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문제 정의
- 완충녹지에 의한 가스상 오염물질의 저감 효과는 가 스상 오염물질이 식물조직 내부로 들어가 소멸되는 효 과와 바람에 의해 농도가 희석되는 확산 효과로 구분한 다(안영희, 2001). 본 연구에서는 공단에서 발생한 가스 상 오염물질이 기류의 흐름과 더불어 완충녹지대를 통 과하면서 농도가 희석되는 확산 효과의 검증에 중점을 두었다.
제안 방법
- 조현길과 조동하(1998)는 활엽수의 일부 수종을 대상으로 흉고 직경과 총엽면적 의 회귀식을 유도하여 연간 CQ의 흡수량을 산정하였 고 동일한 방식으로 기타 수종을 대상으로 수종별 직경 생장률과 생체량 방정식을 적용하여 탄소 흡수량을 산 정하였다. 또한 침엽수의 일부 수종을 대상으로 흉고 직경과 CQ 교환율을 측정하여 SQ 및 NQ의 연간 흡 수량을 산정하였다(조현길과 안태원 2001). 이와 같이 국내에서는 흉고 직경과 물질 생산 추정식에 관한 연구가 일부 수행되어 왔지만 엽면적과의 상관관계에 의한 대기오염물질의 저감 기능에 관한 연구는 아직 미진한 실정이다.
- 오염물질의 공간 분포를 규명하기 위해서는 대상지 역에 다수의 측정점을 설정하여 실측을 하거나 또는 대 기오염 확산 모델링 방법이 활용된다. 본 연구에서는 가 스상 물질인 NQ와 SQ의 공간 확산 분포를 조사하기 위해 완충녹지대 및 주변지역에 76개의 실측점을 설정 하고 패시브 샘플러를 설치하여 동시에 측정하였다 (그림 1 및 2 참조). 실측된 오염도 자료는 ArcGIS Ver.
- 또한 연구 대상지에는 2개의 지점에서 대기오염도를 자동으로 측정하는 환경부 대기오염 자동 측정망이 있으며, 2004년도 9월부터 11월까지 이산화질소와 아황산 가스의 월평균 오염도는 표 1과 같다 각 패시브 샘플러 는 2004년 10월 5일부터 11월 4일까지 30일 동안 대기 중에 노출시켜 월평균 농도를 측정하였다. 각 지점별 측정 결과는 표 2와 같다.
대상 데이터
- 연구 대상지에서 아황산가스(SQ)의 주요 발생원은 석탄과 중유를 사용하는 공업시설과 열병합 발전시설이 며, 배출량은 산업이 49%, 난방 20%, 발전 18% 등이다. 아황산가스의 대기중 평균 체류시간은 1~4일 정도이다.
- 연구 대상지의 오염도 측정은 그림 2와 같이 완충녹 지대를 중심으로 공업지역, 주거지역, 녹지지역에 76개의 패시브 샘플러를 설치하였다. 그림 2는 연구 대상지 인 완충녹지대를 중심으로 약 6kmx5km로 확대하였으며, 36개의 측정지점이 제시되어 있다(그림 2 참조).
이론/모형
- 본 연구에서는 가 스상 물질인 NQ와 SQ의 공간 확산 분포를 조사하기 위해 완충녹지대 및 주변지역에 76개의 실측점을 설정 하고 패시브 샘플러를 설치하여 동시에 측정하였다 (그림 1 및 2 참조). 실측된 오염도 자료는 ArcGIS Ver. 8, 3(ESRI, 2002)가 제공하는 Kriging Interpolation 기법을 이용하여 공간 확산분포를 분석하였다.
성능/효과
- 주영특 등(1995)은 잣나무를 대상으로 흉고 직경과 변재부 면적을 이용하여 엽면적 산출을 위한 추정식을 유도하였다. 연구 결과 흉고 직경보다는 흉고부의 변재부 면적을 이용할 경우보다 정확한 엽면적 을 산출할 수 있음을 제시하였다. 김우룡과 안현철(1980) 은 공업단지내의 도시림에 의한 아황산가스 공해 방지 에 관한 연구를 수행하였다.
- 24수의 면적에 1주가 식재되어 있으며, 축산 하부와 평지부에는 회화나무, 팽나무 등과 싸 리나무 등의 관목이 혼합 밀식되어 있다. 현장 조사 결과 완충녹지대 축산 상부의 곰솔의 최대 수고는 약 2~ 3m 내외로서 지반과 수고를 합하여 주변지역보다 약 13m 높게 조성되어 있다. 2000년도 식재 당시 5년 후 곰 솔의 예상 생장수고는 6m이었으며(한국수자원공사, 2000), 따라서 수목의 생장수고가 3~4m 정도 과대 예측되었다.
