휘발성 유기화합물(VOCs)저감을 위한 비촉매/촉매산화 분해기술 비교

윤조희 한국환경기술학회 2017 한국환경기술학회지 Vol.18 No.5

This paper reviews the state of art on thermal oxidation, thermal-catalytic oxidation with noble metal and metal oxides catalysts, and catalysis with non-thermal plasma(NTP) for abatement of VOCs emitted from industrial plants. An overview is given of the current understanding of the reaction mechanisms and performance for destruction of VOCs and the configuration for each process. From the results of the reviewed papers, it could be concluded that key factors improving and determining the low temperature active catalysts are the optimal loading amount and effective dispersion for both noble metal and metal oxides, also increasing thermal recovery efficiency of both thermal and catalytic oxidation processes, and a development of hybrid type process as plasma-catalysis is effective and economic methods to apply practical VOCs abatement. The important factor for catalytic reaction mechanism is that VOCs is adsorbed on catalyst active site and to react with free radical species. A lot of VOCs destruction is better in plasma-catalysis than in thermal and thermal-catalysis at low temperatures. 본 연구는 산업시설에서 배출되는 휘발성 유기화합물(VOCs)의 저감기술 가운데 비촉매 산화공정인 열산화공정과 촉매 산화공정인 귀금속/금속산화물 촉매산화 및 촉매-플라즈마 공정에서 VOCs의 분해반응기구 및 분해성능, 공정구성요소 등을 문헌을 통하여 비교 검토하였다. 이들 공정기술에 대한 문헌을 비교 검토한 결과, 저온에서 촉매성능과 효율 향상을 위한 주요 인자는 최대 표면적이 되도록 최적량의 촉매분산과 열회수 효율증대이고, 실질적으로 유용한 VOCs저감 공정기술로는 플라즈마-촉매법과 같은 하이브리드형 촉매산화 공정기술이었다. 촉매 반응에서 중요인자는 VOCs의 촉매표면 흡착과 라디칼에 의한 분해 반응이었으며, 열산화나 열촉매산화 공정보다 플라즈마-촉매를 결합한 하이브리드형 공정이 낮은 온도에서 양호한 VOCs저감효과를 보였다.

VOCs 삭감을 통한 오존농도 감소의 건강 편익 추정 연구

최종일,박항식,양현석 한국자료분석학회 2017 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.19 No.2

In this paper, we estimated the health benefits arising from the reduction in ozone (O3) concentrations in the atmosphere, through the emissions control of the pollutants (VOCs or NOx) to produce ozone. Firstly we estimated the probability of respiratory diseases caused by the changes in ozone concentrations using probit model. And then, we estimated the conversion factor which indicated the impact of the VOCs or NOx emissions on ozone concentrations in the atmosphere, using panel data analysis. The estimation results showed that 1% reduction of the ozone concentration reduced ambulatory care probability 0.1611 and inpatient care probability 0.0407. Meanwhile, 1% decrease from current VOCs emissions reduced ozone concentration in the atmosphere 0.089%. Using these results, we found that the health benefit for one tonne decrease of VOCs emissions was about 135 million Won. In the future, our results will be useful to evaluate the feasibility of the VOCs reduction policy for reducing the concentration of ozone in the atmosphere. 본 연구에서는 오존을 생성시키는 오염물질(VOCs, NOx)의 배출 억제를 통해 오존농도가 감소됨으로써 발생하는 편익을 추정하였다. 먼저 프로빗모형(probit model)을 이용하여 오존의 농도 변화에 따른 호흡기계 질환의 발생 확률을 추정하고, 패널데이터 분석모형을 이용하여 VOCs, NOx 등의 배출량 증가가 오존 농도의 변화에 미치는 전환계수를 추정하였다. 분석결과 오존농도 1%감소가 호흡기계 질환으로 인한 내원확률을 0.1611, 입원확률을 0.0407 감소시키는 것으로 추정되었다. 또한 전환계수 분석에서는 VOCs 배출량이 1% 감소했을 때 대기중의 오존농도를 0.089% 감소시키는 것으로 추정되었다. 이들 추정치를 이용하여 VOCs 1톤 감소가 대기중의 오존농도를 감소시킴으로서 나타나는 VOCs-오존 원단위 편익은 약 1.35억 원으로 계산되었다. VOCs-오존 원단위 편익은 VOCs 배출량 삭감의 2차 효과를 반영한 것으로써 VOCs의 원단위 환경편익 추정 시 1차 효과(직접효과)에 더하여 추가로 고려되어야 하며, 향후 오존 오염 감소를 위한 VOCs 배출량 저감 정책의 평가 및 타당성에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서 추정된 VOCs-오존의 원단위 편익 추정치는 병원에 내원 또는 입원하는 시간의 기회비용이 포함되어 있지 않은 점에서 과소평가되었을 가능성이 높다. 따라서 본 추정치는 오존 원단위 편익으로써 하한으로 간주하는 것이 타당할 것이다.

