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문제 정의
- 본 연구에서는 지난 몇 년간 시흥시에서 Openpath FTIR Gas Analyzer를 이용하여 11 개월 동안 수집 한 VOCs에 대한 자료를 바탕으로 VOCs 농도의 경시 변화를 조사하였다. 그리고 passive sampler를 8월과 10월 중의 일정한 기간 시화지구의 배출시설과의 근접지역에 설치함으로써 VOCs 농도를 측정하여 toluene, ethylbenzene, O-xylene 및 styrene에 대한 평균 농도값을 산출하고, contour map을 작성 하여 특성을 파악하였다.
- 이러한 문제해결을 위하여 본 연구에서는 지난 몇 년간 시흥시에서 Open-path FTIR Gas Analyzer 를 이용하여 수집한 VOCs에 대한 자료를 바탕으로 VOCs 농도의 경시변화를 조사하였다. 그리고 passive sampler를 초기에 2004년 8월 4일~11일까지 시화지구의 15곳에서 시료를 포집하였으며, 2004년 10월 5일~12일까지는 시화지구의 100곳을 선정하여 VOCs의 농도를 측정하여 대표적으로 toluene, ethylbenzene, o-xylene styrene에 대한 contour map을 작성하여 농도분포 특성을 파악하였다.
- 그리고 passive sampler를 초기에 2004년 8월 4일~11일까지 시화지구의 15곳에서 시료를 포집하였으며, 2004년 10월 5일~12일까지는 시화지구의 100곳을 선정하여 VOCs의 농도를 측정하여 대표적으로 toluene, ethylbenzene, o-xylene styrene에 대한 contour map을 작성하여 농도분포 특성을 파악하였다. 이를 통해 시화지구에서 배출되는 VOCs 농도분포를 정확히 알 수 있으며, 향후 시화지구의 대기환경 중에서의 효율적인 VOCs 관리를 위한 목적으로 사용될 수 있는 기초 자료를 제공하기 위함이다.
제안 방법
- 측정하였다. Open-path FTIR Gas Analyzer를 통해서 분석 된 총 15개의 VOCs 농도를 각각 일일 산술평균치를 구하고, 그림 5와 같이 분석된 VOCs 종류별로 일평균 경시 변화를 나타내었다.
- VOCs 분석에 FISION GC 8340이 사용되었으며 운전조건은 표 1과 같다. Supelco사의 EPA 8020/8240 Aromatic Volatiles Mix로 methanol을 용매로 하여 benzene, chlorobenzene, ethylbenzene, m-xylene, oxylene, p-xylene, styrene, toluene, 1, 2-dichlorobenzene, 1, 3-dichlorobenzene, 1, 4-dichlorobenzene 성분이 각각 100|ig/mL의 농도로 녹아 있는 것과, methanol-g- 용매로 하여 benzene, ethylbenzene, mxylene, o-xylene, p-xylene, toluene 각 성분이 200Ug/mL의 농도로 녹아있는 제품을 사용하였다. 그리고 HPLC급 methanol을 용매로 단계적으로 희석, 조작하여 20, 10, 5, 1 昭/mL의 표준용액을 제조한 후, 각 표준용액을 10|兀 용 microsyringe를 이용하여 1 |1L씩 직접주입하고 각 물질별 retention time과 area 를 사용하여 검 량선을 작성하였다.
- Supelco사의 EPA 8020/8240 Aromatic Volatiles Mix로 methanol을 용매로 하여 benzene, chlorobenzene, ethylbenzene, m-xylene, oxylene, p-xylene, styrene, toluene, 1, 2-dichlorobenzene, 1, 3-dichlorobenzene, 1, 4-dichlorobenzene 성분이 각각 100|ig/mL의 농도로 녹아 있는 것과, methanol-g- 용매로 하여 benzene, ethylbenzene, mxylene, o-xylene, p-xylene, toluene 각 성분이 200Ug/mL의 농도로 녹아있는 제품을 사용하였다. 그리고 HPLC급 methanol을 용매로 단계적으로 희석, 조작하여 20, 10, 5, 1 昭/mL의 표준용액을 제조한 후, 각 표준용액을 10|兀 용 microsyringe를 이용하여 1 |1L씩 직접주입하고 각 물질별 retention time과 area 를 사용하여 검 량선을 작성하였다. 표 2에 VOCs 농도산정 조건을 정 리하였고, 그림 4에 VOCs 표준용액 특성 피크를 나타내었다.
