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문제 정의
- 본 연구는 D항에서 발생하는 미세먼지량을 측정하고, 배출량을 토대로 환경관리 비용 및 이로 인한 편익을 산출하였다. 환경오염으로 인한 건강보건학적 피해를 비용으로 환산하여 평가하기 위하여 1993년 속성가격접근법이 제시된 적이 있으며, 서울지역의 아황산가스와 오존농도변화를 토대로 산출한 것이다[3].
- 5의 정량적 수준을 계산하여 경제적 가치를 평가한 연구가 최근 발표된 적이 있다[4]. 본 연구는 국내 표준모델이 아직 설정되고 있지 않은 상태이므로 EU에서 적용하고 있는 환경적 편익모델을 적용하여 연구대상 항구지역의 오염실태관리에 관한 경제성을 평가해보고자 하였다.
제안 방법
- D항 내 비산먼지 조사는 2010년 4월 8일부터 2010년 10월 24일 까지 총 8개 지점을 지정하여 3회에 걸쳐 총 18회 측정하였다(Table 1 참조)
- 도로 재비산 먼지부하량은 도로표면 위의 silt loading과 주행차량의 무게에 따라 결정되는데, 앞서 언급한 바와 같이 본 연구에서는 인천항의 약 30%에 해당하는 0.28 g/m2로 설정하여 도로 재비산 먼지부하량으로 적용하였다. 여기에 동해항을 출입하는 차량과 인근도로를 통행하는 차량은 승용차 및 소형 승합차가 월간 30,622 대, 대형화물차 6,135 대, 기타 중장비 148 대 등으로 파악되며, 차종별 평균 무게(버스 15톤, 승용차 1.
- 동해항의 포장도로 재비산 배출량을 계산하기 위한 활동도는 정확한 자료가 없음에 따라 유사한 국내 항만의 자료를 토대로 그 추정 값을 복수로 선정하여 비교 평가하였다. 즉, '인천항'의 측정 평균값인 0.
- 항만에서 발생하는 대기오염 배출원은 항만 하역장비와 항만 내에서의 비산먼지, 차량 및 선박 엔진연소, 하역 및 야적 작업, 자동차 등에 의한 도로 재비산 등을 고려해볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 동해항 하역실적으로부터 하역 및 야적에 의한 미세먼지량을 산출하고, 출입하는 선박으로부터 발생하는 배출량, 그리고 자동차 운행에 따른 도로 재비산 먼지량을 계산하였다. 동해항의 2010년도 하역실적은 약 22,000천 ton 규모이며, 이로부터 발생하는 하역 및 야적에 의한 미세먼지량은 약 2.
- 항만의 하역장비는 크레인, 컨테이너 취급장비, 지게차, 청소차 등이 있으며, 트랙터, 탱크로리, 트럭 등은 주로 항만 내외부를 이동하며 화물의 운송수단으로 도로이동오염원으로 간주할 수 있다. 따라서 이러한 항만 주변의 미세먼지 발생원의 배출계수를 비도로오염원과 동일한 방법을 적용한 참고문헌으로부터 인용하여 연간 총 배출량을 산정하였다. 배출계수는 EPA의 방법론을 기준으로 추정한 값을 적용하였다.
- 본 연구에서는 D항내외의 주변 지역에 대한 비산먼지(TSP, PM10)를 위주로 환경성을 고찰하고, 측정된 비산먼지 농도를 토대로 비산먼지량으로 산정하여 환경 비용 편익을 계산하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 비산먼지는 환경정책기본법의 대기환경기준 항목으로 총 8개 측정지점을 2차례 걸쳐 아침, 점심, 저녁으로 총 12회 측정하였다. 미세먼지(PM10)의 측정방법은 대기오염공정시험법에 준하였으며, Aerosol Mass Monitor(Sibata, GT-331, Japan)를 이용하여 대기 중 미세먼지(≤10㎛) 시료를 포집하여 분석하였으며, 베타선을 방출하는 광원으로부터 조사된 베타선이 여과지 위에 포집된 먼지를 통과할 때 흡수 소멸되는 베타선의 차로써 측정되어지며 다음 식에 따른다[6].
- 우선 본 연구에서는 Fig. 2와같이 항만 내부와 항만으로 직접 통하는 도로주변에서 발생하는 미세먼지의 관리에 소요되는 비용을 산출하여 그로부터 얻을 수 있는 정량적인 편익과 비교하였다. 그러나 도로청소나 기상조건에 따른 미세먼지의 자연증가 및 감소량은 고려하지 않았다.
