TiO2의 NOx 저감 실험을 진행하였고 광촉매의 저감 효과는 초기 NOx 농도, UV 세기에 크게 영향을 받는 것을 확인하였다. 따라서 실험 결과를 토대로 초기 NOx 농도, UV 세기에 따른 TiO2의 반응속도상수(k) 추정 회귀식 및 광촉매에 의한 NOx 저감량 추정식을 도출하였다. 둘째로, 실험 결과를 적용하여 현장에 TiO2 블록(Block)을 설치했을 때 NOx 농도 저감 효과를 대기분산모델링을 이용하여 추정하였다. 대상지역은 강남대로와 남부순환로가 교차하는 양재역 사거리로, 교통량 자료로부터 추정된 배출량을 입력 자료로 해서 저감 효과를 추정한 결과 TiO2 적용 후 11시∼13시경 NOx 농도가 약 23 % 저감되는 것을 모델링 결과로부터 확인하였다. 본 연구를 통해 블록(Block) 형태의 TiO2를 현장에 적용했을 때 대기 중 NOx의 저감 가능성을 확인하였다. 교통량이 많은 도심지역이나 도로변과 같은 지역에 도로구조물의 형태로 광촉매(TiO2) 블록을 적용하면 대기 중 NOx 저감에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
오늘날 자동차 보급률의 증가로 인해 도로이동오염원에서 배출되는 대기오염물질의 제어에 관한 기술개발 중요성이 증가하고 있다. 서울시는 여러 가지 오염원 중 도로이동오염원의 영향이 가장 클 것으로 예상되며, 도시대기측정소와 도로변대기측정소에서 관측된 연평균 NO2 농도가 환경기준을 달성하지 못하고 있다. 서울의 시각별 교통량과 도시대기 및 도로변대기측정소의 시각별 NOx 농도 관측값이 유사한 패턴을 보이고 있고, 도로변대기측정소의 농도가 도시대기측정소의 농도보다 약 52 % 높게 나타난다. 도로변에서 특히 높게 나타나는 NOx 저감을 위한 관리기술이 필요하다. NOx를 저감하는 기술로는 연소시 운전조건을 제어하는 저-NOx 연소법과 SCR, SNCR과 같이 발생된 NOx를 저감시키는 배연탈질법 등이 있으며, 1990년 이후로 광촉매를 이용한 많은 연구들이 진행되었다. 광촉매로 사용되는 물질 중 화학적으로 안정적이고 인체에 무해하며 가격이 저렴하다는 특징 때문에 TiO2가 많이 사용되고 있다. 그동안 많은 연구자들에 의해 TiO2를 이용하여 NOx를 저감시키는 연구가 수행된 바 있으나, 대부분은 발전소나 산업용 보일러 등과 같이 고농도로 배출되는 오염원을 대상으로 연구가 진행되었다. 대기 중의 NOx 농도는 0.03 ppm ∼ 0.2 ppm 범위에서 관측이 되지만 그동안의 선행연구들에서 설정한 실험 농도는 1 ppm ∼ 200 ppm 수준으로 상당히 높은 농도이다. 따라서 실질적인 대기 중의 농도 수준에서 광촉매의 효과를 파악할 필요성이 있다. 이에 본 연구에서는 대기 중에서 관측되는 NOx 농도 수준을 실험 농도로 하여 연구를 진행하였다. 첫째로, 서울시의 NOx 오염도와 UV 세기를 파악한 뒤 이를 반영한 TiO2의 NOx 저감 실험을 진행하였고 광촉매의 저감 효과는 초기 NOx 농도, UV 세기에 크게 영향을 받는 것을 확인하였다. 따라서 실험 결과를 토대로 초기 NOx 농도, UV 세기에 따른 TiO2의 반응속도상수(k) 추정 회귀식 및 광촉매에 의한 NOx 저감량 추정식을 도출하였다. 둘째로, 실험 결과를 적용하여 현장에 TiO2 블록(Block)을 설치했을 때 NOx 농도 저감 효과를 대기분산모델링을 이용하여 추정하였다. 대상지역은 강남대로와 남부순환로가 교차하는 양재역 사거리로, 교통량 자료로부터 추정된 배출량을 입력 자료로 해서 저감 효과를 추정한 결과 TiO2 적용 후 11시∼13시경 NOx 농도가 약 23 % 저감되는 것을 모델링 결과로부터 확인하였다. 본 연구를 통해 블록(Block) 형태의 TiO2를 현장에 적용했을 때 대기 중 NOx의 저감 가능성을 확인하였다. 교통량이 많은 도심지역이나 도로변과 같은 지역에 도로구조물의 형태로 광촉매(TiO2) 블록을 적용하면 대기 중 NOx 저감에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
Today, due to the increase in the vehicle supply rate, the importance of technology development for control of air pollutants emitted from automobile sources is increasing. In the case of Seoul, which is expected to have the greatest impact on road transportation pollution sources, the annual trend ...
