국내 환기장치용 필터시험규격 개선을 위한 대기 중 미세먼지 입경분포 특성 분석 및 적용방안에 관한 연구

김지희 세종대학교 대학원 2021 국내석사

In response to the ever-worsening fine dust pollution problem in Korea, the Korean government has enforced fine dust related policies such as the installation of ventilation systems in apartments with more than one hundred households which are to be built after 2006. Currently, ventilation systems are being installed in apartments with more than one hundred households according to the government's policy. Despite the installation of the ventilation system, the result of investigation on ventilation system and filters conducted by Seoul city has confirmed that most households continue to use old filters due to lack of recognizing the concept of ventilation system and filters. The investigation results tell us that current standard, performance criteria and operation guideline related to filters for ventilation system that are installed in apartments are hard to understand by non-expert occupants. The overall contents of Korea Standard(KS) B6141, filter standard for ventilation system currently used in Korea, was first established in 2002 in accordance with Japanese Industrial Standards JIS B9908(2001). Since then, only some of the test specifications have been revised. The performance indicators in foreign standards reflect the atmospheric conditions by applying the standard particle size distribution of find dust of their country. On the other hand, for domestic filter performance indicators, the atmospheric conditions are not considered. Additionally, current filter indicators are hard for common occupants to understand. Based on these reasons, most filter making companies follow performance tests suggested by foreign filter standards to mark their filter performance rather than the performance tests suggested by domestic filter standards. In this study, necessity of performance indicators in domestic filter standard such as ePM was verified by comparing domestic and foreign filter standards. Additionally, the standard particle size distribution of Korea was proposed based on the atmospheric particle size distribution data conducted in the previous study, and characteristics were compared with the foreign standard particle size distribution. As a result, Korea atmosphere fine dust particle size distribution showed different tendency compared to foreign countries. Unlike Europe standard, which proposed two standard particle size distributions depending on the region, Korea atmosphere fine dust particle size distribution did not show great difference through regions. As for Korea, one united standard article size distribution was judged suitable enough to represent Korea particle size distribution. Performance tests of three filters with different performances index were conducted. Then test result of three filters were converted to ePM indicator to compare with two foreign standard and one proposed Korea particle size distribution. As a result, the performance indicator ePM showed great difference when different standard particle size distribution was applied for conversion. In particular, the difference in ePM was more than double in the lowest performance filter. Because ePM indicator changes according to different standard particle size distribution, domestic filter standard needs its own standard particle size distribution which can reflect the Korea atmospheric conditions. As a result of comparing and analyzing the domestic and international filter standards related to fine dust filters, it was confirmed that the domestic standard is inaccurate as they do not consider the atmospheric environment and also is not intuitive to the user. In order to derive the filter efficiency index considering the Korea atmospheric environment, the Korean standard particle size distribution was presented based on the domestic fine dust measurement data. The ePM indicators of various filters were converted with the suggested standard particle size distribution, and it was confirmed that there is a significant difference from the efficiency of the filter derived by applying the foreign standard particle size distribution. In conclusion, it is necessary to apply the Korean standard particle size distribution which considers the domestic atmospheric environment to the current filter test standards. 2000년 이후 국내에서 지속적으로 심각해지고 있는 미세먼지 문제에 맞서 정부에서는 대기오염으로 인한 실내공기질 오염을 최소화하기 위해 2006년 이후에 건설되는 100세대 이상의 공동주택에 환기시스템 설치를 의무화하는 등 추가적인 정책을 제시해왔다. 그러나 서울시에서 환기시스템이 설치되어있는 공동주택을 대상으로 안전실태 현장조사를 진행한 결과, 대부분의 세대에서 올바른 사용방법 및 필터에 대한 기본적인 개념을 인지하지 못하여 노후된 필터를 계속해서 사용하고 있는 것으로 확인되었다. 이러한 조사를 통하여 현재 국내 환기장치용 필터와 관련한 기준들이 대부분 전문가에게 맞춰져있어 비전문가인 실사용자들이 성능기준과 사용방법에 대하여 정확하게 알고 사용할 수 없다는 것을 확인할 수 있었다. 현재 우리나라에서 사용하고 있는 필터 규격인 KS B6141의 전반적인 내용은 2019년 개정된 일본의 필터 규격인 JIS B9908의 개정 전 내용을 따라 2002년에 처음 제정되었고, 이후 동일한 시험규격의 일부 내용만 수정한 상태이다. 국외 규격에서는 당국의 대기상황을 반영하기 위해 각 나라의 표준 입경분포 표준 입경분포 : 미세먼지 입경에 따른 농도 분포 그래프 를 필터 성능지표로의 환산에 적용하는 반면, 국내 필터규격의 경우 전문가가 아닌 일반 사용자들은 필터의 성능에 대하여 쉽게 파악하기 어려우며, 국내의 대기상황을 반영하지 않은 지표를 사용하고 있다. 또한 대부분의 필터업체에서도 이러한 이유로 국내 필터규격에서 제시한 것이 아닌 국외 필터규격을 따라 성능시험을 진행하며 국외 규격의 성능지표를 사용하여 각 사의 필터 성능을 나타내고 있다. 본 연구에서는 국내 필터 규격에 대한 국외 필터 규격과의 비교분석을 통하여 실사용자들이 더 쉽고 효과적인 필터 선택을 할 수 있도록 추가적인 표준 입경분포 제시 및 ePM ePM (Particulate Matter efficiency) : 특정 필터의 PM (Particulate Matter)에 따른 제거 효율 과 같은 직관적인 성능지표가 다는 것을 확인하고, 사전 연구에서 진행된 국내 대기 입경분포 데이터 및 국외 표준 입경분포와의 특성 비교를 하였다. 그 결과 국내에는 국외와는 또 다른 대기 중 미세먼지 입경분포 경향이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 지역에 따라 2개의 입경분포를 다르게 제시한 유럽과는 다르게 국내에는 지역별 대기환경 차이가 크지 않아 하나의 자체적인 표준 입경분포 제시가 필요하다고 판단하였고, 그에 따라 종합대기측정소에서 측정된 데이터를 바탕으로 국내 표준 입경분포를 제시하였다. 또한 성능이 각기 다른 3가지 필터의 성능시험을 진행하였으며, 그 결과에 국외에서 제시한 표준 입경분포 2가지와 본 연구에서 제시한 국내 대기 중 표준 입경분포를 각각 ePM 성능지표로의 환산에 적용하였다. 그 결과 총 세가지 필터의 동일한 시험 결과를 바탕으로 적용되는 표준 입경분포만 다르게 환산했음에도 불구하고 성능지표를 나타내는 ePM 효율은 각 국가별로 다르게 나타났고, 특히 세 종류의 필터 중 가장 성능이 낮았던 필터에서는 ePM 효율 차이가 두 배 이상 나타났다. 이를 통해 성능지표로의 환산에 적용되는 표준 입경분포에 따라 필터의 성능을 나타내는 지표는 달라지기 때문에 국내 필터규격에도 현재 대기상황을 반영할 수 있는 자체적인 표준 입경분포의 제시가 필요함을 확인하였다. 더불어 실제 국내 미세먼지 데이터를 바탕으로 국내 대기 상황을 반영한 성능지표를 통해 특정 필터 선택을 하였을 경우 필터 효율에 대한 직관적인 판단이 가능함을 검토하여 국내 환기장치용 필터를 위한 시험 규격에 추가적인 개선이 필요함을 강조하고자 하였다.

