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사업장 미세먼지, 분광학적 측정 기법으로 감시한다.
  • 등록일자
    2019-03-08
  • 조회수
    1,045

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환경부는 3월 8일부터 22일까지 시화반월공단지역에서 국내 연구진과 공동으로 분광학적 최신 기술을 활용하여 사업장에서 배출되는 미세먼지 생성 물질*을 시범적으로 조사합니다.

* 발생원에서 가스상태로 나온 물질이 공기 중에서 화학반응을 일으켜 미세먼지로 전환되는 질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물 등

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이번 공동조사는 자외선 차등흡광 분석기(UV-DOAS), 퓨리에변환 적외선분광 분석기(FTIR) 등 분광학적 측정 기법을 활용하여, 사업장을 출입하지 않고도 대기배출 사업장의 굴뚝에서 배출되는 미세먼지 생성 물질을 원격으로 곧바로 측정해 감시하는 방안을 마련하기 위해 추진됐습니다.

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여기서 차등흡광 분석기의 UV-DOAS란 Ultra-Violet Differential Optical Absorption Spectroscopy의 약자로, 자외선을 조사하여 빛의 투과율 차이를 보아 질소산화물, 황산화물 등에 대한 농도를 측정합니다. 적외선분광 분석기의 FTIR은 Fourier Transform-Infrared Spectroscopy의 약자로, 적외선을 조사하여 빛의 흡수량에 따른 질소산화물, 황산화물, 뿐만 아니라 휘발성 유기화합물의 농도 역시 측정합니다.

이번 공동조사에는 국립환경과학원, 표준과학연구원, 해양과학기술원 등 국내 연구기관 30여 명이 참여하며, 질량분석기를 장착한 이동측정차량 4대, 분광학적 측정장비인 차등흡광 분석기(UV-DOAS) 1대, 원거리 적외선분광 분석기(FTIR) 2대가 투입됩니다.

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환경부, 사업장에서 배출되는 미세먼지 생성 물질을 신속하고 정확하게 측정하기 위해
국내 연구진과 분광학적 측정 기법 개발


미세먼지의 주요 원인물질로는 질소산화물, 황산화물, 휘발성 유기화합물 등이 있는데요. 이러한 물질을 측정하기 위한 방법이 꽤나 까다롭습니다. 무거운 측정장비를 가지고 연기가 나는 높은 굴뚝까지 올라간 후에 굴뚝에 측정 장비를 설치하고, 약 두 시간 동안 시료를 채취하는 등 많은 시간과 인력 투입이 필요합니다. 또한 채취한 시료를 실험실로 운반하여 측정해야 하는데요.

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이렇게 번거로운 측정법 때문에 수많은 대기배출사업장 단속에 한계가 있어왔기에, 그동안 비교적 사용법이 간단한 미세먼지 측정 무인항공기(드론)을 미세먼지 단속에 이용해 왔습니다. 하지만 미세먼지 측정 무인항공기(드론)는 위치한 지점에서의 농도만 측정할 수 있다는 한계가 있고, 사업장 굴뚝의 미세먼지 생성물질 농도는 측정할 수 없었기에 행정처분을 위한 증빙자료로는 활용하지 못했습니다.

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그러나 이번 분광학적 측정 기법을 활용하게 되면 원격으로도 자외선(UV)나 적외선(IR)을 쬐어, 특정 파장에 흡수되는 물질의 흡광량을 측정함으로써 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 농도를 산출할 수 있게 됩니다. 이 기법은 현재 스웨덴 등 주요 선진국에서 사업장 배출가스 측정을 위해 도입·활용하고 있는 기술로서, 높은 신뢰도를 가진 기법으로 알려져 있습니다.

자외선 차등흡광 분석기 등 분광학적 측정장비로 사업장 굴뚝 농도를 측정하는 사업장 원격감시방안 마련

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기존의 굴뚝에 장비를 설치하여 시료를 채취하던 방식의 한계를 극복하기 위해, 국내 연구기관별로 다양한 분광학적 측정 기법들의 현장 적용성 평가를 실시합니다.

국립환경과학원은 차등흡광 분석기(UV-DOAS)로 굴뚝 배출가스 중 황산화물과 질소산화물을 원거리에서 측정하고, 굴뚝 자동측정장비(TMS) 농도와 비교하여 분광학적 측정방법의 신뢰도를 검증할 계획인데요. 표준과학연구원과 해양과학기술원은 원거리 적외선분광 분석기(FTIR) 등 모바일기반 분광학적 측정을 통해 질소산화물과 황산화물 뿐만 아니라 미세먼지와 오존의 생성물질인 휘발성유기화합물의 농도를 측정하고 배출량을 조사해 배출원을 파악할 계획입니다.

이와 더불어, 올해 5월에는 전세계적으로 최고의 분광학적 측정기술과 ‘솔라 오큘레이션 플럭스(Solar Occulation Flux)’ 등 최신 장비를 보유하고 있는 스웨덴의 플럭스센스(Fluxsense) 회사도 공동조사에 참여하여 분광학적 측정기법에 대한 국내 적용 가능성을 한층 향상시킬 계획입니다.

분광학적 방법으로 측정한 실제 배출량은 자동측정장비(TMS) 등 기존 방법을 활용한 배출량보다 3~10배 높게 나타나 유럽연합과 미국에서는 석유정제업에 대한 새로운 관리기법으로 이미 도입했다고 합니다.

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환경부와 국립환경과학원은 이번 공동조사 결과를 토대로 올해 하반기에 '분광학을 이용한 굴뚝 배출가스 측정방법'을 대기오염공정시험기준으로 마련할 예정입니다.

분광학적 측정 기법을 이용하면 대기배출사업장이 밀집되어 있는 산업단지를 대상으로 언제든 측정할 수 있어 대기배출 불법행위를 감시할 수 있습니다. 이로 인해 사업장 스스로가 상시 방지시설을 설치하거나 운전을 최적화하는 등 미세먼지 생성 물질을 줄이려는 노력을 강화할 것으로 기대하고 있습니다.

이렇듯 분광학적 측정 기법이 도입되면 대기 배출시설에 대한 관리가 획기적으로 향상될 것이며  분광학적 측정기술은 그간 자동측정장비(TMS)가 부착되지 않은 전국 5만 7천여 개 사업장의 미세먼지 생성물질 배출을 저감하는데 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

√ 관련자료 : [보도자료]사업장 미세먼지, 분광학적 측정기법으로 감시한다
√ 문의사항 : 대기관리과 Tel. 044-201-6911

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