여수석유화학산단 내 VOCs에 대한 오염원 분류표의 개발 및 CMB 모델에 의한 기여도 산정

전준민,허당,김동술 한국대기환경학회 2005 한국대기환경학회지 Vol.21 No.1

The purposes of this study were to characterize the local levels of VOCs (volatile organic compounds), to develop source profiles of VOCs, and to quantify the source contribution of VOCs using the CMB (chemical mass balance) model. The concentration of VOCs had been measured every 6-day duration in the SRO monitoring site in the Yeosu Petrochemical Industrial Complex from September 2000 to August 2002. The total of 35 target VOCs, which were included in the TO-14 designated from the U.S. EPA, was selected to be monitored in the study area. During a 24-h period, the ambient VOCs were sampled by using canisters placing about 10~15 m above the ground level. The collected canisters were then analyzed by a GC-MS in the laboratory. Aside from ambient sampling at the SRO site, the VOCs had been intensively and massively measured from 8 direct sources and 4 general sources in the study area. The results obtained in the study were as follows; first, the annual mean concentrations of the target VOCs were widely distributed regardless of monitoring sites in the Yeosu Petrochemical Industrial Complex. In particular, the concentrations of BTX (Benzene, Toluene, Xylene), vinyl chloride were higher than other target compounds. Second, based on these source sample data, source profiles for VOCs were developed to apply a receptor model, the CMB model. Third, the results of source apportionment study for the VOCs in the SRO Site were as follows; The source of petrochemical plant was apportioned by 31.3% in terms of VOCs mass. The site was also affected by 16.7% from wastewater treatment plant, 14.0% from iron mills, 8.4% from refineries, 4.4% from oil storage, 3.8% from automobiles, 2.3% from fertilizer, 2.3% from painting, 2.2% from waste incinerator, 0.6% from graphic art, and 0.4% from gasoline vapor sources.

시흥·안산 산단 및 영향지역의 휘발성유기화합물질(VOCs) 분포 특성

김동기(Dong-Gi Kim),우정식(Jung-Sik Woo),한현수(Hyun-Su Han),김용준(Yong-Jun Kim),김웅수(Woong-Soo Kim),홍순모(Soon-Mo Hong),김종수(Jong-Soo Kim),윤미혜(Mi-Hye Yoon) 한국환경보건학회 2020 한국환경보건학회지 Vol.46 No.3

Objectives: The concentrations and distribution characteristics of volatile organic compounds (VOCs) in an industrial complex and surrouding affected residential areas were investigated in an effort to support the efficient management of VOCs. Methods: The atmospheric concentrations of VOCs were analyzed at sites around the Sihwa-Banwol complex located in the cities of Siheung and Ansan and in the surrounding affected residential areas. The appearance of VOCs and the characteristics of their temporal and spatial distribution were evaluated. Results: The total VOC concentrations in the industrial complex were detected at 1.9-2.3 times higher than in the affected areas, but the daily VOCs distributions showed similar patterns in both sites. In particular, it was confirmed that the composition ratio of the VOCs and concentration fluctuations over time in the affected areas are similar to those in the adjacent industrial complex. VOC levels in the affected areas were higher than in residential areas in cities without an industrial complex. Conclusions: VOCs in residential areas near an industrial complex were highly distributed due to the influence of continuous pollutant emissions from the industrial complex. Therefore, the management of VOCs in the atmosphere of the affected area is important for identifying and managing the sources of VOCs detected in high concentrations in the industrial complex.