- 조사하였다. 그리고 passive sampler를 8월과 10월 중의 일정한 기간 시화지구의 배출시설과의 근접지역에 설치함으로써 VOCs 농도를 측정하여 toluene, ethylbenzene, O-xylene 및 styrene에 대한 평균 농도값을 산출하고, contour map을 작성 하여 특성을 파악하였다. 본 연구의 결과로 얻어진 주요 결론을 요약하면 다음과 같다.
- 농도의 경시변화를 조사하였다. 그리고 passive sampler를 초기에 2004년 8월 4일~11일까지 시화지구의 15곳에서 시료를 포집하였으며, 2004년 10월 5일~12일까지는 시화지구의 100곳을 선정하여 VOCs의 농도를 측정하여 대표적으로 toluene, ethylbenzene, o-xylene styrene에 대한 contour map을 작성하여 농도분포 특성을 파악하였다. 이를 통해 시화지구에서 배출되는 VOCs 농도분포를 정확히 알 수 있으며, 향후 시화지구의 대기환경 중에서의 효율적인 VOCs 관리를 위한 목적으로 사용될 수 있는 기초 자료를 제공하기 위함이다.
- 또한, 그림 2에 나타낸 passive sampler (3M Passive Diffusion Monitor, AQ 2621)를 이용하여 총 2회에 걸쳐 VOCs 측정을 하였다. 처음에는 15개소(금강아파트, 대우벽지, 동부정밀화학, 명진개발, 삼성포리머, 삼화페인트, 유천아파트, 영남 5차, 유신메라닌, 종근당, 진도, 한맥중공업, 흥아, 한국환경개발, 대일개발) 근방에 설치하여 2004년 8월 4일부터 2004년 8월 11일까지 시료를 포집하였다.
- 시화국가산업단지는 수도권내 비도시형 업종 및 부적격공장에 대한 이전용지 제공과 신규 공업용지 수요의 대비, 서해안 공업벨트의 형성촉진 및 미래지향적 지원체제를 갖춘 산업단지의 개발에 목적을 두고 조성되었다. 또한, 환경 에 대한 악영향을 최소화시키고 인접한 반월공단과 조화를 이루며 공단과 주거지라는 상호 이질적인 기능을 동선체계 및 공원녹지 체계상 상호보완 될 수 있도록 개발하되, 공단내 화물교통발생량의 억제를 위해 업종별 부지 원단위가 큰 업종(고무, 화학, 폐기물, 비금속)등은 간선 도로변에 배치하고 집산 도로변에는 중소규모 단위의 공장으로 배치하도록 계획되었다.
- 본 연구에서는 시화지구에서 배출되는 VOCs를 채취하기 위하여 차단녹지 내에 설치된 Open-path FTIR Gas Analyzer를 이용하여 2003년 8월부터 2004년 6월까지 11개월동안 VOCs 농도를 측정하였다. Open-path FTIR Gas Analyzer (M35 이 ~F) 는 각각의 VOCs (acetaldehyde, acetic acid, acetylene, acrolein, acrylonitrile, ammonia, carbon tetrachloride,chloroform, ethylbenzene, ethylene, formaldehyde, methanol, methyl ethyl ketone, methylene chloride, nitrobenzene)를 분석하여 농도로 나타낼 수 있다.
- 본 연구에서는 시화지구의 차단녹지 내에 설치된 Open-path FTIR Gas Analyzer 를 이용하여 2003년 8월부터 2004년 6월까지 VOCs 농도를 측정하였다. Open-path FTIR Gas Analyzer를 통해서 분석 된 총 15개의 VOCs 농도를 각각 일일 산술평균치를 구하고, 그림 5와 같이 분석된 VOCs 종류별로 일평균 경시 변화를 나타내었다.
