석탄 화력발전소 유해대기화학물질의 정성 및 정량적 분포특성 : 메타분석을 이용한

윤석규 서경대학교 2023 국내석사

환경보건법의 제정으로 환경보건종합계획을 수립, 실행하고 있으며, 그 일환으로 환경보건 취약지역의 환경개선 체계 구축이 수행되고 있다. 석탄 화력발전소 산업단지는 2019년 대기오염물질 배출량 통계 상위권을 차지하는 등 대표적 환경보건 취약지역으로 분류되고는 있으나 환경오염 현황에 대한 정보가 매우 미흡한 실정으로 환경개선을 위한 체계 구축이 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구는 체계적 문헌고찰 및 메타분석 기법을 이용하여 석탄 화력발전소 산업단지 유해대기화학물질의 정성 및 정량적 분포특성을 파악함으로써 환경보건 취약지역 중 석탄 화력발전소 산업지역 대상 환경보건종합계획 수립에 있어 기초적 자료를 구축·제공을 목적으로 하였다. 본 연구는 주요 학술 검색엔진에 발표된 국외 석탄 화력발전 산업단지 유해대기화학물질 연구물들을 수집하고 연구선정 조건에 부합되는 연구결과물들을 선정하여 체계적 문헌고찰 기법을 활용한 정성적 분석 및 메타분석 기법을 활용한 유해화학물질별 정량적 분포 특성을 분석하였다. 또한, 국내 화력발전 산업단지와의 비교를 위해 국내 산업단지 대기 중 PM2.5 및 유해화학물질의 정성·정량적 조사 결과와 비교·분석하였다. 체계적 문헌고찰 기법을 활용한 석탄 화력발전소 유해대기화학물질 정성적 분석 결과 총 24건의 연구에서 입자상물질(79%), 가스상물질(29%), 탄소(17%)·이온(8%)·원소성분(25%), PAHs(21%) 및 기타성분(8%)이 조사되었다. 총 9건의 선행연구의 메타분석 기법을 활용한 유해화학물질 병합평균농도는 PM2.5 13.25㎍/㎥, OC 3.28㎍/㎥, EC 0.58㎍/㎥, Cl- 2.10㎍/㎥, NO3-1.16㎍/㎥, SO42-2.10㎍/㎥, NH4+ 0.53㎍/㎥, K+ 0.16㎍/㎥, Na+ 0.57㎍/㎥, Ca2+ 0.46㎍/㎥, Mg2+ 0.11㎍/㎥, Al 0.2409㎍/㎥, Cr 0.1506㎍/㎥, Cu 0.0076㎍/㎥, Fe 0.2811㎍/㎥, Mn 0.0048㎍/㎥, Ni 0.0066㎍/㎥, Pb 0.2553㎍/㎥, Ti 0.0111㎍/㎥, Zn 3.0713㎍/㎥로 분석되었다. 분석 대상 물질 중 PM2.5, OC, NO3-, SO42-, K+, NH4+, Al, Cu, Mn, Ti은 국외 석탄 화력발전소 산업단지에 비해 국내 석탄 화력발전소 산업단지에서 높은 농도를 나타낸 반면 EC, Cl-, Ca2+, Mg2+, Na+, Cr, Fe, Ni, Pb, Zn은 국내 석탄 화력발전소 산업단지에서 낮은 농도를 보이는 것으로 나타났다. Enactment of the Environmental Health Act led to the establishment and implementation of a comprehensive environmental health plan. As a part of this plan, environmental improvement systems have been established in areas with poor environmental health. Coal-fired power plant industrial complexes are representative areas with poor environmental health, ranking high as a source of air pollutant emissions in 2019. However, a system for environmental improvement has not been established because data on the current status of environmental pollution are insufficient. Therefore, we established and provided basic data useful for establishing a comprehensive environmental health plan targeting coal-fired power industrial areas. We determined the qualitative and quantitative distribution of hazardous air chemicals in coal-fired power plant industrial complexes by performing a systematic literature review and meta-analysis. In the systematic literature review, we selected study outcomes that met the inclusion criteria after searching for and identifying studies related to harmful chemicals in the air near coal-fired power plant industrial complexes overseas and published in major academic journals. In addition, we compared and analyzed the results of qualitative and quantitative studies of PM2.5 and hazardous chemicals in the atmosphere of domestic industrial complexes and compared these results with those from domestic thermal power generation industrial complexes. The 24 studies involving qualitative analysis of harmful atmospheric chemicals from coal-fired power plants focused on the following topics: PM2.5(79%), gaseous matter(29%), carbon(17%), ions(8%), elements(25%), PAHs(21%), and others(8%). The pooled average concentrations of hazardous chemicals from nine previous studies were analyzed using meta-analysis and showed the following results: PM2.5 13.25µg/m3, OC 3.28µg/m3, EC 0.93µg/m3, Cl- 2.10µg/m3, NO3- 1.16µg/m3, SO42- 2.10µg/m3, NH4+ 0.53µg/m3, K+ 0.16µg/m3, Na+ 0.57µg/m3, Ca2+ 0.46µg/m3, Mg2+ 0.11µg/m3, Al 0.2409µg/m3, Cr 0.1506µg/m3, Cu 0.0076µg/m3, Fe 0.2811µg/m3, Mn 0.0048µg/m3, Ni 0.0066µg/m3, Pb 0.2553µg/m3, Ti 0.0111µg/m3, and Zn 3.0713µg/m3. The concentrations of PM2.5, OC, NO3-, SO42-, K+, NH4+, Al, Cu, Mn, and Ti were high in domestic coal-fired power plant industrial complexes, whereas concentrations of EC, Cl-, Ca2+, Na+, Cr, Fe, Ni, Pb, and Zn were low.

