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휘발성유기화합물과 질소산화물의 오존생성 기여도 평가에 관한 연구
Estimation on the Contribution of VOCs and Nitric Oxides in Creating Photochemical Ozone 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.32 no.2, 2010년, pp.209 - 218  

정장표 (경성대학교 건설환경공학부) ,  유숙진 (부산광역시 보건환경연구원)

초록
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감전동 측정소에서 측정한 일반대기의 휘발성유기화합물방향족화합물이 전체의 51.3%로 가장 높은 농도를 나타내었고 다음이 paraffin류(44.2%), olefin류(2.7%), alkyne류(1.8%)의 순이었으며 대연동 측정소는 paraffin류가 전체의 56.7%를 나타내어 가장 높았으며 다음이 aromatic류(35.9%), olefin류(6.1%), alkyne류(1.3%)순으로 조사되었다. POCP를 고려한 오존생성 기여도는 toluene이 30.6%로 가장 높았으며 그 다음으로 propane, m/p-xylene, ethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene이 각각 10.2%, 9.4%, 7.4%, 5.2%로 높았다 상위 5가지 물질의 기여도가 전체의 62.8%로 다른 물질들의 기여도 보다 비교적 높은 것으로 나타났다. 한편 상위 32종의 VOCs가 전체 VOCs중 97.6%로 조사되어 나머지 14개 VOCs물질의 오존생성 기여율은 미미한 것으로 조사되었다. 고농도 오존이 발생한 시점과 $NO_2$/NO의 비의 시간 변화율이 바뀌는 시점은 대체적으로 아주 유사한 현상을 보였다. 이것은 고농도 오존과 광화학적 현상이 밀접한 관계를 보인다는 것을 간접적으로 시사한다. NO의 $NO_2$로의 전환이 오존의 고농도 현상에 중요한 역할을 하고 있다는 것을 알 수 있다.

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The fifty six components of volatile organic compounds(VOCs) were continuously measured by the hour to see the distributions their of its concentration and the ozone creating contribution of nitric oxides and VOCs in Gamjeon Odor and VOCs Monitoring Network from April to September, 2008. Aromatics o...

주제어

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문제 정의

  • 고농도 오존이 발생한 날 NOx가 오존에 미치는 영향을 분석하기 위하여 NOx의 소멸과정을 살펴보았다. 즉 대기 중에서 NOx의 체류시간에 영향을 미치는 소멸속도는 균질상(광화학적 반응, 기체상 반응)과 비균질상 반응에 의해 결정된다.
  • 즉 고농도의 NO가 발생한 날에 고농도의 오존이 발생한다고 할 수 없다. 따라서 질소산화물중 NO와 NO2가 어떤 유기적인 관계로 움직이면서 오존 생성에 기여하는가를 알아보기 위해 NO2/NO비를 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
오존이 가지는 단점은? 오존은 이차오염물질로서 원인물질 배출량의 선형적 삭감만으로 적절한 목표를 달성하는 것이 어려우며 다른 대기오염과 달리 원인물질도 다수로서 물질별 대책을 수립하기 어렵다.1,2) 뿐만 아니라 원인물질의 배출원도 실질적으로 관리하기 어려운 이동오염원이나 비점오염원이 다수를 차지하여 대책 마련을 더욱 어렵게 하고 있다. 최근의 연구3~5)에서 도시 대기오염 문제 중 오존의 형성과 광화학스모그 형성에 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds : 이하 VOCs)이 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀지면서 오존의 생성과 관련있는 오존전구물질(C2-n - C12 범위의 탄화수소 성분)에 대한 관심이 모아지고 있다.
휘발성 유기화합물이 가지는 특징은? 최근의 연구3~5)에서 도시 대기오염 문제 중 오존의 형성과 광화학스모그 형성에 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds : 이하 VOCs)이 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀지면서 오존의 생성과 관련있는 오존전구물질(C2-n - C12 범위의 탄화수소 성분)에 대한 관심이 모아지고 있다. 그러나 다수의 화학종으로 이루어진 VOCs는 화학종별로 반응성 및 배출원이 상이하고 대기 중 반응이 지속적으로 일어나 측정 시료를 실험실에서 분석하였을 경우 생기는 오차를 예측 할 수 없는 물질이다. 따라서 현장에서 자동연속 측정으로 최대한 신속 하게 분석이 이루어져야 하나 국가 광화학측정망이 있는 지역을 제외하면 측정이 힘든 상태였다.
사상구 감전동의 지역적 특징은? 조사지점은 사상구 감전동(감전 동사무소 3층 옥상)에 설치되어 있는 악취 및 VOCs 측정망으로 용도지역은 도로가 인접해 있으며 공업지역으로 주변에 여러 업종들의 산업체가 산재 해 있는 지역이며 국가광화학 측정망이 위치해 있는 대연동 지역은 주거지역으로 주변에 인접한 도로 및 고가 도로가 있는 지역이다. 조사 기간은 일년 중 비교적 오존농도가 높게 나타나는 기간인 2008년 4월부터 9월까지로 하였다.
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참고문헌 (16)