침출수 내 공존용매에 의한 소각재의 PCDDs/DFs 용출증대효과에 관한 연구

김희종 서울시립대학교 2005 국내석사

국 문 요 약 본 연구는 폐기물 소각시설에서 발생된 소각재가 매립될 경우, 매립 폐기물의 분해과정에서 발생하는 다양한 공존물질에 의한 소각재 내 PCDDs/DFs 용출특성을 평가하기 위해 소각시설 소각재의 입경별 다이옥신 분포 특성을 조사하고 폐기물 분해과정에서 발생될 수 있는 유기성 공존물질에 의한 다이옥신 용출특성을 파악하고자 하였다. 4개 소각시설 바닥재의 체분석 결과 입경 범위는 0.075mm이하에서 최대 50mm까지 나타났으며 주 입자분포는 1-4.75mm와 1mm이하로 각각 평균 30.3%와 28.8%를 차지했다. 반면 비산재는 대부분 1mm이하의 입경을 가진 것으로 나타났다. 또한 소각재의 입경별 중금속(구리, 아연, 납, 크롬, 카드뮴) 함유량 및 용출량은 시설별로 큰 차이를 보였으며, 특히 일부 1mm이하의 바닥재에서는 비산재 보다 높은 중금속 농도를 보였으나 국내 지정폐기물 용출기준을 초과하지 않는 것으로 나타났다. 각 소각시설의 바닥재와 비산재를 입경에 따라 PCDDs/DFs 농도를 평가한 결과, 바닥재는 입경이 1mm이하인 것이 1mm이상인 것보다 높은 함유량을 보였으며 1mm이하의 바닥재는 비산재에 준하는 높은 농도를 나타내었다. 또한 위의 실험에서 가장 높은 농도를 보였던 B시설의 경우, 바닥재와 비산재의 입경범위(0.075이하, 0.075-1, 1-4.75, 4.75-10 및 10mm이상)를 세분화하여 평가하였고 그 결과 0.075mm이하와 0.075-1mm 범위에서 바닥재는 3.017와 1.462ng-TEQ/g로 그리고 비산재는 4.81와 3.93ng-TEQ/g로 나타나 동일한 입경에서 바닥재는 비산재에 준하는 농도의 PCDDs/DFs를 함유하는 것으로 나타났다. 반면 모든 시설 소각재의 이성체 분포 패턴은 입경과 상관없이 유사한 패턴을 보였으며, OCDD를 비롯한 7,8염화물의 비율이 높은 것으로 나타났다. 매립된 일반폐기물의 분해과정에서 발생하는 다양한 유기성 공존물질(메탄올, 에탄올, 아세톤, 프로판올 및 아세트산)에 의한 소각재 내 PCDDs/DFs 용출특성을 평가한 결과, 수용액 상에서 모든 용매의 비율이 10, 30, 60 및 100%(V/V)로 증가함에 따라 PCDDs/DFs의 용출 농도 역시 지수 함수적으로 증가하였으며 각 용매 10%(V/V) 수용액에서 용출되는 PCDDs/DFs 농도는 4.5pg/g(0.2pg-TEQ/g)~111.7pg/g(1.4pg-TEQ/g)의 범위로 증류수를 이용한 용출 농도 2.49pg/g(0.199pg-TEQ/g)보다 1.8~44.8배의 범위로 높게 나타났다. 특히, 100%에서의 용출량은 316.2pg/g(10.87pg-TEQ/g)~154667pg/g(2595pg-TEQ/g)의 범위로 최대 6만 배에 이르는 PCDDs/DFs가 용출되는 것으로 나타났다. 또한 대상 용매에 따라 용출량의 큰 차이를 보였는데, 그 중 메탄올은 100%(V/V)에서 최대 전체 소각재 농도의 약 0.11%(0.22% in TEQ)로 가장 낮은 용출량을 보인반면 프로판올과 아세트산은 100%(V/V)에서 최대 29.7%(37.2% inTEQ)와 54.9%(60.8% in TEQ)로 가장 높은 용출량을 나타냈다. 용출액에서의 PCDDs/DFs 이성체 분포패턴은 용매의 종류나 비율에 상관없이 소각재에서의 이성체 분포패턴이 동일하게 유지되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과, 매립지 내 유기성 공존물질은 소각재 내 PCDDs/DFs 용출에 영향을 미칠 수 있는 것으로 판단되었고, 특히 1mm이하의 바닥재는 동일입경 비산재에 준하는 높은 농도의 PCDDs/DFs를 함유하므로 바닥재의 매립처분 시 이에 대한 고려가 필요한 것으로 사료된다. 주요어 : 소각재, PCDDs/DFs, 폐기물 분해과정, 공존용매, 입경분포, 용출 특성

