Benzene is a very harmful and toxic compound known as human carcinogen by all routes of exposure. Owing to the risky feature of benzene, several countries such as Japan, UK and EU have established the ambient air quality standard and protect from that risk of it. Korea also has designated it as one ...
Benzene is a very harmful and toxic compound known as human carcinogen by all routes of exposure. Owing to the risky feature of benzene, several countries such as Japan, UK and EU have established the ambient air quality standard and protect from that risk of it. Korea also has designated it as one of the criteria air pollutants and established the concentration limit ($5\;{\mu}g/m^3$) in the air and is going to apply the standard from 2010. Benzene is emitted from various sources such as combustion plants, production processes, waste treatment facilities and also automobiles. Mobile source is known as one of the major emission sources of benzene. In this study, we estimated the domestic emissions of benzene from mobile source and compared the results with those of advanced countries. Mobile source was divided into 2 categories, Le., on-road source and non-road source. The total emissions of benzene from mobile source were estimated as 3,106 tons/yr and 1,612 tons/yr was emitted from on-road source and 1,494 tons/yr was from non-road source. Emission ratio of benzene from on-road source showed that 80.0% was from passenger cars, 10.1% was from taxis, 7.2% was from light-duty vehicles, 2.5% was from heavy-duty vehicles and 0.2% was from buses. In the case of non-road source, the distribution showed that 66.3% was from construction machineries, 14.5% was from locomotives, 11.7% was from ships, 7.1% was from agriculture equipments and 0.5% was from aircrafts. The cold-start emissions were estimated as 942 tons/yr and this value was almost 1.5 times greater than that for hot engine emissions (608 tons/yr). In addition, the fuel-based distribution was 65.9%, 31.1% and 2.8% from gasoline, LPG and diesel vehicles, respectively. The emission ratio from mobile source occupied 65% and 30% of total benzene emissions in USA and UK, respectively. In case of Korea, the emission ratio of benzene from mobile source occupied 29% (15% from on-road source, 14% from non-road source) which showed similar value with UK.
Benzene is a very harmful and toxic compound known as human carcinogen by all routes of exposure. Owing to the risky feature of benzene, several countries such as Japan, UK and EU have established the ambient air quality standard and protect from that risk of it. Korea also has designated it as one of the criteria air pollutants and established the concentration limit ($5\;{\mu}g/m^3$) in the air and is going to apply the standard from 2010. Benzene is emitted from various sources such as combustion plants, production processes, waste treatment facilities and also automobiles. Mobile source is known as one of the major emission sources of benzene. In this study, we estimated the domestic emissions of benzene from mobile source and compared the results with those of advanced countries. Mobile source was divided into 2 categories, Le., on-road source and non-road source. The total emissions of benzene from mobile source were estimated as 3,106 tons/yr and 1,612 tons/yr was emitted from on-road source and 1,494 tons/yr was from non-road source. Emission ratio of benzene from on-road source showed that 80.0% was from passenger cars, 10.1% was from taxis, 7.2% was from light-duty vehicles, 2.5% was from heavy-duty vehicles and 0.2% was from buses. In the case of non-road source, the distribution showed that 66.3% was from construction machineries, 14.5% was from locomotives, 11.7% was from ships, 7.1% was from agriculture equipments and 0.5% was from aircrafts. The cold-start emissions were estimated as 942 tons/yr and this value was almost 1.5 times greater than that for hot engine emissions (608 tons/yr). In addition, the fuel-based distribution was 65.9%, 31.1% and 2.8% from gasoline, LPG and diesel vehicles, respectively. The emission ratio from mobile source occupied 65% and 30% of total benzene emissions in USA and UK, respectively. In case of Korea, the emission ratio of benzene from mobile source occupied 29% (15% from on-road source, 14% from non-road source) which showed similar value with UK.
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문제 정의
본 연구에서는 국내의 벤젠 대기환경기준 제정 및이 기준치의 적용(2010년)과 관련하여 대기중의 농도에 영향을 미치는 벤젠 배출원 중 이동오염원을 대상으로 벤젠 배출량을 산정하였다. 도로 이동오염원과 비도로 이동오염원으로 나누어 기축된 국내 .
제안 방법
외의 자료 등을 활용하여 2004년도 국내 도로 이동오염원 벤젠 배출량을 산정하고 운전상황(엔진 가열, 엔진 미가열 및 증발에 따른 차종별, 연료별 및 시 . 도별벤젠 배출기여도를 산정하였다. 또한 2004년 국내 비도로 이동오염원 (철도차량, 선박, 항공기, 농기계 및 건설장비)에 대한 조사도 함께 수행하여 국내 이동오염원에서의 벤젠 배출량 및 배출기여도를 제시하였으며, 이를 선진국의 자료와도 비교 검토하였다.
