초록 ▼

Ⅰ. 서 론

우리나라의 대기 중 미세먼지 농도는 그간 꾸준히 개선되었으나 2013년부터는 대기질 개선이 다소 정체되는 모습이 나타났고, 2016년에는 고농도 미세먼지 발생이 빈발하여 미세먼지에 대한 특단의 대책마련이 필요하게 되었다. 이에 정부는 미세먼지가 국민안전과 건강을 위협하는 중차대한 문제라 인식을 하고 미세먼지 문제 해결을 위한 국가적 차원의 “미세먼지 관리 특별대책(2016.6.3.)”을 확정 발표하였다. “미세먼지 관리 특별대책”에 따르면, 미세먼지 국내 발생원은 대기로 직접 배출되는 1 차 배출량과 가스

Ⅰ. 서 론

우리나라의 대기 중 미세먼지 농도는 그간 꾸준히 개선되었으나 2013년부터는 대기질 개선이 다소 정체되는 모습이 나타났고, 2016년에는 고농도 미세먼지 발생이 빈발하여 미세먼지에 대한 특단의 대책마련이 필요하게 되었다. 이에 정부는 미세먼지가 국민안전과 건강을 위협하는 중차대한 문제라 인식을 하고 미세먼지 문제 해결을 위한 국가적 차원의 “미세먼지 관리 특별대책(2016.6.3.)”을 확정 발표하였다. “미세먼지 관리 특별대책”에 따르면, 미세먼지 국내 발생원은 대기로 직접 배출되는 1 차 배출량과 가스 상으로 배출이 되어 대기 중에서 화학적 반응에 의해 생성되는 2 차 생성량을 고려할 경우 전국적으로 공장등 사업장이 41 %로 가장 높은 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 특별대책의 주요 기본방향은 국내배출원의 과학적 저감, 미세먼지·CO₂ 동시저감 신산업 육성 등이 포함되어 있으며, 국내 배출원인 사업장의 미세먼지를 저감하기 위해서 노후 석탄발전소의 친환경적 처리, 사업장 배출허용기준 강화 등의 대책을 마련하여 추진할 예정이다.

미세먼지는 사업장 굴뚝에서 입자상물질로 직접 배출되는 1차 입자와 대기 중에서 가스상 물질이 화학반응을 일으켜 생성되는 2차 입자로 분류할 수 있다. 1차 입자의 경우 그동안 입자상물질로 배출되는 먼지에 대해서만 측정 및 관리가 이루어졌으나, 최근 연구에 따르면 대기 환경 중에서는 입자형태로 존재할 수 있는 유기 또는 무기물질이 고온의 배출가스 중에서는 가스상 형태로 존재하고 있다가 굴뚝에서 배출되는 즉시 냉각 또는 응축되어 입자화되는 응축성 먼지도 1차 입자로써 관리가 필요하다는 연구가 발표되고 있다.

미국의 경우 배출가스 중 미세먼지 측정은 EPA Method 201A 및 202 측정 방법으로 배출원에서 미세먼지의 배출 특성을 조사하고 있다. 굴뚝에서 직접 배출되는 입자상물질을 싸이클론(Cyclone)을 이용하여 여과지에 포집하는 방법인 Method 201A를 이용하여 여과성 미세먼지를 측정하고 있으며, 응축성 먼지는 Method 202 방법으로 측정하고 있다. 유럽의 경우에는 여과성 미세먼지는 ISO 23210의 임팩터(Impactor)방법을 사용하여 배출원에서의 미세먼지를 측정하고 있으며 응축성 미세먼지에 대해서 ISO 25597 방법으로 연구하고 있다.

국내의 미세먼지 연구를 살펴보면 여과성 미세먼지에 대해서는 대기오염공정시험기준이 제정되어 측정을 하고 있으나, 응축성 미세먼지에 대해서는 측정 방법 정립 등 많은 부분에 대한 연구가 필요한 실정이다.

EPA Method 202 방법은 대기 환경 중에서는 정상적인 응축이 일어나지 않는 물질까지 응축시켜 응축성 먼지를 측정하게 되어, 실제 대기 중에서 자연적으로 응축되는 먼지를 과대평가한다는 지적이 있다. 따라서 대기 중 공기를 이용하여 배출가스를 희석하여 대기 상태와 비슷한 조건으로 만든 뒤 응축성 먼지를 측정하는 연구가 수행되고 있다.