화학공장용 VOCs 감지기 개발

홍원학 울산과학대학 2003 연구논문집 Vol.30 No.1

최근에 VOCs의 인체에 대한 위해성에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 현재 화학공장에서 다량으로 발생하고 있는 VOCs 가스들을 손쉽게 측정 및 모니터링 할 수 있는 반도체센서 기반의 VOCs 감지기를 개발하였다. VOCs 감지기 개발을 위해 VOCs 센서특성실험들을 수행되었으며 관련 파라미터들이 도출되었다. 다양한 실험을 통해 본 감지기는 대부분의 VOCs 가스들에 대해 1에서 500 ppm 정도의 농도 범위에서 비교적 높은 선형성과 감도를 가짐을 알 수 있었다. Recently, a study of harm of VOCs(Volatile Organic Compounds) about the human body is actively studied. In this study, we developed semiconductor-sensor based VOCs detector which could easily measure and monitor VOCs gases plentifully occurred in current chemical plant. In order to develop VOCs detector, VOCs sensor characteristic experiments are performed and relative parameters are extracted. Through the various experiments, we found that our detector have had high linearity and sensitivity for most VOCs gases about 1 - 500 ppm concentration range.

멀티 선회류식 세정장치를 이용한 고효율 하이브리드 VOCs 습식처리 SYSTEM 개발

임성일(Seong Il Lim),김로중(Nor Jung Kim),김선미(Sun Mi Kim),이성훈(Seong Hun Lee),김선욱(Sun Uk Kim),장원석(Won Seok Chang),박대원(Dae Won Park),김래현(Lae Hyun Kim),김재형(Jae Hyung Kim) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.7

본 연구에서는 환경기초시설과 정유공장, 도장시설 등에서 발생하는 악취 및 휘발성 유기화합물(VOCs: Volatile Organic Compounds)을 처리하는데 주로 사용되는 RTO와 RTO를 대체할 수 있는 중저가의 고효율 처리기술을 개발하고자 하였다. toluene, xylene, benzene, MEK, ethanol, hydrogen sulfide, formalin 등을 처리대상 VOCs와 악취물질로 선정하고 처리방식은 1차로 선회류식 세정장치를 이용하여 친수성의 악취 및 VOCs를 제거하고 2차로 섬유상 바이오필터를 이용하여 친수성 VOCs 뿐만 아니라 소수성 VOCs를 모두 효율적으로 처리하는 하이브리드 기술을 개발하는 동시에 VOCs 처리장치의 크기를 컴팩트하게 하는데 주안점을 두었다. 선회류식 세정장치에서 첩족시간을 2~3초로하고 세정수를 비격막식 전해수로 사용하였을 때 친수성 VOCs 물질인 ethanol과 상대적으로 친수성 악취물질인 hydrogen sulfide는 각각 95~99%, 93~97%로 거의 완벽하게 제거되었다. 또한 MEK, formalin의 처리효율은 각각 78~90%, 72~85%로 높은 제거효과를 나타내었다. 반면에 소수성 물질인 toluene, xylene, benzene에 대한 선회류식 세정장치의 처리효율은 각각 16~22%, 12~18%, 8~16%으로 낮게 나타났다. 하지만 일정한 처리효율을 계속 유지함을 확인할 수 있었다. 섬유상 바이오필터는 toluene의 경우 초기에는 처리효율이 좋지 않았지만 순응기간인 7~10일정도가 지난 이후부터는 미생물 분해처리를 통해 70% 이상의 제거율을 보였으나 이후 85~95%의 처리효율을 보였다. 하지만 MEK가 혼합된 단계에서는 5~10%정도의 처리효율 감소경향을 나타내었는데 이는 미생물들이 처리하기 쉬운 MEK를 우선 처리하는 성향때문이라고 사료된다. MEK에 대한 섬유상 바이오필터의 처리효율은 80~92%로 안정적인 처리효율을 보였다. 경제성 측면에서도 소각방법인 RTO 대비 시설비 및 유지관리비를 절감할 수 있어 중, 저가 VOCs 처리기술로 각광받을 것으로 사료된다. We studied to develop high-efficiency removal system of odor and VOCs(Volatile Organic Compounds) from environmental infrastructure facilities and oil refineries, painting facilities and so on. It can replace RTO and RCO. We tried an removal experiment for VOCs (toluene, xylene, benzene, MEK(methyl ethyl ketone), ethanol, formalin etc. and odor compounds (hydrogen sulfide, etc.). In process, as pre-treatment we used the scrubber with vortex flow (Multi-scrone) to remove the hydrophilic VOCs and as post-treatment, used fibrous bio-filter to remove the hydrophobic VOCs. This hybrid system remove with high efficiency both the hydrophilic VOCs and hydrophobic VOCs. And we tried to make this system to be compact. In experiment using Multi-scrone, contact time is 2~3 seconds and absorption scrubbing water is diaphragm-type electrolysis water. hydrophilic VOCs like ethanol and relatively hydrophilic odor compounds like hydrogen sulfide is excellent, these substances has been removed almost completely, respectively 95~99%, 93~97%. And for MEK, formalin also Showed a high removal efficiency, respectively 78~90%, 72~85%. But in experiment using Multi-scrone, the hydrophobic VOCs like BTX showed a low removal efficiency, respectively 16~22%, 12~18%, 8~16%. In hydrophobic VOCs, toluene removal experiment using fibrous bio-filter, early efficiency was low but after 10days, adaptation period showed high efficiency 85~95%. but in the mixed phase, toluene and MEK efficiency reduced 5~10%. this show microorganism treat first MEK easy to remove. The removal efficiency for MEK using the fibrous bio-filter was stable, 80~92%. This hybrid system is also high economical efficiency for RTO. This system reduce more than 50% the cost of equipment and maintenance. As a result, we expect this technology is in the limelight as high efficiency treatment of VOCs in mid-low price.