화학사고 유해화학물질 다경로 노출에 한 통합위해성평가에 관한 연구

정지윤 서경대학교 일반대학원 2024 국내석사

화학사고는 꾸준하게 일어나고 있으며, 부분의 경우 인체 노출 피해를 동반하고 있다. 화학사고에 한 기존 건강영향조사 결과를 보면 인체가 화 학물질에 노출되는 경로는 다양하다. 그러나 지금까지 건강위해성평가를 수 행한 부분의 연구는 단일경로를 중심으로 수행되고 있으며, 다경로 노출 에 한 통합위해성평가는 많이 이루어지지 않았다. 이에, 본 연구는 화학 사고 유해화학물질에 한 환경 매체 내 거동특성과 다경로 노출을 고려하 여 통합위해성평가 기법을 적용한 다음 가상의 화학사고 시나리오를 설정 하여 사고발생 지역 인근 노출 상자의 유해화학물질 노출에 한 통합위 해성평가를 수행하였다. 사고 시나리오는 톨루엔 500 L가 1시간 동안 전량 누출된 것으로 가정하 였으며, 2019년 9월 27일 12시 28분 경기도 시흥시의 공장에서 발생한 실제 화학사고 정보를 참고하였다. 시간에 따른 환경 매체 중 농도는 다매체 환 경동태모델을 이용하여 산출하였으며, 기 및 토양 중 농도가 배경농도보 다 낮아지는 시점을 환경 중 소멸한 것으로 간주하였다. 노출 상을 0~9 세, 10~18세, 19~64세, 65세 이상 총 4개의 연령군으로 구분하여 톨루엔의 다경로 노출( 기 중 흡입 노출, 토양 섭취에 의한 경구 노출, 기 중 경피 노출)에 한 경로별 노출량과 위해지수를 산출한 후 총 위해지수를 산출하 였으며, 이를 기반으로 위해지도를 작성하여 제시하였다. 노출 경로별 일일평균노출량 산출 결과 흡입, 경구, 경피 노출에 한 일일평균노출량은 모두 0~9세에서 가장 높았으며, 각각 1.8E-04 mg/kg/day, 1.7E-11 mg/kg/day, 3.2E-07 mg/kg/day로 흡입 노출에 의한 일일평균노출량 이 가장 많았다. 그러나 노출 경로별 위해성을 평가한 결과 흡입 노출, 경 구 노출, 경피 노출 모두 위해지수가 1을 초과하지 않아 건강영향 발현 가 능성이 없었다. 또한, 다경로 노출에 한 통합위해성평가 결과 역시 총 위 해지수가 1을 초과하지 않아 건강영향 발현 가능성이 없는 것으로 판단된 다. 본 연구는 사고발생 인근 주민에 한 통합위해성평가에 실제 화학사고 기반의 다매체 환경동태모델의 구동 결과를 결합함으로써 다경로 노출에 한 화학사고 건강위해성평가를 수행하였다. 화학사고 지역에 한 건강영 향조사에 한 요구가 있을 때 정밀조사 전에 실시하는 사전 평가의 방법 중 하나로 활용될 것을 기 한다. Chemical accidents persistently occur, often leading to harm through human exposure. Previous health nutrition surveys on chemical accidents have identified various exposure routes for humans. However, existing studies, including health hazard assessments, have predominantly focused on individual routes, and comprehensive hazard assessments covering multiple routes are limited. This study employs an integrated hazard assessment method that considers exposure through multiple routes and incorporates the behavioral characteristics of harmful chemicals in different environmental media. A chemical accident scenario involving the release of an entire 500 L batch of toluene over 1hr was designed. This scenario was based on information from a real chemical accident in Siheung-si, Gyeonggi-do, occurring on September 27th, 2019. A multimedia environmental fate model was utilized to calculate toluene concentrations in environmental media over time. Toluene was considered removed from the environmental when concentrations in the atmosphere and soil dropped below background levels. Exposure victims were categorized into four age groups(0~9 years, 10~18 years, 19~64 years, and ≥65 years). Exposure amounts and hazard indices were calculated for each exposure route (inhalation exposure via the air, oral exposure via soil ingestion, transdermal exposure via the air). The total hazard index was then determined, and a hazard map was compiled. Upon calculating the mean daily exposure amounts by route, values for inhalation, oral, and transdermal exposure were highest in the 0~9 age group, with 1.8E-04 mg/kg/day, 1.7E-11 mg/kg/day, and 3.2E-07 mg/kg/day, respectively. Inhalation exposure exhibited the highest mean daily exposure amount. However, hazard assessments for each exposure route showed that the hazard index did not exceed 1 for any route, indicating no possibility of health effects through any single route. Similarly, in the integrated hazard assessment covering multiple exposure routes, the total hazard index did not exceed 1, signifying an absence of overall health effects. This study conducted an health hazard assessment of a chemical accident for multiple exposure routes by combining results from a multimedia environmental fate model based on a real chemical accident with an integrated hazard assessment for residents in the surrounding area. In situations requiring a health effects survey in regions affected by chemical accidents, this method could serve as a preliminary assessment before conducting a detailed survey.

