[논문]대규모 공사시 비산먼지 산정 및 확산분석에 관한 연구

이내현; 김윤신

대규모 공사시 비산먼지 산정 및 확산분석에 관한 연구
A Study on Estimation and Dispersion Analysis of Fugitive Dust in Amount the Large Scale Construction 원문보기

이내현 (건국대학교 환경공학과 한국환경정책평가연구원) , 김윤신 (한양대학교 환경대학원)

The comparison of three different kind of simulation by screen3 model, Tem-8 model and EPA formula were undertaken to get a potential concentration and hourly maximum concentration of fugitive dust produced from each construction site in the downtown area of puchon city. The amount of dust estimate U.S EPA formula and fugitive dust formula 22.6078g/sec, 27.9572g/sec respectively. Hourly maximum concenstration at the distance from each construction site by screen3 model are average of $78.89{\sim}728.40{\mu}g/m^3$ and Tem-8 model are $97{\mu}g/m^3$ in site-1, $241{\mu}g/m^3$ in site-2, $268{\mu}g/m^3$ in site-3, $232{\mu}g/m^3$ in site-4, $69{\mu}g/m^3$ in site-5, $36{\mu}g/m^3$ in site-6. Through our experiment, Screen3 model is more encouragingly used than any other model.

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문제 정의

S EPA실험식²⁾을 사용하고 있으나 실험식 적용에 많은 오류를 낳고 있는 실정이다. 그러므로 어떤 공정이 비산먼지를 가장 많이 배출하는지 알수 없기 때문에 적절한 비산먼지 제어대책을 수립할 수 없으므로, 본 연구에서는 U.S EPA실험식과 Fugitive dust control technology실험식¹⁾ 의 비교분 석을 통한 세부공종별 정확한 발생량 산정과 미국환경청의 Screen3 model¹¹⁾ 을 이용한 최악의 기상조건하에서 이격거리(50∼1,000m)별 예측농도와 대상지역의 10년 평균치의 기상조건을 이용한 TEM-8 model¹⁰⁾을 이용한 대기확산정도를 분석 함으로써 적절한 저감방안수립과 경제적인 저감 시설 운용에 이용할 수 있도록 공사구역별 공사시 비산먼지 확산범위와 예측농도를 제시하고자 한다.

가설 설정

Screen3 model은 기본적으로 Gaussian plume model로서 오염물질 농도를 추정하기 위하여 발생원으로부터 이동하는 동안 Plume형태는 비반 응성이고, 건성이나 습식침강에 의한 제거과정은 없는 것으로 가정하며, 최악의 기상 요소와 관련하여 계산할 수 있고 풍하거리별 오염물질 농도와 최악의 기상조건을 수치전산화에 의해 쉽게 얻을 수 있다.

제안 방법

Screen3 model을 사용하기 위해 6개의 공사구 역별 비산먼지 배출률, 배출원 높이(0.3m 적용), 장변의 길이, 단변의 길이, 착지점 높이(1.5m 적용)등을 조사하여 입력하였다.
인 순성토지역으로 공사구역구분은 사토장 개설지역을 중심으로 총 6개 지역으로 구분하였 다. 비산먼지 배출량 산정을 위해 비산먼지 발생 시점은 토사반입이 완료된 후 사토장에서 성토지역으로 이동할 때 발생할 수 있는 제반요인을 U.S EPA실험식과 Fugitive dust 실험식에 적용하여 산출하였다.

대상 데이터

Fugitive dust실험식에서 산정한 배출량을 g/sec 단위로 Tem-8 model에 입력하였으며, 오염원의 공간좌표, 평균화시간, 계산인자의 자료, 기상자료는 최근 10년간 누적평균자료(기상연보³⁾)를 이용하였다.
본 연구의 대상지역은 택지개발 예정지역으로 경기도 중서부에 위치하며 서울특별시와 인천광역시의 중간지점에 위치한 위성도시로 향후 영종도 신공항, 서해안고속도로, 서울외곽 순환고속도 로의 확장과 함께 수도권 광역 공간구조상의 요충지로서 발전가능성을 내포하고 있는 도시이다. 부천시 행정구역 서측단, 중동택지개발지구와 인접하여 위치하며 남측으로 송내역 및 부개역이 입지하고 있으며, 주변지형은 50m미만지역이 83.
연구대상지역은 성토에 필요한 토량이 총 810만m³인 순성토지역으로 공사구역구분은 사토장 개설지역을 중심으로 총 6개 지역으로 구분하였 다. 비산먼지 배출량 산정을 위해 비산먼지 발생 시점은 토사반입이 완료된 후 사토장에서 성토지역으로 이동할 때 발생할 수 있는 제반요인을 U.

