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문제 정의
- 또한 기존 복합악취로는 정확한 악취의 종류를 구분하기가 모호하여 해당 배출업소 추적이 어려운 상태이다. 따라서 본 연구에서는 공단 내 블록 별 주요 악취유발물질을 규명하여, 효과적인 악취물질 관리를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 악취의 강도는 악취물질들의 농도 크기에 대하여 지수함수적으로 변화한다는 Weber-Fechner 법칙(I = k log C + b)으로 악취의 와 대기 중 악취물질의 농도 사이의 관계를 연계할 수 있다.19) 본 연구에서 관측한 악취성분들의 농도분포를 해석하는 한 방법으로, 일본 후생성에서 제시한 악취강도 환산식을 적용하여 악취강도를 환산하였다. Table 6은 물질 별 악취강도를 환산식으로 나타낸 것이다.
- 현장조사는 2008년 9월부터 2008년 11월까지 총 2차 조사기간에 걸쳐 매회 9개의 채취 점으로부터 환경대기 시료를 채취하였다(Table 1). 3M 3500 passive sampler (3M Model: 3500, USA)를 사용하여 1개월간 샘플링하여 GC/MSD(HP6890, USA)로 분석하였다. passive sampler의 설치는 자동차의 배기가스로부터의 실험오차를 줄이기 위하여 자동차도로로부터 15 m 이상 떨어진 장소에 설치하였다.
- 현장조사는 2008년 9월부터 2008년 11월까지 총 3차 조사기간에 걸쳐 매회 9개의 채취점으로부터 환경대기 시료를 채취하였다. 그리고 이들 현장시료를 실험실로 가져와서 정밀분석을 수행하였다. 시료의 화학적인 분석은 시료의 채취가 이루어진 시점으로부터 24시간 이내 신속하게 진행하였다.
- 대표적으로 악취 강도가 높은 물질인 아세트알데히드, 뷰티르알데히드, 황화수소를 중심으로 블록 별 악취강도를 비교해보았다 (Fig. 3). 1차 측정에서는 장소 A, B(화학블록)와 장소 D, I(기계블록), 장소 H(금속블록)에서 세 물질의 악취강도가 모두 1을 넘었다.
- 그리고 이들 현장시료를 실험실로 가져와서 정밀분석을 수행하였다. 시료의 화학적인 분석은 시료의 채취가 이루어진 시점으로부터 24시간 이내 신속하게 진행하였다. 시료채취시의 기상조건은 Table 2와 같았다.
- 악취물질 농도와 악취강도와의 상관계수를 구하여 상관성을 조사하였다(Fig. 4). 황화수소의 경우 상관계수의 값이(r) 0.
- 알데하이드 성분의 분석은 DNPH 카트리지를 이용하여 샘플링하였고 HPLC (Shimadzu, Model LC-10AD)로 분석하였다. 알데하이드 계열의 성분을 효과적으로 분리검출하기 위해, 30 cm×3.
대상 데이터
- GC 분석에서 시료 분리를 위한 컬럼으로는 HaySep-QJ (30 m×0.53 mm, 20 μm)을 사용하였다.
- 본연구는 2008년 9월에서 11월까지 시화공단 단지에서 발생하는 주요 악취물질의 특성을 조사한 것으로 결과는 다음과 같았다.
- 시화공단 블록 별로, 블록을 대표할 수 있는 위치를 선정하여, 총 9개의 시료채취장소(1 km × 1 km 격자망)를 구성하여 시료를 채취하였다(Fig. 1).
- 알데하이드 계열의 성분을 효과적으로 분리검출하기 위해, 30 cm×3.9 mm ID 비극성(reversed phase) 컬럼인 Phenonene C18를 사용하였다.
- 현장조사는 2008년 9월부터 2008년 11월까지 총 2차 조사기간에 걸쳐 매회 9개의 채취 점으로부터 환경대기 시료를 채취하였다(Table 1). 3M 3500 passive sampler (3M Model: 3500, USA)를 사용하여 1개월간 샘플링하여 GC/MSD(HP6890, USA)로 분석하였다.
- 위에서 선정한 9개의 대상지점들에 분포하는 악취성분들에 대한 조사는 다음과 같이 진행하였다. 현장조사는 2008년 9월부터 2008년 11월까지 총 3차 조사기간에 걸쳐 매회 9개의 채취점으로부터 환경대기 시료를 채취하였다. 그리고 이들 현장시료를 실험실로 가져와서 정밀분석을 수행하였다.
