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문제 정의
- 본 논문은 3000MW급 화력발전소에서 1000MW급 증설과 관련으로 발전소 주변지역으로부터 민원이 제기된 발전소 및 주변 지역의 소음현황과 소음원을 평가하고 주거지역으로 기여도가 큰 대형팬류에 대한 소음저감 방안을 검토한 사례를 기술한다.
제안 방법
- fan, 탈황설비 덕트, 주변압기, 해수순환수펌프 및 동쪽지역의 송전 철탑 등에서 측정된 소음특성을 고려하여 모델링하고 실제 소음파워를 산정키 어려워 발전소 주변지역에서 측정된 결과를 고려하여 소음파워를 정하였다. 대상 발전소 부지의 터빈건물, 보일러, 덕트, 연돌, 각종 탱크, 행정동, 물처리실, 창고에 대한 소음의 회절효과를 고려하기 위하여 모두 격실로 모델링하고 연돌 및 각종탱크 등은 원형타워 구조물로 고려하여 회절효과를 반영하였다. 여름철의 대기조건을 고려하여 온도는 30℃, 습도는 75%로 하였으며 지면은 모두 음향학적으로 부드러운 지면으로 간주하였고 지면의 높이변화는 무시하고 옥외 소음 해석 시 계산은 4m 간격으로 수행하였다.
- 대상발전소의 소음기여도를 해석하기 위하여 ISO 9613에 규정한 환경소음계산 방법을 토대로 전력연구원에서 개발한 발전소/변전소 환경소음 예측프로그램과 발전소 환경 소음 해석 코드로써 RAYNOISE를 사용하여 발전소와 주변 마을의 모델을 생성 하였다. 생성된 모델에 발전소 현장에서 측정한 소음원 값을 입력하고 소음 영향 기여도를 비교해석 하였다.
- 민원이 제기되었던 1000MW급 증설이 예정된 3000MW급 화력발전소 및 주변 주거지역에 대한 소음현황을 조사한 결과와 환경소음 예측프로그램을 사용하여 주변지역에 미치는 소음영향과 저감대책을 검토한 결과는 다음과 같다.
- 발전소 주변 마을에 전달되는 소음을 저감하기 위해 발전소 설비의 안정적 운전과 정비를 고려하여 Fig 13과 같이 방음벽을 세우는 방법과 Fan 토출부의 음원을 제거하는 방법을 검토하였다. 운전의 효율성과 경제적인 면을 고려하여 방음벽과 음원 제거방법을 조합하는 소음 저감대책을 검토 하였다.
- 대상발전소의 소음기여도를 해석하기 위하여 ISO 9613에 규정한 환경소음계산 방법을 토대로 전력연구원에서 개발한 발전소/변전소 환경소음 예측프로그램과 발전소 환경 소음 해석 코드로써 RAYNOISE를 사용하여 발전소와 주변 마을의 모델을 생성 하였다. 생성된 모델에 발전소 현장에서 측정한 소음원 값을 입력하고 소음 영향 기여도를 비교해석 하였다.
- 대상 발전소 부지의 터빈건물, 보일러, 덕트, 연돌, 각종 탱크, 행정동, 물처리실, 창고에 대한 소음의 회절효과를 고려하기 위하여 모두 격실로 모델링하고 연돌 및 각종탱크 등은 원형타워 구조물로 고려하여 회절효과를 반영하였다. 여름철의 대기조건을 고려하여 온도는 30℃, 습도는 75%로 하였으며 지면은 모두 음향학적으로 부드러운 지면으로 간주하였고 지면의 높이변화는 무시하고 옥외 소음 해석 시 계산은 4m 간격으로 수행하였다. 대상발전소는 전호기가 기저부하로 정상운전 되는 조건으로 고려하였다.
