[논문]총탄화수소의 계측에서 표준시료성분의 선택에 따른 오차 발생 연구

김기현

doi:10.5572/kosae.2010.26.4.449

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In this article, the performance of the THC analyzer was inspected using two different span gases of methane ($CH_4$) and propane ($C_3H_8$). To explore the effect of standard gas selection, MicroFID system was tested by the following procedures. Initially, the system is spanne...

In this article, the performance of the THC analyzer was inspected using two different span gases of methane ($CH_4$) and propane ($C_3H_8$). To explore the effect of standard gas selection, MicroFID system was tested by the following procedures. Initially, the system is spanned by propane gas of 60 ppm (or 180 ppmC). The system is then run against methane standards prepared at 5 different concentrations of 200, 250, 300, 400, and 500 ppm. According to the suggestion of the KMOE's test procedure to use multiplying a factor of 3 (for propane), the resulting THC values derived by methane standards were systematically biased with ~500% error relative to true value. This paper discusses the interpretation procedures to obtain the least biased THC values for a given span set-up.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이를 위해, 가장 기본적으로 검량에 사용하는 메탄과 이에 대비하여 프로판을 선택하여 사용하는 경우를 대조점으로 선택하였다. 그리고 각각의 성분을 선택하는데 따른 검량 결과의 차이를 평가하고자 하였다. 실제.
본 연구에서는 THC 검량에 있어 표준시료의 선택에 따른 차이점을 평가하고자 하였다. 이를 위해, 가장 기본적으로 검량에 사용하는 메탄과 이에 대비하여 프로판을 선택하여 사용하는 경우를 대조점으로 선택하였다.
이를 통해, 100ppm 이하의 시료를 분석할 때, TVA-1000과 MicroFID가 긱각 양과 음의 오차를 보이는 반대적 오차발생 특성을 지닌다는 것을 확인한 바 있다. 본 연구에서는 이러한 선행연구에 대한 후속적인 연구의 일환으로 THC의 분석에 사용하는 표준시료의 선택 및 해당 표준시료의 사용에 따른 오차의 발생경향을 평가하고자 하였다
본 연구에서는 이미 선행 연구를 통해 FID 방식의 원리를 기초로 개발한 TVA-1000과 MicroFID의 상대적 분석특성을 확인하였다. 이러한 점을 감안하여, MicroFID를 중심으로 비교분석을 시도하였다.
본문에서는 이러한 검량기준을 적용하여, 표준시료의 선택에 따른 검량결과의 차이점을 진단하고자 하였다.
실제 현장에서 많이 활용하고 있는 MicroFID와 같은 계측기의 경우를 예로 들어, 본 연구에서는 비교실험을 시도하였다. 이러한 기기에 대해, 여러가지 검량에 활용 가능한 2가지 표준가스를 선택하여 계측결과의 차이를 비교해 보고자 하였다. 실제 이러한 계측기는 원제조사에서 설정한 바와 같이 메탄을 기준으로 THC 농도를 산출하는 것이 가장 이상적이라고 볼 수 있다.

제안 방법

본 연구에서 선택한 메탄과 프로판 가스를 이용한 검량결과의 차이를 평가하기 우]해, 다음과 같이 프로판으로 스팬한 MicroFID에 메탄 표준시료를 미지시료와 같이 주입하는 방식으로 스팬가스의 선택에 따른 차이를 수치적으로 산출하였다. 앞서 연구방법에서 언급한 3단계의 접근방법으로 산출한 검량 결과를 표 1에 제시하였다.
활용하고 있다. 실제 현장에서 많이 활용하고 있는 MicroFID와 같은 계측기의 경우를 예로 들어, 본 연구에서는 비교실험을 시도하였다. 이러한 기기에 대해, 여러가지 검량에 활용 가능한 2가지 표준가스를 선택하여 계측결과의 차이를 비교해 보고자 하였다.
분석특성을 확인하였다. 이러한 점을 감안하여, MicroFID를 중심으로 비교분석을 시도하였다. Micro-FID의 기본적인 성능의 일 예로 흡입유량 600 mL/ min에서 0.
따른 차이점을 평가하고자 하였다. 이를 위해, 가장 기본적으로 검량에 사용하는 메탄과 이에 대비하여 프로판을 선택하여 사용하는 경우를 대조점으로 선택하였다. 그리고 각각의 성분을 선택하는데 따른 검량 결과의 차이를 평가하고자 하였다.
[3] 5가지 농도대의 메탄 시료를 시스템에 주입하여 검량한다. 이와 같이 3단계로 제시한 접근방법을 토대로 시스템을 스팬한 방식에 따른 측정결과치의 차이점을 비교분석 하고자 하였다.