이론/모형
- 악취현상은 감각적 공해이므로 단순히 성분 물질의 농도만으로 사람이 느끼는 정도를 표현하기에는 한계가 있다. 악취의 강도는 악취물질들의 농도 크기에 대하여 지수함수적으로 변화한다는 Weber-Fechner 법칙(I = k log C + b)으로 악취의 와 대기 중 악취물질의 농도 사이의 관계를 연계할 수 있다.19) 본 연구에서 관측한 악취성분들의 농도분포를 해석하는 한 방법으로, 일본 후생성에서 제시한 악취강도 환산식을 적용하여 악취강도를 환산하였다.
- 시료채취시의 기상조건은 Table 2와 같았다. 황 화합물들의 경우 GC/FPD (Shimadzu, Model GC-2010)에 열탈착기법(Thermal desorption unit (TDU), Top Trading)을 적용하였다. GC 분석에서 시료 분리를 위한 컬럼으로는 HaySep-QJ (30 m×0.
성능/효과
- 전체 블록의 대기 중 농도가 가장 높은 물질인 톨루엔은 특히 기계블록인 D블록과 화학블록인 A블록에서 높은 농도를 보였다. 1,3,5-트리메틸벤젠은 D와 H 지역에서만 검출되었는데 이 두 블록이 공통적으로 기계블록에 해당하는 것으로 미루어 보아 이 물질의 배출은 미량 성분이지만 업종과 관계가 있음을 유추할 수 있다.
- 1. 블록 별 분포를 보면 기계블록인 장소 D의 TVOC농도가 74 ppb로 가장 높았다. 화학블록인 장소 A가 그 다음으로 높은 50 ppb의 TVOC 농도를 보였으며, 복합블록과 금속블록, 공원 등은 30 ppb 내외의 유사한 농도 수준을 보이는 가운데 복합블록인 장소 F에서 평균 TVOC가 18 ppb로 가장 낮게 측정되었다 평균 TVOC 농도는 35 ppb로 나타났다.
- 2. 아세트알데히드, 뷰티르알데히드 등을 비롯한 알데히드류와 황화수소의 농도가 시화공단 지역의 악취물질 중에서 높게 나타났다. 3회 측정의 평균치로 아세트알데히드는 8.
- 3. 대표적으로 악취 강도가 높은 물질인 아세트알데히드, 뷰티르알데히드, 황화수소를 중심으로 블록 별 악취강도를 비교해 본 결과 장소 A, B(화학블록)와 장소 D, I(기계블록), 장소 H(금속블록)에서 세 물질의 악취강도가 모두 1을 넘었다. 아세트알데히드의 경우 악취강도가 2내외로 비교적 높게 나타나는 경우가 많았다.
- 아세트알데히드, 뷰티르알데히드 등을 비롯한 알데히드류와 황화수소의 농도가 시화공단 지역의 악취물질 중에서 높게 나타났다. 3회 측정의 평균치로 아세트알데히드는 8.72 ppb로 시화 공단 대기 중 악취 물질의 주요한 성분인 것이 확인되었다. 그 다음 뷰티르알데히드는 2.
- 악취물질 농도와 악취강도와의 상관계수를 구하여 상관성을 조사하였다(Fig. 4). 황화수소의 경우 상관계수의 값이(r) 0.91로 악취강도와 황화수소 성분 사이에 매우 높은 양의 상관성이 있는 것으로 확인됐다. 뷰티르알데히드도 상관계수가 0.
- VOCs 성분을 전체 평균값으로 표기하여 농도 순으로 정리해보면 toluene (20.79 ppb), xylene (4.69 ppb), ethyl benzene (3.45 ppb), 1,3-dichloropropene (2.30 ppb), tricholoro ethylene (2.15 ppb), 3-chloro 1-propene (0.89 ppb), dichloromethane (0.85 ppb), 1,2,3-trimethylbenzene (0.70 ppb), 1,3,5-trimethyl benzene(0.05 ppb) 이었으며, 시화공단 VOCs의 평균농도는 0~20 ppb 범위에 있음을 확인하였다. 전체 블록의 대기 중 농도가 가장 높은 물질인 톨루엔은 특히 기계블록인 D블록과 화학블록인 A블록에서 높은 농도를 보였다.
- 따라서 황화수소와 뷰티르알데히드 그리고 아세트알데히드 등은 농도가 낮아도 악취에는 상당한 영향을 미치므로 관리에 힘을 써야 할 것으로 나타났다.
