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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 공단 인근 지역 주민들의 쾌적한 생활환경을 위해 악취 유발 물질의 성분 및 배출 정도를 계절별 및 시간대별로 분석 및 평가하여 자료를 축적하고, 계절에 따른 악취오염의 실태를 파악하고자 한다.
가설 설정
- 수치모의에서는 ISC3모델 내에서 각 물질 자체의 수송 및 확산을 보기 위해 다른 물질과의 반응을 고려하지 않은 비반응성으로 가정하여 수치모의 하였다. 사례일은 본 과제에서 수행한 측정일 중 대부분의 조사지점에서 암모니아가 검출된 2009년 7월31일로 선정 하였으며, 입력자료 및 조건으로 대기질 예측범위는 사업지구를 중심으로 하여 TM좌표로 동서방향, 남북방향으로 설정하였으며 계산범위 내에 500 m × 500 m의 격자계를 구성하고 각 기상조건에 대하여 각 격자별로 계산된 값이 출력되도록 하였다.
제안 방법
- 암모니아는 분석용 시료용액에 페놀 니트로프루시드 나트륨용액과 차아염소산 나트륨용액을 가하고 암모늄이온과 반응시켜 생성되는 인도 페놀법에 기초하여 분석을 실시하였다. UV/VIS Spectrophotometer(SHIMADZU 1650PC, Japan)를 640 nm의 파장대에 고정하여 암모니아를 분석하였다. 황화합물은 시료를 채취하여 GC/FPD (SHIMADZU GC-17A, Japan)를 이용하여 분석하였다.
- 각 조사지점에 따라 계절별(March, July, September) 및 시간대별(오전, 오후, 저녁)로 조사를 실시하였으며, 이 결과를 바탕으로 수치모의를 위한 기초자료로 사용하여 악취 유발 물질의 확산범위를 조사하였다. 본 연구에서 사용된 모델은 기존의 악취영향평가에 활용되고 있으며, 미국 환경보호청(EPA)에서 공급되는 대기확산 프로그램 중의 하나인 ISC3을 사용하여 수행하였다.
- 또한 예측 지점은 현황 농도를 고려하기 위하여 현황조사 지점과 동일하게 하였다. 계산영역내의 지형변화 효과를 고려하도록 하였으며 EPA에서 규정된 기본 option(regulatory option)들을 모두 채택하도록 하였다. 또한 모델링 적용인자 산정은 조사지역을 대상으로 모델링을 시행하기 전 현황농도를 이용한 평균농도를 나타내었으며, 조사지점에서 발생하는 악취 확산을 본산공단 지역으로 선정하였으며, 오전, 오후, 저녁 시간대별로 평균농도를 산정하였다.
- 공기 중 악취 유발물질의 농도는 인근 지역 공장의 생산일정, 생산량 및 계절별 또는 시료채취지점의 기후 조건에 따라 밀접한 관계가 있으므로 본 연구에서는 계절별 및 시간대별로 악취 유발물질을 측정하여 비교 분석하였다. 측정조사 지점은 Site 1, 2, 3으로 본산공단 인근 지역에 위치하고 있다(Fig 1).
- 계산영역내의 지형변화 효과를 고려하도록 하였으며 EPA에서 규정된 기본 option(regulatory option)들을 모두 채택하도록 하였다. 또한 모델링 적용인자 산정은 조사지역을 대상으로 모델링을 시행하기 전 현황농도를 이용한 평균농도를 나타내었으며, 조사지점에서 발생하는 악취 확산을 본산공단 지역으로 선정하였으며, 오전, 오후, 저녁 시간대별로 평균농도를 산정하였다. 대기 확산 모델에 필요한 기상 자료는 기상청의 시간별 풍향, 풍속, 기온, 안정도 자료를 사용하였으며, 특히 안정도는 풍향, 풍속, 일사량자료를 이용하여 Pasquill-Turner의 안정도 분류법으로 산정하였다.
- 복합악취 조사는 캐니스터를 이용하여 시료를 포집 후 공기희석 관능법을 이용하여 성인 남 3명, 여 3명으로 실시하였다.
- 복합악취 측정은 악취공정시험법에 의거하여 공기희석 관능법으로 하였으며, 시료채취 및 희석은 캐니스터를 이용하여 시료채취 후 N2 가스로 희석하여 판정원에 의해 악취 판정도를 작성하고, 관능시험 희석배수 결정을 하였다.
