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문제 정의
- 따라서 구미지역 산업단지의 VOCs 연구는 구조적 특징을 고려하여 독성 VOCs 물질(TO-14)을 측정하는 미국 EPA의 TO-14 Method (US EPA, 1988)을 사용하였다©. 본 연구는 전자산업과 합성수지 산업이 전체 산업의 50% 이상n을 차지하는 구미지역 산업단지의 VOCs 물질에 대한 여름 및 겨울철의 계절별 농도특성을 파악하고 주요 물질의 배출특성에 관하여 연구하였다.
제안 방법
- 시료는 전처리장치에 통과시켜 수분과 CO등을 제거한 후 GC칼럼을 통과하는 동안 성분별로 분리하며, 다시 MSD(Mass Selective Detecter)로 들어가서 검출된다. GC/MSD 의 검 량선은 TO-14 표준가스(Scott, 1 ppm)를 1, 5, 10, 100 ppb로 희석하여 작성하였다. Column temp 는 40°C, 70°C, 150°C, 200°C, 220°C에서 각 5min이었고, Column flow는 1血/min이었다.
- VOCs의 분석은 전처리장치(Entech 7100)가 연결된 GC(HP6890N)/ MSD(HP5973)를 사용하여 분석하였다. Table 1은 분석 및 실험 과정에서 사용된 장비의 분석조건을 나타내었다.
- 분석은 전처리장치에 캐니스터를 연결하여 cryogenic trap에서 200畝의 시료를 저온 . 농축한 다음 GC의 컬럼 (HP- VOC; 90mx 0.32 mmx5 伽)을 거쳐 MSD의 SIM mode에서 검출하였다. 상관계수는 톨루엔, 디클로로메탄, 벤젠의 0.
- Column temp 는 40°C, 70°C, 150°C, 200°C, 220°C에서 각 5min이었고, Column flow는 1血/min이었다. 분석은 전처리장치에 캐니스터를 연결하여 cryogenic trap에서 200畝의 시료를 저온 . 농축한 다음 GC의 컬럼 (HP- VOC; 90mx 0.
- 2m 의 canister 받침대를 설치하여 수행하였으며, can-ister는 6L, 8시간용 restrictor(CS 1200, Entech) 가부착된 것을 사용하였다. 시료의 분석은 GC/MSD 를 이용하여 수행하였다. 구미지역 일반대기중의 전체 VOCs의 농도는 여름과 겨울철 모두 산업단지가 생활지 역보다 높게 나타났고, 생활지역 중 주거지역과 도심지역은 비슷한 농도를 나타내었다.
- 측정하였다. 시료채취 장소의 선정은 산업단지와 생활지역으로 크게 나눈 후 다시 산업단지는 공단1과 공단2, 생활지 역은 도심과 주거지역으로 구별했으며, 이 두 지역과의 상관관계를 알아보기 위해 공단지역과 생활지역의 중간지점에 중간지역을 선정하였다. Fig.
- 2m의 canister 받침대를 이용하여 수행하였다. 시료채취가 끝난 canister는 분석실로 옮겨와 24시간 동안 방치하여 안정화시킨 후 분석하였으며, 분석 후에는 cleaning system(3100, En-tech)을 이용하여 용기를 세정한 후 재사용 하였다.
- 9⑩ 일반적인 canister법을 이용했을 때 극성 물질이나, 질소 또는 황산화물을 함유한 유기화합물을 포집할 경우 용기 내부의 표면과 반응하여, artifact의 생성과 손실이 있는 것으로 지적되고 있다WD. 이러한 결점을 해결하기 위해 내부에 불활성 물질인 니켈과 크롬의 산화물로 처리된 SUMMA canister■와 용융된 실리카로 코팅된 silonite canister가 개발되어 있으며©、 본 연구에서는 silonite canister 를 사용하였다. Silonite canister의 경우 대부분의 물질이 30일간은 안정 한 것으로 보고되고 있으며 시 료 채취시 오차범위를 최소화하였기 때문에 일반적으로 널리 사용되고 있다.