Today, due to the increase in the vehicle supply rate, the importance of technology development for control of air pollutants emitted from automobile sources is increasing. In the case of Seoul, which is expected to have the greatest impact on road transportation pollution sources, the annual trend average NO2 concentration change does not meet environmental standards for either urban or roadside air conditions. Seoul has a similar pattern of traffic volume by time of day and observation values of urban and roadside sites. Therefore, it can be seen that the management of NOx emitted from the pollution source of road movement is necessary. Examples of techniques for reducing NOx include a low NOx combustion method and a flue gas denitration method. Many studies using photocatalysts have been conducted since 1990. TiO2 is widely used as a photocatalyst because it is chemically stable, harmless to the human body, and cheap. Most of the researchers studied the reduction of NOx using TiO2. However, most of the research was conducted on pollutants emitted at high concentrations, such as power plants and industrial boilers. The concentration in the ambient air is 0.03 ppm to 0.2 ppm. However, the concentrations set in previous studies are quite high, ranging from 1 ppm to 200 ppm. There is a need to understand the effect of photocatalysts on the concentration level in ambient air. Therefore, in this study, the NOx concentration in the ambient air was studied. In this study, the NOx pollution degree and UV intensity in Seoul were investigated first. The NOx reduction experiment of TiO2 reflected this. The research confirmed that the reduction effect of the photocatalyst was influenced by the initial NOx concentration and the UV intensity. Based on the experimental results, the equation of reaction rate constant of photocatalyst according to initial NOx concentration and UV intensity was derived. The estimation equation of NOx reduction by photocatalyst is also derived. Secondly, the NOx reduction effect was estimated using modeling when a photocatalyst (TiO2) block was applied to the field. The target area is the Yangjae Station crossroads where Gangnam-daero and Nambusunhwan-ro meet. The study estimated emissions from traffic data, and then estimated the reduction effect by using emissions as inputs to the model. As a result, it was confirmed that NOx was reduced by about 23 % at 11 to 13 hours after the application of the photocatalyst. This study confirmed the possibility of reduction of NOx in ambient air when a block type photocatalyst was applied to the field. In conclusion, if a photocatalyst (TiO2) block is applied to an area such as an urban area with high traffic volume, it seems to be possible to contribute to reduction of NOx in the ambient air.
Today, due to the increase in the vehicle supply rate, the importance of technology development for control of air pollutants emitted from automobile sources is increasing. In the case of Seoul, which is expected to have the greatest impact on road transportation pollution sources, the annual trend average NO2 concentration change does not meet environmental standards for either urban or roadside air conditions. Seoul has a similar pattern of traffic volume by time of day and observation values of urban and roadside sites. Therefore, it can be seen that the management of NOx emitted from the pollution source of road movement is necessary. Examples of techniques for reducing NOx include a low NOx combustion method and a flue gas denitration method. Many studies using photocatalysts have been conducted since 1990. TiO2 is widely used as a photocatalyst because it is chemically stable, harmless to the human body, and cheap. Most of the researchers studied the reduction of NOx using TiO2. However, most of the research was conducted on pollutants emitted at high concentrations, such as power plants and industrial boilers. The concentration in the ambient air is 0.03 ppm to 0.2 ppm. However, the concentrations set in previous studies are quite high, ranging from 1 ppm to 200 ppm. There is a need to understand the effect of photocatalysts on the concentration level in ambient air. Therefore, in this study, the NOx concentration in the ambient air was studied. In this study, the NOx pollution degree and UV intensity in Seoul were investigated first. The NOx reduction experiment of TiO2 reflected this. The research confirmed that the reduction effect of the photocatalyst was influenced by the initial NOx concentration and the UV intensity. Based on the experimental results, the equation of reaction rate constant of photocatalyst according to initial NOx concentration and UV intensity was derived. The estimation equation of NOx reduction by photocatalyst is also derived. Secondly, the NOx reduction effect was estimated using modeling when a photocatalyst (TiO2) block was applied to the field. The target area is the Yangjae Station crossroads where Gangnam-daero and Nambusunhwan-ro meet. The study estimated emissions from traffic data, and then estimated the reduction effect by using emissions as inputs to the model. As a result, it was confirmed that NOx was reduced by about 23 % at 11 to 13 hours after the application of the photocatalyst. This study confirmed the possibility of reduction of NOx in ambient air when a block type photocatalyst was applied to the field. In conclusion, if a photocatalyst (TiO2) block is applied to an area such as an urban area with high traffic volume, it seems to be possible to contribute to reduction of NOx in the ambient air.
주제어
#질소산화물(NOx) 광촉매 이산화티타늄(TiO2) 반응속도상수(k) 다중회귀선형분석 ISCST3 모델
학위논문 정보
저자
윤일호
학위수여기관
서울시립대학교
학위구분
국내석사
학과
환경공학과
지도교수
김신도
발행연도
2017
총페이지
vii, 96 p
키워드
질소산화물(NOx) 광촉매 이산화티타늄(TiO2) 반응속도상수(k) 다중회귀선형분석 ISCST3 모델
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