- 7 ppb를 나타내었다. 시화지구의 전반에 걸친 VOCs의 농도분포 및 특성을 알아보기 위하여 Passive sampler를 이용하여 2004년 10월 5일부터 2004년 10월 12일까지 측정한 ethylbenzene, styrene, toluene, o-Xylene의 contour map을 그림 8에 나타내었다. Ethylbenzene의 경우 화학제품제조업을 중심으로 높은 농도 분포를 보이고 있으며 지역적으로 넓게 분포되어 있음을 알 수 있고, styrene의 경우 가장 높은 농도 분포를 나타내고 있는 폐기물처리업체와 더불어 높은 농도.
- 천배까지 고농도 상태로 측정될 수 있다. 이에 본연구에서는 passive sampler를 배출시설물과 근접한 곳에 설치하여 VOCs 농도를 측정하였다. 처음에는 15개소 근방에 설치하여 시료를 포집하여 분석하였고 시화지구에서 일정한 기간동안 발생되는 VOCs의 농도분포를 파악하기 위하여 전체 지역을 100곳으로 나누어 포집기를 설치, 결과적으로 94곳의 시료를 포집하여 분포 특성을 contour map을 통하여 분석하였다.
- 이에 본연구에서는 passive sampler를 배출시설물과 근접한 곳에 설치하여 VOCs 농도를 측정하였다. 처음에는 15개소 근방에 설치하여 시료를 포집하여 분석하였고 시화지구에서 일정한 기간동안 발생되는 VOCs의 농도분포를 파악하기 위하여 전체 지역을 100곳으로 나누어 포집기를 설치, 결과적으로 94곳의 시료를 포집하여 분포 특성을 contour map을 통하여 분석하였다. 표 3에서는 passive sampler에 의해 2004년 8월 4일부터 2004년 8월 11일까지 포집된 시료를 통해 분석 된 VOCs의 농도값을 나타내 었고, 그림 7에는 15개소를 업종별로 분류하여 평균농도를 산출해 막대그래프로 나타내었다.
대상 데이터
- 되어있다. VOCs 분석에 FISION GC 8340이 사용되었으며 운전조건은 표 1과 같다. Supelco사의 EPA 8020/8240 Aromatic Volatiles Mix로 methanol을 용매로 하여 benzene, chlorobenzene, ethylbenzene, m-xylene, oxylene, p-xylene, styrene, toluene, 1, 2-dichlorobenzene, 1, 3-dichlorobenzene, 1, 4-dichlorobenzene 성분이 각각 100|ig/mL의 농도로 녹아 있는 것과, methanol-g- 용매로 하여 benzene, ethylbenzene, mxylene, o-xylene, p-xylene, toluene 각 성분이 200Ug/mL의 농도로 녹아있는 제품을 사용하였다.
- 처음에는 15개소(금강아파트, 대우벽지, 동부정밀화학, 명진개발, 삼성포리머, 삼화페인트, 유천아파트, 영남 5차, 유신메라닌, 종근당, 진도, 한맥중공업, 흥아, 한국환경개발, 대일개발) 근방에 설치하여 2004년 8월 4일부터 2004년 8월 11일까지 시료를 포집하였다. 그리고 시화지구에서 100곳을 선정하여 2004년 10월 5일부터 2004년 10월 12일까지 설치 후 수거시 분실되거나 파손된 것을 제외한 94곳의 시료를 포집하였다. 각각의 위치는 가능한 시화지구의 모든 곳에 대한 VOCs 측정을 위해 간격을 일정하게 두어 설치하였으며, 그림 3에 선정 장소를 자세히 나타내었다.
- 사용된 3 M OVM Monitor는 투과 및 확산방식 이며, wafer 흡착제 형태이고 350, 700 mg의 흡착제의 양을 가지고 있으며 단층과 겹층으로 되어있다. VOCs 분석에 FISION GC 8340이 사용되었으며 운전조건은 표 1과 같다.