도별벤젠 배출기여도를 산정하였다. 또한 2004년 국내 비도로 이동오염원 (철도차량, 선박, 항공기, 농기계 및 건설장비)에 대한 조사도 함께 수행하여 국내 이동오염원에서의 벤젠 배출량 및 배출기여도를 제시하였으며, 이를 선진국의 자료와도 비교 검토하였다.
국내 도로 이동오염원에서의 벤젠 배출량은 Ntzi- achristos and Samaras (2000)/]- 제시한 산정 방법을 기초로 하였으나, 국내 차량 및 기상인자를 고려하는 과정에서 다소 다른 방식이 적용되었으며 전체적으로는 아래에서 제시하고 있는 식 (1)과 같이 엔진 가열, 엔진 미가열 및 증발 배출로 구분하여 산정하였다
좌우된다. 휘발유의 증기압인 RVP는 평균치로 82 kPa를 적용하였으며, 연평균 최저 대기 온도(Twin)와 연평균 일교차 (Tame)는 L를 산출할 때의 동일한 자료를 참고하여 각각 7.5℃와 10.5℃를 적용하여 산출하였다.
비도로 이동오염원의 벤젠 배출계수는 앞에 언급한 식(2)와 같이 각 종류별 비도로 이동오염원의 VOCs 배출계수에 VOCs 중 벤젠 질량 함량/100을 곱하여 산출하였으며, VOCs 중 벤젠 질량 함량은 철도차량, 선박, 농기계 및 건설장비는 7.9%, 항공기는 1.9%를 적용하였다(U.S. EPA, 2007a). 각 비도로 오염원별 배출량 산정식은 아래와 같다.
본 연구에서 도로 이동오염원 차종은 아래 표 1과같이 승용차, 승합차, 화물차, 택시 및 버스로 구분하였다. 또한 국내 자동차관리법 시행 규칙 별표 1에 근거하여 승용차는 경형, 소형, 중형, 대형으로 나누었고, 택시는 중형과 대형, 승합차와 화물차는 소형과 중형으로 나누었으며, 버스는 시내버스만을 대상으로 하여 2004년 국내 벤젠 배출량을 산정하였다.
도로 이동오염원과 비도로 이동오염원으로 나누어 기축된 국내 . 외의 배출계수 및 활동도 자료 등을 활용하여 2004 년도 기준으로 국내의 이동오염원에서 발생되는 벤젠의 배출량 및 연료별, 차종별 배출 기여도를 제시하였으며, 이를 선진국의 자료와도 비교 검토하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 국내 도로 이동오염원 (승용차, 승합차, 택시 및 버스)을 대상으로 기축된 국내 . 외의 자료 등을 활용하여 2004년도 국내 도로 이동오염원 벤젠 배출량을 산정하고 운전상황(엔진 가열, 엔진 미가열 및 증발에 따른 차종별, 연료별 및 시 .
1心에 의해 좌우된다. 국내 1帅는 1996년 수도권교통센서스에서 조사한 14.26km를 적용하였고, L는국내 기상청의 1971~2000년까지의 통계자료를 이용하여 연평균 대기온도 12.13℃를 적용하였다. 또한 e。。'%?。; 값 역시 평균 대기온도에 좌우되는데, 대상자동차가 휘발유 및 경유를 사용하는 경우에는 식 (6)을 적용하였고, 기타 연료를 사용하는 경우에는 식 (7)을 적용하여 산출하였다.
이론/모형
곱하여 산출하였다. VOCs 배출계수는 교통환경연구소에 의해 개발된 주행속도 및 연식에 따른 차종별 배출계수(류정호 등, 2005, 2004, 2003)를참고하였으며, VOCs 중 벤젠 함량 기준은 USEPA SPECIATE 4.0 version (U.S. EPA, 2007a)에서 제 시 한 수치를 토대로 하여 차종별, 연료별로 산출하였다.
엔진 미가열 시의 벤젠 배출량은 Ntziachristos and Samaras (2000)/]- 제안한 산정방법을 기초로 하고 국내 기상인자 등을 고려하여 아래 식 (4)에 의해 산출하였다.
비도로 이동오염원은 자동차 이외에 내연기관을 장착한 철도차량, 선박, 항공기, 농기계 및 건설장비 등을 포함하며, 이들을 통한 벤젠 배출량 산정은 국립환경과학원(2004)에서 운영중인 CAPSS를 바탕으로 하였다. 비도로 이동오염원을 통한 총 벤젠 배출량은 다음 식 (13)과 같다.