- 총 부유물질(TSP: total suspended particulates)은 하이볼륨에어샘플러(High Volume Air Sampler, KIMOTO, Japan)을 이용하여 대기 중 부유하고 있는 총 입자상 물질을 여과지 상에 포집하여 무게 차에 의한 중량 농도를 측정하였다.
- 측정위치는 비산먼지의 대표성 있는 시료를 분석하기 위해 해당지역의 주변 환경 및 기상 조건을 고려하여 선정하는 것이 바람직하기 때문에 D항 내 비산먼지 측정지점 선정은 Fig. 1에서와 같이 대기오염공정시험방법에 규정되어 있는 방법을 준수하였으며, 시료 채취 시 일반적인 주의사항을 고려하여 주변지형에 따른 기류의 영향이 최소화 될 수 있는 지점을 선택하였다[5]. Table 2에 현장 측정 위치를 요약하였으며, 각 측정지점은 항구에서 2 km 이내의 위치를 선정하였다.
- 한편, D항의 항만 비산먼지의 저감은 자연강우와 도로청소를 고려하였으며, 도로청소에 의한 저감효과는 진공 흡입차와 살수차가 운행하며 작업하고 있었으며, 전체 면적의 약 50%를 대상으로 작업하고 있는 것으로 예상하였다. 현재 동해시는 동해항에서 발생되는 비산먼지에 대한 환경 비용을 집행하지 않으며, 동해항내 입주해 있는 5개사(동양시멘트, 대한통운, 세방, 쌍용해운, 동석물류)에서 운영하는 세륜시설 및 집진기 등의 비산먼지 제어시설 운영비 및 자체 청소비용을 합산하여 현재의 편익을 계산하였고, 청소 빈도에 따른 미세먼지 부유농도 저감량을 추정하여 개선 시의 편익을 재 산출함으로써 환경비용편익을 평가하였다.
대상 데이터
- 연간 하역능력은 1만 1,593톤으로 부산항, 인천항, 포항항, 울산항 다음으로 큰 항구이다. 주요 수입화물은 유연탄, 코르크, 망간 등이며, 수출화물은 시멘트, 백운석이다. 특히, 시멘트가 99%를 수출입으로서 차지하고 있다[1,2].
- 배출계수는 EPA의 방법론을 기준으로 추정한 값을 적용하였다. 항만하역장비 현황은 한국항만물류협회(2008)의 자료를 참고하였으며, 청소차량 등은 현지 실사를 통한 추정값을 사용하였다. 이러한 기초자료를 토대로 산출한 항만 주변 비산먼지에 대한 포괄적 비산먼지의 배출계수는 다음 식과 같다[7,8].
이론/모형
- 미세먼지(PM10)의 측정방법은 대기오염공정시험법에 준하였으며, Aerosol Mass Monitor(Sibata, GT-331, Japan)를 이용하여 대기 중 미세먼지(≤10㎛) 시료를 포집하여 분석하였으며, 베타선을 방출하는 광원으로부터 조사된 베타선이 여과지 위에 포집된 먼지를 통과할 때 흡수 소멸되는 베타선의 차로써 측정되어지며 다음 식에 따른다[6].
- 따라서 이러한 항만 주변의 미세먼지 발생원의 배출계수를 비도로오염원과 동일한 방법을 적용한 참고문헌으로부터 인용하여 연간 총 배출량을 산정하였다. 배출계수는 EPA의 방법론을 기준으로 추정한 값을 적용하였다. 항만하역장비 현황은 한국항만물류협회(2008)의 자료를 참고하였으며, 청소차량 등은 현지 실사를 통한 추정값을 사용하였다.
- 항만 대상 주변 포장도로의 재비산먼지량은 미국 EPA에서 2011년 새롭게 제시한 산정식[9,10]을 기초로 다음과 같은 배출계수 정의를 이용하였다.
성능/효과
- 1. 동해항 주변에서 발생되는 미세먼지의 농도의 1차 조사에서는 최소 24.7 ㎍/㎥에서 최대 178.3 ㎍/㎥로 조사되었으며, 2차 조사에서는 최소 29.1 ㎍/㎥에서 최대 136.3 ㎍/㎥로 조사되었다. 또한 3차 조사에서는 최소 15.
- 2. 동해항 주변에서 발생되는 총 부유먼지 농도의 1차 조사에서는 최소 29.6 ㎍/㎥에서 최대 217.6 ㎍/㎥로 조사되었으며, 2차 조사에서는 최소 23.7 ㎍/㎥에서 최대 136.3 ㎍/㎥로 조사되었다. 또한 3차 조사에서는 처ㅣ소 17.