대상 데이터
- VOCs 물질의 채취는 구미시와 산업단지의 일반대기를 대상으로 여름철과 겨울철로 나누어 총 5개지점에서 측정하였다. 시료채취 장소의 선정은 산업단지와 생활지역으로 크게 나눈 후 다시 산업단지는 공단1과 공단2, 생활지 역은 도심과 주거지역으로 구별했으며, 이 두 지역과의 상관관계를 알아보기 위해 공단지역과 생활지역의 중간지점에 중간지역을 선정하였다.
- 주거지역은 아파트 단지가 밀집되어 있고 구미시 대기환경측정망이 설치되어 있는 구미시립도서관(이하 주거지역) 옥상(지상 15m)에서 포집하였다. 그리고 생활지역과 산업단지의 중간지점인 금오공과대학교 본관동(이하 중간지역) 옥상(지상 20m)을 중간지역으로 선정하였다. 각 채취지점별 특이사항을 살펴보면, 공단1은 악취를 자주 느꼈으며, 주위에 소규모 업체들이 많이 밀집되어 있었다.
- 겨울철을 대상으로 측정하였다. 대기 중 VOCs 농도 조사의 범위는 일반대기 5개 지점을 대상으로 시료를 채취하였다. 시료채취는 높이 약 1.
- 대기중 기상자료는 대구기상대 구미출장소에서 매시 풍향 및 풍속에 대하여 기후자료관리시스템으로 제공받아 사용하였다. Fig.
- 본 연구는 구미 산업단지의 VOCs 농도 특성을 여름과 겨울철을 대상으로 측정하였다. 대기 중 VOCs 농도 조사의 범위는 일반대기 5개 지점을 대상으로 시료를 채취하였다.
- 본 연구에서 VOCs 물질은 용기포집법으로 이용되는 canister를 사용하여 시료를 채취하였다. Can- ister법은 미국 일반 대기환경 중 VOCs 포집방법인 EPAW] TO-14에서 권하고 있으며, 미국의 TAMS (Toxic Air Monitoring System) network와 같은 VOCs의 전국 측정망에 사용되고 있다.
- 본 연구에서 각 지점의 채취 위치는 주위가 280° 이상 개방되고 오염원의 직접적인 영향이 없으며 수분 흡인의 오염원이 없는 곳을 선정하였다. 시료의 채취는 높이 약 1.
- 시료의 채취기간은 여름철과 겨울철로 나누어 실시하였으며, 여름철은 2002년 8월부터 2002년 9월까지 총25개 시료를, 겨울철은 2003년 2월부터 2003년 3월까지 총 25개 시료를 대상으로 포집하였고, 주간 (10:00~18:00, 8시간)에 각 지점당 5회씩 채취하였다. 대기중 기상자료는 대구기상대 구미출장소에서 매시 풍향 및 풍속에 대하여 기후자료관리시스템으로 제공받아 사용하였다.
- 시료의 채취는 높이 약 1.2m의 canister 받침대를 이용하여 수행하였다. 시료채취가 끝난 canister는 분석실로 옮겨와 24시간 동안 방치하여 안정화시킨 후 분석하였으며, 분석 후에는 cleaning system(3100, En-tech)을 이용하여 용기를 세정한 후 재사용 하였다.
- 대기 중 VOCs 농도 조사의 범위는 일반대기 5개 지점을 대상으로 시료를 채취하였다. 시료채취는 높이 약 1.2m 의 canister 받침대를 설치하여 수행하였으며, can-ister는 6L, 8시간용 restrictor(CS 1200, Entech) 가부착된 것을 사용하였다. 시료의 분석은 GC/MSD 를 이용하여 수행하였다.