대상 데이터

[1] 공정시험법에 따라 MicroFID에 등가계수 3을 적용한 후, 프로판 60 ppm (또는 180ppmC) 으로 MicroFID를 스팬한다. (2) 메탄으로 200, 250, 300, 400, 500 ppm의 5개 농도대를 대표하는 표준시료를 각각 개별적으로 준비한다. [3] 5가지 농도대의 메탄 시료를 시스템에 주입하여 검량한다.

성능/효과

그렇지만, 공정시험 법상에서는 탄소수 3을 보정계수로 감안해서 나누어 주는 대신 측정치에 곱해 줄 것을 제시하고 있다. 결과적으로 공정시험법에 기준을 적용할 경우, 실제 농도보다 500%대 수준의 오차를 초래할 수 있다. 따라서 공정시험 법상의 보정계수에 대한 정의를 시급히 정정 대체해 주어야 할 것으로 사료된다.
8으로 나누어 주도록 하지 않고 반대로 감응계수 3을 곱하도록 제시하고 있다. 결과적으로 지금의 기준을 적용할 경우, 900/1.8=500 ppm이 아니라 900x3=2, 700ppm과 같이 최소 5배이상 결과치가 과대계산되는 결과를 낳게 된다.
이 때, 감응계수가 1보다 큰 성분들은 메탄보다 감도가 떨어지는 물질에 속하고, 1보다 작은 성분들은 메탄보다 감도가 높은 성분으로 설명한다. 결과적으로- 프로판은 메탄에 대비하여 80% 수준으로 감도가 나쁜 물질로 보는 것이 가능하다.
앞서 연구방법에서 언급한 3단계의 접근방법으로 산출한 검량 결과를 표 1에 제시하였다. 이 결과에 의하면, 프로판으로 스팬한 시스템에 최저 농도로 준비한 200ppm의 메탄 표준시료를 주입할 경우, THC 농도가 실제보다 5 배가 큰 1, 038 ppm으로 나타났다. 마찬가지로 메탄표준시료의 최대 농도인 500 ppm을 주입할 경우, THC가 2, 618 ppm으로 결과가 5배 가까이 확장한 상태로 나타났다.
, 2006). 이를 통해, 100ppm 이하의 시료를 분석할 때, TVA-1000과 MicroFID가 긱각 양과 음의 오차를 보이는 반대적 오차발생 특성을 지닌다는 것을 확인한 바 있다. 본 연구에서는 이러한 선행연구에 대한 후속적인 연구의 일환으로 THC의 분석에 사용하는 표준시료의 선택 및 해당 표준시료의 사용에 따른 오차의 발생경향을 평가하고자 하였다

참고문헌 (6)

국립환경과학원(2005) 총탄화수소(THC) 측정기 형식승인 현황. 대기오염, 소음, 진동 공정시험방법(2003) 동화기술편집부편.
Dubose, D.A. and G.E. Harris (1981) Response Factors of VOC Analyzers at a Meter Reading of 10,000 ppmv for Selected Organic Compounds. U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC. Publication No. EPA 600/2-81051. September 1981.
Hennigan, S. (1993) Method 21 monitors fugitive emissions, Environmental Protection, 4(9), 26-31.
Jung, K.-Y., K.-H. Kim, and M.-S. Im (2006) Comparative analysis on the relative performance of total hydrocarbon (THC) analyzers: A case study on TVA-1000 vs. MicroFID, J. of the Korean Society for Environmental Analysis, 9(4), 250-254. (in Korean with English abstract)
Kim, M.-Y. and K.-H. Kim (2003) The long-term variation patterns of atmospheric mercury in Seoul, Korea from 1997 to 2002. J. Korean Soc. Atmos. Environ., 19(2), 179-189. (in Korean with English abstract)
Pandey, S.K. and K.-H. Kim (2009) A review of methods for the determination of reduced sulfur compounds (RSCs) in air, Environ. Sci. & Tech., 29, 3020-3029.

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