- 옥외 소음원은 발전소 옥외기기인 Booster fan, I.D. fan, 탈황설비 덕트, 주변압기, 해수순환수펌프 및 동쪽지역의 송전 철탑 등에서 측정된 소음특성을 고려하여 모델링하고 실제 소음파워를 산정키 어려워 발전소 주변지역에서 측정된 결과를 고려하여 소음파워를 정하였다. 대상 발전소 부지의 터빈건물, 보일러, 덕트, 연돌, 각종 탱크, 행정동, 물처리실, 창고에 대한 소음의 회절효과를 고려하기 위하여 모두 격실로 모델링하고 연돌 및 각종탱크 등은 원형타워 구조물로 고려하여 회절효과를 반영하였다.
- 발전소 주변 마을에 전달되는 소음을 저감하기 위해 발전소 설비의 안정적 운전과 정비를 고려하여 Fig 13과 같이 방음벽을 세우는 방법과 Fan 토출부의 음원을 제거하는 방법을 검토하였다. 운전의 효율성과 경제적인 면을 고려하여 방음벽과 음원 제거방법을 조합하는 소음 저감대책을 검토 하였다.
대상 데이터
- Fig 2는 3000MW급 발전소의 일부 설비와 주변지역의 배치도로써 발전소가 향후 1000MW용량을 북쪽부지에 확장 하여 건설할 것으로 알려지면서 북쪽마을을 중심으로 소음 민원이 제기됨으로써 발전소는 북쪽마을을 이주시키고 북서쪽 마을에 대한 소음영향 저감방안을 필요하게 되었다. 대상 발전소 평지에 위치하며 주변 주거지역은 북쪽 및 북동쪽, 북서쪽에 마을이 위치하고 있다. 대상 주거지역은 관리지역으로써 환경 평가기준은 낮의 경우 65dBA, 밤에는 55dBA로 정하고 있다.
- 대상 발전소 평지에 위치하며 주변 주거지역은 북쪽 및 북동쪽, 북서쪽에 마을이 위치하고 있다. 대상 주거지역은 관리지역으로써 환경 평가기준은 낮의 경우 65dBA, 밤에는 55dBA로 정하고 있다. 북쪽 및 P1은 북쪽 주거지역, P2 북동쪽 주거지역, P3와 P4는 서쪽주거지역의 소음 측정지점으로써 북서쪽지역 및 북쪽지역에 지향성이 큰 주 소음원은 Fig 2에서 보이는 발전소의 대형팬류로 나타내었다.
성능/효과
- (1) 대형 화력발전소의 주 옥외 소음원은 Booster fan, I.D. fan, 탈황설비, 주변압기, 해수순환수펌프 및 송전철탑 등으로 조사되었다.
- (3) 발전소 주변지역 소음레벨은 47.1~53.9dBA로서 관리 지역 권고레벨을 만족하였으나 실 주거지로써 고려하는 보수적인 심야기준 권고레벨을 초과하는 상태로써 1000 MW급의 증설이 예상되는 경우 북쪽 및 북동쪽지역은 허용치를 초과함으로 이주시키는 방안과 서쪽 및 북서 쪽지역영향을 주는 대형 팬에 대한 소음저감 대책을 제시하였다.
- (4) 환경소음 예측프로그램을 사용하여 발전소의 소음영향 해석하고 소음원 저감대책의 효과를 검토한 결과 소음 저감목표치를 달성하기 위하여 서쪽 및 북서쪽 지역에 대한 보수적인 소음 권고치를 만족하기 위해서는 I.D. fan과 Booster fan 덕트 및 탈황덕트의 주요부분에 대한 소음기 또는 흡음재처리 등과 함께 방음벽 대책에 의하여 일부외곽 지점을 제외한 대부분의 지역에서 목표치의 달성이 가능한 것으로 분석되었다.
