[논문]반월.시화공단 주변 주거지역의 악취현황 및 황화합물의 체감도

김종보; 정상진; 송일석

doi:10.5572/kosae.2007.23.2.147

반월.시화공단 주변 주거지역의 악취현황 및 황화합물의 체감도
The Concentrations of Sulfur Compounds and Sensation of Odor in the Residential Area Around Banwol-Sihwa Industrial Complex 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.23 no.2, 2007년, pp.147 - 157

김종보 (경기대학교 토목환경공학부 환경공학과) , 정상진 (경기대학교 토목환경공학부 환경공학과) , 송일석 (경기도보건환경연구원 악취분석팀)

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to investigate the characteristics of fourteen odor compounds from a total of 10 sampling sites in residential areas around Banwol-Sihwa industrial complex. The measurement data are analyzed and compared with sensation of odor unit. Only a hydrogen sulfide out of four sulfur compounds was quantified above the detection limit (0.06 ppb) in the residential area around Banwol industrial complex with leather companies and a sewage treatment plant. The concentrations of VOCs were higher than those measured from a big city, and styrene showed the relatively high concentration from all sampling sites ($2.1{\sim}37.8\;ppb$). In the case of carbonyl compounds, acetaldehyde was found most frequently with the mean of 3.97 ppb, and its concentration difference was not significant between Banwol and Sihwa industrial complex. Of the nitrogen compounds, ammonia was measured at the relatively high concentration from all the sampling sites ($12{\sim}707\;ppb$), and a trimethylamine was found at the odor threshold level (0.1 ppb). The concentrations of styrene and ammonia showed relatively seasonal variation, the concentration of styrene in summer was five times higher than that in autumn, the concentration of ammonia in autumn was two times higher than that in summer. However other odorous compounds did not show such strong seasonal variation. Odor-concentration relationship between odor unit and $H_{2}S$ concentrations from industrial sources was examined and used as odor sensation evaluation, and thus the neighbourhood odor complaints maybe caused during the four seasons from the results.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

Koe(1985)와 Gostelow and Parsons (2000)에 따르면 황화합물과 악취 체감도(odor unit)의 관계는 Steven의 법칙에 따르며 지수함수의 관계로 표현할 수 있다. 본 연구에서 악취 체감도를 평가하기 위하여 Steven의 법칙에 따라 황화합물의 농도와 악취체감도의 관련성을 평가하는 식을 제시하고 이를 이용하여 대상지역의 악취 체감도를 평가하였다.
본 연구에서는 이러한 영향을 고려하여 대상 지역인 반월 . 시화공단 각각의 주변 주거지역에 해당하는 아파트 단지 5개 지점 (그림 1)에서 시화(S1~S5), 반월 (Bl ~B5) 총 10개 지점을 선정하여 동일한 날에 조사를 실시하였다.
특히 수많은 화학 종이 혼합된 복합악취의 경우 악취물질간의 상호작용으로 인해 악취의 영향이 증가 또는 감소할 수 있다. 본연구에서는 악취물질의 농도와 악취체감도를 관련시키기 위하여 악취농도와 희석배수의 관계식을 산출하였다. 그리고 그러한 관계를 토대로 악취농도를 희석배수로 표시하고 구해진 희석배수를 악취 체감 도와 관련 시켰다.
시화공단의 발생악취가 주변지역에 미치는 영향을 기기분석법을 통해 조사하여 악취 민원 해결에 기초 자료를 제시하고자 한다. 아울러 황화합물의 단계별 농도에 따른 공기희석관능 측정결과와 기기분석법 측정 결과의 연관성을 조사하였다.
따라서 위에서 언급한 식 (1) 과 식(2)와 유사한 황화수소와 희석배수 관계식이 사용될 수 있을 것이다. 이상의 문헌 고찰을 참고로 본 연구에서는 황화수소의 농도와 희석배수사이 관계식을 이용하여 악취체감도를 평가하고자 하였다.