- 2차 측정 에서는 뷰티르알데히드의 악취강도가 아세트알데히드보다 더 높게 나타나는 특징을 보였다. 세 물질의 악취 강도가 모두 1을 넘는 블록에 1차와 동일한 가운데 장소 G(복합블록)가 추가되었다. 3차 측정에서는 장소 C(하수종말처리장), G(복합블록)를 제외하고는 아세트알데히드와 뷰티르알데히드의 악취강도는 모든 블록에서 1을 넘었다.
- 85 ppb로 높게 측정되어 악취물질의 주요 성분이 황화수소임을 보이고 있다. 시화공단과 인접한 지역인 반월공단은 알데히드류 중심의 악취물질 경향성을 갖는 것은 본 연구 결과와 유사하나, 아세트알데히드의 농도가 4.3배나 높은 것을 비롯하여 성분 농도가 대체로 높게 측정되었다.
- 트리메틸아민은 모든 블록에서 검출되지 않았고 메틸메르캅탄도 장소 A(화학블록)를 제외하고는 검출되지 않았다. 아세트알데히드는 블록 평균 농도가 8.72 ppb로 시화 공단 대기 중 악취 물질의 주요한 성분인 것이 확인되었다. 장소 D(기계블록)에서 12.
- 메틸머캅탄과 트리메틸아민에 의한 악취 강도는 거의 느껴지지 않았다. 아세트알데히드와 뷰티르알데히드 등의 알데히드류 물질은 블록 별로 차이는 있었지만 대체로 악취강도가 1과 2사이에 해당하는 것으로 나타났다. 황화수소는 악취 농도 값에서는 아세트알데히드의 1/16에 해당하는 비교적 미량 성분으로 검출되었음에도 불구하고 악취강도로 환산했을 때는 장소 A, D 등에서 악취강도 1을 넘었다.
- 82로 역시 높은 양의 상관성을 보였다. 악취물질 농도로는 가장 큰 값을 보였던 아세트알데히드는 상관계수가 0.62로 악취강도와 어느정도의 상관성이 있는 것으로 나타났다. 프로피온알데히드와 발레르알데히드 등은 상관계수가 0.
- 82로 역시 높은 양의 상관성을 보였다. 악취물질 농도로는 가장 큰 값을 보였던 아세트알데히드는 상관계수가 0.62로 악취강도와 어느정도의 상관성이 있는 것으로 나타났다. 프로피온알데히드와 발레르알데히드 등은 상관계수가 0.
- 이러한 악취 물질 오염 현황을 종합해 볼 때, 시화공단 지역 내 주요 악취 성분은 황화수소와 아세트알데히드, 뷰티르알데히드 등의 알데히드류 물질인 것으로 판단된다. 주요 악취 물질들은 모두 규제치를 넘지 않는 가운데 장소 D(기계블록)의 대기 중에서 고농도로 검출되었고 장소 B(화학블록), 장소 I(복합블록) 높은 농도로 분석되었다.
- 72 ppb로 시화 공단 대기 중 악취 물질의 주요한 성분인 것이 확인되었다. 장소 D(기계블록)에서 12.30 ppb로 가장 높게 검출되었고 장소 C(하수종말처리장)에서 4.24 ppb로 최저 농도로 나타났으며 공업지역의 규제치인 0.1 ppm보다는 낮았다. 뷰티르알데히드 역시 규제치 0.
- 전반적으로 시화 공단의 VOCs 오염 현황은 블록 별로 약간의 차이를 보이기는 하지만 TVOC와 톨루엔을 비롯하여 통계적으로 유의한 수준은 아닌 것으로 나타났다. 장소 D (기계블록)에서 톨루엔과 에틸벤젠 농도가 다른 지역보다 높고 장소 A(화학블록)도 톨루엔의 농도가 높게 나타난 것 외에 나머지 블록에서는 VOCs 성분이 대체로 유사한 농도 수준을 보였다.
- 05 ppb) 이었으며, 시화공단 VOCs의 평균농도는 0~20 ppb 범위에 있음을 확인하였다. 전체 블록의 대기 중 농도가 가장 높은 물질인 톨루엔은 특히 기계블록인 D블록과 화학블록인 A블록에서 높은 농도를 보였다. 1,3,5-트리메틸벤젠은 D와 H 지역에서만 검출되었는데 이 두 블록이 공통적으로 기계블록에 해당하는 것으로 미루어 보아 이 물질의 배출은 미량 성분이지만 업종과 관계가 있음을 유추할 수 있다.
- Table 3은 9월과 10월에 걸쳐 시화공단의 블록 별 지점에 대한 VOCs 성분 분석에 대한 결과이다. 전체 시료채취 기간에 대하여 모든 블록에서 톨루엔이 가장 고농도로 측정되었다. 9월의 톨루엔의 농도 범위는 0~43 ppb이고 평균은 17 ppb로 나타났으며 10월에는 13~53 ppb의 범위와 21 ppb의 평균 농도를 보였다.
