[논문]철도 디젤차량에서 배출되는 휘발성 유기화합물의 특성

박덕신; 배상호; 정우성; 이덕희; 김동술

철도 디젤차량에서 배출되는 휘발성 유기화합물의 특성
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박덕신 (한국철도기술연구원 철도환경연구그룹) , 배상호 (한국철도기술연구원 철도환경연구그) , 정우성 (한국철도기술연구원 철도환경연구그) , 이덕희 (한국철도기술연구원 철도환경연구그) , 김동술 (경희대학교 환경ㆍ응용화학대학 및 환경연구센터)

이동오염원에 의한 VOCs의 배출기여도를 산정 평가한 국내외의 자료에 따르면, 전체 VOCs 배출량 중 이동배출원에 의한 기여도는 미국이 26 ％, 유럽이 38 ％, 한국이 45 ％ 정도를 점할 정도로 비중이 큰 배출원으로서 주목을 받고 있다. 뿐만 아니라 배출성분 중에는 포름알데히드, 벤젠, 크실렌, 톨루엔, 1,3-butadiene 등과 같이 인체에 매우 유해한 성분이 상당수 포함되어 있기 때문에, 이들은 주관리 대상 배출원으로 간주되고 있다. (중략)

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문제 정의

1. The sampling system and analytical processes of VOCs for this study.
, 1995) 최근 관심이 점차 높아지고 있다. 국 내에서 도로용 엔진과는 달리 비도로용 엔진 특히, 철도차량에 대해서는 관련 연구가 전무한 실정이고, 오염물질 배 줄 자료도 엔진 제작사가 제공하는 일부 자료에 의존하므로, 본 연구에서는 철도 디젤 차량을 대상으로 엔진 부하시험을 할 때 배출되는 VOCs에 대한 특성 자료를 제공하고자 한다.

제안 방법

그림 1에 본 실험에서 사용된 VOCs 채집 장치와 조절기가 연결된 캐니스터와 VOCs의 분석과정을 나타내었다. VOCs는 전 처리 장치 (Entech 7100)가 연결된 GC (HP6980N)/MSD (HP5973)를 사용하여 분석하였다.
철도 디젤 차량에서의 VOCs 배출 특성을 파악하기 위해서 배출구에 별도의 보조 굴뚝을 설치하고, VOCs를 채취하였다. 채취에는 스테인레스스틸 캐니스터를 이용하였으며, 캐니스터는 유해가스의 채취에 가장 안정한 용기로 알려져 있으며, USEPA의 T0T4에서도 사용이 추천되고 있다.

대상 데이터

철도 디젤 차량에서의 VOCs 배출 특성을 파악하기 위해서 배출구에 별도의 보조 굴뚝을 설치하고, VOCs를 채취하였다. 채취에는 스테인레스스틸 캐니스터를 이용하였으며, 캐니스터는 유해가스의 채취에 가장 안정한 용기로 알려져 있으며, USEPA의 T0T4에서도 사용이 추천되고 있다. 그림 1에 본 실험에서 사용된 VOCs 채집 장치와 조절기가 연결된 캐니스터와 VOCs의 분석과정을 나타내었다.
998 이상으로 나타났다. 측정항목은 TO-14 표준가스에 포함되어 있는 40종류의 물질 (EPA TO-14) 중에서 35종류의 물질을 대상으로 하였다.

성능/효과

철도 디젤 차량의 배출가스 중 35가지 항목에 대한 VOCs 분석 결과, benzene, chlorobenzene, tetrachloroethylene 등과 같은 저분자 물질은 엔진 출력이 증가함에 따라 농도가 증가하는 양상을 보였지만, toluene, ethylbenzene, m, p-xylene, styrene, o-xylene, 1, 3, 5-trimethylbenzene, 1, 2, 4 -trimethylbenzene 등과 같 은 고분자 물질은 2노치보다 공회전에서 농도가 높게 나타났다. 각 물질별로 평균 농도를 살펴보면 benzene이 252 ppb로 가장 높은 농도를 나타냈으며, 다음으로는 toluene이 151.4 ppb로 조사되었다. 그 외의 성분들은 1, 2, 4-trimethylbenzene이 46.
검량선은 TO느4 표준가스를 GC/MSD로 정성 분석한 후에 각 1, 5, 10, 100 ppb로 회석하여 작성하였고, 상관계수는 대부분 0.998 이상으로 나타났다. 측정항목은 TO-14 표준가스에 포함되어 있는 40종류의 물질 (EPA TO-14) 중에서 35종류의 물질을 대상으로 하였다.
그림 2에 엔진부하율 증가에 따른 BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene)와 기타 VOCs의 비율을 나타내었다. 일반적으로 자동차 오염원에서 가장 높은 농도를 나타내는 것은 toluene이지만 본 연구에서는 benzene, toluene, xylene 순으로 나타났다.
철도 디젤 차량의 배출가스 중 35가지 항목에 대한 VOCs 분석 결과, benzene, chlorobenzene, tetrachloroethylene 등과 같은 저분자 물질은 엔진 출력이 증가함에 따라 농도가 증가하는 양상을 보였지만, toluene, ethylbenzene, m, p-xylene, styrene, o-xylene, 1, 3, 5-trimethylbenzene, 1, 2, 4 -trimethylbenzene 등과 같 은 고분자 물질은 2노치보다 공회전에서 농도가 높게 나타났다. 각 물질별로 평균 농도를 살펴보면 benzene이 252 ppb로 가장 높은 농도를 나타냈으며, 다음으로는 toluene이 151.

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