- 1은 시료채취 장소를 지도에 나타낸 것이다. 아래 지도에서 보는 바와 같이 산업단지는, 낙동강을 기점으로 동쪽과 서쪽에 한 지점씩공단1과 공단2 지점을 선정하여, 서쪽에 위치한 구미시 대기환경측정망이 설치되어 있는 동국방직 부설여고(이하 공단1) 옥상(지상 10m)과 동쪽에 위치한 삼성 그린센터(이하 공단2) 옥상(지상 20m)에서 측정하였다. 생활지역의 경우 도심지역은 원평3동 동사무소(이하 도심지역) 옥상(지상 12m)에서 채취하였는데, 이 지역은 구미역에서 200m전방에 위치하고 차량통행이 가장 많으며 상가가 밀집되어 있는 곳이다.
- 생활지역의 경우 도심지역은 원평3동 동사무소(이하 도심지역) 옥상(지상 12m)에서 채취하였는데, 이 지역은 구미역에서 200m전방에 위치하고 차량통행이 가장 많으며 상가가 밀집되어 있는 곳이다. 주거지역은 아파트 단지가 밀집되어 있고 구미시 대기환경측정망이 설치되어 있는 구미시립도서관(이하 주거지역) 옥상(지상 15m)에서 포집하였다. 그리고 생활지역과 산업단지의 중간지점인 금오공과대학교 본관동(이하 중간지역) 옥상(지상 20m)을 중간지역으로 선정하였다.
이론/모형
- 그리고 자일렌은 년간 1274646톤의 사용량을 기록하고 있으며, 40톤 이상을 배출하고 있다© 또한 전국 주요 공단별 폐유기용제 발생량에 따르면, 구미공단이 년간 13, 599 톤으로 전체 152개 공단 중 시화 68, 126, 울산 59, 167, 반월 38, 185, 여천 32, 994에 이어 다섯번째로 많은 것으로 보고되어 있다2D. 따라서 구미지역 산업단지의 VOCs 연구는 구조적 특징을 고려하여 독성 VOCs 물질(TO-14)을 측정하는 미국 EPA의 TO-14 Method (US EPA, 1988)을 사용하였다©;. 본 연구는 전자산업과 합성수지 산업이 전체 산업의 50% 이상n을 차지하는 구미지역 산업단지의 VOCs 물질에 대한 여름 및 겨울철의 계절별 농도특성을 파악하고 주요 물질의 배출특성에 관하여 연구하였다.
성능/효과
- 산업단지가 생활지역보다 높은 농도를 보였고, 주거지역과 도심지역은 비슷한 농도로 검출되었다. VOCs 물질으 평균농도는 공단1, 공단2, 도심지역, 주거지역, 중간지역 순으로 조사되었으며, 공단 1지역과 2지역 모두 톨루엔이 가장 높은 농도를 나타내었고, 트리 클로로에틸렌과 디 클로로메탄이 각각공단 1지역과 2지역에서 높은 농도로 검출되었다. 측정 결과 중 여름, 겨울철 측정지점별로 높은 농도를 나타낸 물질의 평균농도를 살펴보면 산업단지의 공단1의 경우 톨루엔이 6.
- 여천과 울산 산업단지는 현재 VOCs 물질의 배출원 규제가 시행 중인 .곳으로 본 연구 결과와의 단순 비교에는 어려움이 있으나 유형별 산업단지의 농도 분포 특성 및 오염도 비교에 적합하다고 사료된다. Table 3의 비교 자료를 살펴보면 톨루엔을 제외한 자동차 및 석유화학계 배출원인 벤젠, m, p 자일렌, 0 자일렌은 석유화학단지의 연구결과에서 높게 나타난 반면, 톨루엔의 경우는 본 연구에서 더 높은 농도를 나타내고 있다.
