[논문]도시 교통밀집지역에서의 대기 중 휘발성유기화합물 농도

백성옥; 박지혜; 김미현; 박상곤

도시 교통밀집지역에서의 대기 중 휘발성유기화합물 농도
Atmospheric Concentrations of Volatile Organic Compounds at a Heavy-Traffic Site in an Urban Area 원문보기

백성옥 (영남대학교 환경공학과 대기오염연구실) , 박지혜 (영남대학교 환경공학과 대기오염연구) , 김미현 (영남대학교 환경공학과 대기오염연구) , 박상곤 (대전혜천대학)

휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; 이하 VOCs라 함)은 도시대기 중 광화학 스모그의 기인자인 동시에 발암성 혹은 돌연변이원성인 인체에 유해한 물질들이 많으므로 최근 들어 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 VOCs의 발생원은 복잡ㆍ다양하지만 인위적인 주요 배출원은 유기용제와 자동차이다. 본 연구에서는 자동차 배출가스의 영향을 많이 밭고 있는 도시교통밀집지역의 VOCs의 출현양상 및 분포특성을 파악하고 도시교통밀집지역과 교통량의 영향을 비교적 적게 받는 교외 지역에서의 VOCs 분포특성을 비교해 보고자 한다. (중략)

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문제 정의

본 연구에서는 대도시 도로변 대기중의 VOCs의 농도분포 특성을 파악하기 위하여 대구광역시의 교통 밀집지역 두 지점(도시교통밀집지역 Ⅰ,Ⅱ로 구분함)과 대조 지점으로 교통량의 영향을 적게 받는 교외지역 한 지점을 선정하여 대기 중 출현빈도가 높은 10~13종의 VOCs 농도를 측정하였다. 1999년 5월~2000년 1월에는 도시교통밀집지역 Ⅰ(대구 광역시 반월당)에서 봄, 여름, 가을, 겨울 각 계절 당 2주 동안 2시간 간격으로 시료를 채취하였고, 2000년 5월~11월에는 도시교통밀집지역 Ⅱ(대구 광역시 평리여중)와 교외지역(영남대학교 공대본관 옥상)에서 봄, 여름, 가을 각 계절 당 2주 동안 3시간 간격으로 VOCs 시료를 채취하였다.
이러한 VOCs의 발생원은 복잡 • 다양하지만 인위적인 주요 배출원은 유기용제와 자동차이다. 본 연구에서는 자동차 배출가스의 영향을 많이 받고 있는 도시교통밀집지역의 VOCs의 출현양상 및 분포특성을 파악하고 도시교통밀집지역과 교통량의 영향을 비교적 적게 받는 교외 지역에서의 VOCs 분포특성을 비교해 보고자 한다.

가설 설정

·Data below MDL(method detection limit) were replaced with value of 1/2 MDL in statistical calculation.
·Traffics for heavy-traffic site 1 are mobile numbers for 2 hr and those for heavy-traffic site Ⅱ are numbers for 3 hr.

제안 방법

1999년 5월~2000년 1월에는 도시교통밀집지역 Ⅰ(대구 광역시 반월당)에서 봄, 여름, 가을, 겨울 각 계절 당 2주 동안 2시간 간격으로 시료를 채취하였고, 2000년 5월~11월에는 도시교통밀집지역 Ⅱ(대구 광역시 평리여중)와 교외지역(영남대학교 공대본관 옥상)에서 봄, 여름, 가을 각 계절 당 2주 동안 3시간 간격으로 VOCs 시료를 채취하였다. 시료채취에는 24시간 연속 시료채취가 가능한 STS-25(Sequential Tube Sampler, Perkin Elmer, UK)를 사용하였고, 시료채취 유량은 50 ~ 80 ㎖/min으로 하였다. 시료채취용 매체로는 도시교통밀집지역 I 에서는 Carbotrap(400 mg, 20/40 mesh, Supelco, USA)을 충전한 스테인레스 스틸 흡착관(Ⅰ/4" × 9 cm, Perkin Elmer, UK)을 사용하였고, 도시교통밀집지역 Ⅱ와 교외지점에서는 Carbotrap C 100 mg, Carbtrap 300 mg, Carbosive SⅢ 150 mg을 충전한 스테인레스 스틸 흡착관을 사용하였다.
시료채취용 매체로는 도시교통밀집지역 I 에서는 Carbotrap(400 mg, 20/40 mesh, Supelco, USA)을 충전한 스테인레스 스틸 흡착관(Ⅰ/4" × 9 cm, Perkin Elmer, UK)을 사용하였고, 도시교통밀집지역 Ⅱ와 교외지점에서는 Carbotrap C 100 mg, Carbtrap 300 mg, Carbosive SⅢ 150 mg을 충전한 스테인레스 스틸 흡착관을 사용하였다. 채취된 시료의 분석은 자동열탈착장치(ATD 400, Perkin Elmer, UK)가 연계된 capillary column GC/MSD를 사용하여 분석하였다. 또한 저농도의 VOCs를 분석하기 위해 2단계 열탈착을 이용한 저온웅축방법을 사용하여 분석의 감도 및 Capillary Column의 분리능을 높였다(백성옥, 1996).