- 본 연구의 측정지점인 본산공단에서의 악취특성을 평가하기 위하여 Fig. 1.과 같이 도농복합지역인 본산 공단의 주요 3개 지점을 측정 지점으로 선정하였으며, 직접적인 농도 측정(Site 1, 2, 3)과 공기희석 관능법(Site Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)을 통하여 복합악취를 조사하고, 조사된 결과를 바탕으로 수치모의를 하였다.
- 스타이렌은 고체 흡착관을 이용시료 채취하여, 저온농축 기체크로마토그래피/질량분석기(PERKIN ELMER, ATD 400)로 분석하였다.
- 황화합물은 시료를 채취하여 GC/FPD (SHIMADZU GC-17A, Japan)를 이용하여 분석하였다. 알데하이드는 알데하이드 물질을 2,4-디니트로페닐히드라존(DNPH) 유도체를 형성하게 하여 액체크로마토그래피(WATERS LC ModuleⅠplus, USA)로 분석하였다.
- 암모니아는 분석용 시료용액에 페놀 니트로프루시드 나트륨용액과 차아염소산 나트륨용액을 가하고 암모늄이온과 반응시켜 생성되는 인도 페놀법에 기초하여 분석을 실시하였다. UV/VIS Spectrophotometer(SHIMADZU 1650PC, Japan)를 640 nm의 파장대에 고정하여 암모니아를 분석하였다.
- UV/VIS Spectrophotometer(SHIMADZU 1650PC, Japan)를 640 nm의 파장대에 고정하여 암모니아를 분석하였다. 황화합물은 시료를 채취하여 GC/FPD (SHIMADZU GC-17A, Japan)를 이용하여 분석하였다. 알데하이드는 알데하이드 물질을 2,4-디니트로페닐히드라존(DNPH) 유도체를 형성하게 하여 액체크로마토그래피(WATERS LC ModuleⅠplus, USA)로 분석하였다.
대상 데이터
- 사례일은 본 과제에서 수행한 측정일 중 대부분의 조사지점에서 암모니아가 검출된 2009년 7월31일로 선정 하였으며, 입력자료 및 조건으로 대기질 예측범위는 사업지구를 중심으로 하여 TM좌표로 동서방향, 남북방향으로 설정하였으며 계산범위 내에 500 m × 500 m의 격자계를 구성하고 각 기상조건에 대하여 각 격자별로 계산된 값이 출력되도록 하였다.
- 측정 항목은 스타이렌(Styrene), 암모니아(Ammonia), 황화수소(Hydrogen Sulfide), 아세트알데하이드(Acetealdehide), 메틸머캅탄(Methyl Mercaptan), 디메틸설파이드(Dimethyl Sulfide), 디메틸디설파이드(Dimethyl Disulfide) 물질을 중심으로 조사하였다.
- 공기 중 악취 유발물질의 농도는 인근 지역 공장의 생산일정, 생산량 및 계절별 또는 시료채취지점의 기후 조건에 따라 밀접한 관계가 있으므로 본 연구에서는 계절별 및 시간대별로 악취 유발물질을 측정하여 비교 분석하였다. 측정조사 지점은 Site 1, 2, 3으로 본산공단 인근 지역에 위치하고 있다(Fig 1).
이론/모형
- 또한 모델링 적용인자 산정은 조사지역을 대상으로 모델링을 시행하기 전 현황농도를 이용한 평균농도를 나타내었으며, 조사지점에서 발생하는 악취 확산을 본산공단 지역으로 선정하였으며, 오전, 오후, 저녁 시간대별로 평균농도를 산정하였다. 대기 확산 모델에 필요한 기상 자료는 기상청의 시간별 풍향, 풍속, 기온, 안정도 자료를 사용하였으며, 특히 안정도는 풍향, 풍속, 일사량자료를 이용하여 Pasquill-Turner의 안정도 분류법으로 산정하였다.
- 각 조사지점에 따라 계절별(March, July, September) 및 시간대별(오전, 오후, 저녁)로 조사를 실시하였으며, 이 결과를 바탕으로 수치모의를 위한 기초자료로 사용하여 악취 유발 물질의 확산범위를 조사하였다. 본 연구에서 사용된 모델은 기존의 악취영향평가에 활용되고 있으며, 미국 환경보호청(EPA)에서 공급되는 대기확산 프로그램 중의 하나인 ISC3을 사용하여 수행하였다.