비점오염원 저감을 위한 부상공법의 최적설계 및 개선효과 분석연구

전건 서울시립대학교 일반대학원 2021 국내박사

우리나라는 강우가 하절기에 집중되는 경향과 공공수계(Water Public Zone : WPZ)로 유입되는 오염물질의 첨두농도와 유량부하가 비교적 짧은 유입시간에 발생하는 현상 및 공공수계로 유량 및 오염물질의 첨두부하가 집중하는 경향이 있다. 따라서 오염물질의 제거에 필요한 처리시간이 짧아 비점오염원 처리 및 관리가 어려운 실정이다. 특히 강우시 짧은시간에 유입하는 초기유출수(Initial Rainfall for Runoff, IRR)와 합류식 하수관거 월류수(Combined Sewer Over -flows, CSOs)를 적정하게 처리하기 위해 여러공법들이 다양하게 연구되고 있다. 처리공법들 중 부상공법이 침전 및 여과 공법과 함께 처리공법중 하나로 운영되고 있다. 특히 부상공법이 우리나라의 수계관리에 적합하여 다수 적용되어 운전 중에 있다고 보고되고 있다. 부상공법이 비교적 짧은 처리시간을 장점으로 가지기 때문이다. 부상공법은 처리시간동안 방류수계의 요구제거율까지 효율을 향상시키기 위하여 압력을 높이거나 공급공기량을 증가시키는 방법 등이 고려되고 있다. 부상공법 처리효율과 관련하여 선행연구에서는 운전압력, 공급공기량, 부유물질, 부상시간을 대상으로 연구가 진행되어 왔다. 환경부 수처리시설 설계운영지침에 있어서도 부상공법의 기술진단, 운전평가 그리고 진단결과 판단 시 Air/Solid raio를 주요인자로 사용한다. 하지만 공급공기량을 일정하게 유지한 Air/Solid ratio 운전조건에서도 부상공법의 제거효율은 서로 다르게 나타나 평가와 진단에 한계를 갖는 것으로 나타났다. 보다 신뢰성이 높은 부상공법의 진단을 위해서는 추가적인 관련 영향인자의 적용이 필요할 것으로 판단되었다. 따라서 본 연구에서는 부상공법에 대한 운전압력, 공급공기량, 부유물질(SS)농도, 체류시간의 연구뿐만 아니라 기포발생장치별 입경분포를 측정하는 분석방법을 연구하여 입경분포에 따른 부상효율을 평가하였다. 또한 부상공법의 효율을 검토하기 위하여 G시의 H하수처리장 초기유출수를 대상으로 pilot plant를 운전하였다. 그 결과로 얻은 처리효율을 적용하여 주거지역과 산업지역의 강우시 유출특성에 따른 수질과 유량 시험결과 및 이러한 초기강우 유출특성을 토대로 하고 SWMM모형을 활용하여 검증한 후 부상공법을 최적설계하는 연구를 수행하였다. 실험결과, 기존 연구에서 정규분포로 가정하였던 부상공법의 기포발생장치별 입경분포는 작은기포입경이 집중하여 생성되는 기포발생장치에서 우비대칭분포를 나타내었다. 이러한 입경분포의 고유한 특성은 서로 다른 압력,공급공기량 조건에서도 유지되며 기포발생장치별로 특징되었다. pilot plant를 운전하여 초기유출수의 부유물질에 대하여 동일한 운전조건에서 우비대칭분포를 나타내는 기포발생장치의 효율이 대칭분포를 나타내는 경우보다 높게 나타남을 실증하였다. 부상공법의 처리효율을 SWMM모형에 적용하고 수질 매개변수를 구축하여 실측값을 잘 모사할 수 있는지 여부를 검증하였다. 10년, 20년, 30년 강우강도별 유출량을 적용하여 부상공법을 최적설계하였다. Lately heavy and short rainfall frequently happen in Korea. This trend makes hydraulic retention time short that needs to treat "(Initial Rainfall for Runoff, IRR) and (Combined Sewer Overflows, CSOs)" at inlet manhole and stormwater discharge. So, in relatively short periods of time to treat this "IRR and CSOs", flotation method is a best way with it's high surface loading rate in water quality control of water public zone. Flotation method can be applied to HRT (10min). This method is different from other methods like as filtering, settlement, coagulation. This method can get the water quality to discharge at levels of water public zone guide line. In this study, there is a research of effects with parameters that is evaluated the relation between each parameters with removal efficiency. Air/solid ratio and HRT is universally applied as a factor for evaluating technology inspection in operation diagnosis. Otherwise, there are many different results of removal efficiency at a same air/solid ratio and HRT. The characteristics of particle sizes, inflow, distribution of bubble populations and system driving pressure should also apply to inspection and evaluation as parameters. Therefore, in this study with lab. scale floating method by the testing distribution of critical diameter of air bubble populations, bubble distribution characteristics was estimated by using laser bubble counter and verified removal efficiency with sand and silt general soil. Also, floating times were counted by timer. On the basis of this Lab. test results, pilot plant for verification is operated at "H" sewage treatment plant for a check the removal rate of flotation method with water from inlet manhole of a "CSOs and storm discharge as a IRR". Through results of this research, characteristics of bubble distributions can become another parameter for evaluating technology inspection and evaluation on operation diagnosis. And, unlikely traditional research of environmental technology that persuits peak efficiency in using only air/solid ratio and HRT parameters to explain removal efficiency, this methods reflected all parameters like as system driving pressure, bubble distribution, floating time, particle characteristics also air/solid ratio, HRT. It is possible to enchance the removal efficiency in same operation conditions and to explain more clearly the difference between removal efficiency. Because, efficiency is different in the same condition of air/solid ratio and HRT. The trend of bubble distributions like as leptokurtic right skewed distribution are more effective method than others. This method could have a more possiblity to enhance removal floating efficiency by a trend of bubble distributions in same floating operation conditions. By applying the removal rate for each water quality item obtained from G city H pilot plant performance, A rainfall runoff analysis model (as EPA-SWMM) was constructed in the target area (residential area and industrial area). And by performing a simulation, the runoff and water quality were predicted. For reducing non-point pollutant sources, this method is suitable for target area. It can be optimized by SWMM modeling.