PMF를 이용한 구미지역의 VOCs 오염원 및 기여도 확인

최우건(Woo-Gun Choi),조영혁(Young-Hyuck Cho),장한성(Han-Sung Jang),김창호(Chang-Ho Kim),김태오(Tae-Oh Kim) 한국냄새환경학회 2010 실내환경 및 냄새 학회지 Vol.9 No.2

본 연구는 2002년부터 2년여에 걸쳐 구미지역을 대상으로 VOCs를 채취하였으며, 이중 TO-14에 제시된 VOCs중 29개 성분을 GC/MSD를 이용하여 분석하였다. 이러한 분석 자료를 바탕으로 구미지역의 대기중 VOCs 농도 경향을 파악하였고, 수용모델의 한 종류인 PMF모델을 이용하여 오염원 및 정량적 기여도를 산출하였다. VOCs의 연평균 농도는 산업단지가 주거지역보다 높은 농도를 보였고, 주거1, 2의 경우 산단에서 고농도로 검출된 VOCs는 비교적 낮은 농도를 보인 반면, 자동차 배출가스가 주 오염원인 방향족 물질들이 높은 농도로 검출되어 산업단지에서 발생하는 VOCs의 직접적인 영향을 받지 않은 것을 알 수 있었다. 분석결과를 바탕으로 PMF 모델을 적용하여 수행한 결과 7개의 VOCs 오염원을 확인하였고, 각 오염원의 정량정 기여도를 파악하였다. 첫 번째 오염원은 Freon relation source로 기여도는 17%로 나타났다. 두 번째 오염원은 구미지역의 특징을 나타낸 Electronic industrial complex source로 기여도는 27.86%로 나타났다. 세 번째 오염원과 네 번째 오염원은 미확인 오염원 Unknown source - 1, 2로 기여도는 각각 2.96%과 7.02%로 나타났다. 다섯 번째 오염원은 다른 물질에 비해 톨루엔이 주로 나타난 Organic solvent source로 확인하였으며, 기여도는 19.26%로 전자산업 관련 오염원 다음으로 높게 나타났다. 여섯 번째 오염원은 방향족 화합물들이 나타나 Vehicle Exhaust source로 확인하였으며, 17.59%의 기여도를 보였다. 마지막 오염원은 섬유산업 관련 오염원인 Textile relation source로 나타났으며, 기여도는 8.31%로 밝혀졌다. IIn this research, ambient VOCs samples were collected by specially prepared stainless steel canisters from August 2002 to September 2004 at seven representative sites in Gumi. 29 kinds of VOCs which are presented by United States EPA method TO-14 were analyzed using GC/MSD. Based on the monitored data, the characteristics of VOCs concentrations in atmosphere in Gumi were grasped, pollution sources and contributions were also analyzed by PMF model, one kind of receptor models. As a whole, the average annual concentrations of VOCs in industrial complexes were higher than that in residential areas. In residential area1 and residential area2, the VOCs that had high concentrations in industrial complexes showed comparatively lower concentrations. But the aromatic substances mainly attributed to vehicle exhaust showed high concentrations which indicated that VOCs emitting sources in industrial areas have no direct effect on the VOCs concentration in residential areas. The results from PMF modeling indicated that a total of seven sources were independently identified and each source was contributed to the ambient Gumi City from Freon relation source (17%), electronic industrial complex source (27.86%), organic solvent source (19.26%), vehicle exhaust source (17.59%), Textile relation source (8.31%), and unknown source - 1, 2 were up to 2.96%, 7.02% in terms of VOCs, respectively.