철도의 VOC 배출계수는 한국철도기술연구원 자료 (정우성 등, 1997)를 활용하여 산정하였고, 선박의 경우 톤급별 연비는 에너지 센서스를 통하여 매 3년마다 조사되고 있는 에너지경제연구원 자료(2001)를 참고하였으며, 이 경우 정박시의 연료 소비계수는 CORINAIR 자료(2006)를, 접안시의 VOC 배출계수는 U.S. EPA(1991) 자료를 활용하여 산정하였다. 항공기의 배출계수는 기종별 엔진에 따라서 다른데, U.
EPA(1991) 자료를 활용하여 산정하였다. 항공기의 배출계수는 기종별 엔진에 따라서 다른데, U.S. FAA (Anderson et al., 1997)에서 개발한 EDMS (Emission and Dispersion Modeling System)에 구축되어 있는 배출계수를 사용하였다. 농기계의 연간 가동 시간은 농업기계화연구소에서 매 5년마다 농기계 연간작업 시간을 조사하고 있어 이 자료를 활용(1999) 하였으며, 농기계 VOC 배출계수, 평균 정격출력 등은 국립환경과학원의 자료(엄명도 등, 1999)를 활용하였다.
, 1997)에서 개발한 EDMS (Emission and Dispersion Modeling System)에 구축되어 있는 배출계수를 사용하였다. 농기계의 연간 가동 시간은 농업기계화연구소에서 매 5년마다 농기계 연간작업 시간을 조사하고 있어 이 자료를 활용(1999) 하였으며, 농기계 VOC 배출계수, 평균 정격출력 등은 국립환경과학원의 자료(엄명도 등, 1999)를 활용하였다. 건설장비 보유대수는 건설교통부에서 발간하는 건설교통 통계연보의 시 .
건설장비 보유대수는 건설교통부에서 발간하는 건설교통 통계연보의 시 . 도별 자료를 활용하였고, 건설장비별 월별 가동율은 대한건설기계협회에서 조사한 자료를 활용하였으며, 건설장비별 가동율은한국적산연구소에서 제시한 건축공사표준품셈의 가동 시간 기준을 이용하여 산정하였다. 그 외 기타 자료는 국립환경과학원 자료(정일록 등, 1997)를 참고하여 산정하였다.
성능/효과
그림 1(a)에서 보듯이 차종별로는 승용차가 전체배출량의 80.0%로 가장 높은 배출기여도를 나타내었으며, 택시도 10.1%를 차지하여 승용차와 택시가 전체 배출량의 약 90%를 차지하였다. 이 밖에 승합차 7.
2%의 배출기여도를 나타내었다. 그림 1(b)에는 연료별 벤젠 배출기여도를 나타내었는데, 휘발유 자동차가 전체의 65.9% 로 가장 높은 기여도를 보여주었고, 그 다음으로 LPG 자동차가 31.1 %를 나타내 었으며 경 유 자동차는 전체의 2.8%를 나타내어 휘발유와 LPG 차량에서 대부분의 벤젠이 배출되는 것으로 조사되었다. CNG 차량은 그 대상을 시내버스에 한정하고 있어 벤젠 배출기여도가 가장 낮은 것으로 조사되었다.
8%를 나타내어 앞서 승용차와 승합차의 결과와는 상이한 배출기여도를 보여주었다. 전체적으로 승용차는 휘발유 차량일 때 벤젠 배출기여도가 높은 반면, 승합차는 LPG 차량일 때, 화물차는 경유차일 때 그 기여도가 높은 것으로 조사되었다.
배출로 구분하여 나타내었다. 엔진 미가열 시의 벤젠 배출량이 942톤/년으로 가장 크게 나타났고, 엔진 가열 시에는 608톤/년, 휘발유 자동차의 증발로 인한 증발 배출은 62톤/년으로 조사되었다. 또한, 엔진 미가열 배출/엔진 가열 배출 비율(C/H)은 승용차의 경우 1.
엔진 미가열 시의 벤젠 배출량이 942톤/년으로 가장 크게 나타났고, 엔진 가열 시에는 608톤/년, 휘발유 자동차의 증발로 인한 증발 배출은 62톤/년으로 조사되었다. 또한, 엔진 미가열 배출/엔진 가열 배출 비율(C/H)은 승용차의 경우 1.6, 승합차 2.0인 것으로 나타나 승용차, 승합차에서는 엔진 미가열 시가 엔진 가열 시보다 평균 1.8배 정도 더 많은 벤젠이 배출되는 것으로 나타났다. 그 외 증발로 인한 벤젠 배출량은 휘발유 자동차만을 대상으로 하였는데, 승용차 62톤/년, 승합차 0.