- 완충녹지대 지역의 SO2의 확산분포는 그림 4와 같이 대기오염물질의 주요 발생지인 공단지역에서 주거지역 인 시화 신도시 방향(북동)으로 확산되는 것으로 나타났다. S以의 확산농도는 시화공단(9~ 15ppb) 및 반월 공단(15~57ppb)에서 완충녹지대 방향으로 확산되면서 완충녹지의 남서측(공단지역에서는 7~9ppb이며, 북 서측(시화신도시)에서는 6~8ppb를 나타냈다.
- 세부 지역별로는 완충녹지대를 따라 해안과 인접한 북서측 지역(공단 및 주거지역)에서 SO2 오염물질 확 산방향으로 8~9ppb의 공간범위는 340 ~425m, 7~8 ppb의 공간범위는 150~400m, 6~7ppb의 공간범위는 170~600m에 이르는 것으로 분석되었다. 이와는 달리 완충녹지대를 따라 남동쪽으로 이동하면서 SCfe 오염도 8~9ppb의 공간범위는 280 ~600m, 7~8ppb의 공간범 위는 400 ~800m, 6~7ppb의 공간범위는 200~1,500m 로 SQ의 오염물질 확산범위가 북서측에 비해 크게 확 대되는 것으로 분석되었다.
- 세부 지역별로는 완충녹지대를 따라 해안과 인접한 북서측 지역(공단 및 주거지역)에서 SO2 오염물질 확 산방향으로 8~9ppb의 공간범위는 340 ~425m, 7~8 ppb의 공간범위는 150~400m, 6~7ppb의 공간범위는 170~600m에 이르는 것으로 분석되었다. 이와는 달리 완충녹지대를 따라 남동쪽으로 이동하면서 SCfe 오염도 8~9ppb의 공간범위는 280 ~600m, 7~8ppb의 공간범 위는 400 ~800m, 6~7ppb의 공간범위는 200~1,500m 로 SQ의 오염물질 확산범위가 북서측에 비해 크게 확 대되는 것으로 분석되었다.
- 5ppb에 이르기까 지 Ippb씩 감소되는 평균거리는 각각 380m, 275m, 385m로 나타났다. 특히 완충녹지대에서는 7~8ppb의 오염도 분포를 보이고 있는데, 이는 완충녹지의 남서측 에서 유입된 8~9ppb의 SQ가 완충녹지 및 주거지역까 지 크게 저감되지 않은 상태로 확산되며, 완충녹지대 풍하측 약 170m의 주거지역에서부터 ippb 저감되는 것으로 나타났다. 따라서 평지보다 10m 이상 성토되 었Z, 축산 상부에 약 2~3m 내외의 교목이 식재된 완 충녹지대 전 , 후 지역의 SO2 평균 농도차는 약 l.
- 특히 완충녹지대에서는 7~8ppb의 오염도 분포를 보이고 있는데, 이는 완충녹지의 남서측 에서 유입된 8~9ppb의 SQ가 완충녹지 및 주거지역까 지 크게 저감되지 않은 상태로 확산되며, 완충녹지대 풍하측 약 170m의 주거지역에서부터 ippb 저감되는 것으로 나타났다. 따라서 평지보다 10m 이상 성토되 었Z, 축산 상부에 약 2~3m 내외의 교목이 식재된 완 충녹지대 전 , 후 지역의 SO2 평균 농도차는 약 l.lppb 로서 큰 차이가 발생하지 않았으며, 확산거리 대비 완충 녹지대의 대기오염물질 저감 효과가 주변 지역에 비해 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다(그림 4. 5 참조).
- 이 지역은 북서부 지역과는 달리 반월공단에서 발생한 SQ가 북동쪽으로 확산되면서 이에 의한 영향이 완충녹지대를 넘어 풍하측으로 시화 신 도시의 약 500m지점까지 미치는 것으로 분석되었다. 완 충녹지대 전·후 지역의 SQ 평균 농도차는 0.7ppb로서 확산거리 대비 완충녹지의 오염물질 차단 및 저감효과가 거의 나타나지 않은 것으로 분석되었다.
- 위의 분석 결과로 미루어 볼 때, 남동부지역은 북서부 지역과는 달리 대기오염도 7~8ppb의 확산범위가 시화 신도시 주거지역에까지 크게 분포하고 있다. 이 같은 현 상은 대상지에 지배적인 풍향이 서풍과 북서풍인 점을 감안하여 바람장 모델링을 수행한 결과 시화지구의 남 동부 지역에서는 북서풍이 약화되는 것으로 나타났으며 (서만철과 송영배, 2004), 따라서 서쪽에서 유입되는 SQ 오염물질이 해풍(서풍)의 지속적 영향으로 완충녹 지대를 넘어 풍하측인 주거지역으로 확산되는 것으로 분석되었다.