- 이러한 악취 물질 오염 현황을 종합해 볼 때, 시화공단 지역 내 주요 악취 성분은 황화수소와 아세트알데히드, 뷰티르알데히드 등의 알데히드류 물질인 것으로 판단된다. 주요 악취 물질들은 모두 규제치를 넘지 않는 가운데 장소 D(기계블록)의 대기 중에서 고농도로 검출되었고 장소 B(화학블록), 장소 I(복합블록) 높은 농도로 분석되었다. 전반적인 악취 물질이 가장 낮은 농도 수준으로 측정된 지점은 장소 C(하수종말처리장)이며 장소 E(희망공원)의 경우에는 황화수소는 검출되지 않았으나 알데히드류는 성분 물질의 평균과 유사한 수준을 보였다.
- Table 4는 시화공단의 블록 별 대기 중 악취물질 측정 결과를 나타내고 있다. 총 3차의 시료 채취 후 분석을 수행한 결과 아세트알데히드, 뷰티르알데히드 등을 비롯한 알데히드류와 황화수소의 농도가 시화공단 지역의 악취물질 중에서 높게 나타났다. 1차 측정에서 황화수소가 0.
- 9월의 톨루엔의 농도 범위는 0~43 ppb이고 평균은 17 ppb로 나타났으며 10월에는 13~53 ppb의 범위와 21 ppb의 평균 농도를 보였다. 총 휘발성 유기화합물(Total Volatile Organic Compound, TVOC)의 9월 농도범위는 5~68 ppb이고 평균은 30 ppb, 10월에는 22~81 ppb의 범위와 35 ppb의 평균을 보였다. 톨루엔과 TVOC 농도는 9월보다 10월에 더 높았지만 SPSS 분산분석(ANOVA)을 수행했을 때 블록간 농도의 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다.
- 23 ppb)의 순서가 된다. 트리메틸아민은 모든 블록에서 검출되지 않았고 메틸메르캅탄도 장소 A(화학블록)를 제외하고는 검출되지 않았다. 아세트알데히드는 블록 평균 농도가 8.
- 평균 TVOC 농도는 35 ppb이고, 블록 별 분포를 보면 기계 블록인 장소 D의 농도가 74 ppb로 가장 높게 나타났다. 화학블록인 장소 A가 그 다음으로 높은 50 ppb의 TVOC 농도를 보였으며, 복합블록과 금속블록, 공원 등은 30 ppb 내외의 유사한 농도 수준을 보이는 가운데 복합블록인 장소 F에서 평균 TVOC가 18 ppb로 가장 낮게 측정되었다.
- 블록 별 분포를 보면 기계블록인 장소 D의 TVOC농도가 74 ppb로 가장 높았다. 화학블록인 장소 A가 그 다음으로 높은 50 ppb의 TVOC 농도를 보였으며, 복합블록과 금속블록, 공원 등은 30 ppb 내외의 유사한 농도 수준을 보이는 가운데 복합블록인 장소 F에서 평균 TVOC가 18 ppb로 가장 낮게 측정되었다 평균 TVOC 농도는 35 ppb로 나타났다.
- 평균 TVOC 농도는 35 ppb이고, 블록 별 분포를 보면 기계 블록인 장소 D의 농도가 74 ppb로 가장 높게 나타났다. 화학블록인 장소 A가 그 다음으로 높은 50 ppb의 TVOC 농도를 보였으며, 복합블록과 금속블록, 공원 등은 30 ppb 내외의 유사한 농도 수준을 보이는 가운데 복합블록인 장소 F에서 평균 TVOC가 18 ppb로 가장 낮게 측정되었다.
- 1 ppm에 미치지 못하는 가운데 장소 D에서 가장 높게 측정되었고 장소 C에서 가장 낮았다. 황화수소는 규제치 0.06 ppm에 비해 평균 0.54 ppb의 미량으로 검출되는 가운데 장소 D에서 최고농도로 분석되었다. 프로피온알데히드의 경우는 다른 악취 물질과는 다르게 전체 시료채취기간에 걸쳐 장소 C (하수종말처리장)에서 가장 높은 농도를 보였다.
- 4). 황화수소의 경우 상관계수의 값이(r) 0.91로 악취강도와 황화수소 성분 사이에 매우 높은 양의 상관성이 있는 것으로 확인됐다. 뷰티르알데히드도 상관계수가 0.
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