- 시료의 분석은 GC/MSD 를 이용하여 수행하였다. 구미지역 일반대기중의 전체 VOCs의 농도는 여름과 겨울철 모두 산업단지가 생활지 역보다 높게 나타났고, 생활지역 중 주거지역과 도심지역은 비슷한 농도를 나타내었다. 톨루엔의경우 전체 지점에서 높게 측정되었으며, 특히 공단1 의 경우 트리클로로에틸렌이, 공단2의 경우 디클로로메탄이 높게 측정되었다.
- 반면에 트리클로로에틸렌과 디클로로메탄 등은 각 지점별 기복이 커서 특정 지점에 그 오염원이 존재함을 알 수 있으며, 트리클로로에틸렌의 경우 겨울철에 비해 여름철에 3배 가량 높게 측정되었다. 또한 여름철과 겨울철 모두 남서풍과 남동풍이 주풍향이었으며, 풍속 또한 lm/s로 약해서 생활지역이 산단지역의 오염원으로부터 직접적인 영향을 받지 않았음을 알 수 있다. 이러한 이유로 전체적으로 특별한 계절 및 기상 요인에 의한 농도 차는 확인할 수 없었으며, 일부물질(트리클로로에틸렌, 디클로로메탄)에서 측정 지점의 특성에 따른 농도의 변화가 추정된다.
- 본 측정과 타 산업단지의 주요 할로겐화 화합물의 농도를 Table 4 에 나타내었다. 모든 비교 물질들은 본 연구에서 높게 측정되었으며, 특히 트리클로로에틸렌은 구미 산업단지의 공단1 지역이 울산 산업단지에 비해 8배나 높은 농도를 나타냈다. 이러한 결과는 울산과 여천 석유화학산업단지는 산업 구조의 특징상 방향족화합물이 주 오염물질인 반면 구미 산업단지는 전자 및 기타 산업용으로 사용되는 유기용제인 트리클로로에틸렌과 디클로로메탄 등 할로겐화 화합물이 높은 농도를 나타내는 물질로 추정된다.
- 32 mmx5 伽)을 거쳐 MSD의 SIM mode에서 검출하였다. 상관계수는 톨루엔, 디클로로메탄, 벤젠의 0.97〜0.98을 제외한 대부분의 성분이 0.99 이상으로 나타났다. 주요 VOC의 BDL은 다음과 같다.
- 81 ppb로 나타났다. 생활지역의 경우 산업단지에서 높은 농도를 나타낸 디클로로메탄과 트리클로로에틸렌은 비교적 낮은 농도를 보인 반면, 자동차 오염원인 방향족 물질들이 높은 농도를 나타내어, 산업단지의 직접적인 영향은 받지 않은 것을 알 수 있었다. 특히 이 지역은 경부고속도로가 도심을 관통하고 있고, 또한 상습 정체 구간으로 다른 오염원보다 자동차에 의한 영향을 많이 받은 것으로 사료된다.
- 금오공대 옥상인 중간지역의 경우 생활지역과 비슷한 농도 분포를 보여, 산업단지의 오염원이 이들 지역에 직접적인 영향을 주지는 않았음을 알 수 있다. 전체 VOCs 농도는 구미 산업단지가 여천과 울산의 석유화학공단에 비해 전반적으로 높은 농도를 나타내었고, 특히 디클로로메탄과 트리클로로에틸렌의 경우는 각각 4배와 8배 이상 높은 농도를 나타냈다. 측정 대상 물질인 TO-14 물질의 방향족 화합물 중톨루엔이 높은 농도를 나타냈으며, 할로겐화 화합물중에는 트리클로로에틸렌과 디클로로메탄이 높은 농도를 나타냈다.