현행 환경영향평가 제도의 문제점과 개선방안

서정국 동의대학교 2015 국내석사

환경영향평가(Environmental Impact Assessment, EIA)제도는 미국에서 1969년에 국가환경정책법(NEPA: National Environmental Policy Act)이 제정되면서 세계최초로 도입되어 그 이후로 일본(1972년), 캐나다(1973년), 독일·호주(1974년) 등에서 오늘날에 이르기 까지 우리나라를 포함한 많은 국가에서 시행되어지고 있다. 우리나라는 1960년대부터 국토개발 및 경제성장 위주의 정책으로 눈부신 발전을 이룩하여 왔으나 이와 상반되게 환경오염 문제가 대두되면서 1977년 환경보호 정책이 수립·시행되기 시작하였다. 이 일환으로 환경영향평가 제도가 도입되고 현재까지 30여 년 시행되어 오면서 법의 제·개정, 영향평가 방법 등의 개선이 꾸준히 이루어져 왔으나 환경영향평가제도는 사업자의 계획안에 대하여 검증하는 것에 중점을 두어 검토 및 심사하는 협의제도의 개념으로 인식되었고, 협의만 거치게 되면 사업으로 인해 발생하는 환경영향에 대한 면죄부가 주어지는 것으로 받아들여져 협의기준에 맞추기 위해 최소한의 요건과 소극적인 환경영향평가의 형태로 되면서 본 제도가 기본방향으로부터 벗어나고 있는 실정이다. 사전환경성검토 제도와 환경영향평가 제도로 이원화 되어 있는 것을 2012년 7월 「환경영향평가법」하나의 법률에 규정하여 제도의 체계성 및 효율성을 제고하고 있는 가운데 외국의 주요 국가(미국, 일본, 캐나다, EU)의 환경영향평가제도와 비교·분석하여 현재 시행되고 있는 우리나라 제도의 문제점을 도출하여 시대적, 유형별 특성에 맞게 합리적이고 실효적인 제도가 시행될 수 있는 개선 방안에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 도출된 문제점은 우선 평가서 작성의 주체가 계획을 수립하려는 자 또는 사업시행자 스스로임에 따라 환경영향평가업자에게 직접 발주하여 평가서가 작성되는데 ‘환경영향평가 대행비용 산정기준’에 의거 산정된 금액에 훨씬 미치지 못하는 대행비용으로 계약될 수 있으며, 계획이나 사업을 강행하기 위한 합리화 문서, 소요기간을 최소화하기 위해 졸속적이며 부실한 문서로 이어지는 악순환을 초래하게 된다. 둘째로 환경영향평가 시행의 목적이 되는 계획이나 사업에 대한 성과를 이루기 위하여 실제 환경에 대한 영향을 가장 많이 받는 지역 주민들은 걸림돌로 여겨져 환경영향평가의 참여에 배제되거나 의견이 무시되기도 하여 상대적으로 불신과 적대감을 가지게 되어 의견대립이나 물리적 충돌이 적지 않게 발생하였던 것이 사실이다. 이들 문제점에 대한 첫번째 개선방안은 평가서 부실작성의 요인 및 인식을 개선하는 것이다. 대행비용은 사업자가 부담하지만 성실히 지불할 수 있는 승인기관이나 환경영향평가와 관련 있는 제3기관 등에 예치하고, 대행비용 산정에 대해 명확하게 검증할 수 있는 제도를 마련하고 환경영향평가업자의 전문성 제고를 위해 현재 시행되고 있는 환경영향평가사 자격시험 제도와 함께 환경영향평가와 관련된 기사 및 산업기사 자격시험 제도 실시를 제안한다. 두 번째 개선방안은 환경영향평가 절차상 진행되는 주민설명회의 취지를 명확히 하고 주민 의견수렴시 적극적 홍보가 실현될 수 있는 법적 제도 마련으로 주민참여제도를 개선하는 것이다. 공청회와 같이 주재자 및 의견진술자를 두어 설명회의 취지를 명확하게 인지시키고 주민의견의 특성에 따라 구분지어 설명과 질의응답이 이루어져 원활하고 합리적인 의사소통 과정을 거칠 수 있을 것이다. 또 평가서 초안의 공람 및 주민설명회 개최를 알리는 홍보가 현재 신문 지면, 인터넷 정보통신망이라는 매체를 통한 것에서 이에 익숙하지 않거나 어려운 계층의 참여유도를 위해 주민설명회 개최장소의 입구나 대상지역의 행정기관과 같은 특정장소에 현수막을 게시하는 법적인 제도를 추가적으로 마련하여 적극적인 홍보로 보다 높은 참여율을 보일 것이다. 이와 같은 개선방안들은 환경영향평가제도의 실효성에 있어 국소적이고 영향이 크지 않을 수도 있고, 법의 제·개정이나 사회적 인식 등으로 변화될 수도 있겠으나 이를 바탕으로 보다 상세하고 구체적인 법적 제도, 방법 등으로 실현될 수 있는 초석이 될 수 있기를 기대해 본다.