- 이 같은 현 상은 대상지에 지배적인 풍향이 서풍과 북서풍인 점을 감안하여 바람장 모델링을 수행한 결과 시화지구의 남 동부 지역에서는 북서풍이 약화되는 것으로 나타났으며 (서만철과 송영배, 2004), 따라서 서쪽에서 유입되는 SQ 오염물질이 해풍(서풍)의 지속적 영향으로 완충녹 지대를 넘어 풍하측인 주거지역으로 확산되는 것으로 분석되었다. 또한 완충녹지지역으로 유입된 SQ는 시화 지구의 바람이 약하거나 무풍일 경우 완충녹지대와 고 층의 아파트단지 사이에 정체되는 것으로 분석되었다. 이와는 달리 완충녹지대의 북서부 지역은 해안과 인접 해 있어 바람의 유입이 원활하고, 따라서 완충녹지대와 주거지역 사이에 대기오염물질의 확산이 비교적 용이하 게 이루어지는 것으로 판단된다.
- 및 국지적으로 발생하는 것으로 나타났다. 공간분포 특 성은 주요 발생지인 도로변을 중심으로 풍향에 큰 영향을 받지 않고, 비교적 균질하게 사방으로 확산되는 것으로 나타났다. 따라서 대기오염물질의 등농도 확산면 적이 넓지 않은 것으로 분석되었다.
- 1. S02의 확산 분포는 공단지역이 주요 오염원으로 면적 형태를 띄며, 확산 경향은 해풍(서풍)의 영향을 받아 완충녹지대를 중심으로 서에서 동쪽으로 또는 남서에서 북동쪽으로 확산되는 현상을 보임 으로써 풍향과 매우 유사하게 진행된다. 이와 달리 NQ의 확산 분포는 차량 통행이 많은 도로 및 교 차로를 중심으로 점적 국지적 형태를 나타내며, 완 충녹지대에 의한 저감 현상이나 바람에 의한 확산 경향이 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 분석되었다.
- S02의 확산 분포는 공단지역이 주요 오염원으로 면적 형태를 띄며, 확산 경향은 해풍(서풍)의 영향을 받아 완충녹지대를 중심으로 서에서 동쪽으로 또는 남서에서 북동쪽으로 확산되는 현상을 보임 으로써 풍향과 매우 유사하게 진행된다. 이와 달리 NQ의 확산 분포는 차량 통행이 많은 도로 및 교 차로를 중심으로 점적 국지적 형태를 나타내며, 완 충녹지대에 의한 저감 현상이나 바람에 의한 확산 경향이 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 분석되었다.
- 북서부 완충녹지대 전.후 지역의 SQ 평균 농도차는 약 l.lppb로서 큰 차이가 발생 하지 않았으며, SQ 확산거리 대비 완충녹지대의 대기오염물질 저감 효과는 평지와 비교하였을 때 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 남동부 지역은 반월공단에서 발생한 $。2가 북동쪽으로 확산되면 서 이에 의한 영향이 완충녹지대를 넘어 시화신도 시 일부지역까지 미치는 것으로 분석되었다.
- 남동부 지역은 반월공단에서 발생한 $。2가 북동쪽으로 확산되면 서 이에 의한 영향이 완충녹지대를 넘어 시화신도 시 일부지역까지 미치는 것으로 분석되었다. 또한 완충녹지대 전·후 지역의 SQ 농도차는 0.7ppb로 서 확산거리 대비 완충녹지대의 오염물질 저감 효과가 거의 나타나지 않는 분석되었다. 따라서 시화 공단의 완충녹지대 조성 당시 대기확산 모델링을 통해 예측한 오염물질 저감도(한국수자원공사, 2000)와 실제 측정치를 비교하였을 때, 과대 평가 되었다고 판단된다.
- 3. 완충녹지대에 의한 NO2 저감 효과 역시 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 분석되었다 NQ 등 농도 오 염분포는 도로를 중심으로 비교적 균질하게 사방 으로 확산되다가 반경 250m 내외의 거리에서 저감 되는 것으로 분석되었다. 이는 오염물질이 주로 차 량에 의해 점적 및 국지적으로 발생하며, 발생시간이 제한되어 있기 때문인 것으로 분석되었다
- 4. 지형과 바람에 의한 대기오염물질의 정체현상이 완충녹지대의 남동부 일부 주거지역에서 발생하는 것으로 나타났다. 시화공단의 완충녹지대를 넘어 시화 신도시 주거지역으로 유입된 SQ는 시화지구 의 바람이 약하거나 무풍일 경우 완충녹지대와 아 파트단지 사이에 정체되는 것으로 판단된다.
- 2. 완충녹지대에 의한 SQ의 저감 효과는 해안과 인 접한 북서부 지역과 도시의 중심부에 위치한 남동 부 지역에서 각기 다른 확산 분포와 저감 효과를 나타내었다. 북서부 완충녹지대 전.
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