성능/효과

한편, Screen3 model과 TEM-8 model의 비교시 Screen3 model의 경우 최고농도 분포가 site-2, 4, 3, 1, 5, 6의 순으로 나타났고, TEM-8 model의 경우 site-3, 2, 4, 1, 5, 6로 나타났다. TEM-8에 의한 결론은 사업지구 면적과는 무관하게 배출량과 기상학적인 요소에 큰 영향을 받으나, Screen3 model의 경우는 수치적인 적분을 사용하여 면적과 발생원별 기상학적인 요소의 상호작용에 의해 나타난 결과인 것으로 판단된다.
각 장소에서 풍하거리(50∼1,000m)별 1시간 예측농도와 기상조건을 분석한 결과 site-1∼6에서 최악의 기상분포는 대기안정도 6등급, 10m고도에 서의 평균풍속은 1.0m/sec, 혼합고 10,000m, 풍향각 0°∼42°일때 풍하거리(50∼1,000m)별 예측농도는 site-1 191.8∼368.0mg/m³, site-2 286.5∼ 728.4mg/m³, site-3 191.3∼447.2mg/m³, site-4 142.8∼ 685.6mg/m³, site-5 50.87∼197.1mg/m³, site-6 26.01∼ 78.89mg/m³의 농도분포가 나타났다(Table. 2, Fig. 4). 또한 site-4의 경우 비산먼지 발생량에 비해 높은 예측농도를 나타낸 것은 site-1, 2, 3에 비해 공사구역의 면적이 작아 배출률(g/sec/m²)이 상대적으로 높아졌기 때문에 예측농도 분포가 크게 나타났다(Table.
따라서 본 연구에서는 비산먼지 발생량 산정식중 국내 환경영향평⁷⁾작성시 주로 사용되고 있는 U.S. EPA실험식과 Fugitive dust실험식의 발생량 비교분석결과 U.S EPA실험식은 세부 공종별 발생량 산정에 어려움이 있고 기상학적인 조건에 크게 치우친다. 그러나, Fugitive dust실험식은 세부 공종별 비산먼지 발생량을 설계 공종에 맞게 산출할 수 있다는 점에서 환경영향평가시 U.
또한 환경영향평가시 대상지역의 공사시 대기 질의예측에 있어 설계 공정을 무시한 일률적인 배출량 산정은 과소 평가될 우려가 있고 전체 대상지역을 단 한번의 모델에 대한 평가를 하여 제시한 예측농도는 적극적인 저감대책 수립에 한계가 있다. 따라서 설계 공종에 맞게 공사구역을 구분하고 세부 공종별 발생량을 산출한 모델에 의해 계산한 결과 1993년 건설현장 주변 먼지의 오염도 실측자료(226∼273mg/m³)와 매우 비슷하게 예측된 것을 볼수 있다. 한편, Screen3 model의 경우 사업의 경중에 따라 사업의 타당성 및 환경성 검토, 주요 영향권 설정, 민원 발생 예상 지역선정 및 경제적인 저감방안운용에 활용할 가치가 있는 것으로 판단된다.
의 기여농도를 보였다. 또한 일 최대 예측농도 결과를 보면 site-1 97mg/m 3 , site-2 241mg/m³, site-3 268mg/m³, site-4232mg/m³, site-5 69mg/m³, site-6 36mg/m³ 의 증가를 보였다(Table. 3, Fig. 6). 이는 1993년 건설현장 주변 먼지오염도 실측자료(226∼273mg/m³)와 비교시 거의 비슷하게 나타나 Figitive dust실험식에 의한 비산먼지 발생량산정이 비교적 정확하게 산정되는 것으로 보인다.
비산먼지에 대한 기여도가 가장높은 공종은 덤프트럭 운행에 의한 비산먼지 발생량으로 EF1(Fugitive dust실험식)이 17.11g/sec, E1(U.S EPA실험식)이21.93g/sec로 U.S EPA실험식에 의한 계산결과가 약간높게 산정되었으며, Fugitive dust실험식에 대한 계산결과에서는 작업장비 운행에 의한 발생량과 바람에 의한 발생량이 미미한 반면, 토공물량의 상하적시 두 실험식 산정결과는 EF4가 8.95g/sec, E3,4는 0.68g/sec로 많은 차이를 보이고 있다(Table 1, Fig. 3). 이와 같은 이유는 기초토공사 및 부지정지 작업시 세부공종별 발생량 산정이 Fugitive dust실험식은 가능하나 U.
이격거리별 예측농도 분포결과를 보면 site-1공사시 50∼100m이격된 지점에서 33∼97mg/m³증가하였으며, 200∼300m 이격된 지점에서 15∼ 65mg/m³, 400∼500m이격된 지점에서 1∼11mg/m³, 1,000m 이격된 지점에서 1∼6mg/m³의 기여농도를 보였다. 또한 일 최대 예측농도 결과를 보면 site-1 97mg/m 3 , site-2 241mg/m³, site-3 268mg/m³, site-4232mg/m³, site-5 69mg/m³, site-6 36mg/m³ 의 증가를 보였다(Table.