- P1지점 소음레벨은 47dBA로서 심야시간대 보수적인 권고레벨을 2dBA를 초과하나 55dBA를 충분히 만족하였다. Booster fan 소음 성분인 300Hz가 44dBA로서 영향이 가장 크게 나타났으며 600Hz성분이 있고 269Hz성분은 I.D. fan의 영향이고 120Hz 및 240Hz는 변압기의 소음영향이며 60Hz 성분은 동쪽지역의 철탑으로부터 오는 영향으로 분석된다. 특히, 소음파워가 큰 Booster fan과 I.
- Fig 8의 저주파 특성은 Fig 6의 송전철탑근처에서 측정한 소음경향과 유사하였다. Booster fan의 300Hz 성분 소음은 35dBA 이내로 북쪽지역에 비하여 9dBA 이상 영향이 작았고 변압기의 영향으로 480Hz 및 600Hz성분의 기여율이 커진 것으로 분석되었다. 반면, 발전소 동쪽지역에 대하여 영향이 클 것으로 예상했던 해수순환수 펌프의 소음인 859Hz의 영향이나 360Hz의 주변압기의 영향의 기여율이 작게 나타났다.
- Fig 14는 기존 3000MW 중 북쪽의 2000MW에 대하여 소음 저감대책을 시행하는 경우의 결과로써 지점“1”의 소음레벨이 52.4dBA에서 46.0㏈A로 저감된 결과로 예측되었고 현장 측정 결과 49.5dBA(공사장, 바람 등 암소음 포함)를 나타내었다.
- Fig 7~10의 결과와 같이 대형 팬 소음의 영향이 북서쪽, 북쪽의 대부분은 Booster fan에 영향을 가장 크게 받는 것으로 나타났고 북동쪽은 송전탑의 60Hz소음영향과 Booster fan의 소음영향이 나타났다. 따라서 소음저감 대상 소음원은 1차적으로 Booster fan에 대한 소음저감대책 수립이 요청되는 것으로 진단할 수 있다.
- Fig 7은 북쪽마을인 P1지점(Fig 2참조)의 소음현황으로서 부지경계에서 300m 거리에 위치한다. P1지점 소음레벨은 47dBA로서 심야시간대 보수적인 권고레벨을 2dBA를 초과하나 55dBA를 충분히 만족하였다. Booster fan 소음 성분인 300Hz가 44dBA로서 영향이 가장 크게 나타났으며 600Hz성분이 있고 269Hz성분은 I.
- P2지점의 최대 소음레벨은 53.9dBA로서 보수적인 심야 소음 권고레벨을 초과하였으나 55dBA는 만족하였다. 주요 소음성분은 송전철탑 소음성분인 60Hz 및 Booster fan과 변압기의 소음성분인 600Hz와 300Hz가 나타났다.
- Fig 9는 북서쪽마을인 P3지점(Fig 2참조)의 소음현황을 보여준다. P3지점 소음레벨은 53.7dBA였으며 북동쪽 마을과는 다르게 Booster fan의 300Hz 성분이 41dBA로 영향이 가장 크게 나타났다. Booster fan 소음인 300Hz성분은 3층에 이르는 탈황 덕트의 방사 면적를 통하여 전달되는 것으로 추정할 수 있다.
- Fig 10은 북서쪽마을의 측면에 위치한 회집 마당 P4지점(Fig 2 참조)의 소음현황을 보여준다. P4지점 소음레벨은 52.4dBA였으며 주로 Booster fan 소음이 행정동과 물처리실 사이를 통하여 전달되는 영향과 탈황설비 덕트를 통하여 간접적으로 미치는 소음이 크게 나타났다.
- 9dBA로서 보수적인 심야 소음 권고레벨을 초과하였으나 55dBA는 만족하였다. 주요 소음성분은 송전철탑 소음성분인 60Hz 및 Booster fan과 변압기의 소음성분인 600Hz와 300Hz가 나타났다. Fig 8의 저주파 특성은 Fig 6의 송전철탑근처에서 측정한 소음경향과 유사하였다.
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