- VOCs 측정을 하였다. 처음에는 15개소(금강아파트, 대우벽지, 동부정밀화학, 명진개발, 삼성포리머, 삼화페인트, 유천아파트, 영남 5차, 유신메라닌, 종근당, 진도, 한맥중공업, 흥아, 한국환경개발, 대일개발) 근방에 설치하여 2004년 8월 4일부터 2004년 8월 11일까지 시료를 포집하였다. 그리고 시화지구에서 100곳을 선정하여 2004년 10월 5일부터 2004년 10월 12일까지 설치 후 수거시 분실되거나 파손된 것을 제외한 94곳의 시료를 포집하였다.
성능/효과
- 표 3의 업체별 농도값을 업종별로 분류하기 위해 금속, 의약품제조, 폐기물처리, 화학제품제조, 주거지역으로 나누었으며, ethylbenzene의 경우 화학제품 제조업종에서 가장 높은 평균 농도값 9 ppb를 보였으며, 폐기물처리업종에서는 평균 농도값 4ppb 를 보였다. Styrene의 경우 폐기물처리업종에서 가장 높은 평균 농도값 2.5 ppb를 보였고, 화학제품 제조와의 약품제 조업 종에서 는 1~ 1.5 ppb를 나타내 었으며 , toluene의 경우 폐기물처리업종에서 가장 높은 농도값 55 ppb를 보였고 화학제품제조업 종에서 는 35 ppb 를 나타냈다. 그리고 o-Xylene의 경우 의 약품 제조업종에서 가장 높은 평균 농도값 2.
- 38 ppb를 보였다. o-Xylene의 경우 대부분검출되어지지 않았으며 일부 업체에서 보여지는 농도 치는 1 ~2ppb이고, styrene의 경우 조사 대상 업체에서 모두 검출되었으며 대체적으로 상대적으로 낮은 농도치 1 ~4 ppb이다. 결과적으로 passive sampler에서 분석 된 농도값은 Open-path FTIR Gas Analyzer에 의해 산출된 농도값이 대부분이 Ippb 이중]이고 최고 4~5ppb를 보이고는 결과에 비해 높은 농도 치를 보인다.
- o-Xylene의 경우 대부분검출되어지지 않았으며 일부 업체에서 보여지는 농도 치는 1 ~2ppb이고, styrene의 경우 조사 대상 업체에서 모두 검출되었으며 대체적으로 상대적으로 낮은 농도치 1 ~4 ppb이다. 결과적으로 passive sampler에서 분석 된 농도값은 Open-path FTIR Gas Analyzer에 의해 산출된 농도값이 대부분이 Ippb 이중]이고 최고 4~5ppb를 보이고는 결과에 비해 높은 농도 치를 보인다. 이는 배출시설물로부터 VOCs가 확산 되어지면서 점차적으로 농도 수준이 낮아지는 결과로 판단된다.
- 둘째 , 차단녹지 내에 설치 되어 있는 Open-path FTIR Gas Analyzer에 의해 산출되어진 농도값은 대부분이 1 ppb 이하이고 최고 4~5ppb를 보이고 있었으나, 업체가 위치해 있는 공단에 보다 근접하여 설치한 passive sampler에서 분석된 농도값이 낮게는 1~ lOppb를 나타내고 최고 121 ppb를 보였다. 이는 배출시설물로부터 거리가 멀어질수록 VOCs가 확산되어지면서 점차적으로 농도가 낮아지기 때문으로 판단된다.
- 셋째, 업체별 농도값을 업종별로 분류하기 위해 금속, 의약품제조, 폐기물처리, 화학제품제조, 주거지 역으로 나누어 VOCs를 측정하여 한 결과, 주거지역보다는 공단지역에 더 높은 농도분포가 있다는 것을 알 수 있고, 특히 다른 VOCs에 비해 o-Xylene의 경우는 낮은 농도분포를 나타냈다. 이는 주로 의약품제조업종에서 배출되는 o-Xylene의 양이 다른 VOCs 에 비해 상대적으로 적은 양이고, 공단 내에 위치하고 있는 의약품제조업체의 수가 적기 때문에 나타나는 현상이라 판단된다.