후속연구

이는 Gaussian확산식에 근거를 둔 단기예측치(1시간 평균농도)가 높게 나왔지만, 일정한 시간동안 약한풍속(1m/sec)과 정체성 고기압이 머무는 기상조건하에서 오염물질의 확산이 않되고 축적현상에 의하여 충분히 예측 가능한 농도로 판단된다⁶⁾⁸⁾⁹⁾. 입력자료에 따른 기상조건, 풍하거리별 농도분포를 개략적으로 알아 내기 위한 모델에 의한 예측은 환경영향평가시 사업의 특성을 고려하지않고 일률적인 모델적용및 주요영향권 설정과 경제적인 저감방안의 운용에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

공사 시 발생하는 비산먼지는 다른 오염물질과는 달리 주변지역에서 많은 민원을 야기하는 이유는 무엇인가?

사업계획을 시행함에 있어 공사시 발생하는 비산먼지는 다른 오염물질과는 달리 그 패해정도를 인간, 재산, 농작물 등에서 바로 체감할 수 있기 때문에 주변지역에서 많은 민원을 야기하기도 한 다. 따라서 비산먼지로 인한 영향을 정확히 예측 하고 이에 따른 적절한 저감대책을 마련하기 위해서는 설계공종의 정확한 파악으로 세부공종별 배출계수를 정확히 산정하여 발생량을 산출하여야 한다.

현재 국내에서는 비산먼지발생량을 어떻게 추정하고 있는가?

따라서 비산먼지로 인한 영향을 정확히 예측 하고 이에 따른 적절한 저감대책을 마련하기 위해서는 설계공종의 정확한 파악으로 세부공종별 배출계수를 정확히 산정하여 발생량을 산출하여야 한다. 그러나 비산먼지발생량에 대한 국내 연구결과는 전무하기 때문에 환경영향평가시 U.S EPA실험식2)을 사용하고 있으나 실험식 적용에 많은 오류를 낳고 있는 실정이다. 그러므로 어떤 공정이 비산먼지를 가장 많이 배출하는지 알수 없기 때문에 적절한 비산먼지 제어대책을 수립할수 없으므로, 본 연구에서는 U.

비산먼지 확산범위와 예측농도를 제시하기 위한 본 연구의 사업계획현황은 어떻게 되는가?

• 위치 : 경기도 부천시 원미구, 소사구 일원 • 계획면적 : 3,118,912m2(약943,471평) • 계획수용인구 : 52,533인 • 계획수용세대수 : 17,511호

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