- VOCs 물질으 평균농도는 공단1, 공단2, 도심지역, 주거지역, 중간지역 순으로 조사되었으며, 공단 1지역과 2지역 모두 톨루엔이 가장 높은 농도를 나타내었고, 트리 클로로에틸렌과 디 클로로메탄이 각각공단 1지역과 2지역에서 높은 농도로 검출되었다. 측정 결과 중 여름, 겨울철 측정지점별로 높은 농도를 나타낸 물질의 평균농도를 살펴보면 산업단지의 공단1의 경우 톨루엔이 6.34-15.47 ppb, 트리클로로에틸렌이 2.39〜6.39 ppb, 디클로로메탄이 1.18-1.83 ppb로 조사되었고, 공단2의 경우 톨루엔이 13.34- 14.00 ppb, 트리클로로에틸렌이 0.75~L65 ppb, 디클로로메탄이 2.36〜2.81 ppb로 측정되었다. 반면 생활지역 중 도심지역의 경우 톨루엔이 5.
- 전체 VOCs 농도는 구미 산업단지가 여천과 울산의 석유화학공단에 비해 전반적으로 높은 농도를 나타내었고, 특히 디클로로메탄과 트리클로로에틸렌의 경우는 각각 4배와 8배 이상 높은 농도를 나타냈다. 측정 대상 물질인 TO-14 물질의 방향족 화합물 중톨루엔이 높은 농도를 나타냈으며, 할로겐화 화합물중에는 트리클로로에틸렌과 디클로로메탄이 높은 농도를 나타냈다. 트리클로로에틸렌은 공단1 지역에서 디클로로메탄은 공단2 지역에서 높게 측정되었고, 결론적으로 구미산업단지의 VOCs 농도분포는 단지내의 업종별로 사용하는 산업용 용매와 관계가 있다.
- 구미지역 일반대기중의 전체 VOCs의 농도는 여름과 겨울철 모두 산업단지가 생활지 역보다 높게 나타났고, 생활지역 중 주거지역과 도심지역은 비슷한 농도를 나타내었다. 톨루엔의경우 전체 지점에서 높게 측정되었으며, 특히 공단1 의 경우 트리클로로에틸렌이, 공단2의 경우 디클로로메탄이 높게 측정되었다. 생활지역의 경우에는 가솔린이나 석유화학공단에서 많이 배출되는 BTEX 등 방향족 물질들이 높게 조사되었다.
- 측정 대상 물질인 TO-14 물질의 방향족 화합물 중톨루엔이 높은 농도를 나타냈으며, 할로겐화 화합물중에는 트리클로로에틸렌과 디클로로메탄이 높은 농도를 나타냈다. 트리클로로에틸렌은 공단1 지역에서 디클로로메탄은 공단2 지역에서 높게 측정되었고, 결론적으로 구미산업단지의 VOCs 농도분포는 단지내의 업종별로 사용하는 산업용 용매와 관계가 있다. 또한 이러한 연구결과는 현재 여천과 울산석유화학단지를 중심으로 수립되어 규제되고 있는 우리나라 공단지역에서의 VOCs관리방안의 수정이 필요할 것으로 사료되며, 향후 구미산업단지의 VOCs 를 저감하기 위한 보다 상세하고 다각적인 조사가 필요하다.
- 상대적으로 생활지역은 여름과 겨울철 모두 저농도로 나타났다. 트리클로로에틸렌은 공단1 지역에서 디클로로메탄은 공단2 지역에서 높게 측정되었고, 클로로포름은 여름철에 공단2에서 높게 측정되었다. 본 측정과 타 산업단지의 주요 할로겐화 화합물의 농도를 Table 4 에 나타내었다.
후속연구
- 트리클로로에틸렌은 공단1 지역에서 디클로로메탄은 공단2 지역에서 높게 측정되었고, 결론적으로 구미산업단지의 VOCs 농도분포는 단지내의 업종별로 사용하는 산업용 용매와 관계가 있다. 또한 이러한 연구결과는 현재 여천과 울산석유화학단지를 중심으로 수립되어 규제되고 있는 우리나라 공단지역에서의 VOCs관리방안의 수정이 필요할 것으로 사료되며, 향후 구미산업단지의 VOCs 를 저감하기 위한 보다 상세하고 다각적인 조사가 필요하다.
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