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문제 정의
- 본 연구는 온도와 습도가 높은 하절기 특성상 각 물질의 분자운동이 활발해지면서 용해도가 좋은 대기오염물질 및 악취 물질의 농도가 높아질 것으로 판단되어 2005년 8월에 측정하였다. 측정지점은 천안 제 2산업단지의 지형적 특성을 고려하여 조사지점을 선정하였으며 Fig.
- 본 연구에서는 복합지형의 특성을 보이는 천안 제 2 산업단지를 대상으로 하절기 대기오염물질을 측정하여 모델링 하고 악취물질은 시료채취 후 분석을 실시하여 주변지역에 영향을 끼치는 대기오염물질과 악취발생물질의 종류와 발생 원인을 규명하였다.
- 본 연구에서는 천안 제 2산업단지를 중심으로 대기오염물질과 악취물질에 대해 측정 및 분석을 실시하고 기상 및 지형, 배출량 자료를 이용하여 대기오염물질에 대한 대기확산 모델링을 수행하여 주변지역에 미치는 원인물질과 그에 따른 영향에 대해 분석하였다.
제안 방법
- '" 따라서 본 연구에서는 대기오염물질의 영향 범위를 파악하기 위해 현재 환경부에서 인정하는 ISC3모델중 ISCST3모델을 적용하였다. ISCST3모델은 수 시간에서 수일의 단기간 중 기상변화에 따른 대기질 예측을 할 수 있고 인체 유해 및 대기오염물질 배출사고 등에 의한 단 시간 내의 대기 질 변화도 묘사가 가능하기 때문에 본 연구에 적합하다 판단되어 사용하였다.6)
- 규정하고 있다. 기상자료는 현지조사에서 얻어진 약 1년간에 걸친 풍향 풍속, 대기안정도(일사량, 수직온도분포, 복사 수지량, 지상풍속으로 구해짐) 등의 자료를 이용하여 풍향별, 풍속계급별 대기안정도의 출현빈도를 구한다. 또한, 기상관측소나 지방자치단체의 측정 자료도 보조 자료로서 동일한 해석을 하여 비교 .
- 대기오염물질은 1일 기준으로 1시간에 1번씩 측정하여 매시간에 따른 농도 그래프로 나타내었으며 환경배출기준 증에서 농도가 높은 기준에 비교하였다. 따라서 CO, NOz, so2 는 1시간 평균 기준치에 비교하였으며, PM10은 24시간 평균 배출기준에 비교하였다.
- 대기오염물질은 천안 제 2산업단지에서 배출되는 CO, NO2, SO2, PM”을 대기오염 이동자동즉정차량을 통해 1일을 기준으로 24시간을 측정하였다. 또한, 악취물질은 2005년 2월부터 시행되어진 복합악취와 지정악취물질인 암모니아류, 황화합물류, 알데히드류, 탄화수소류 등의 12가지 물질에 대해 국립환경연구원에서 제시한 악취공정시험법에 의거하여 시료 채취 및 측정을 하고 국가 지정 악취물질 분석기관에 의뢰하였다.
- 농도가 높은 기준에 비교하였다. 따라서 CO, NOz, so2 는 1시간 평균 기준치에 비교하였으며, PM10은 24시간 평균 배출기준에 비교하였다.
- 이로 인해 대기오염물질 및 악취물질이 밖으로 배출되지 못하고 산업단지 내에 정체될 가능성이 크며, 날씨가 덥고 습한 하절기의 경우 분자운동이 활발해지면서 용해도가 좋은 대기오염물질 및 악취물질의 농도가 높아질 것으로 예상한다. 따라서 산업단지 내 대기질의 현황을 알아보기 위해 대기 자동 측정 차량을 이용하여 일산화탄소(CO), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2), 미세먼지(PMio)를 측정하였고, 악취물질은 악취공정시험법'에 따라 복합악취 및 암모니아, 황화합물, 카르보닐 화합물, 아민류, 탄화수소류 등 12가지 지정악취 물질에 대해 시료채취 및 분석을 실시하였다. 또한, 단기간 내 주변 지역에 대기오염물질이 미치는 영향을 알아보기 위해 Indus trial Source Complex Short Term 3(ISCST3)모델을 이용하여 수행하였다.