반도체 작업환경의 VOCs 농도분포 특성

이정주 한국도시환경학회 2018 한국도시환경학회지 Vol.18 No.4

본 연구에서는 양자전이 비행시간질량분석기(PTR-ToF-MS)를 이용하여 반도체 공정의 작업환경(PHOTO, FPD, OLED, WET 공정)에서 VOCs를 실시간으로 모니터링하였다. 작업환경에서 평균 VOCs 농도는 PHOTO 6.5 ppm, FPH 6.4 ppm, WET 2.0 ppm, OLED 1.3 ppm이었다. VOCs 중 methyl ethyl ketone이 2.8 ppm (69%), acetaldehyde가 0.5 ppm (13.2%)로 나타났다. 반도체 공정 특성에 따라 다양한 VOCs 가 작업환경에서 관측되었다. 관측된 VOCs 농도는 작업환경기준보다 낮지만, 이러한 VOCs를 지속적으로 모니터링하여 효과적으로 관리해 나갈 필요가 있다. In this study, a Proton-Transfer Reaction-Time-of-Flight Mass spectrometer (PTR-TOF-MS) was used for the continuous monitoring of Volatile Organic Compounds (VOCs) emitted from semiconductor workplace such as photolithography (PHOTO), flat panel display (FPD), organic light emitting diode (OLED), etching (WET) process. The averaged VOCs mixing ratio in the such workplace, PHOTO was 6.5 ppm, FPH was 6.4 ppm, WET was 2.0 ppm and OLED was 1.3 ppm, respectively. The abundance of VOCs in the workplace were methyl ethyl ketone (MEK) with 2.8 ppm (69%) and acetaldehyde with 0.5 ppm (13.2%). Depending on the semiconductor process characteristics, various VOCs have been observed in the workplace. The VOCs mixing ratio are lower than the workplace regulation standard (TWA), it is necessary to continuously monitor and effectively manage these VOCs.