유해화학물질 취급시설 검사 시 부적합 결과에 영향을 미치는 요인에 관한 연구(2020년~2022년)

김종우 서경대학교 일반대학원 2024 국내석사

국내에서 발생한 가습기 살균제와 불화수소 누출 사건 이후 화학물질 관리를 강화하고자, 2015년에 기존 유해화학물질관리법을 전면 개정한 화학물질관리법을 도입하였다. 화관법 도입 이후 지속적으로 화학사고가 감소하는 추세인 듯 하였으나, 2021년도에 여전히 화관법 도입 이전과 유사한 수준의 화학사고가 발생한 것으로 확인되었으며, 현장 관리가 여 전히 취약한 것을 시사하는 결과였다. 이에 본 연구에서는 로지스틱 회귀분석을 사용하여 유해화학물질 취 급시설의 부적합 항목을 발굴하고, 중요한 변수를 랜덤포레스트 분류 모 델을 통해 선정하였다. 최종적으로 로지스틱 회귀분석을 활용하여 부적 합 가능성이 높은 검사항목을 도출하였으며, 변수 우선순위는 회귀계수 를 기반으로 결정하였다. 로지스틱 회귀분석을 통해 부적합 요인을 사업장, 취급시설, 검사항 목 단위로 세분화하여 산출하였으며, 산출결과는 다음과 같다. 먼저 취급시설의 부적합 가능성은 지역, 기업 유형, 취급량, 용량, 검 사 시기 등 다양한 요인에 영향을 받는 것으로 확인되었다. 사업장 단위 로 부적합 가능성이 높은 변수를 확인한 결과 중소기업 및 중견기업 사 업장에서 높은 부적합 가능성이 확인되었으며, 중소기업이 밀집되어있는 수도권에서 부적합 확률이 높게 나타났다. 또한, 취급시설의 용량, 면적, 연간 취급량 등이 부적합 가능성에 영향을 미치며, 대기업이나 자본 규 모가 큰 기업에서는 적합 가능성이 높았습니다. 검사항목 단위로 분석한 결과, 일반 취급시설에서는 배관과 안전밸브와 관련된 검사항목에서 부 적합 가능성이 높았으며, 소량 취급시설에서는 방제장비와 같은 2차 사 고 예방시설에서 부적합이 높게 나타났습니다. 이러한 결과는 유해화학 물질 취급시설의 관리에 필요한 중요한 정보를 제공하며, 효과적인 관리 와 안전성 향상을 위한 정책 수립에 기여할 것으로 판단됩니다. 본 연구 결과는 유해화학물질 취급시설의 안전성을 향상시키기 위한 정책 수립과 관리에 유용한 정보를 제공하며, 부적합 가능성이 높은 시 설과 관련 검사항목을 파악하여 효과적인 관리 대책을 마련하고, 안전성 을 높이는데 기여할 것으로 기대된다. 즉, 이 연구는 유해화학물질 취급 시설의 안전성 향상을 위한 중요한 정보와 지침을 제공하며, 화학물질 취급 시설의 안전성을 높이는데 도움이 될 것으로 기대된다. After the incidents involving humidifier disinfectants in 2011 and hydrogen fluoride leaks in 2012 in South Korea, there has been an increased focus on chemical substance management and safety. In response, the South Korean government introduced the Chemicals Control Act in 2015, a comprehensive revision of the existing Hazardous Chemicals Control Act that had been in effect since 1991. While it appeared that chemical accidents were consistently decreasing after the introduction of this act, it was observed in 2021 that the number of chemical accidents remained at a level similar to that before the introduction of the act. Further investigation revealed that non-compliance with safety standards was the primary cause of these incidents. In this study, logistic regression analysis was employed to identify major factors contributing to non-compliance in facilities handling hazardous chemicals. To streamline the analysis due to a large number of inspection items, less relevant inspection items were initially eliminated. Subsequently, data were categorized by facility type, and a random forest classification model was used to select important variables. Ultimately, logistic regression analysis was used with simplified variables to identify inspection items with a high likelihood of non-compliance. Variable prioritization was based on regression coefficients. The results of the logistic regression analysis identified factors contributing to non-compliance at the level of businesses, facilities, and inspection items. Businesses located in Chungcheongnam-do, Sejong Special Autonomous City, Gyeongsangbuk-do, Daejeon, and Incheon showed a higher likelihood of non-compliance compared to other regions, with the exception of yeongsangbuk-do. Additionally, large corporations and public institutions exhibited a higher likelihood of compliance, while small and medium-sized enterprises and mid-sized enterprises showed a higher likelihood of non-compliance. This trend was attributed to the concentration of SMEs and MSMEs in the densely populated metropolitan area. Furthermore, the study found that handling capacity, facility size, and annual handling volume were factors influencing non-compliance, with larger corporations and those with larger capital sizes demonstrating higher levels of compliance. When analyzing facilities by type, it was observed that general facilities had a higher probability of non-compliance in inspection items related to piping and safety valves. In contrast, small-quantity handling facilities exhibited a higher likelihood of non-compliance in inspection items related to secondary accident prevention facilities, specifically, storage facilities. These results suggest that there is a need for focused management of facilities based on their characteristics. For instance, general facilities should prioritize the maintenance of piping and safety valves, while small-quantity handling facilities should focus on improving secondary accident prevention facilities, such as storage facilities. Regarding inspection timing, it was found that unscheduled inspections and initial regular inspections were associated with a higher likelihood of non-compliance. Unscheduled inspections often targeted facilities with a history of chemical accidents or a high potential for accidents, potentially explaining the higher non-compliance rate. Additionally, the introduction of the Chemicals Control Act resulted in increased stringency in inspection items, contributing to a higher likelihood of non-compliance during initial regular inspections. The study also revealed that inspection timing and conditions could impact non-compliance. In conclusion, this research provides valuable insights into the factors contributing to non-compliance in facilities handling hazardous chemicals, segmented by businesses, facilities, and inspection items. These findings offer essential information for effective management and safety enhancement measures. By focusing on factors associated with a higher likelihood of non-compliance, this study can inform policy development and contribute to improved safety standards for facilities handling hazardous chemicals.