- 기상자료는 현지조사에서 얻어진 약 1년간에 걸친 풍향 풍속, 대기안정도(일사량, 수직온도분포, 복사 수지량, 지상풍속으로 구해짐) 등의 자료를 이용하여 풍향별, 풍속계급별 대기안정도의 출현빈도를 구한다. 또한, 기상관측소나 지방자치단체의 측정 자료도 보조 자료로서 동일한 해석을 하여 비교 . 검토하도록 기술되어 있다.
- 5 km지역을 211개의 수용점 격자로 분할하여 주위지형의 높이를 고려한 복잡 지형으로 고도를 계산하였다. 또한, 기상자료는 2004 년 하절기 천안기상관측소의 평균 시간자료를 입력하였으며, 배출량은 충남도청의 자료를 토대로 각 오염물질에 대한 확산 모델링을 수행하였다.
- 24시간을 측정하였다. 또한, 악취물질은 2005년 2월부터 시행되어진 복합악취와 지정악취물질인 암모니아류, 황화합물류, 알데히드류, 탄화수소류 등의 12가지 물질에 대해 국립환경연구원에서 제시한 악취공정시험법에 의거하여 시료 채취 및 측정을 하고 국가 지정 악취물질 분석기관에 의뢰하였다.
- 모델링 시 필요한 지형자료는 국토지리정보원에서 제공하는 1 : 25000 지 형 도를 이 용하여 TM(Transverse Mercator) 좌표계에 따라 사업지구를 중심으로 2.5 km X 2.5 km지역을 211개의 수용점 격자로 분할하여 주위지형의 높이를 고려한 복잡 지형으로 고도를 계산하였다. 또한, 기상자료는 2004 년 하절기 천안기상관측소의 평균 시간자료를 입력하였으며, 배출량은 충남도청의 자료를 토대로 각 오염물질에 대한 확산 모델링을 수행하였다.
- 산업단지 내 대기질에 대한 대기오염물질 측정치는 환경 배출기준치를 만족하였지만, 단기간 내 특정지점에 대한 대기 환경기준치의 초과 유무를 알아보기 위해 위의 자료를 토대로 CO, NO2, SO2, PM을 1시간 최대 농도를 기준으로 대기 확산모델 링 을 실행 하였다.
- 이를 바탕으로 풍향, 풍속, 지형을 이용하여 16방위로 바람 장미를 Fig. 1에 나타내었고 막대의 중심으로부터 원의 수는 백분율로 발생빈도를 나타내었으며 막대의 종류에 따라 풍속 구간을 구분하였다. 그 결과 천안시의 본 과제 연구 기간인 하절기 주 풍향은 동풍, 남동풍이고 풍속의 경우 최대 3〜 4 m/s로 천안의 최대 풍속인 10.
대상 데이터
- A") 일반적으로 그 특성에 맞는 정확한 모델을 선정하기 위해서는 적용지역의 지리학적 특성과 측정오염물질의 종류, 배출량, 기상 및 지형자료 등을 충분히 파악하여야 한다.I 기상자료는 2004년 천안기상관측소의 시간평균자 료를 이용하였고 지형자료는 국토지리정보원에서 제공하는 1 : 25000 지 형 도를 사용하였으며 배 출량 자료는 2004년 충남도청에 구축된 대기오염물질의 연평균 배출량 DB를 이용하였다.
- 따라서 기상자료는 본 연구지역이 위치한 천안기상관측소의 2004년 하절기 기상자료를 이용하였다. 천안시는 서해안의 해양성 기류의 순전을 차단하여 온난 다습한 기후 특성을지니고 있다.
- 2에 나타내었다. 따라서 대기오염물질의 측정지점은 신시가지가 맞은편에 형성되고 있는 남쪽의 산업단지 입구와 주거지역과 타 산업단지가 위치한 북쪽의 경계지점 두 곳을 선정하였으며, 악취 물질의 시료 채취지점은 부지경계선을 바탕으로 각 방위마다 한 지점씩 4지점을 선정하였다.