가설 설정

3. 알데하이드류에서는 음 . 식료 제조공정에서 많이 배출되는 아세트알데하이드의 검출빈도가 높았고 공단별 농도 차이는 미비하였다

제안 방법

이용하여 채취하였다. Tedlar Bag 및 Canister로 채취한 황화합물과 스타이렌은 전기 냉각 저온 농축 장치 (Markes, Unity)를 이용 저온농축 후 중 온 탈착 시켜 GC로 주입 시켜 주었다. 산성용액에 흡수한 TMA 는 알카리용액과 반응, 분해 후 기화시킨 TMA 가스를 SPME로 흡착, 농축하여 GC로 분석하였다.
VOCs는 수많은 유기화합물의 총칭으로 발생원이 매우 다양하며 악취물질로서의 기여도가 높은 물질로 본 연구에서는 현행 규제물질로 지정된 Styrene 을 중심으로 Toluene과 p-Xylene의 농도조사를 실시하였다. FRP제품 제조공정에서 주로 배출되는 것으로 알려진 Styrenee 여름철 농도가 높게 나타났고 반월공단 주거지역보다 시화공단 주거지역이 전체적으로 높게 검출되었다.
본연구에서는 악취물질의 농도와 악취체감도를 관련시키기 위하여 악취농도와 희석배수의 관계식을 산출하였다. 그리고 그러한 관계를 토대로 악취농도를 희석배수로 표시하고 구해진 희석배수를 악취 체감 도와 관련 시켰다.
알데 하이드류는 2, 4-Dinitrophenylhydrazine (DNPH) 와 반응하여 형성된 DNPH유도체를 아세트나이트릴용매로 추출하였다. 그리고 이를 HPLC를 이용 자외선 검출기의 360 nm 파장에서 분석하였다. 농축및 분석에 사용한 각 분석기기의 분석 조건은 표 2에, 각 분식 항목별 정도관리 사항은 표 3에 나타내었다.
또한 악취 민원의 발생가능성이 높은 여름철 야간즉정을 통한 비교분석을 실시하였다.
Tedlar Bag 및 Canister로 채취한 황화합물과 스타이렌은 전기 냉각 저온 농축 장치 (Markes, Unity)를 이용 저온농축 후 중 온 탈착 시켜 GC로 주입 시켜 주었다. 산성용액에 흡수한 TMA 는 알카리용액과 반응, 분해 후 기화시킨 TMA 가스를 SPME로 흡착, 농축하여 GC로 분석하였다. 알데 하이드류는 2, 4-Dinitrophenylhydrazine (DNPH) 와 반응하여 형성된 DNPH유도체를 아세트나이트릴용매로 추출하였다.
시화공단의 발생 악취가 주변 주거지역에 미치는 영향을 알아보기 위해 주요 악취물질의 농도 조사와 황화합물의 희석 배수를 사용한 악취체감도를 평가한 결과 다음을 알 수 있었다.
시화공단의 발생악취가 주변지역에 미치는 영향을 기기분석법을 통해 조사하여 악취 민원 해결에 기초 자료를 제시하고자 한다. 아울러 황화합물의 단계별 농도에 따른 공기희석관능 측정결과와 기기분석법 측정 결과의 연관성을 조사하였다. Koe(1985)와 Gostelow and Parsons (2000)에 따르면 황화합물과 악취 체감도(odor unit)의 관계는 Steven의 법칙에 따르며 지수함수의 관계로 표현할 수 있다.
산성용액에 흡수한 TMA 는 알카리용액과 반응, 분해 후 기화시킨 TMA 가스를 SPME로 흡착, 농축하여 GC로 분석하였다. 알데 하이드류는 2, 4-Dinitrophenylhydrazine (DNPH) 와 반응하여 형성된 DNPH유도체를 아세트나이트릴용매로 추출하였다. 그리고 이를 HPLC를 이용 자외선 검출기의 360 nm 파장에서 분석하였다.
이를 위하여 본 연구에서 사용한 표준 혼합 황화합물(황화수소(10.4ppm), 메칠메르캅탄(9.8 ppm), 다이메틸설파이드 (10.2 ppm), 다이 메틸다이설파이드 (10.2 ppm))을 사용하여 황화수소 농도와 희석 배수 사이 관계식을 구하여 그림 4에 나타내었다. 본 연구에서 구한 황화수소의 농도와 희석배수 사이 관계식의 k 값은 혼합 악취를 사용한 Gostelow and Parsons (2000)의 값보다 1차수 작게 나타나고 단일 성분의 황화수소 만에 대한 식 (2)의 k보다는 크게 나타났다.
조사 대상항목으로는 현행 악취방지법의 규제 대상 단일악취 물질로 규정된 12항목을 설정하였다. 시료의 채취 및 분석은 악취공정시험방법에 따라 실시하였다.
시료의 채취 및 분석은 악취공정시험방법에 따라 실시하였다. 조사기간은 각 계절의 1개월 중 1주일 간격 3 일로서 봄은 일부 VOCs물질과 황화합물에 대해서만 조사를 진행하였고 나머지 계절은 12항목 전체에 대한 조사를 실시하였다(표 1).

대상 데이터

따라서 계절별 시료의 균질성을 위해 비교적 동일한기상조건하에서 측정을 시도 하였으며 대상지역 주변에 위치한 대기측정소의 기상자료를 활용하였다.
반월 . 시화공단 각각의 주변 주거지역에 해당하는 아파트 단지 5개 지점 (그림 1)에서 시화(S1~S5), 반월 (Bl ~B5) 총 10개 지점을 선정하여 동일한 날에 조사를 실시하였다.