본 연구는 배출가스 중 미세먼지 측정법 개선에 관한 연구로 1차 년도(2014년)에서는 임핀저를 이용한 응축성 먼지 측정방법인 EPA Method 202 방법을 검토하여 실험실 연구(Pilot Test)로 진행하였고, 2차 년도(2015년)에서는 1차 년도 연구를 바탕으로 화력발전소, 시멘트 소성로에 대한 현장 적용성 평가(Field Test)를 수행하여 응축성 먼지를 측정하였다. 3차 년도(2016년)에서는 배출구에서 대기중으로 배출되는 자연 조건과 유사한 조건으로 응축성 먼지를 측정하기 위해 배출가스를 희석하여 측정할 수 있는 희석챔버(dilution chamber)를 설계 및 제작하여 응축성 먼지를 측정하였다.

(출처 : 본문 서론 8~9p)

Abstract ▼

Traditional stationary source air emission sampling methods tend to underestimate the contribution of the sources to ambient aerosols because they do not properly account for primary aerosol formation, which occurs after the gases leave the stack. PM_2.5 primary emissions from stationary s

Traditional stationary source air emission sampling methods tend to underestimate the contribution of the sources to ambient aerosols because they do not properly account for primary aerosol formation, which occurs after the gases leave the stack. PM_2.5 primary emissions from stationary sources contain a filterable and condensable portion.

Filterable PM are particles directly emitted from a stack as a solid or liquid at stack conditions and captured on the filter of a sampling train.

Condensable PM is material that is vapor phase at stack conditions, but condense and/or reacts upon cooling and dilution in the ambient air to form solid or liquid PM immediately after discharge from the stack.

Condensable PM is not measured typically because regulations in most countries do not require sources to measure. However, the real PM_2.5 contribution to the atmosphere would be underestimated if condensable PM is not included.

Dilution sampling was used to characterize PM_2.5 including aerosols formed in the near-field plume. The dilution sampler extracted a sample stream from the stack into a mixing chamber, where it was diluted with ambient air purified by passing through a HEPA filter and activated carbon. A stream of the mixed and diluted sample was conveyed to a residence chamber where it resided for sometime to allow to condense and grow. The diluted and aged sample then passed through cyclone separators sized to remove particles larger than 2.5 ㎛, after which samples were collected on filters.

Since Condensable PM is seldom measured, very few literatures for condensable PM emission characteristics have been reported in the literature. In this study, the emission characteristics of the filterable PM and condensable PM are discussed.

The average filterable PM_2.5 concentrations for boiler is 5.47mg/m³ (B-C oil, sulfur content 0.5%), 3.87mg/m³ (B-C oil, sulfur content 0.3%), 0.07mg/m³(light oil), respectively.

The average condensable PM_2.5 concentrations for boiler is 25.55 mg/m³ (impinger method), 0.26 mg/m³ (dilution chamber method), respectively. CPM concentration measured by the impinger method is approximately 100 times greater than CPM concentration measured by the dilution chamber method.

OC and EC were measured on quartz fiber filters from the dilution chamber. OC fraction ranged from 3.6 to 6.2 % for CPM concentration measured by the dilution chamber method.

(출처 : Abstract 6~7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 6
• Ⅰ. 서 론 ... 8
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 10
• 1. 배출가스 중 미세먼지 ... 10
• 2. 배출가스 중 미세먼지 측정 방법 ... 11
• 가. 임핀저를 이용한 응축성 미세먼지 측정방법 ... 14
• 나. 희석챔버를 이용한 응축성 미세먼지 측정방법 ... 16
• 3. 희석챔버 설계 및 제작 ... 19
• 가. 희석챔버 설계를 위한 국내외 연구자료 조사 ... 19
• 나. 희석챔버 설계 조건 ... 21
• 4. 시료채취 및 분석방법 ... 24
• 가. 가스상 오염물질 측정 방법 ... 24
• 나. 입자상 오염물질 측정 방법 ... 24
• 5. 대상 시설 현황 ... 25
• 가. Pilot test ... 25
• 나. Field test ... 25
• 6. 시료 채취 조건 ... 28
• Ⅲ. 연구결과 ... 29
• 1. 미세먼지 배출현황 ... 29
• 가. 국외(EPA) 미세먼지 배출량 ... 29
• 나. 국내 미세먼지 배출량 ... 30
• 2. 가스상 물질 분석 결과 ... 31
• 가. Pilot test ... 31
• 나. Field test ... 31
• 3. 입자상 물질 분석 결과 ... 32
• 가. 여과성 및 응축성 먼지 농도 ... 32
• 나. 임핀저 방식의 응축성 미세먼지 Organic/Inorganic 농도 ... 34
• 다. 희석비에 따른 응축성 미세먼지 농도 ... 36
• 라. 배출가스 중 탄소성분 농도 ... 37
• 4. 연차별 연구내용 및 결과 ... 39
• Ⅳ. 결 론 ... 40
• 참 고 문 헌 ... 42
• 끝페이지 ... 43