미세먼지 통합관리 전략 수립 연구 : 미세먼지 통합관리를 위한 정책지원 자료 구축

심창섭,한진석,이정석,정은혜,공지영,이기영,최상진 한국환경연구원 2021 사업보고서 Vol.2021 No.-

Ⅰ. 연구의 배경 및 목적 1. 연구의 배경 및 목적 □ 본 연구는 다양한 부문을 아우르는 ‘통합적’ 관점에서 정부 정책 발전에 필요한 기초자료를 구축할 필요성에 의해 수행됨 ○ 미세먼지 배출 사각지대의 실태와 정책 개선안, 미세먼지 관련 대기오염 배출량 정보의 신뢰도 향상 및 정책 개선안, 그리고 정책 이행을 위한 소통/거버넌스 발전 등을 위한 기초자료 구축과 분석에 초점을 두었음 ○ 본 보고서는 ‘미세먼지 통합관리 전략 수립 연구(2021)’의 별책부록으로서 미세먼지 사각지대의 실태조사, 미세먼지 해결을 위한 주요 전구물질의 관리 실태 분석·조사 및 개선방안 도출, 그리고 미세먼지 정책의 당사자 인식조사를 포함하고 있음. 이를 통해 종합적 미세먼지 관리대책의 개선을 위한 기초자료를 수집하고, 이를 통해 정책 제언을 위한 기반을 구축하였다는 데 의의가 있음 2. 조사 및 자료의 주요 내용 □ 본 사업은 국내 미세먼지 정책지원을 위해 다음과 같은 다각적인 조사 및 데이터를 포함하고 있음 ○ 전국 비도로 부문의 미세먼지 관련 실태분석 및 정책 개선안 ○ 국내 미세먼지 전구물질인 휘발성유기화합물질(VOCs) 관리·연구 현황조사 및 정책 개선안 ○ 미세먼지 정책 이행 피규제자(대기오염 배출 사업장, 1~3종) 대상 인식조사 Ⅱ. 미세먼지 사각지대 배출원 기초자료 조사: 비도로 부문 관리실태 분석 및 정책 개선안 1. 조사 개요 □ 비도로 부문(철도, 선박, 농기계, 군용차량) 등의 관리실태 조사를 주요 목적으로 하고, 실태 조사 결과를 토대로 정책 개선에 대한 제안을 하고자 함 ○ 수송 부문은 국내 질소산화물 배출에 큰 비중을 차지하고 있으며, 디젤 연소 등은 배출량에 비해 건강 위해성이 매우 높은 것으로 알려져 이미 계상된 단위배출량당 상대적으로 높은 건강피해비용보다 더욱 우려할 수준일 것으로 추정됨 ○ 수송 부문은 도로이동오염원과 비도로이동오염원으로 구분 가능하며, 비도로이동오염원이 수송 부문에서 차지하는 미세먼지 배출비중이 작지 않음에도 불구하고 수송 부문의 미세먼지 저감 정책 및 기술 개발은 도로이동오염원 위주로 진행되어 온 한계가 있어, 본 연구에서 비도로이동오염원의 미세먼지 저감 정책 및 기술 동향을 검토하고, 해당 부문의 미세먼지 저감을 위한 정책적 시사점을 제시하고자 함 2. 비도로 부문 관리실태 분석 결과 □ 건설기계를 제외한 비도로이동오염원은 도로이동오염원인 운행차와 달리 미세먼지 저감을 위한 법적 근거, 기술 등이 마련되어 있지 않아(농업기계, 선박, 철도) 이에 대한 정책 준비가 시급함 ○ 도로용 3종 건설기계 부문에는 「대기환경보전법」의 운행차 배출허용기준과 같이 저공해조치 대상을 관리할 수 있는 규제가 있지만, 나머지 부문에는 제작차 배출허용 기준만이 존재하여 폐차(폐선) 외 저공해조치를 추진하기 쉽지 않음. 또한 제작차 배출허용기준도 도로이동오염원과 달리 일부 출력에는 적용되지 않아 관리 사각지대가 존재하여 이 부분의 관리정책 수립과 이행이 필요함 ○ 선박 부문에서는 「해양환경관리법」에서 신규 건조선박의 대기오염 방지를 위한 규제를 제시하고 있으며, 2021년 신설된 『항만지역 등 대기질 개선 종합계획』이 수립되어 주요 미세먼지 및 관련 대기오염물질의 관리를 위한 정책 방향과 추진과제를 제시함. 특히 선박에 적용되는 미세먼지 저감기술 개발을 진행 중이며 2023년 이후 선박의 배출가스 저감장치의 상용화가 예상됨(예: 습식 스크러버 등) □ 노후 농업기계 등 비중이 작지 않으므로 비도로이동오염원의 미세먼지 저감을 위해서는 운행 농업기계 등의 관리가 필수적임 ○ 도로이동오염원과 같이 운행차 배출허용기준을 마련하고 정기적인 배출가스검사를 통해 저공해조치 필요 대상을 선별하고 관리해야 할 필요가 있음 ○ 이미 도로이동오염원의 운행차 배출가스 저감사업체계가 마련되어 있으므로 비도로 이동오염원의 저감사업 추진은 무리가 없을 것으로 판단됨 ○ 부문별 저감기술 연구가 현재 활발히 추진되고 있으므로 해당 기술의 상용화에 맞추어 저감사업을 구체화해야 할 필요가 있으나, 저공해조치를 위한 법적 근거, 저감장치 인증기준 마련 등 세부사항이 적지 않다는 점도 고려할 필요가 있음 Ⅲ. 국내 휘발성유기화합물(VOCs) 관리실태 조사 및 정책제언 1. 요약 및 정책제언 □ 국내 초미세먼지의 대다수가 2차 생성이며, VOCs의 큰 기여가 과학적 사실로 밝혀졌음에도 현재 국가 VOCs의 배출량은 크게 저평가된 것으로 나타남 ○ 특히 오존과 초미세먼지 기여가 큰 방향족탄화수소(C7+)는 최대 4배까지 저평가된 것으로 나타났으며, 대도시권과 주요 산업단지들에서 저평가가 상대적으로 커, 배출 목록에 대한 과학적 보완이 시급함 □ 국내 미반영(저평가)된 VOCs의 배출원 관리 강화가 매우 필요함 ○ VOCs는 공정·관리상 탈루(fugitive) 형태의 배출이 많아 배출 사업장 종 지정과 무관하게 주요 산업단지 중심으로 관리할 필요성이 있으며, 다각적인 모니터링에 대한 지속적 투자와 장기적 검증이 매우 필요함. 