- Toluene의 경우 폐기물처리업체와 화학제품제조업체를 중심으로 상대적으로 국부적 분포를 나타내고 있고, o-Xylene의 경우 공단 내에 위치하고 있는 의약품제조업체의 수가 적기 때문에 특정한 지점에서만 농도 분포가 나타나고 있다. 이와 같은 업종별 VOCs 배출 농도값을 통해 해당지역에서 발생되어지는 VOCs의 배출과 밀접하게 관련되어있는 업종을 알 수 있었다. 이는 향후 특정 업종의 효율적인 관리를 통하여 업종과 관련된 VOCs의 배출저감을 위해 효과적으로 관리 및 유지할 수 있도록 감시할 수 있는 가능성을 보여주고 있다.
- 이와 같이 시화지구의 차단녹지 내에 설치된 Open -path FTIR Gas Analyzer를 이용하여 VOCs를 측정한 결과, 대체적으로 acetic acid, ethylbenzene, formaldehyde, methyl ethyl ketone의 경우를 제외하고는 대부분의 VOCs의 농도치는 1 ppb 이하를 보였으며, 특히 methyl ethyl ketone의 경우 6월달 부근에서 12 ppb 농도로 최고값을 나타내었다. 그리고 대부분의 VOCs의 경우 동절기보다는 하절기에 높은 농도 치를 보였으며, 이는 계절별 풍향 분포와 지리적 특징으로 설명될 수 있다.
- 첫째, Open-path FTIR Gas Analyzer를 이용한 농도 산출에서는 대부분의 VOCs의 경우 동절기 보다는 하절기에 높은 농도치를 보였다. 이는 우리나라의 여름철 주풍향이 남서풍이고, 겨울철 주풍향이 북서풍이므로 VOCs가 배출원으로부터 확산 될 때 지리적으로 공단의 북동방향에 위치한 주거지역의 VOCs 의 계절별 농도 변화는 바람의 영향을 받았을 것으로 판단된다.
- 표 3에 나타난 바와 같이, toluene의 경우 대체적으로 높은 농도치를 나타내었고, 특정 업체에서 최고 120 ppb 이상의 농도치를 보였으며, ethyl benzene의 경우 전반적으로 2~5ppb를 나타내었으며 최고 농도치는 38 ppb를 보였다. o-Xylene의 경우 대부분검출되어지지 않았으며 일부 업체에서 보여지는 농도 치는 1 ~2ppb이고, styrene의 경우 조사 대상 업체에서 모두 검출되었으며 대체적으로 상대적으로 낮은 농도치 1 ~4 ppb이다.
- 이는 배출시설물로부터 VOCs가 확산 되어지면서 점차적으로 농도 수준이 낮아지는 결과로 판단된다. 표 3의 업체별 농도값을 업종별로 분류하기 위해 금속, 의약품제조, 폐기물처리, 화학제품제조, 주거지역으로 나누었으며, ethylbenzene의 경우 화학제품 제조업종에서 가장 높은 평균 농도값 9 ppb를 보였으며, 폐기물처리업종에서는 평균 농도값 4ppb 를 보였다. Styrene의 경우 폐기물처리업종에서 가장 높은 평균 농도값 2.
후속연구
- 이와 같은 업종별 VOCs 배출 농도값을 통해 해당지역에서 발생되어지는 VOCs의 배출과 밀접하게 관련되어있는 업종을 알 수 있었다. 이는 향후 특정 업종의 효율적인 관리를 통하여 업종과 관련된 VOCs의 배출저감을 위해 효과적으로 관리 및 유지할 수 있도록 감시할 수 있는 가능성을 보여주고 있다.
- 이는 주로 의약품제조업종에서 배출되는 o-Xylene의 양이 다른 VOCs 에 비해 상대적으로 적은 양이고, 공단 내에 위치하고 있는 의약품제조업체의 수가 적기 때문에 나타나는 현상이라 판단된다. 이와 같은 업종별 VOCs 배출농도값을 통해 해당지역에서 발생되어지는 VOCs의 배출과 밀접하게 관련되어있는 업종을 알 수 있으며, 이는 이 지역에서 발생되어지는 여러가지 VOCs들보다 상대적으로 많이 발생하는 VOCs의 관리 및 통제를 위한 감시방안에 대하여 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.
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