[논문]서울지역 휘발성 유기화합물의 배출원 기여도에 관한 연구

봉춘근; 황인조; 윤중섭; 김동술

[국내논문] 서울지역 휘발성 유기화합물의 배출원 기여도에 관한 연구
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봉춘근 (경희대학교 산업협력기술연구원) , 황인조 (경희대학교 환경응용화학대학 및 환경연구센) , 윤중섭 (서울시 보건환경연구) , 김동술 (경희대학교 환경응용화학대학 및 환경연구센터)

대기중의 휘발성 유기화합물 (VOCs)은 종류 및 그 성분이 매우 복잡하고 다양할 뿐만 아니라 매우 다양한 배출원을 가지고 있어 이의 관리 및 제어에 많은 어려움을 가지고 있다. 대도시의 경우 대기중으로 배출되는 VOCs는 주로 자동차나 페인트, 용매 등으로부터의 기여가 매우 높은 것으로 알려져 있다. 그렇지만 이들에 대한 국내에서의 연구는 매우 적은 실정이어서 솔벤트나 연료의 사용량 등을 기준으로 한 개략적인 발생원 기여도파악이 전부라 할 수 있다. (중략)

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 VOCs 오염원에서의 오염원 자료표 (source profile)를 개발하고 이를 기초로 CMB (Chemical Mass Balance) 모델을 이용하여 VOCs에 대한 오염원 기여도를 산정하고자 하였다.

제안 방법

Source profile을 개발하기 위해 선정된 오염원에 대한 시료채취를 수행하였다. 시료채취는 주로 Canister와 홉착튜브가 이용되었고, 한 개의 오염원에서 최소 5개 정도의 시료를 채취하였다.
CMB 모델의 기본 개념은 물질수지와 분석된 종에 대한 질량보존인데 오염원에 대한 기여도는 최소 자숭법을 이용하여 산출하게 된다. 또한 각종 통계학적 인자를 이용하여 CMB 모델 수행의 적정성 여부를 평가하게 된다.
시료채취는 주로 Canister와 홉착튜브가 이용되었고, 한 개의 오염원에서 최소 5개 정도의 시료를 채취하였다. 분석은 ATD (Perkin Elmer Co., ATD-400, USA) 가 장착된 GC (Perkin Elmer Co., Autosystem XL, USA) 시스템을 이용하였는데, 검출기로는 FID를 사용하였다. 성분의 분리를 위해 사용된 컬럼은 저분자 물질과 고분자 물질에 각각 다른 것을 사용하였는데, C₂-C₄ 성분의 분석에는 0.

대상 데이터

각 VOCs 오염원에 대한 source profile을 개발하기 위해 대기 중으로 VOCs를 배출할 가능성이 있는 오염원을 선정하였다. 연구 대상 VOCs 배출원으로는 한화진(1997) 등이 연구한 source inventory에 포함된 오염원을 우선적으로 선정하였다.
32 mmD, 60 m L, 3 ㎛ T의 BP-1 Column이 사용되었다. 분석대상 물질은 C₂-C₉ 오존 전구물질을 대상으로 하였다.
, Autosystem XL, USA) 시스템을 이용하였는데, 검출기로는 FID를 사용하였다. 성분의 분리를 위해 사용된 컬럼은 저분자 물질과 고분자 물질에 각각 다른 것을 사용하였는데, C₂-C₄ 성분의 분석에는 0.32 mm D, 60 m L의 Akunina Plot Column0), C₅-C₉ 성분의 분석에는 0.32 mmD, 60 m L, 3 ㎛ T의 BP-1 Column이 사용되었다. 분석대상 물질은 C₂-C₉ 오존 전구물질을 대상으로 하였다.
수용점의 선정은 서울지역 전체를 적절하게 평가하기 위해 지역적 특성을 고려한후 동, 서, 남, 북을 기준으로 각각 2개 지점씩 총 8개 지점을 대상으로 하였으며, 서울시 대기오염 자동 측정소에서 시료를 채취하였다. 시료의 채취는 여름철 오존의 농도가 증가하기 전인 오전 10:00 - 12:00 사이에 수행 되었다.
수용점의 선정은 서울지역 전체를 적절하게 평가하기 위해 지역적 특성을 고려한후 동, 서, 남, 북을 기준으로 각각 2개 지점씩 총 8개 지점을 대상으로 하였으며, 서울시 대기오염 자동 측정소에서 시료를 채취하였다. 시료의 채취는 여름철 오존의 농도가 증가하기 전인 오전 10:00 - 12:00 사이에 수행 되었다.
Source profile을 개발하기 위해 선정된 오염원에 대한 시료채취를 수행하였다. 시료채취는 주로 Canister와 홉착튜브가 이용되었고, 한 개의 오염원에서 최소 5개 정도의 시료를 채취하였다. 분석은 ATD (Perkin Elmer Co.
각 VOCs 오염원에 대한 source profile을 개발하기 위해 대기 중으로 VOCs를 배출할 가능성이 있는 오염원을 선정하였다. 연구 대상 VOCs 배출원으로는 한화진(1997) 등이 연구한 source inventory에 포함된 오염원을 우선적으로 선정하였다. 그러나 이들 배출원만으로는 대기 중에서의 propane 및 butane 등의 농도를 충분히 설명할 수 없어, 이들 이외에 가스상연료 (LPG, LNG 등)와 도시쓰레기, 하수처리장 등도 연구대상에 포함시키기로 하였다.

성능/효과

1%의 범위를 나타내고 있었으며, 그 뒤로 gasoHne vapor와 paint가 높은 기여도를 나타냈다. 가스연료 전체적 (LPG, LNG, Propane 가스)으로는 248%의 기여도를 나타내었으며, LPG 자동차를 포함한 자동차 전체에서의 기여도는 63.4%로 나타나 서울시 VOCs에 상당히 많은 기여를 하고 있는 것으로 나타났다. 연구결과를 표 1에 간략하게 제시하였다.
연구결과 서울 대기중의 VOCs에 가장 많은 기여를 하고 있는 것은 자동차 배출가스로 나타났는데, 평균 45.2%로 최소 34.7%에서 최대 55.1%의 범위를 나타내고 있었으며, 그 뒤로 gasoHne vapor와 paint가 높은 기여도를 나타냈다. 가스연료 전체적 (LPG, LNG, Propane 가스)으로는 248%의 기여도를 나타내었으며, LPG 자동차를 포함한 자동차 전체에서의 기여도는 63.

후속연구

그렇지만 이들에 대한 국내에서의 연구는 매우 적은 실정이어서 솔벤트나 연료의 사용량 등을 기준으로 한 개략적인 발생원 기여도 파악이 전부라 할 수 있다. 오염원에 대한 적절한 평가는 차후의 대기질을 관리하는데 있어 매우 중요한 기초자료로서 효과적인 관리를 위해서는 반드시 연구되어야 할 것으로 생각된다.

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