시 . 도별로는 인구밀도가 가장 높은 서울이 328톤/년으로 전국에서 가장 많이 배출되는 것으로 나타났고, 경기도가 348톤/ 년으로 그 뒤를 잇고 있으며, 인천이 80토년으로 나타나 수도권 지역에서의 도로 이동오염원 배출량이 전체 도로 이동오염원 배출량의 46.9%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 수도권을 제외한 지역 중에서는 인구밀도가 높은 부산을 포함한 경상도 지역에서 가장 많은 양(291톤년)이 배출되었고, 청정지역인 제주도는 20톤년으로 전국에서 가장 낮은 배출량을 보여 주었다.
9%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 수도권을 제외한 지역 중에서는 인구밀도가 높은 부산을 포함한 경상도 지역에서 가장 많은 양(291톤년)이 배출되었고, 청정지역인 제주도는 20톤년으로 전국에서 가장 낮은 배출량을 보여 주었다.
0을 나타내어 지역마다 약간의 차이를 드러내고 있는데 이는 지역의 특성에 따라 차량 등록 대수, 대기 온도 변화 및 평균 주행거리 등이 모두 다르기 때문인 것으로 사료된다. 한편, 모든 지역에서 엔진 가열 시보다 엔진 미가열 시에 벤젠이 대기 중으로 더 많이 배출되는 것으로 나타났으며, 증발에 의한 벤젠은 인구 밀도가 높은 서울과 경기도에서 각각 12.41 톤년와 14.27톤년이 배출되어 타 지역보다 평균 3~ 10배 이상 많게 배출되는 것으로 나타났다.
표 4에 정리하였다. 그 결과, 철도차량이 216톤/ 년, 선박 176톤/년, 항공기 7톤년, 농기계 105톤년그리고 건설장비 990톤/년으로 총 벤젠 배출량은 1, 494톤/년인 것으로 조사되었다. 건설장비에 의한 벤젠 배출기여도가 전체의 66.
그 결과, 철도차량이 216톤/ 년, 선박 176톤/년, 항공기 7톤년, 농기계 105톤년그리고 건설장비 990톤/년으로 총 벤젠 배출량은 1, 494톤/년인 것으로 조사되었다. 건설장비에 의한 벤젠 배출기여도가 전체의 66.3%로 가장 높았으며, 다음으로 철도차량이 14.5%를 차지하여, 비도로 이동오염원에서는 건설장비와 철도차량에 의한 배출기여도가 전체의 80% 정도로 대부분을 차지하는 것으로 나타났다. 그 밖에 선박에서 11.
조사 결과 2004년 국내 도로 이동오염원에 의한 벤젠의 총 배출량은 1, 612톤인 것으로 나타났으며, 승용차 80.0%, 택시 10.1%, 승합차 7.2%, 화물차 2.5% 및 버스 0.2%의 벤젠 배출기여도를 보여주었다. 연료별 배출기여도는 휘발유 자동차가 65.
2%의 벤젠 배출기여도를 보여주었다. 연료별 배출기여도는 휘발유 자동차가 65.9%, LPG 자동차가 31.1%, 경유 자동차가 2.8%인 것으로 조사되어, 휘발유 자동차의 벤젠 배출기여도가 가장 높은 반면 경유 자동차는 그 기여도가 상대적으로 매우 낮게 나타났다. 비도로 이동오염원에서의 연간 벤젠 배출량은 철도차량이 216톤, 선박 176톤, 항공기 7톤, 농기계 105톤, 건설장비 990톤으로 총 배출량은 1, 494톤인 것으로 조사되어 2004년도 국내 이동오염원을 통한 벤젠 총 배출량은 3, 106톤/년인 것으로 산정되었다.
후속연구
7%를 나타내어 LPG 승합차가 휘발유 승합차보다 압도적으로 큰 벤젠 배출기여도를 보여주었다. 다만, 이 번 조사에서는 경유 승합차는 대상에서 제외되어 향후 추가 조사가 이루어질 필요가 있을 것으로 사료된다. 화물차를 대상으로 한 연료별 벤젠 배출기여도는 휘발유 차량 3.
이는 연료 연소, 차량의 연식 등 다양한 요인이 복합적으로 작용하고 있기 때문인 것으로 보이며, 특히 자동차의 엔진 가열 상태는 연료 연소가 안정화 단계에 있는 반면에 엔진 미가열은 저온으로 인한 불완전 연소 단계 및 촉매 장치의 비활성화로 인해 엔진 가열 시보다 벤젠이 더 많이 배출되는 것으로 판단된다. 향후 이에 대한 명확한 메커니즘 파악을 위해 다양한 자동차를 대상으로 주행 시험을 통한 오염물질 배출량 자료의 확보가 필요할 것으로 사료된다.
크다고 사료된다. 이 결과를 기초로 하여 향후 국내 이동오염원에서의 벤젠 배출량 산정의 신뢰성을 확보하기 위해 이에 관한 연구가 계속 수행될 필요가 있다고 사료된다.
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