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문제 정의
- 따라서 보다 신뢰적이고 체계적인 관리를 위하여 고기구이에 의한 미세먼지의 배출원 분류 및 배출계수의 산정 등 특성파악이 향후 방지장치 설치 및 관리정책 수립 등에 반드시 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 소고기, 돼지고기 구이 시에 발생하는 유적 등 미세먼지의 배출농도, 배출계수 등의 배출특성을 파악하고, 미세먼지의 입경별 분포를 분석하여 향후 관리방안 및 방지장치의 도입 시 기초자료로 제시하고자 하였다.
가설 설정
- Table 5와 Table 6은 Cascade Impactor 및 광산란방식 먼지측정기로 측정된 자료를 활용하여 각 육류별/입경분포별 개수농도를 개략적으로 산출한 결과를 나타낸 것이다. 이때 미세먼지의 형상을 구체로 가정하고, 유적은 주로 탄소 덩어리로 되어있어 밀도를 1 g/cm3으로 가정하여 전체 측정된 중량을 단위입경 산출중량으로 나누어 각 입경분포별 개수농도를 산출하였다.
제안 방법
- 5 cm의 알루미늄 주름덕트를 사용하였고, 덕트의 길이는 6 m로 하였다. 덕트의 후단 부분에 송풍기(송풍용량 3.75 m3/min)를 설치하고 일정한 풍량을 유지하여 가능한 고기구이 철판으로부터 발생하는 미세먼지를 모두 채취할 수 있도록 하였다.4~6)
- 또한, 소고기와 돼지고기는 생고기와 양념고기로 구분하여 각각의 배출량 및 배출특성을 파악하였다. 실험 시 사용한 고기의 양은 1 kg으로 하고, 매회 1시간 동안 일반인이 먹을 수 있을 정도로 타지 않게 익히면서 측정하였다.
- 4는 Cascade Impactor 및 광산란방식 먼지측정기로 측정하여 산출한 돼지고기 삼겹살 및 소고기 등심의 생고기 및 양념고기의 배출계수이다. 배출계수는 입경별 농도의 합인 PM10 농도에 유량과 측정시간을 곱하고 시료의 무게(1 kg)로 나누어 각 시료별 g/kg으로 나타내었다.
- 본 연구결과 고기구이 시 발생하는 미세먼지의 입경분포, 배출계수 및 배출특성을 실험 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 휴대용 가스렌지에 일반적으로 사용하는 고기구이용 철판위에서 고기구이를 시행하였으며, 발생하는 미세먼지를 채취하기 위해 챔버를 자체제작하고 샘플링 위치의 후단에 송풍기를 가동하여 챔버상단으로 발생먼지가 배출되도록 설치하였다.
대상 데이터
- 고기구이 시 발생하는 미세먼지의 채취를 위해 챔버를 제작하여 설치하였으며, 고기의 종류는 음식점에서 가장 많이 소비되는 소고기(등심)와 돼지고기(삼겹살)로 선정하였다(Fig. 1). 연료는 부탄가스로 하였으며, 불판은 철판으로 설치하여 각 3회에 걸쳐 같은 조건하에 채취하였다.
- 시료 채취부는 챔버에서 1 m 떨어진 덕트부분에 직경의 5배 이상 유속의 흐름이 급격하지 않은 직관이 유지되는 부분에 설치하였고, 유속 등을 동시에 측정하면서 시료를 채취하였으며, 이때 온도의 범위는 33~35℃를 유지하였다.
- 실험용 고기는 국내산 소고기(등심)와 돼지고기(삼겹살) 냉장육을 사용하였으며, 양념은 소고기와 돼지고기의 경우 고기구이 식당에서 제공하는 양념육을 구입하여 사용하였다.
- 1). 연료는 부탄가스로 하였으며, 불판은 철판으로 설치하여 각 3회에 걸쳐 같은 조건하에 채취하였다.3)
- 후드와 연결된 덕트는 내경 8.5 cm의 알루미늄 주름덕트를 사용하였고, 덕트의 길이는 6 m로 하였다. 덕트의 후단 부분에 송풍기(송풍용량 3.
이론/모형
- 또 하나는 실시간의 미세먼지를 측정할 수 있는 광산란방식(Portable Aerosol Monitor (Grimm 1.109, Grimm Aerosol Technik, Germany)를 사용하였으며, 등속흡인을 위해 Isokinetic channel probe (Grimm 1,152, Grimm Aerosol Technik, Germany)를 사용하였다.
성능/효과
- Cascade Impactor로 측정산출된 총개수농도합은 돼지 양념고기와 생고기의 경우, Portable dust monitor로 측정산출된 것에 비해 250배 정도 많은 것으로 나타났다. 또한, 소 양념고기와 생고기의 경우에는 43~131배 정도 많은 것으로 나타났다.
- Cascade Impactor로 측정한 돼지고기 및 소고기에 대하여 각각의 생고기와 양념고기의 입경별 분포결과를 살펴보면, PM은 전체적으로 돼지생고기의 경우가 돼지양념고기, 소고기의 생고기와 양념고기보다도 다소 높은 농도를 나타내었다. 돼지고기와 소고기 모두 양념고기보다는 생고기의 농도가 각 입경별로도 대부분 높게 나타났는데, 돼지고기의 경우 3.
- Cascade Impactor로 측정한 돼지고기 및 소고기의 개수 농도 산출결과는 1018~1019 (N/m3)로 나타났으며, PM2.5 입경분포구간까지 산출된 개수농도합이 전체 개수농도합의 약 99.931~99.996%로 나타났다. 또한, Portable dust monitor 로 측정한 돼지고기 및 소고기의 개수농도 산출결과는 1016 (N/m3)로 나타났으며, PM2.