- 0 m 범위에서 부근의 평균 오염도를 나타낼 수 있는 장소로 하였다. 측정지점 중 0-2지점은 지형이 낮은 곳에 2〜3개 사업장이 위치하고 있었기 때문에 부지경계지점이 명확하지 않아 그 중간 지점인 고도가 높은 지역의 경계를 측정지점으로 선정하였다.
- 측정지점은 천안 제 2산업단지의 지형적 특성을 고려하여 조사지점을 선정하였으며 Fig. 2에 나타내었다. 따라서 대기오염물질의 측정지점은 신시가지가 맞은편에 형성되고 있는 남쪽의 산업단지 입구와 주거지역과 타 산업단지가 위치한 북쪽의 경계지점 두 곳을 선정하였으며, 악취 물질의 시료 채취지점은 부지경계선을 바탕으로 각 방위마다 한 지점씩 4지점을 선정하였다.
이론/모형
- 중요하다.'" 따라서 본 연구에서는 대기오염물질의 영향 범위를 파악하기 위해 현재 환경부에서 인정하는 ISC3모델중 ISCST3모델을 적용하였다. ISCST3모델은 수 시간에서 수일의 단기간 중 기상변화에 따른 대기질 예측을 할 수 있고 인체 유해 및 대기오염물질 배출사고 등에 의한 단 시간 내의 대기 질 변화도 묘사가 가능하기 때문에 본 연구에 적합하다 판단되어 사용하였다.
- 따라서 산업단지 내 대기질의 현황을 알아보기 위해 대기 자동 측정 차량을 이용하여 일산화탄소(CO), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2), 미세먼지(PMio)를 측정하였고, 악취물질은 악취공정시험법'에 따라 복합악취 및 암모니아, 황화합물, 카르보닐 화합물, 아민류, 탄화수소류 등 12가지 지정악취 물질에 대해 시료채취 및 분석을 실시하였다. 또한, 단기간 내 주변 지역에 대기오염물질이 미치는 영향을 알아보기 위해 Indus trial Source Complex Short Term 3(ISCST3)모델을 이용하여 수행하였다.A") 일반적으로 그 특성에 맞는 정확한 모델을 선정하기 위해서는 적용지역의 지리학적 특성과 측정오염물질의 종류, 배출량, 기상 및 지형자료 등을 충분히 파악하여야 한다.
- 악취물질은 순간적으로 발생하는 감각공해이므로 현장 측정값에 대해서 만 악취공정시험 법에 의거하여 분석 하였다*
성능/효과
- 071에 위치하고 있으며 행정구역으로 차암동과 업성동으로 이루어져 있다. TM 좌표계를 기준으로 보았을 때 Fig. 1에 나타낸 것과 같이 TMX : 210695, TMY : 372696 의 좌표를 가지고 있으며 지형 고도의 높이는 약 40〜106 m 으로 다양한 분포를 나타냈으며 산업단지의 북동쪽으로 갈수록 고도가 높아지는 것으로 나타났다. 본 연구에 사용된 중심좌표의 고도는 75 이으로 인근 주변의 지형보다 높게 나타났다.
- 그 결과 A-1 지점에서는 CO, NO2, SO2가 각각 523.78 ppb, 0.016 ppb, 0.004 ppb로 나타났으며, A-2지점에서는 CO, NO2, SO2가 536.77 ppb, 0.014 ppb, 0.004 ppb로 1시간 평균 기준치에 만족하는 결과를 보였다. PM10은 A-1 지점, A-2 지점이 각각 43 gg/m3, 45 μg/n?로 24시간 평균 배출기준치(150 Ug/n?)에 비해 적게 나온 것으로 보아 CO, NO2, SO2, PMio 은 산업단지의 대기질 전반에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 판단된다.
- 1에 나타내었고 막대의 중심으로부터 원의 수는 백분율로 발생빈도를 나타내었으며 막대의 종류에 따라 풍속 구간을 구분하였다. 그 결과 천안시의 본 과제 연구 기간인 하절기 주 풍향은 동풍, 남동풍이고 풍속의 경우 최대 3〜 4 m/s로 천안의 최대 풍속인 10.3 m/s보다 낮게 나타났다.