이론/모형

시료의 채취 및 분석은 악취공정시험방법에 따라 실시하였다. 조사기간은 각 계절의 1개월 중 1주일 간격 3 일로서 봄은 일부 VOCs물질과 황화합물에 대해서만 조사를 진행하였고 나머지 계절은 12항목 전체에 대한 조사를 실시하였다(표 1).
시료의 채취는 악취공정시험방법에 규정된 각 항목별 시료 채취법에 따라서 암모니아 및 트라이메틸아민 (TMA)은 임핀저 홉수법, 황화합물은 Tedlar Bag, 알데하이드는 DNPH 카트리지법, 스타이렌은 Canister를 이용하여 채취하였다. Tedlar Bag 및 Canister로 채취한 황화합물과 스타이렌은 전기 냉각 저온 농축 장치 (Markes, Unity)를 이용 저온농축 후 중 온 탈착 시켜 GC로 주입 시켜 주었다.

성능/효과

1. 황화합물 중 황화수소가 주로 검출되었고 주요배출원 (피혁가공, 하수처리장)이 비교적 많은 반월공단 주변 주거지역, 특히 하수처리장 주변지역 농도가 상대적으로 높게 나타났다(0.54~0.72ppb).
2. VOCs는 각 공단 주변 주거지역의 농도가 일반대도 시의 평균농도보다 높게 나타났으며 이 ■중 스타이렌은 전 지점에서 고농도로 검출되었다(2.12~ 37.75 ppb).
4. 질소계 화합물 중 암모니아는 전 지점에서 비교적 고농도로 검출되었다. 트라이메틸아민은 전 지점에서 최저감지 농도수준 (0.
6. 계절관련 농도변화를 보인 물질은 스타이렌과 암모니아로 스타이렌은 가을 대비 여름농도가 약 5 배였고 암모니아는 여름보다 가을농도가 2배 높게 나타났으며 기타 다른 물질의 농도변화는 미비하였다
7. 황화합물(황화수소, 메칠메르캅탄, 다이메털설파이드 다이메틸다이설파이드의 혼합물)을 이용한 황화수소 농도와 희석 배수 사이 관계식은 순수 황화수소만을 사용한 관계식과 유사한 관계식으로 나타났다.
8. 황화합물을 이용한 악취물질의 체감도를 Nicell (1994)의 방법에 따라 평가한 결과 대상으로 한 10 개 측정지점 4계절 자료(40개 자료) 중 한 지점의 가을철을 제외하고 전체지역의 악취 체감도는 악취를 감지할 수 있는 수준으로 나타났다.
FRP제품 제조공정에서 주로 배출되는 것으로 알려진 Styrenee 여름철 농도가 높게 나타났고 반월공단 주거지역보다 시화공단 주거지역이 전체적으로 높게 검출되었다. 특히 여름철에는 VOCs 계열 중 비교적 고농도로 검출되는 Toluene 의 평균 농도를 상회하는 특이치를 보여 이들 지역에서 악취 발생 기여물질로 간주되어야 할 것으로 보여 진다.
본 연구에서 대상 지역 내 악취는 3.1 절에서 나타낸 바와 같이 다양한 악취물질이 혼재해 있고, 특히 황화합물은 황화수소 (ES), 메칠메르캅탄 (MESH), 다이 메틸설파이드 (DMS), 다이 메틸다이 설파이드 (DMDS)를 대상으로 조사한 결과 황화수소가 주된 악취오염물로 나타났다. 따라서 위에서 언급한 식 (1) 과 식(2)와 유사한 황화수소와 희석배수 관계식이 사용될 수 있을 것이다.
알데하이드류는 측정결과 아세트알데하이드가 가장 높은 농도를 보였으며, 가을농도가 여름보다, 여름 야간이 주간보다 높게 나타났다. 이는 알데하이드 화합물이 대기 중 유기화합물의 광산화 반응이 활발한 주간에 높은 농도를 보이는 패턴 (선우영 등, 2002) 과다른 결과로 광산화반응 등 2차 발생원의 영향보다 사료 .
변환이 이루어진 것으로 추정된다. 전체적인 농도 순은 Toluene>Styrene>p-Xylene이었고, 일반 대도시 주변보다 높게 나타났다(광주 Toluene 3.37 ppb).
질소계 화합물 중 현행 규제 대상물질은 암모니아와 TMA로 암모니아는 가을철 농도가 여름보다 약 2배 정도 높게 나타났으며 반월공단 주거지역이 시화공단 주거지역보다 높았다.
11 참조). 표 11에서 야간에 상대적으로 저농도로 조사된 것은 황화수소 배출관련 업종의 조업 종료와 관련된 것으로 보여지며 야간에도 황화수소가 검출된 S-4와 S-5지점은 하수처리장과 가까운 지점으로 황화수소 배출원의 영향지점임을 확인할 수 있었다.

후속연구

이상의 결과는 부분적인 관측 자료에 근거한 것으로 복합 악취에 대한 보다 정밀한 결과를 얻기 위해서는 악취 측정, 악취체감도의 평가방법 등에 대한 장래의 연구가 필요한 것으로 판단된다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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