간헐적 과대 배출 문제 및 과소 추정된 것으로 알려진 산업단지 배출 등에 대한 단속이 필요함 ○ VOCs는 대기업보다는 중소사업장 중심의 관리가 부실한 것으로 나타남. 따라서 지자체 차원의 관리와 관련 역량을 강화할 필요성이 있음 ○ 배출목록상의 대표적 누락 및 편차의 요인으로는 세탁업종의 변화, 생활용품, 이·미용업 배출 등 변화하는 배출형태와 업종 변화를 배출목록에 반영할 필요가 있음 ○ 또한 항만의 석유제품 하역과정이 누락되었으며, 유증기 배출제어장치 의무 항만의 확대지정 및 석유제품 대상에 대한 확대지정으로 VOCs의 유출 관리를 강화할 필요가 있음 ○ 생물성 연소의 정확도 개선도 필요한데, 상업용 고기구이 배출목록과 배출량에 대한 현실화가 필요함 ○ 이륜차(오토바이) 사용 증가 및 레저용 이행정 엔진 사용에 의한 배출이 높은 것으로 나타나 이러한 누락 배출원에 대한 관리 강화와 이들에 대한 전기에너지화가 바람직 할 것으로 사료됨 □ 위해성을 고려한 VOCs의 관리원칙과 정책 이행이 중요함 ○ 수도권 및 산업단지 중심의 배출량이 국가 대기배출목록에 비해 크게 추정되는 것은 인구가 많은 지역의 인체 위해성이 높을 수 있기 때문이며, 화학물질별로 위해관리 차원의 정책과 저감이 시급함(HAPs 관리의 중요성 강조) ○ 국외 연구 결과 디젤 기인 VOCs의 2차 생성 문제와 높은 위해성이 지적되었는데 이는 배출량과 위해도가 다를 수 있음을 시사하며, 궁극적으로 국내 대기질 정책이 농도 저감에서 물질별 위해성 저감 차원으로 발전해야 함을 암시하고 있음 ○ HAPs 중심의 장기간 농도 및 인체 위해성을 모니터링한 캘리포니아주의 다중 독성 대기오염물질 노출 평가 프로그램(MATES)은 중기적 차원의 국내 대기관리의 방향성을 시사하고 있음(인체 노출 위해성 저감 중심 정책) Ⅳ. 지자체 미세먼지 피규제자(배출 사업장) 설문조사 1. 개요 □ 미세먼지 정책의 피규제자(대기오염 배출 사업장)에 대한 설문조사를 실시함 ○ 전국 대기오염 배출 사업장(1~3종) 600개소 담당자의 응답결과를 얻고 전체 약 4,000개소의 모집단 분포를 추정하여 분석하였음 - 기간은 2021년 8월~9월 말까지 약 6주간 진행(한국갤럽과 공동 작업 실시) - 배출 사업장은 종별로 약 30% 내외 수준으로 층화변수를 구성하였으며(3종의 비율이 다소 높음) - 문항으로는 (1) 미세먼지의 일반적인 실태와 정책에 대한 공통적 인식, (2) 사업장 미세먼지 정책에 대한 세부적 인식, (3) 사업장 현황에 대한 조사 및 의견수렴의 형태로 진행함 2. 설문조사 결과 □ 피규제자(배출 사업장)들은 규제자(공무원)에 비해 국내 미세먼지 기인요인이 많다고 생각하고 있으며, 화력발전소 및 사업장 등 점오염원 관리가 가장 효과적인 정책이라고 인지함 ○ 이는 미세먼지 정책의 책임소재 유무와 현장경험 등에 기반한 것으로 추정되며 화력발전, 총량제 등 비교적 대형 사업장의 담당자로서의 인식이 투영된 것으로 사료됨 ○ 특히 수도권과 전라권에서는 배출총량제 관리강화를 가장 효과적이라고 인식하고 있는 반면 경북권에서는 총량제가 효과적이라는 인식이 약 7%에 불과함. 이는 포항 등과 같은 대형 배출 사업장 등의 영향이 지배적인 원인도 있는 것으로 추정됨(기타 사업장 영향 작음) ○ 미세먼지 및 대기배출 관리 관련 법령에 대한 인지도는 대부분 높았는데, 특히 전라권의 인지도가 매우 높은 것은(>90%) 여수산업단지 등의 자가측정 문제 및 가스 누출 등 관리 차원의 문제로 인해 해당 지역의 관리가 강화된 영향을 반영한 것으로 추정됨 □ 그러나 미세먼지 배출 저감을 위해 관련 규제의 간소화 및 정책 지원을 위한 정책 소통과 교육 등의 정부 지원이 필요한 것으로 드러남 ○ 그럼에도 불구하고 일부 사업장들은 관련 법령이 복잡하여 파악하고 이행하는 데 어려움을 겪는 것으로 조사되었음. 이는 관련 법령 간의 명확화, 일원화의 이슈와 직접 연결되는 사안으로서 그 필요성을 반증하는 것임 ○ 해당 사업장들은 사업장 인허가 문제의 어려움과, 배출방지시설 유지 및 관리 비용에 관련된 민원이 가장 많았음. 또한 측정값의 입력 문제 및 측정대행업체 의존 등 기술적 애로사항이 있는 것으로 드러났음 ○ 사업장 담당자들은 복잡한 사업장 규제에 대한 간소화 요구가 ‘비용 지원’이나 ‘규제완화’ 요구보다 더 많아 본 연구에서 제시한 법체계의 명확화 및 일원화에 대한 필요성이 반증됨. 