錦江水系 內 環境基礎施設 運營實態에 관한 硏究

박동기 서남대학교 대학원 2008 국내박사

지속적인 하수도 보급률의 증가와 더불어 하수관거의 보강 및 정비에 따라 기존 환경기초시설로 유입되는 처리수량 및 오염부하량이 증가하고 있는 추세이다. 이러한 여건의 변화에 따라 효율적인 시설운영을 위하여 시설노후화 및 처리공법의 적정성 여부에 따른 기존 환경기초시설 처리능력의 검토 및 평가가 필요한 실정이다. 특히 기존 환경기초시설의 처리구역 내 하수관거의 보강 및 정비 실태에 따른 유입수량과 수질의 변화에 대한 조사가 이루어지지 못하고 있으며, 강우로 인한 하수처리시설의 하수배제량과 배제부하량에 대한 실질적인 실태가 파악되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 금강 수계 내 환경기초시설의 하수관거 보강, 정비실태 파악 및 처리장 운영실태 등을 조사하고, 강우로 인한 하수 및 배제부하량 조사, 유입․유출원 수량 및 수질 모니터링 실태 조사, 그리고 환경기초시설들의 하천에 대한 부하기여도를 분석함으로써 이를 토대로 환경기초시설의 효율적인 시설운영을 위한 관리방안을 제시하고자 하였다. 금강 수계 환경기초시설의 처리구역내 하수관거 보강 및 정비실태 파악 및 처리장 운영실태 등을 조사하여 운영에 대한 관리방안을 제시하기 위하여 하수관거 실태조사, 환경기초시설 운영실태 조사, 하수 배제량 및 부하량 조사, 방류수역의 측정망 수질자료 분석 및 하천 부하 기여도를 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1.하수관거 실태조사는 조사대상 하수처리장의 처리구역내 하수관거의 신설(연장) 및 개보수(정비실태)의 현황을 조사하였고, 이에 따른 하수처리장 유입수량 및 수질의 변화 등의 상관관계를 파악하였다. 하수관거 시설현황은 ‘03년말 기준으로 조사대상 하수처리장을 시․도로 구분하여 대전시 92.6%, 충북 62.9%, 충남 42.7%, 전북 49.1%로 나타났으며, 하수배제 방식에 따른 하수관거 보급현황은 충북을 제외한 지역에서 분류식 관거보다 합류식 관거의 보급율이 높은 것으로 나타났다. 2.환경기초시설 운영실태를 조사하기 위하여 설문조사 및 현장조사를 실시하여 시설운영에 대한 운전 및 관리상태를 조사․분석하여 적용된 공법의 적정성 및 운영관리의 문제점을 파악하였다. 조사대상 하수처리장의 시설규모에 따라 처리공법은 시설용량이 10,000m3/d 이상인 하수처리장에서 표준 활성슬러지 공법이 적용되고 있으며, 소규모 하수처리장의 경우(10,000m3/d 이하) 장기공기공급법과 산화구법으로 운전되고 있어 수질기준의 강화로 현재 적용된 처리공법으로는 방류수 수질기준을 초과할 가능성이 있는 것을 파악되었다. 축산폐수처리장은 가장 널리 사용되고 있는 액상부식법이 30%를 차지하고 있으며, 그 밖에 여러가지 처리공법들이 적용되어 운전되고 있다. 분뇨처리장의 경우는 협잡물을 제거하는 전처리후 하수처리장으로 연계처리를 하고 있는 분뇨처리장(45%)이 많았고, 액상부식법으로 운영되는 처리장이 30%를 차지하고 있다. 3.하수처리장의 방류수역의 유량 및 측정망 수질자료를 수집하고 환경기초시설의 방류수가 주변 하천에 미치는 오염부하 기여도를 분석한 결과, 처리유량이 큰 대전하수처리장과 청주하수처리장의 부하기여도가 각각 52.7%, 48.9%로 크게 나타났으며, 가장 큰 부하기여도를 나타낸 환경기초시설은 계룡하수처리장 방류수로 두계천에 대한 부하기여도가 56.7%로 나타났다.