입자상 PCBs의 입경분포와 건식 침적에 관한 연구

신혜정 이화여자대학교 과학기술대학원 2000 국내석사

PolyChlorinated Biphenyls (PCBs)는 두 개의 phenyl기에 10개 이하의 염소가 치환된 형태의 화학물질로, 유전체로의 특성이 좋기 때문에 여러 가지 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되었다. 그러나 PCBs는 체내에서 암을 유발시키고, 호르몬의 정상적인 작용을 방해하는 등 인체에 위해성을 미친다. PCBs는 환경에서 분해가 잘 되지 않고, 대기 중에서의 체류시간이 길어 대기중 이동이 주된 이동 경로로, 배출원이 없는 극지방에서도 동물의 지방조직이나 물고기의 체내에서 발견된다. 1980년 이후 미국의 연구에서 5대호에 유입되는 PCBs의 최소 50%에서 90%는 대기 침적에 의한 것임이 밝혀지면서 대기 침적에 관한 관심이 고조되었다. 그러나 국내에서는 분석과 측정의 어려움으로 인하여 PCBs의 건식 침적 연구가 활발히 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 총입자상 물질과 입자상 PCBs의 공간적인 건식 침적 특성을 연구하기 위해서 1999년 여름 (8/10 ~ 8/14, 1999)에는 7개의 채취 장소 (서울, 인천, 양평, 양수리, 화천, 충주, 덕적도)에서, 가을 (11/9 ~ 11/14, 1999)에는 3개의 채취 장소 (서울, 인천, 양수리)에서 대기중 입자상 PCBs의 입경 분포별 농도와 건식 침적량을 측정하였다. 건식 침적량은 그리스 대체 표면을 이용하여 측정하고, 입경 농도 분포는 cascade impactor를 이용하여 10 ㎛ 이하 6개 입경 농도를, CPRI를 이용하여 6.5 ㎛ 이상 4개 입경 농도를 측정하여 0.1 ㎛ ~ 100 ㎛ 사이의 입경 분포를 파악하였다. 건식 침적 속도 추정 모델인 Sehmel-Hodgson 모델을 통해 계산한 PCBs의 건식 침적량과 측정한 건식 침적량을 비교하여 모델의 적합성을 알아보았다. PCBs의 건식 침적 속도는 측정한 건식 침적량과 농도의 상관 관계를 regression method를 이용하여 통하여 구하였다. PCBs는 동족체별로 물리적 성질과 독성학적 특성이 달라지므로, 입자상 PCBs의 대기중 농도와 건식 침적량을 동족체별로 구별하여 살펴보았다. 대기 중 입자상 물질의 농도는 26.9 ㎍/m3 ~ 357.2 ㎍/m3 로 나타났으며 도심 지역인 서울과 인천은 높은 질량 농도를 보이며 미세 입자의 농도가 전체의 80%를 차지하였다. 건식 침적량은 12.1 mg/m2/day ~ 289.0 mg/m2/day 로 나타났으며 전체적으로 가을철이 여름철에 비해서 높은 건식 침적량을 보인다. 이는 가을의 풍속이 여름에 비해서 2배 이상 높기 때문이라고 생각한다. 시료 채취 장소와 기간에 따라서 입자상 PCBs의 대기중 농도는 0.05 ng/m3 ~ 0.74 ng/m3 으로 나타났다. 입자상 PCBs의 농도 중 거대 입자에 결합하고 있는 비율이 2% 정도밖에 되지 않고, 단위 입자 질량당 결합하고 있는 PCBs의 질량비를 살펴보면 미세 입자에 결합하고 있는 PCBs의 질량비가 거대 입자의 2배에서 6배정도 높게 나타났다. 이는 미세 입자의 유기 탄소 영향으로 PCBs가 미세 입자에 선택적으로 상분포하기 때문으로 보인다. 미국에 비해 우리나라의 대기 중 PCBs 농도가 더 높게 나타났다. 입자상 PCBs의 농도는 미세 입자에서는 tetra-C.B.가 거대 입자에서는 hexa-C.B.가 높게 나타났다. PCBs의 건식 침적량은 16.69 ng/m2/day ~ 168.37 ng/m2/day 로 나타났으며 대기 중 존재하는 입자상 PCBs의 8.2 ~ 16.4% 는 건식 침적에 의해서 제거되는 것으로 나타났다. 동족체별로는 tri-C.B.가 가장 낮은 건식 침적량을 보이고 penta-C.B., hexa-C.B.가 높은 건식 침적량을 보인다. 거대 입자에 결합한 PCBs의 농도가 2% 밖에 되지 않음에도 불구하고 거대 입자 PCBs의 건식 침적량은 전체의 10% ~ 80% 를 차지하고 있다. 이를 통해 거대 입자가 건식 침적에 미치는 기여도가 큼을 알 수 있고, 건식 침적 연구에서는 미세 입자와 함께 거대 입자도 중요한 요소임을 알 수 있다. Sehmel-Hodgson 모델의 적합성을 알아보기 위해 입자의 건식 침적 속도를 추정하여 PCBs의 건식 침적량을 계산하였다. PCBs의 추정한 건식 침적량과 측정한 건식 침적량은 비교적 잘 일치하고 있어 Sehmel-Hodgson 모델이 PCBs의 건식 침적 속도 추정에 적합하게 사용되고 있음을 보여준다. 새로운 방법으로 PCBs의 건식 침적 속도를 regression method를 이용하여 구하였다. 미세 입자의 경우는 0.16 cm/sec, 거대 입자의 경우 20.9 cm/sec 의 건식 침적 속도를 나타내었다. 서울과 인천이 PCBs의 주된 배출원이라고 가정하고 연구를 진행한 결과, 서울과 인천의 PCBs의 입경 농도와 건식 침적량 모두 다른 지역에 비해서 크지 않게 나타났고 이를 통해서 서울과 인천이 PCBs의 주 배출원이 아닌 것으로 보인다. 