성능/효과
- 본 연구에서 선정된 조사지점의 공업지역 및 인근에 위치한 주거지역에서 복합악취를 조사한 결과를 Table 4에 나타내었고, 조사지점은 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ으로 나타내었다(Fig 1). 공단 인근 지역(Site Ⅰ)의 복합 악취 희석배수가 11배로 조사되어 배출허용기준(희석배수) 미만으로 조사되었으나, 다른 조사지점(Site Ⅱ, Ⅲ)의 복합악취 농도 보다는 높은 것으로 조사되었다. 그러나 조사결과가 배출허용기준 미만이라 하더라도 년 1~2회 특정시점의 측정결과를 일반적인 경향으로 볼 수는 없을 것이며, 사람의 개인적 특성과 지형, 기상상태 등의 환경요인에 의해 일반인이 일상적으로 느끼는 정도는 크게 달라질 수 있을 것으로 판단된다.
- 시간대별 농도는 Site 1, 3의 경우 조사 시간대에서 유사한 농도를 나타내었으나, Site 2의 경우 다소 높은 농도를 나타내었으며, 특히 오후 시간대에서 0.0357 ppm으로 본 연구 기간 동안 가장 높은 농도를 나타내었다. Site 2의 경우 공단의 가운데 위치한 조사 지점으로, 인근 공장의 배출에 의한 영향을 직접적으로 반영된 것으로 판단된다.
- 악취 유발 물질이 대기 중에 미치는 영향을 ISC3(Industrial Source Complex Dispersion 3) 중 단기 확산 모델인 ISCST3을 이용하여 암모니아 농도분포를 예측한 결과 본산 공단의 암모니아 예측농도는 오전에 0.0417~0.0437 ppm 범위를 나타내었고, 오후 시간대는 0.0309~0.0324 ppm 범위를 나타내었으며, 저녁 시간대의 예측농도 범위는 0.0239~0.0250 ppm 으로 예측되어 본산 공단의 경우 오전 시간대에 가장 높은 예측 농도를 나타내었으며, 시간이 지날수록 대기의 확산 및 수송 효과에 의해 점차 농도가 감소하는 경향을 나타내었다(Fig. 2~4).
- 0357 ppm으로 배출 허용기준 미만으로 검출 되었지만 다른 조사지점 보다는 다소 높게 검출되었다. 황화합물의 경우 조사지점 3곳 모두에서 황화수소가 검출되었으며, Site 2 주변지역의 조사기간 동안 전체 평균농도가 0.0235 ppm으로 다른 조사지점 보다는 다소 높게 검출되었으며, 6월 조사기간 동안 황화수소 평균농도가 0.0285 ppm으로 가장 높은 농도를 나타내었다.
- 복합악취의 조사지점은 공업지역의 인근에 위치한 주거지역에서 복합악취를 조사한 결과 공단 인근 지역(Site Ⅰ)의 복합 악취 희석배수가 11배로 조사되어 배출허용기준 미만으로 조사되었지만, 본산공단 지역에서 가장 높은 복합 악취 농도를 보였다. 측정결과가 배출허용기준 미만이라 하더라도 년 1~2회 특정시점의 측정 결과를 일반적인 경향으로 볼 수는 없을 것이며, 사람의 개인적 특성과 지형, 기상상태 등의 환경요인에 의해 일반인이 일상적으로 느끼는 정도는 크게 달라질 수 있다.
- 악취 유발 물질이 대기 중에 미치는 영향을 ISC3(Industrial Source Complex Dispersion3) 중 단기 확산 모델인 ISCST3을 이용하여 암모니아 농도분포를 예측한 결과 본산 공단의 암모니아 예측농도는 오전에 0.0417~0.0437 ppm 범위를 나타내어, 오전 시간대에 가장 높은 예측 농도를 나타내었다.
후속연구
- 따라서, 본산공단 지역의 경우 공업지역 인근에 주거지역이 형성되어있으므로, 저감시설의 지속적인 유지 보수 및 악취유발물질의 정확한 배출원 분포와 산정을 위해 여러 곳에 산재되어 있는 배출원의 지속적인 감시관리가 필요하며, 향후 보다 쾌적한 대기질 향상을 위해서는 공업지역과 주거지역의 차별화된 지역 관리가 필요한 것으로 사료된다.
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