- 3. 동해항의 2010년도 하역실적은 약 22,000천 톤 규모이며, 이로부터 발생하는 하역 및 야적에 의한 미세먼지량은 약 2.2톤으로 추정되었다.
- 4. 동해항 주변 도로 재비산먼지 배출계수는 7.2 g/VKT 이고, 이로부터 추정할 수 있는 PM10의 연간 배출량은 약 58 ton으로 추정할 수 있었다.
- 5. 동해항으로 입항하는 대형 선박엔진으로부터 주로 발생하는 미연소탄소 입자성분의 미세먼지는 연간 약 16.2 ton으로 추정되고 있다.
- 6. 현재 관측되는 동해항 주변 대기 중 부유 미세먼지량은 연간 약 12 ton으로 추산되며, 이를 환경비용으로 환산 시 약 36억 원이 산출된다.
- 7. 현재 저감설비 및 관리를 통한 비용 대비 환경편익 비율(D)은 약 348 % 로서 매우 효율적인 관계가 이루어지고 있음을 알 수 있다.
- 그러나, 현재 동해시와 항만사업소에서 약 20억 원의 비용을 들여 지속적으로 미세먼지 저감을 위해 노력하고 있는 바, 동해항 주변에서 측정되는 부유 미세먼지량은 연간 약 12 ton으로 추산되며, 이 양을 환경비용으로 환산 시 약 36억 원이 산출된다. 따라서 매년 발생하여 제거되는 23.2톤의 PM10이 모두 동해시의 관리에 의해 감소한 것이라면, 비용 대비 환경편익 비율은 약 348%의 높은 효율로 나타나며, 일반적으로 자연적인 감소 및 소멸을 제외하고, 인위적인 관리노력에 의해 제거되는 양이 총 제거되는 양의 30%라고 가정한다고 해도 약 2배 이상의 높은 효과를 기대할 수 있을 것으로 나타났다.
- A-7 지점 외의 모든 측정 지점에서는 24시간 환경기준치 100㎍/㎥ 이하로 측정되었으나, D항외 지점에서 가장 멀리 떨어진 A-2와 A-3은 상대적으로 낮지만 항내, 그리고 항외 지점에서 가깝고, 도로변 지점인 A-4, A-5 그리고 A-6 지점은 상대적으로 높게 나타났다. 보다 현장적인 수준을 파악하기 위하여 지면에서 약 5 m에서 10 m까지의 높이에 대하여 측정한 본 연구결과, 도로에 인접해있는 주택가(A-5)와 항만 진출입로(A-7)의 먼지 농도가 지극히 높은 것을 알 수 있다. 아울러 항만에서 수 km 떨어진 지점(A-1, A-2, A-3)은 해풍의 영향을 지속적으로 받음으로써 매우 맑은 공기질을 유지하고 있었다.
- 이러한 미세먼지 배출량을 토대로 환경적 비용을 산출한 결과 연간 약 106억 원(환경비용: 35.2 ton × 301,940 원/kg × 1000 = 약 106억 원)으로 예상되었다.
- 총 부유물질 측정결과 기준점인 시청 청사(A-1)에서 31.6 ㎍/㎥으로 가장 낮게 측정되었으며, 항구의 출입구(A-7)와 도로변 주택가(A-5)가 각각 124.9 ㎍/㎥, 109.3 ㎍/㎥로 가장 높게 측정되었다. 또한 상가(A-4) 및 항만청(A-6)에서 각각 94.
- 28 g/㎡를 적용하였다[8]. 한편, D항의 항만 비산먼지의 저감은 자연강우와 도로청소를 고려하였으며, 도로청소에 의한 저감효과는 진공 흡입차와 살수차가 운행하며 작업하고 있었으며, 전체 면적의 약 50%를 대상으로 작업하고 있는 것으로 예상하였다. 현재 동해시는 동해항에서 발생되는 비산먼지에 대한 환경 비용을 집행하지 않으며, 동해항내 입주해 있는 5개사(동양시멘트, 대한통운, 세방, 쌍용해운, 동석물류)에서 운영하는 세륜시설 및 집진기 등의 비산먼지 제어시설 운영비 및 자체 청소비용을 합산하여 현재의 편익을 계산하였고, 청소 빈도에 따른 미세먼지 부유농도 저감량을 추정하여 개선 시의 편익을 재 산출함으로써 환경비용편익을 평가하였다.
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