주제어: PCBs, 공간적 분포, 건식 침적량, 입경별 농도 분포, 건식 침적 속도, Sehmel-Hodgson 모델, 내분비계 장애물질 PolyChlorinated Biphenyls (PCBs) are stable compounds and harmful to human health. It was reported that major fractions of PCBs in water bodies are from atmospheric deposition. Dry deposition fluxes and the particles size distributions of PCBs are measured at several sites in Korea in summer and fall of 1999 to characterize the spatial distribution of PCBs levels in the air and their dry deposition fluxes. Samples were taken at the 7 sampling sites (Seoul, Inchon, Yangpyung, Yangsuri, Dukjuk Island, Hwachon) in August 10 ~ 14, 1999 and 3 sampling sites (Seoul, Inchon, Yangsuri) in November 9 ~ 14, 1999. Greased strips were used to measure the PCBs dry deposition fluxes. A cascade impactor and a CPRI were used to determine the size distributions of PCBs. The Sehmel-Hodgson model was used to estimate dry deposition velocity and dry deposition fluxes. Also, dry deposition velocities of PCBs were calculated from the relationship between the measured particulate PCBs deposition fluxes and the particle size distribution data by regression. Further, PCBs homologue flux and concentration were checked due to their different toxic and physical characteristics. The total particle mass concentrations ranged between 26.9 ㎍/m3 and 357.2 ㎍/m3 at the sites. The particle mass concentrations at the urban sites (Seoul and Inchon) are higher than these at other sampling sites (Yangpyung and Yangsuri). Fine particles consist of more than 80% of the total particle concentration. The deposition fluxes of total particle matter ranged between 12.1 mg/m2/day and 289.0 mg/m2/day. The deposition fluxes of the fall samples are higher than the summer samples because of the high wind speed during fall. The particulate PCBs concentrations are between 0.05 ng/m3 and 0.74 ng/m3. PCBs in coarse particles consisted of 2% of the total PCBs concentrations probably due to the preferential absorption of PCBs in organic materials which are mainly in the fine fractions of particles. The PCBs concentrations in Korea are higher than these in US. Tetra-C.B. and hexa-C.B. are major homologue species in fine particle and coarse particle, respectively. The dry deposition fluxes of PCBs are between 16.69 ng/m2/day and 168.37 ng/m2/day. Fluxes of penta-C.B. and hexa-C.B. accounted for major total PCBs flux. While the PCBs concentrations in coarse particle are only 2% of the total PCBs concentration, the PCBs flux from coarse particle fraction account from 10% to 80% of the total PCBs flux. Thus, coarse particle fraction is important for dry deposition of PCBs. The estimated PCBs flux using the Sehmel-Hodgson model is compared with the measured flux. The predicted PCBs flux data agree well with the measured flux data. From the regression method, the deposition velocity is estimated, 0.16 cm/sec for fine particulate PCBs and 20.9 cm/sec for coarse particulate PCBs, respectively. The deposition velocity of coarse particulate PCBs is 100 times higher than these of fine particulate PCBs. Both the ambient PCBs concentrations and dry deposition fluxes show no apparent trend on the site dependency. Keywords: PCBs, spatial distribution, dry deposition flux, size distribution, dry deposition velocity, Sehmel-Hodgson model, Endocrine disrupter