여수·광양 산업단지 지역 PM2.5 중 이온, 탄소, 원소성분의 특성 연구

이슬비 서경대학교 2023 국내석사

각종 유해화학물질과 결합된 미립자물질(PM2.5)의 건강효과는 성분에 따라 차이가 있기 때문에 장기적인 관리를 위해서 그 농도와 성분을 조사, 관리하는 것이 필수적인다. 국내 대표적 석유화학 산업단지인 여수·광양 석유화학산업단지 지역의 경우 석유화학산업단지라는 특성상 가스상 유해화학물질을 중심으로 연구가 이루어져 왔으며, 일부 단기적 입자상 유해화학물질에 대한 연구가 진행되어져오고 있다. 또한 미세먼지의 중요성이 증가된 최근에 미세먼지 농도 중심의 연구가 이루어지고 있다. 이에 본 연구는 여수·광양 산단지역에 위치한 석유화학공업단지 인근의 PM2.5의 농도와 주요 화학적 성분 및 농도분포 특성을 확인하고자 수행하였다. 본 연구는 2021년 1월부터 12월까지 1년 동안 산업단지 내 오염도가 높을 것으로 예상되는 5개 지점을 선정하고, 각 지점에서 겨울 및 봄철(1월 – 5월, 12월)에 주 2회, 여름 및 가을철(6월 – 11월)에 주 1회 24시간 동안 중량법을 이용한 PM2.5를 포집 후 기기분석을 통해 PM2.5 질량 농도와 중금속, 이온성분 및 탄소 분석을 수행하였다. 여수·광양 산업단지 5개 현장의 PM2.5 성분을 분석한 결과 이온 성분이 약 50%로 가장 큰 총질량을 차지하는 반면 탄소 성분과 원소 성분은 각각 25~26%, 12~13%의 기여도를 보였다. 이온 성분 중에서는 NO3- 및 SO42- 이온이 다른 이온 성분들에 비하여 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났다. OC는 탄소 성분 중에서 가장 큰 비중을 차지하고, 황(S)과 규소(Si) 등 지각기원 성분이 원소 성분 중에서 가장 큰 비중을 차지하였다.