- 또한, 대기오염 확산 모델링은 ISCST3모델을 사용하여 TM (210695, 372696)좌표로 2.5 km x 2.5 km지역을 21 x 21로 격 자 분할하여 국토지 리 정 보원에 서 제 공하는 1 : 25000 지 형 도와 2004년 천안기상관측소의 하절기 기상 평균 시간자료를 가지고 모델링 한 결과 4가지 물질 모두 대기환경기준을 만족하는 결과를 보였다. 모델링 후 최대농도별 순위를 보면 최고농도는 고도가 55 m이고 TM좌표(210320, 372071) 지점인곳으로 1시간 최고 상위농도는 CO, NO2, SO2가 각각 0.
- 먼저 대기오염물질 측정결과 A-1 지점에서는 CO, NO2, SO2 가 각각 523.78 ppb, 0.016 ppb, 0.004 ppb로, A-2지점에서는 CO, NOj, SO2가 536.77 ppb, 0.014 ppb, 0.004 ppb로 나타났으며 1 시간 평균기준치에 만족하는 결과를 보였다. PM은 A-1 지점, A-2지점이 각각 43 ng/m3, 45 /로 24시간 평균 배출기준치(150 g/n?)에 비해 적게 측정되었다.
- 모델링 결과 4개의 대기오염물질 모두 기준치 이하로 환경 배출 기준에 만족하는 결과를 나타냈다. Fig.
- 5 km지역을 21 x 21로 격 자 분할하여 국토지 리 정 보원에 서 제 공하는 1 : 25000 지 형 도와 2004년 천안기상관측소의 하절기 기상 평균 시간자료를 가지고 모델링 한 결과 4가지 물질 모두 대기환경기준을 만족하는 결과를 보였다. 모델링 후 최대농도별 순위를 보면 최고농도는 고도가 55 m이고 TM좌표(210320, 372071) 지점인곳으로 1시간 최고 상위농도는 CO, NO2, SO2가 각각 0.4489 ppb, 7.713E-06 ppb, 1.467E-06 ppb이고 PM의 24시간 평균농도 중 최고농도는 0.5023 μg/n?로 대기환경 기준치를 초과하지 않는 것으로 나타났다.
- 복합악취의 경우 부지 경계선에서 측정하는 방법을 사용하여 희석배수로 나타낸 결과 측정값 모두 10 이하로 공업지역 배출허용기준인 20 이하를 만족하는 것으로 나타났다.
- 5 ppb로 기준치보다 2〜3배 높게 검출되었다. 아민류는 검출되지 않았으며 탄화수소류는 극미량 검출된 것으로 보아 황화합물이나 알데히드에 비해 천안 제 2산업단지의 악취발생에 적은 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 악취물질의 분석결과 복합악취의 경우 배출허용기준을 만족하였으며, 지정악취물질 중 암모니아는 O-1 〜O-4지점 모두 배출허용기준치(2, 000 ppb) 이하의 값(45.0 ppb, 46.0 ppb, 73.0 ppb, 115 ppb)이 검출되었으며 아민류는 검출되지 않았고 탄화수소류는o一1〜o一4지이 각각 0.6 ppb, 0.9 ppb, 1.1 ppb, 1.7 ppb로 극미량 검출되었다. 황화합물 중 메틸 메르캅탄은 0-2지점에서 6.
- 지정악취물질 중 암모니아는o-1~o-4지점 모두 기준치 (2, 000 ppb) 이하의 값(45.0 ppb, 46.0 ppb, 73.0 ppb, 115 ppb) 이 검출되었다. 황화합물의 경우 황화수소는 2.
- 7 ppb로 극미량 검출되었다. 황화합물 중 메틸 메르캅탄은 0-2지점에서 6.3 ppb로 알데히드류 중 아세트알데히드는 O-2지점에서 144 ppb로 프로피온알데히드는 O-2, O-3, O-4지점에서 각각 158.1 ppb, 293.6 ppb, 350.5 ppb로 기준치보다 높게 검출되었다. 이는 연구기간인 하절기의 주 풍향이 동풍, 남동풍이었기 때문에 서쪽, 북쪽 지역인 0-2지점과 O-3지점 중 고도가 낮은 지형에 악취물질이 정체하면서 농도가 높아진 것으로 판단된다.
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