입자상 PAHs의 입경분포와 건식 침적에 관한 연구

이지이 이화여자대학교 과학기술대학원 2001 국내석사

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(다환방향족 탄화수소류, 이하 PAHs)는 두 개 이상의 벤젠 고리형태의 탄화수소이다. PAHs에는 강한 발암성 혹은 돌연변이원성을 가진 화합물들이 포함되어 있고, 주변 대기에 널리 분포되어 있을 가능성이 높기 때문에 일반대중이 쉽게 노출될 수 있다. 대기에 존재하는 PAHs는 여러 경로를 통해 배출되는데, 주로 화석연료등과 같은 유기물의 불완전 연소 과정이나 코크스 제조와 같은 석탄 변환 과정 등을 통하여 발생한다. 화합물의 종류에 따른 증기압과 주변공기의 온도에 따라 PAHs는 대기중에서 대부분 입자상으로 존재하며, 부분적으로는 기체상으로 존재할 수도 있다. 대기중 PAHs의 주요 제거기작은 지표면으로의 침적이다. PAHs의 대기에서의 침적은 비나 눈에 의한 습식침적, 건식침적 및 가스상 물질의 대기-수체간 교환에 의하여 이루어진다(Bidleman, 1988). 미국에서는 1980년 중반부터 대기 오염 물질의 수계로의 침적에 대한 연구를 수행하여 PAHs를 포함한 반휘발성 유기화합물(Semivolatile Organic Compounds; 이하 SOCs)의 대기침적이 5대호의 수질에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다(Hoff et al., 1996). 이에 본 연구에서는 총 입자상 물질과 입자상 PAHs의 공간적인 건식 침적 특성을 연구하기 위해서 1999년 여름 (8/10 ~ 8/14, 1999)에는 7개의 채취 장소 (서울, 인천, 양평, 양수리, 화천, 충주, 덕적도)에서, 가을 (11/9 ~ 11/14, 1999)에는 3개의 채취 장소 (서울, 인천, 양수리)에서 대기중 입자상 PAHs의 입경 분포별 농도와 건식 침적량을 측정하였다. 건식 침적량은 그리스 대체 표면을 이용하여 측정하고, 입경 농도 분포는 cascade impactor를 이용하여 10 ㎛ 이하 6개 입경 농도를, CPRI를 이용하여 6.5 ㎛ 이상 4개 입경 농도를 측정하여 0.1 ㎛ ~ 100 ㎛ 사이의 입경 분포를 파악하였다. 건식 침적 속도 추정 모델인 Sehmel-Hodgson 모델을 통해 계산한 PAHs의 건식 침적량과 측정한 건식 침적량을 비교하여 모델의 적합성을 알아보았다. PAHs의 건식 침적 속도는 측정한 건식 침적량과 농도의 상관 관계를 regression method를 이용하여 통하여 구하였다. PAHs 화합물 중 16개의 화합물을 선정하여 정성 분석하였는데, 회수율의 문제로 인해 그 중 12개의 화합물만 정량 분석하였다. 시료 채취 장소와 기간에 따라서 입자상 PAHs의 대기중 농도는 6.69 ~ 107.35 ng/㎥ 으로 나타났다. 입자상 PAHs의 농도 중 거대 입자에 결합하고 있는 비율이 여름철 인천을 제외하고는 10% 정도밖에 되지 않고, 단위 입자 질량당 결합하고 있는 PAHs의 질량비를 살펴보면 미세 입자에 결합하고 있는 PAHs의 질량비가 거대 입자의 최소 3.4 배에서 최대 104.5배까지 높게 나타났다. 이는 PAHs 화합물은 배출초기에 대부분 미세입자영역에 분포한다는 사실을 입증한다. PAHs의 건식 침적량은 여름철에는 6.4 ~16.1 ㎍/㎡/day 이고 가을철의 경우 5.9 ~ 8.5 ㎍/㎡/day 로 나타났으며 이번 연구에서 가장 높게 나타난 입자상 PAHs 화합물은 benzo(k)flouren으로 (4.49 ㎍/㎡-day) 여름철 화천, 양평에서 나타났다. 발암성 물질로 알려진 benzo(a)pyren은 여름의 경우 양수리를 제외한 모든 지역에서 검출되었고, 이 물질의 건식 침적량은 0.20 ㎍/㎡-day ~ 2.38 ㎍/㎡-day 범위에 있다. 10㎛ 이상의 거대입자영역의 입자상 PAHs의 농도가 전체의 약 10%정도밖에 되지 않음에도 불구하고 건식 침적량의 최소 50%에서 최대 90%를 차지하고 있었다. 대기 중 입자상 PAHs의 농도 중 거대입자영역의 비율이 약 32.4%를 차지하는 여름철 인천의 경우 거대입자영역이 차지하는 건식 침적량은 90%였고, 최대값을 나타내었다. 이를 통해 거대 입자가 건식 침적에 미치는 기여도가 큼을 알 수 있고, 건식 침적 연구에서는 미세 입자와 함께 거대 입자도 중요한 요소임을 알 수 있다. Sehmel-Hodgson 모델의 적합성을 알아보기 위해 입자의 건식 침적 속도를 추정하여 PAHs의 건식 침적량을 계산하였다. PAHs의 추정한 건식 침적량과 측정한 건식 침적량은 비교적 잘 일치하고 있어 Sehmel-Hodgson 모델이 PAHs의 건식 침적 속도 추정에 적합하게 사용되고 있음을 보여준다. 또한 PAHs의 건식 침적 속도를 회귀법을 이용하여 구하였다. 미세 입자의 경우는 0.075 cm/sec, 거대 입자의 경우 0.66 cm/sec 의 건식 침적 속도를 나타내었다. 서울과 인천이 PAHs의 주된 배출원이라고 가정하고 연구를 진행하였으나, 서울과 인천의 PAHs의 입경 농도와 건식 침적량 모두 다른 지역에 비해서 크지 않게 나타났고 이를 통해서 서울과 인천이 PAHs의 주 배출원이 아닌 것으로 보이고 모든 지역에 국부적 배출원이 있을것으로 생각한다. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) consist of two or more fused aromatic rings interlinked in hydrocarbons. PAHs include carcinogens or mutagenic compounds. Aerial fluxes of PAHs consist of rain and snow scavenging of vapors and particles, dry deposition of particles, and vapor exchange across the air-water interface. Since the mid-1980s atmospheric deposition of semivolatile organic compounds (SOCs) to the earth surface has been recognized as an important pathway. Dry deposition fluxes and the particles size distributions of PAHs were measured at several sites in Korea in summer and fall of 1999 to characterize the spatial distribution of PAHs levels in the air and their dry deposition fluxes. Samples were taken at the 7 sampling sites; Seoul, Inchon, Yangpyung, Yangsuri, Dukjuk Island, Hwachon in August 10 ~ 14, 1999 and 3 sampling sites; Seoul, Inchon, Yangsuri in November 9 ~ 14, 1999. Greased strips were used to measure dry deposition fluxes. A cascade impactor and a CPRI were used to determine the size distributions of PAHs. The Sehmel-Hodgson model was used to estimate dry deposition velocity and the multi-step method was need to estimate dry deposition fluxes. Also, dry deposition velocities of PAHs were estimated from the relationship between the measured particulate PAHs deposition fluxes and the particle size distribution data. The particulate PAHs concentrations were between 6.69 and 107.35 ng/㎥. PAHs in coarse particles consisted of 10% of the total PAHs concentrations except in Inchon, probably due to initial discharge of PAHs distribute to fine particle. The dry deposition fluxes of PAHs are between 6.4 and 16.1 ㎍/㎡/day in summer and 5.9 and 8.5 ㎍/㎡/day in fall. The fluxes of benzo(k)flouren(4.49 ㎍/㎡/day) accounted for major total PAHs flux at Hwachon and Yangpyeng in summer. Benzo(a)pyren is known carcinogens and are detected from all sites except Yangsuri. The fluxes of benzo(a)pyren were between 0.20 and 2.38 ㎍/㎡/day. While the PAHs concentrations in coarse particle are only 10% of the total PAHs concentrations, the PAHs fluxes from coarse particle fraction account from 50 to 90% of the total PAHs fluxes. Thus, coarse particle fraction is important for dry deposition of PAHs. The estimated PAHs fluxes using the Sehmel-Hodgson model is compared with the measured fluxes. The predicted PAHs flux data agree well with the measured data. From the regression method, the deposition velocity of 0.075 cm/sec for fine particulate PAHs and 0.66 cm/sec for coarse particulate PAHs, respectively are obtained. Both the ambient PAHs concentrations and dry deposition fluxes show no apparent trend on the site dependency.