공공폐수처리시설의 연계처리를 통한 효율적이고 안정적인 운영방안에 관한연구

황의춘 선문대학교 일반대학원 2021 국내석사

Although public wastewater treatment facilities are installed and operated to prevent water pollution in nearby rivers by legitimately treating daily sewage and process wastewater generated during the production of the tenant companies, only few are operated so the average operation rate is at about 45.1%. according to the analysis of the Ministry of Environment. This is because of the inaccurate prediction of the amount of sewage and wastewater generation when calculating the capacity of public wastewater treatment facilities, and this cause more burden on the tenant companies. In this research, we are figuring out the problems of linkage process of the sewage and wastewater dealing in the nearby industrial complexes as an alternative against low inflow, and enabling stable and efficient operation by clearly suggesting the solutions. Our object of the research, public wastewater treatment facilities, are having the daily inflow of 2,191㎥/day per 5,000㎥/day(designed capacity), and we applied the biological treatment process with ACS (ASRT Control System) method. The water quality of the inflow water is quite similar to the designed concentration, but in the case of T-P, the quality of the water is flowed 161% higher than the design water quality, hardly meeting the standard of the water quality by intermittently injecting flocculant into the bio-active tank. T-P and SS concentrations may exceed the standard of the discharged water quality standard because the specific water-hazardous substances and sodium sulfate wastewater were flowed into the linkage wastewater which helps the efficient operation rate which consequently led to the reduction of biological treatment efficiency. And thus this caused the white coating phenomenon around the nearby rivers, had structure corrosion, and even determined not suitable for TMS. Based on various research results, such as paper research, operation data analysis, pilot test, and trial tests, we found out the solutions for linkage processing. Many efforts are needed such as financial reduction of tenant companies which can help them reduce their operating costs, provision of the safe, stable discharged water quality so that it can be known as an excellent site when evaluated by the operation management status of the Ministry of Environment. 최근 산업의 고도화, 화학 산업의 지속 성장에 따른 국내 화학물질 사용량이 계속해서 증가하고 있으며, 유해물질이 공공수역에 유입되면서 하천 생태계에 위협이 증가하고 있다. 환경부는 환경종합계획을 수립하고, 화학물질 안전관리제도 법제화(화관법), 수질 TMS 제도개선을 통해 안전한 물환경 조성을 위해 노력하고 있다. 공공폐수처리시설은 입주기업체의 생산활동에서 발생되는 생활오수 및 공정폐수를 방류수 수질기준이내로 적법하게 처리하여 인근 하천의 수질오염을 방지하는 목적으로 설치되어 운영하고 있지만, 최근 환경부 운영현황 분석결과에 의하면 전국 공공폐수처리시설 시설별 평균 가동률은 약 45.1%로 매우 저조한 실정이다. 이는 공공폐수처리시설 용량 산정 시 오·폐수 발생량을 정확하게 예측하지 못한 것으로 파악되고 이에 따라 입주기업체의 부담이 가중되고 있다. 본 연구에서는 유입량 저조에 대한 대책으로 인근 산업단지 오·폐수를 연계처리하는 과정에서 당면하고 있는 문제점을 파악하고, 해결방안을 명확하게 제시하여 안정적이고 효율적으로 운영될 수 있도록 연구를 수행하였다. 본 연구대상 공공폐수처리시설은 설계용량 5,000㎥/일에 하루평균 2,191㎥/일이 유입 처리되고 있으며, 생물학적 처리공정은 ACS(ASRT Control System) 공법을 적용하였다. 유입수질은 설계농도와 유사하게 유입되고 있으나, T-P의 경우에는 설계 수질대비 161%로 높게 유입되고 있으며, 생물 반응조에 간헐적으로 응집제를 투입하는 방식으로 방류수 수질 기준을 겨우 만족하고 있었다. 가동률 제고를 위한 연계폐수에 특정수질유해물질과 황산나트륨 폐수 유입으로 생물학적 처리효율 저하에 따른 T-P 및 SS 농도가 방류수 수질 기준을 초과할 가능성이 있으며, TMS 부적합 판정, 구조물 부식, 인근 하천주변에 백태 현상이 진행되고 있었다. 문헌조사, 운전자료분석, 파일럿 테스트, 시운전 등 다양한 연구결과를 바탕으로 연계처리에 따른 해결방안을 제시하였다. 이와 같은 노력이 운영비 절감으로 입주기업체 재정경감에 기여하고, 안정적인 방류수질을 확보하여 환경부 운영관리 실태평가 우수현장으로 거듭날 수 있도록 지속적인 연구와 노력이 필요하다고 생각한다.

딥러닝 기법을 활용한 실외 측정 데이터 기반 주택 실내 PM10, PM2.5 농도 예측모델 개발

박신영 서경대학교 2023 국내석사

As modern people spend most of their time indoors, it is important to manage the indoor environment and air quality from the perspective of environmental health. Various pollutants are present in the indoor environment, as observed in the outdoor environment. Among them, fine dust can cause respiratory diseases, cardiovascular diseases, and even death. Methods and technologies for monitoring the concentration of fine dust indoors have been developed for controlling indoor dust. However, it remains difficult to apply these methods to multiple and diverse indoor environments. Numerous models that can predict indoor dust concentrations using artificial intelligence were recently developed. In this study, we developed an outdoor concentration-based indoor fine dust model for predicting the fine dust concentration in indoor environments using outdoor observation data and deep learning techniques. The concentration of fine dust in outdoor environments has been continuously observed and predicted by national and local administrative organizations. Linear regression models were used to develop the indoor fine dust concentration prediction models based on outdoor measurements. Three types of models (simple linear regression model, ordinary least squares (OLS)-based multiple linear regression model, and stochastic gradient descent (SGD)-based multiple linear regression model) were developed and learned with differences according to the number of variables and weight estimation method using the linear regression models. The PM10, PM2.5, temperature, and relative humidity measured simultaneously indoors and outdoors in a house for one year were used for model learning. We also attempted to overcome the limitations of existing linear regression models in reflecting time series data and improving model performance by removing outliers from the collected data over time. The OLS-based simple linear regression model and OLS- and SGD-based multiple linear regression model were developed based on the learning results of the indoor fine dust prediction model. For the learning results between models, the predictive performance of the multiple linear regression model was superior to that of the simple linear regression model. In contrast, based on the predictive values of the model according to the weight estimation method, the model to which the deep learning method was applied showed high predictive power in the low-concentration region. 현대인은 하루 중 대부분의 시간을 실내환경에서 보냄에 따라 환경보건학적 관점에서 실내환경 및 공기질 관리의 중요성이 증대되고 있다. 실내환경도 실외환경과 같이 다양한 오염물질이 존재하며, 그 중 대표적으로 미세먼지는 호흡기 질환 뿐 아니라 심혈관계 질환, 사망까지 이르게 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 실내 미세먼지를 관리하기 위해 실내 미세먼지 농도 모니터링을 위한 방법 및 기술 등이 개발되어지고 있다. 그러나 이들 개발된 모니터링 방법들을 다수 및 다양한 실내환경에 적용하는데 있어서는 현실적 한계를 가지고 있다. 최근 이러한 문제를 해결하고자 인공지능을 활용하여 실내 농도를 예측하는 모델을 개발하는 연구가 다수 수행 중에 있다. 이에 본 연구에서는 실외환경의 미세먼지 농도 관측은 국가 및 지자체 행정조직에서 지속적으로 관측 및 예측을 수행하여오고 있음에 착안하여 이들 실외 관측 및 예측 미세먼지 농도 결과를 활용한 실내환경의 미세먼지 농도를 예측할 수 있는 실외농도 기반 실내 미세먼지 예측모델을 딥러닝 기법을 활용하여 개발하고자 하였다. 실외 측정데이터 기반 실내 미세먼지 농도 예측모델은 선형회귀모델을 사용하였으며, 선형회귀 모델 중 변수의 개수 및 가중치 추정 방법에 따른 차이를 두어 3가지 종류(단순선형회귀모델, OLS기반 다중선형회귀모델, SGD기반 다중선형회귀모델)의 모델을 개발하고 학습을 수행하였다. 모델을 학습하기 위해 1년 동안 주택에서 실내·외 동시에 측정된 PM10, PM2.5, 온도 및 상대습도 데이터를 활용하였다. 또한, 수집된 데이터를 시간대로 분류한 뒤 이상치를 제거함으로써 기존 선형회귀모델의 시계열 데이터 반영이 어려운 한계를 극복하고 모델의 성능을 고도화시키고자 하였다. 실내 미세먼지 예측모델을 학습한 결과 OLS 기반 단순선형회귀모델과 OLS 및 SGD 기반 다중선형회귀모델을 개발하였으며, 모델 간의 학습결과는 단순선형회귀모델 대비 다중선형회귀모델의 예측성능이 우수한 것으로 확인되었다. 한편, 가중치 추정방법에 따른 모델의 예측값을 확인한 결과, 딥러닝 기법인 SGD 기반 예측모델이 저농도 구간에서 높은 예측력을 보였다.