대상 데이터

시료채취에는 24시간 연속 시료채취가 가능한 STS-25(Sequential Tube Sampler, Perkin Elmer, UK)를 사용하였고, 시료채취 유량은 50 ~ 80 ㎖/min으로 하였다. 시료채취용 매체로는 도시교통밀집지역 I 에서는 Carbotrap(400 mg, 20/40 mesh, Supelco, USA)을 충전한 스테인레스 스틸 흡착관(Ⅰ/4" × 9 cm, Perkin Elmer, UK)을 사용하였고, 도시교통밀집지역 Ⅱ와 교외지점에서는 Carbotrap C 100 mg, Carbtrap 300 mg, Carbosive SⅢ 150 mg을 충전한 스테인레스 스틸 흡착관을 사용하였다. 채취된 시료의 분석은 자동열탈착장치(ATD 400, Perkin Elmer, UK)가 연계된 capillary column GC/MSD를 사용하여 분석하였다.
한 지점을 선정하여 대기 중 출현빈도가 높은 10~13종의 VOCs 농도를 측정하였다. 1999년 5월~2000년 1월에는 도시교통밀집지역 Ⅰ(대구 광역시 반월당)에서 봄, 여름, 가을, 겨울 각 계절 당 2주 동안 2시간 간격으로 시료를 채취하였고, 2000년 5월~11월에는 도시교통밀집지역 Ⅱ(대구 광역시 평리여중)와 교외지역(영남대학교 공대본관 옥상)에서 봄, 여름, 가을 각 계절 당 2주 동안 3시간 간격으로 VOCs 시료를 채취하였다. 시료채취에는 24시간 연속 시료채취가 가능한 STS-25(Sequential Tube Sampler, Perkin Elmer, UK)를 사용하였고, 시료채취 유량은 50 ~ 80 ㎖/min으로 하였다.

이론/모형

채취된 시료의 분석은 자동열탈착장치(ATD 400, Perkin Elmer, UK)가 연계된 capillary column GC/MSD를 사용하여 분석하였다. 또한 저농도의 VOCs를 분석하기 위해 2단계 열탈착을 이용한 저온웅축방법을 사용하여 분석의 감도 및 Capillary Column의 분리능을 높였다(백성옥, 1996).

성능/효과

도시 교통밀집지역에서는 대체로 톨루엔, m,p-자일렌, 벤젠, 에틸벤젠, o-자일렌의 순으로 농도가 높게 나타났으며, 클로로포름, 트리클로에틸렌, 테트라클로로에틸렌은 거의 검출되지 않았다. 대부분의 VOCs 농도는 도시 교통밀집지역에서 교외지역 보다 2~3 배 높게 검출되었으며, 톨루엔의 경우는 5~6 배 높게 나타났다. 도시교통밀집지역 Ⅰ과 Ⅱ를 비교해보면, 벤젠과 에틸벤젠의 경우는 도시교통밀집지역 Ⅰ이 도시교통밀집지역 Ⅱ보다 1.
대부분의 VOCs 농도는 도시 교통밀집지역에서 교외지역 보다 2~3 배 높게 검출되었으며, 톨루엔의 경우는 5~6 배 높게 나타났다. 도시교통밀집지역 Ⅰ과 Ⅱ를 비교해보면, 벤젠과 에틸벤젠의 경우는 도시교통밀집지역 Ⅰ이 도시교통밀집지역 Ⅱ보다 1.5~1.7 배 높게 나타났고, 나머지 VOCs 농도는 두 지역에서 비슷하게 나타났다. 도시교통밀집 지역 Ⅱ의 교통량이 도시교통밀집지역 Ⅰ 보다 많음에도 불구하고 농도가 비슷하게 나타나는 이유는 도시교통밀집지역 Ⅰ의 경우 지형상 고층빌딩으로 둘러쌓여(street canyon) 국부적인 고농도가 발생할 수 있기 때문인 것으로 사료된다.

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