  1. Menachem, L. and Ralph, J"., Airborne study of ozone formation over Dalls, Texas," Atmos. Environ., 42, 6951-6958 (2008). 

  2. Xiaobing, P. and Yujing M., "Contribution of isoprene to formaldehyde and ozone formation based on its oxidation products measurement in Beijing, China," Atmo. Environ., 43, 1-6 (2009). 

  3. Steven, G., Brown and Anna, F., "Source apportionment of VOCs in the Los Angeles area using positive matrix factorization" Atmos. Environ., 41, 227-237(2007). 

  4. 이종현, 한진석, 윤혜경, 조석연," 수도권에서 오존생성 기여 도 산출에 관한 연구,"한국대기환경학회지, 23(3), 286-296(2007). 

  5. 손장호," 2004년 여름 서울에서 발생한 고농도 오존 사례의 광화학적 분석,"한국대기환경학회지, 22(3), 361-371, (2006). 

  6. KWOK, E, S, C. and R. Atkinson., "Estimation of hydroxyl radical reaction rate constants for gas-phase organic compounds using a structure-reactivity relationship," Atmos. Environ., 29, 1685-1695(1995). 

  7. Seinfield, J. H. and S.N. Pandis., "Atmospheric chemistry and physics," John Wiley &Sons, New York(1998). 

  8. Carter, W. P. L., JA. Pierce, D. Luo. and I. L. Malkina., "Environmental chamber study of maximum incremental reactivities of volatile organic compounds,"Atmos. Environ, 29, 2499-2511(1995). 

  9. Derwent, R. G. and M. E. Jenkin., "Hydrocarbons and the longrange transport of ozone and PAN across Europe,"Atmos. Environ., 25(8), 1661-1678(1991). 

  10. 유승성, 김홍기, 이상훈, "질소산화물과 휘발성유기화합물 의 오존생성 기여도 평가,"서울시 보건환경연구원보, pp. 380-386(2005). 

  11. 정일록," 지표 오존생성의 기작과 영향요소,"국립환경연구원, (2001). 

  12. US EPA Photochemical Assesment Monitoring Station Implementation Manual. EPA-454/B-93-051(1994). 

  13. 김유근, 김영성등, "대도시 오존오염의 근원적인 저감대책 수립 추진방안 마련 최종보고서,"환경부, p. 116, (2001). 

  14. 전의찬, "광화학산화제 단기예측모형 개발,"서울대학교 (1999). 

  15. Sanford, S., Dongyang, H., Carlos C. and Robert E. Imhoff., "The Use of Photochemical Indicators to Evaluate Ozone-Nox- Hydrocarbon Sensitivity," Case Studies from Atlanta, New York, and Los Angeles, J. Air Waste Manage. Assoc., 47, 1030-1040 (1997). 

  16. Eric C. Apel, Jack G. Calvert, Michael O. Rodgers, Viney P. Aneja, James F. Meagher, and William A. Lonneman, "Hydrocanbon Measurements During the 1992 Southern Oxidants Study Atlanta Intensive: Protocol and Quality Assurance," J. Air Waste Manage. Assoc., 45, 521-528(1995). 

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