Water Washing & Filter Scrubber를 이용한 축산악취저감시스템 개발에 관한 연구

김정우 서경대학교 일반대학원 2023 국내석사

우리나라 축산업은 국민들의 쾌적한 생활환경에 대한 요구가 늘어남에 따라 가축사육으로 인한 악취와 대립하여 많은 진통을 앓고 있다. 특히 축산농장 및 가축 분뇨처리로 인한 악취문제는 축산업이 환경에 좋지 않은 영향을 끼치는 산업으로 인식시키게 되어 축산농장의 지속가능성 여부를 결정하는 근본적인 문제로 대두되어 있는 실정이다. 그뿐만 아니라 최근 농촌에 집단 거주지가 신규 조성되고, 귀농·귀촌인이 늘어남에 따라 축산악취 민원은 지속적으로 급증하는 추세이다. 축산악취 민원은 최근 5년 만에 4.5배 증가하였다. 게다가 지속적으로 증가하는 축산악취와 함께 악취 민원 주요 요인은 2012년 부수되지 않은 퇴비·약액 살포에 따른 민원이 52%로 가장 높았지만 2019년에 이르러 축사에서 발생하는 악취 민원이 68%로 증가하는 악취 민원의 유형이 변화함에 축사에 적합한 악취저감시설 설치가 절대적으로 필요하다. 즉, 축산환경을 개선하지 않는다면 축산업의 지속 가능한 미래는 보장받을 수 없다. 이에 본 연구에서는 Water Washing & Filter Scrubber를 이용한 돈사 맞춤형 축산악취저감 시스템을 개발 및 적용에 의한 악취 민원 저감, 미세먼지 해결을 통하여 지속 가능한 축산업 발전에 이바지하고자 연구를 진행하였다. 먼저 Lab Scale 실험에서 축산악취 성분 물질을 확인, 분석 물질의 양이나 악취 유발 정도 및 유해 정도를 확인한 암모니아를 대표적 물질로 선정하여 약액을 활용 저감 가능성에 대해 연구를 진행하였다. 다음으로 Field Scale에서 축산악취 저감 장치인 Water Washing & Filter Scrubber를 제작하여 돈사 배기구 현장에 직접 적용하여 축산악취 저감에 대해 분석 실험하였다. 배기구 풍속, 풍량, 팬 회전 속도, 배기 배관 형태, 펌프, 기-액 체류시간, 물과 약액(산 처리) 등 여러 조건별 실험을 진행하면서 적절한 설비 보완 및 Scale up으로 축산악취 저감 가능성에 대해 연구 진행하였다. 여기에 Water Washing & Filter Scrubber가 암모니아를 제거할 수 있는 최상의 약액 선정을 위해 여러 종류를 조건별로 실험을 통해 최적 조건의 약액을 선정하였고, 약액의 Life-Time을 확인하여 물과 약액 등의 수명과 교체 주기를 확인하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 실제 축산농가에 적용할 수 있는 축산악취저감 시스템인 Water Washing & Filter Scrubber를 개발하였다.

실내라돈 농도 분포 특성 및 영향 요인에 관한 연구 : 옥천대에 위치하는 충청북도 제천시를 중심으로

김가현 서경대학교 일반대학원 2023 국내석사