- 9%로 나타났다. PM2.5 부근 이하까지의 입경분포를 보면 발생량은 총발생량에 비해 적지만, 이에 존재하는 개수농도는 훨씬 더 많은 것으로 나타났다.
- 개략적인 개수농도를 산출한 결과, Cascade Impactor로 측정한 돼지고기 및 소고기의 개수농도 산출결과는 1018~1019 (N/m3)로 나타났으며, Portable dust monitor로 측정한 돼지고기 및 소고기의 개수농도 산출결과는 1016 (N/m3)로 나타나 입경이 큰 입자의 배출이 높은 것으로 나타나는 특성을 보였다.
- 광산란방식 먼지측정기로 측정한 입경별 분포결과를 보면 Cascade Impactor로 측정한 결과와 대체로 비슷한 경향을 나타냈으나 발생농도는 2.6배 정도 높은 것으로 나타났다. 이는 광산란방식의 경우 육류에서 발생하는 수분이 실험 시 발생한 유적과 응집하여 미세먼지로 측정되었을 가능성이 있었을 것으로 추측된다.
- 광산란방식 먼지측정기로 측정한 입경별 분포는 Cascade Impactor로 측정한 결과와 대체로 비슷한 경향을 나타냈으나 발생농도는 2.6배 정도 높은 것으로 나타났고 생고기의 경우에는 돼지고기가 소고기보다 다소 높았는데 이는 실험에 사용된 돼지고기 삼겹살의 유분함량이 소고기 등심에 비해 많은 것에 기인한 것으로 추정된다.
- 돼지고기와 소고기 모두 양념고기보다는 생고기의 농도가 각 입경별로도 대부분 높게 나타났는데, 돼지고기의 경우 3.2~7 µm의 입경에서와 소고기의 경우 0.06~0.2µm의 입경에서는 양념고기가 생고기보다 농도가 높은 경향을 나타내었다(Table 1).
- 돼지고기와 소고기의 입경별 분포를 보면 모든 실험에서 1.6~2.5 µm와 2.5~3.5 µm가 비슷한 농도 수준에서 가장 높게 나타났으며, 이는 Cascade Impactor를 사용한 입경 분포 실험에서와 마찬가지로 입경 2.5 µm 부근에서 미세먼지 농도가 전체농도의 상당부분을 차지하고 있음을 알 수 있다.
- 996%로 나타났다. 또한, Portable dust monitor 로 측정한 돼지고기 및 소고기의 개수농도 산출결과는 1016 (N/m3)로 나타났으며, PM2.5 입경분포구간까지 산출된 개수 농도 합이 전체 개수농도합의 약 31.1~34.9%로 나타났다. PM2.
- 먼저 Cascade Impactor로 산출한 배출계수는 돼지생고기 1.36 g/kg, 돼지양념고기 1.03 g/kg, 소생고기 1.23 g/kg, 소 양념고기 0.92 g/kg로 나타났으며, 광산란방식 먼지측정기로 산출한 배출계수는 돼지생고기 3.37 g/kg, 돼지양념고기 2.76 g/kg, 소생고기 2.93 g/kg, 소양념고기 2.77 g/kg로 나타났다.
- 배출계수는 Cascade Impactor로 산출한 결과, 돼지생고기 1.36 g/kg, 돼지양념고기 1.03 g/kg, 소생고기 1.23 g/kg, 소 양념고기 0.92 g/kg으로 나타났고, 광산란방식 먼지측정기로 산출한 배출계수는 돼지생고기 3.37 g/kg, 돼지양념고기 2.76 g/kg, 소생고기 2.93 g/kg, 소양념고기 2.77 g/kg으로 나타났다. 전체적으로 돼지고기가 소고기보다 높았고, 생고기가 양념고기보다 높은 배출계수를 보여주었다.
- 입경별 분포를 보면 생고기 및 양념고기 모두 1.95~3.2 µm의 입경에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 3.2~7 µm와 7~13 µm 입경에서도 두 번째로 높은 경향을 보여주었다.
- 77 g/kg으로 나타났다. 전체적으로 돼지고기가 소고기보다 높았고, 생고기가 양념고기보다 높은 배출계수를 보여주었다.
- 총 발생먼지와 농도가 가장 높은 입경범위인 1.95~3.2 µm 의 비율을 보면 돼지생고기가 55.7%, 돼지양념고기 52.1%, 소생고기 50.6%, 소양념고기 49.2%로 나타나 전체의 약 50%를 차지하였다.
후속연구
- 그러나 국내에서는 최근에야 그에 대한 연구가 시작되고 있는 단계로 고기구이에 의한 배출계수 및 배출특성 등의 연구가 부족한 실정이다. 따라서 보다 신뢰적이고 체계적인 관리를 위하여 고기구이에 의한 미세먼지의 배출원 분류 및 배출계수의 산정 등 특성파악이 향후 방지장치 설치 및 관리정책 수립 등에 반드시 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 소고기, 돼지고기 구이 시에 발생하는 유적 등 미세먼지의 배출농도, 배출계수 등의 배출특성을 파악하고, 미세먼지의 입경별 분포를 분석하여 향후 관리방안 및 방지장치의 도입 시 기초자료로 제시하고자 하였다.
- 본 연구에서 산출된 배출계수 값은 연구대상이 유사한 다른 연구에 비해 낮게 나타났는데 이는 숯을 사용한 직화구이에서 시료를 전소했을 경우보다는 가스렌지 위에 철판을 설치하여 일반인이 취식할 수 있을 정도로 익혔을 경우의 배출농도가 낮았기 때문으로 판단된다. 향후 실험시간, 시료의 양, 기타 실험조건 및 방법 등을 변경하여 다양한 검증을 수행할 예정이다.
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