熔接 FUME의 粒經分布에 관한 연구

박장양 韓瑞大學校 敎育大學院 1998 국내석사

에어로졸 입경분포가 강우중 대기오염 물질 제거에 미치는 영향

金淳泰 아주대학교 2002 국내박사

다른 대기오염 현상과는 달리 산성우는 영향 범위가 비교적 광범위하고 강우 pH에 대한 오염원-수용원 관계를 명확하게 설명하기 어렵다. 현재까지 산성우에 대한 많은 연구가 수행되어 왔으나 아직까지 규명해야 할 부분들이 많이 남아 있다. 특히, 초기 강우 산도에 중요한 역할을 하는 에어로졸 영향을 분석한 기존 연구는 매우 제한적이다. 본 연구는 강우시 측정실험과 함께 산성우 현상에 대한 물리화학적 특성을 보다 자세히 밝히기 위해 모델을 개발하고 모사를 통해 이를 설명하고자 하였다. 모델은 일차원적인 below-cloud scavenging을 대상으로 SO_2, HNO_3, NH_3, CO_2 가스의 물질전달식에 의한 가역적 흡수와 액상에서의 이온화 및 평형, H_2O_2와 O_3에 의한 S(IV)의 산화, 그리고 종말속도 차에 의한 액적의 에어로졸 흡착 및 액상내 이온화 물질 농도 변화 등을 고려하였으며, 강우 강도에 따른 액적의 크기 분포와 액적-액적 충돌에 의한 수 농도 및 액상 농도 변화 등도 고려되었다. 모사결과를 살펴보면 초기조건에 따라 오염물질별로 강우에 의한 제거 효율에 차이를 보였으며, 액적 pH 역시 변화를 보였다. 가스상 오염물질의 경우 낙하거리가 증가함에 따라 흡수량이 증가하여 액적내 이온 농도가 높아졌으며, 액적 크기가 감소할수록 물질전달계수 ㎏, 표면적 부피비 β가 증가하고 종말속도 u_irk 감소함에 따라 고농도를 보였다. 강우강도가 커질수록 오염물질의 제거율은 증가하였다. 구름지역에서 오염물질 흡수로 인해 강우의 pH가 낮아진 경우 산성 가스물질의 제거율은 낮아지는 반면, 중화물질인 NH_3의 흡수율은 상승하였다. 에어로졸은 초기 30분 내에 대부분 제거되었으며, 수용성 성분에 따라 액상 농도가 변화하였다. 특히, 작은 액적일수록 제거효율이 높아 에어로졸에 의한 영향이 크게 증가하였다. 다른 이온농도와는 달리 NH_4^+의 경우 작은 액적에서 에어로졸 세정에 의한 농도 증가가 낮게 나타났으며, 이는 대기중 NH_3 농도와 평형에 의해 흡수된 NH_4^+ 농도 중 일부가 강우초기에 대기중으로 방출되기 때문이다. 강우강도 10 mm/hr시 직경 3 ㎛ 이상 입자의 반감기 t_1/2은 1시간 정도로 짧게 나타났다. 민감도 분석결과, Ca^2+와 같은 에어로졸 양이온은 SO_2 제거율에 영향을 미치며 초기 강우의 pH를 상승시키는 역할을 하였다. SO_2의 반감기 t_1/2는 모사 조건에 따라 40∼500분 사이에서 변화하였다. 2시간 모사결과, 초기 SO_2 농도 중 5∼30%가 강우에 의해 제거되었으며, 20∼65%는 S(VI)로 산화되었으며, 20∼60%는 대기중에 잔류하는 것으로 나타났다. 측정 실험 결과, 초기 강우 pH는 기준 pH 5.6 보다 높게 나타났으며, 강우 시간이 경과함에 따라 pH 5.0 이하로 낮아졌다. 특히, 초기 강우의 이온 성분 중 Na^+, Ca^2+, Cl^- 농도가 높고, 강우 후기에는 매우 낮아져 초기 강우시 에어로졸 영향이 높은 것으로 나타났다. 결론적으로 대기중 에어로졸과 가스상 오염물질 농도를 고려한 모델을 이용하여 측정치와 유사한 강우중 이온 농도 및 pH 변화를 예측하였다. 가스상 오염물질에 국한된 모사와 단일 입경의 액적과 에어로졸 분포로는 실제에 가까운 모델 모사가 제한적이며, 측정실험과 모사결과를 미뤄볼 때 산성우 모사시 가스상 오염물질 뿐만 아니라 에어로졸에 대한 영향도 반드시 고려되어야 한다. 향후 본 논문에서 모사한 입경 분포별 에어로졸 및 가스상 오염물질 제거특성 결과를 바탕으로 매개변수화 기법을 개발하여 광역 대기오염 모델에 적용하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. Unlike other air pollution phenomena, 'acid rain' has larger spatial influences and it is difficult to elucidate the source-receptor relationship. In the study of acid rain, many efforts have been devoted to better understanding of the physical and chemical mechanisms that affect the rain acidity, but much of them are still veiled. Especially, little work has been done on raindrop size distribution coupled with aerosols affecting on surface raindrop pH. Along with the field measurements, a one dimensional time-dependent acid rain model has been developed to explain physiochemical characteristics of acid rain in this work. The model simulates the below-cloud scavenging of gases and aerosol from the atmosphere and includes: ·Reversible absorption of gaseous species such as SO_2, HNO_3, NH_3, and CO_2 with different mass transfer rates for different size of raindrops. ·Dissociation reactions of absorbed chemical species balancing the equilibrium relationships among cations and anions. ·Oxidation reactions among S(IV) and absorbed oxidants such as H_2O_2, and O_3. · Dynamic behavior of aerosols and raindrops. ·Dissolution of soluble part of captured aerosols. ·This module can be used in other meteorological or air pollutants dispersion models. Simulation results showed that each air pollutant showed different scavenging rates after 2 hours of rain event, and raindrop pH varied according to initial conditions. The longer the fall distances, the higher the ion concentrations. Smaller raindrops showed higher ion concentrations by absorbing gases with higher mass-transfer coefficients and surface area-to- volume ratios and longer residence time with lower terminal velocities. High rain intensities increased scavenging rates. When raindrops were pre-acidified, scavenging rates for acidic gases decreased, whereas absorbing rate for NH_3, a base, increased. Most aerosols were scavenged within 30 min and affected on raindrop ion concentrations. Smaller raindrops had larger influences on aerosol scavenging due to higher collision efficiencies. The half-life period t_1/2 for aerosols larger than 3 ㎛ were shorter than 1 hour. Sensitivity analysis showed that cations such as Ca^2+ have influence on SO_2 scavenging rates and increased raindrop pH during initial rain events. Half-life period for SO_2 varied in the range of 40∼500 min for different initial conditions. Secondary sulfate production rates for small raindrops were 4 times higher than primary sulfate production rates, while production rates were almost same for droplets larger than 3 mm. Among the initial ambient SO_2, 5∼30% was scavenged by raindrops in the from of S(IV), 20∼65% was oxidized into S(VI), and 20∼60% was remained in the atmosphere after 2 hours of simulations. Field measurements also showed that raindrop pH during initial rain events were higher than 5.6 and slowly decreased to about 5.0 after 1∼2 hours of raining. Especially, ion concentrations such as Na^+, Ca^2+, and Cl^- were higher due to captured aerosols during the initial rain events. In conclusion, it was difficult to simulate ion concentrations in rainwater without soluble portion of aerosols and with mono-dispersed aerosol and hydrometeor. Therefore, scavenging characteristics of aerosols as well as gas-phase air pollutants considering size distributions of aerosol and hydrometeors should be included in the prediction of rainwater ion concentrations. It is expected to apply those results on regional scale models using parameterization.

黃砂時 粉塵의 粒徑分布別 汚染物質 特性에 관한 硏究

김현갑 한양대학교 환경과학대학원 1996 국내석사

하상재질의 입경분포에 따른 원환보호공의 국부세굴심 감소효과

조형준 弘益大學校 建築都市大學院 2001 국내석사

자연하천에서 장기적인 하상변동이나 국부세굴은 수리학적 인자들의 변화를 야기시켜 하천에 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 교각주위의 국부세굴은 교량의 안전을 위협하므로 세굴로부터 교각을 보호할 세골보호공이 필요하다. 그러나 현재까지의 대부분의 연구는 하상재질을 고려하지 않은 것들이 대부분이어서 현장에 적용하는데 여러 가지 어려움이 있다. 따라서, 본 연구의 목적은 중앙입경(d_50)과 기하학적 표준편차(σ_g)가 다른 다양한 하상재질에 대하여 원형교각 주위에서 국부세굴심을 측정하여 유사의 크기가 세굴심에 미치는 영향을 분석하고 입도분포에 따른 하상재질의 armouring효과를 검토하였다. 또한, 세굴발생인자의 능력을 감소시키는 방법의 하나인 원환보호공법을 이용하여 하상재질에 따른 윈환보호공의 국부세굴심 감소효과를 분석하였다. 수로폭 0.9m, 높이 0.45m, 유입·유출부의 직유로부 길이 8.0m, 수로중심 선에 대한 곡률반경이 2.5m인 180˚ 만곡수로에서 실험을 실시하였으며, 실험은 유입부의 영향을 고려하여 유입부에서 5m 떨어진 직유로부의 중심에 교각직경이 60mm인 원형교각을 설치하였다. 다양한 크기의 하상재질을 15m 높이로 포설하였으며, 교각 전면에서 세굴심측정기구를 이용하여 실시간으로 세굴심 및 세굴폭을 측정하였다. 접근유속은 3차원 유속계인 ADV(Acoustic Doppler Velocimeter)를 이용하여 모형교각의 전면부에서 측정하였다. 또한, 교각직경(b)에 대한 원환직경(W)의 비가 2인 원환을 하상 으로부터 lcm씩 아래로 위치시키면서 최대세굴심을. 측정하였다. 균등사인 경우가 비균등사인 경우에 비해 세굴심이 크게 발생였고 하상 재질의 기하학적 표준편차(σ_g)의 값이 증가함에 따라 최대세굴심이 완만하게 간소하였다. 중앙입경(d_50)이 증가함에 따라 입경이 큰 입자들은 하강류가 하상을 통과하도록 하여 흐름에너지의 일부를 소산시키기 때문에 최대세굴심이 감소하는 경향을 나타내고 있으며, Case 2와 3이 이러한 결과에서 벗어나 있다. 이것은 중앙입경(d_50)의 차이는 작지만 기하학적 표준편차(σ_g)가 Case 2, 3에 비해 Case 4와 5가 크기 때문이며 이것은 armouring효과의 영향으로 판단된다. 원환보호공이 설치되었을 때 최대세굴심이 가장 적게 발생한 위치는 최대세굴심(d_s)에 대한 원환의 위치(y_c)비 즉, y_c/d_s = 0.35~0.41일 때이며. 균등사인 Case 2, 3은 y_c/d_s ≒ 0.35, 비균등사인 Case 4, 5는 y_c/d_s ≒ 0.41에서 최대세굴심이 가장 적게 발생하였다. 따라서 균등사의 경우에는 비균등사의 경우보다 원환을 아래에 설치하는 것이 효과적이라 생각 된다. 또한, 각 하상재질에 따른 원환보호공의 최대세골심 감소효과는 거의 유사하였으며, y_c/d_s = 0.35~0.41의 범위에서 최대 감소효과는 약 53%~63%였다. Scour is the result of the erosive action due to flowing water, excavation and carried away material from the bed and banks of streams. Local scour may be defined as a decrease in the vicinity's elevation of an obstruction as a consequence obstruction's influence on flow. In this case, local scour around piers damage to safety of bridge. Therefore it require protection methods. But previous studies didn't consider bed materials, it is difficult to apply in field. This study measured local scour around cylinder bridge pier using bed materials which were variable median diameters and geometric standard deviations, and analyzed influence of sediment size for scour-depth and armoring effect of bed materials according to size distribution. Also, according to bed materials, reduction effect of local scour was investigated by using circular collar protection method. This study, Experimental tests were conducted for local scour around uniform bridge pier by circular collar and the results of the experiments were analyzed. The experiments were performed in a 0.9m-wide, 0.45m-deep flume with 8m-length. The size of circular collar were modeled with W/ b = 2 in which W is the circular collar diameter, b is the pier diameter, respectively. Scour-depth for uniform sand was larger than nonuniform sand. As increasing of geometric standard deviation, the maximum scour-depth decreased smoothly. Also, Increasing median-diameter, larger-dimater particles reduced the maximum scour-depth because of removing flowing energy. However case 2 and 3 were far from such results because geometric standard deviations were more influential than median-diameters. When a circular collar was located on bridge pier, position which minimized scour-depth was y_c/d_s = 0.35 ~ 0.41 in which d_s is the maximum scour-depth and y_c is position of a collar. In case 2 and 3 with uniform sand, positions which minimized scour-depth were y_c / d_s = 0. 35. In case 4 and 5 with nonuniform sand, the positions were y_c/d_s = 0.41. Therefore, efficient position of collar for uniform sand is lower than nonuniform sand. The reduction effect of a collar for materials was similar. The reduction effect of a collar with y_c/d_s = 0.35~0.41 was about 53~63%.

送風形 二重 霧化컵의 噴霧特性에 관한 實驗的 硏究

金京勳 전북대학교 2003 국내석사

This study describes the spray characteristics of rotary atomizer. Rotary atomizer is widely used in practical applications ranging from combustion, cooling, spray drying, agriculture and chemical. In rotary atomization, the feed liquid is centrifugally accelerated to high velocity before discharged into atmosphere. The liquid is distributed axial symmetrically on the disc or cup. The liquid extends over the rotating surface as a thin film. The degree of rotary atomization depends upon peripheral speed, air feed-rate, liquid feed-rate and atomizer design. In this work a blowing type double cup atomizer was designed. Double cup for using this study is estimated that it can be used at various ranges of liquid feed rate. Instead of liquid feed rate, air speed and cup rotating speed had an effect on the drop size characteristics. Spray characteristics such as drop size distribution and SMD(Sauter Mean Diameter) are measured by LDPA (Laser Diffraction Particle Analyser). The visualization of the spray shape was implemented camera technique and the dispersion of spray distribution was examined in order to describe the external spray characteristics. As the result of this study, the spray angle was expanded by increasing liquid feed rate and showed a decline by increasing moment. It was found that the atomization was improved significantly with the increase in the relative velocity between liquid and air, and the decrease in the liquid feed-rate improved the maximum drop size although the mean drop size was really the same. Radial dispersion data of spray distribution showed that there is a hallow cone shape with the axial symmetry in the vicinity of the cup. However, at downstream peak position of spray is located at middle sphere and spray shape has an uniformity by showing a solid cone shape. Distribution of axial dispersion index has an effect on the liquid and air feed-rate. The atomization was improved significantly with the increase in the air velocity in proportion as diminishing air nozzle area ratio between entrance and exit, but air nozzle area ratio have to be fixed according to spray shape because air nozzle has an effect on the spray characteristics.