또한 관련 미세먼지 관리, 규제 정보의 전달과 교육 등의 당사자 지원이 매우 중요한 것으로 드러났음 □ 지자체 공무원들의 인식은 수도권과 비수도권 간의 응답에 다소 차이가 있었음 ○ 미세먼지 관련 민원이 ‘많았다’라고 응답한 비율은 수도권과 충청권(중부권)이 높아서 최근 고농도 사례일수가 많은 현실과 관련성이 있는 것으로 나타남 ○ 수도권은 국내 미세먼지 원인으로 자동차(이동오염원) 배출과 비도로/건설 기인 비산 먼지가 높다고 응답한 반면, 비수도권에서는 점오염원 비중이 높다고 응답하여 현실에 대한 인식이 투영된 것으로 보임 ○ 점오염원의 총량관리제에 대해 수도권은 대체로 중요하고 실천 가능성도 높다고 응답한 반면, 비수도권은 실천 가능성에 대한 다양한 의견이 있어 경험에 의한 차이 등의 인식상 차이가 있는 것으로 드러남. 또한 축산 부문 저감에 대해서는 대체로 중앙값(보통)을 중심으로 다양한 의견이 존재하여 암모니아 기인 미세먼지 오염에 대한 과학적 인식 확산이 필요한 것으로 사료됨 ※ 부가적으로 연구결과의 정책적 홍보와 소통을 위해 동영상 콘텐츠를 제작하였음 Ⅰ. Background and Aims of Research 1. Background and aims of research □ This study was conducted on the needs to establish basic data for the development of government policies from an “integrated” perspective encompassing various sectors. ○ The main focus was the establishment and analysis of basic data for improvement in policy and reliability of information on particulate matter-related air pollution emissions and communication/governance development for policy implementation. ○ This research is an annex to a study on Intergrated Maanagement of Pariculate Matter Pollution (2021). It investigates the actual conditions of blind spots regarding particulate matter management, analyzes and investigates the management status of major precursors to solve such issues, and establishes improvement plans. It also includes a survey on the perception of the parties on the particulate matter management policy. It is meaningful in a way that basic data for improving comprehensive particulate matter management measures was collected and the foundation for policy suggestions was established. 2. Key content of surveys and data □ This project includes the following various surveys and data to support domestic particulate matter management policies. ○ Nationwide analysis of particulate matter in the non-road sector and policy improvement ○ Research on the management, status quo, and policy improvement plans of the volatile organic compounds (VOCs), which is a precursor of domestic particulate matter ○ A perception survey on those regulated by the particulate matter management policy enforcement (air pollutant-emitting places of business, type 1-3) Ⅱ. Basic Survey on Sources of Emission in Blind Spots of Particulate Matter Management: Analysis of the Management Status in the Non-road Sector and Policy Improvement Plans 1. Research framework □ The main purpose is to examine the management status of the non-road sector (railroads, ships, agricultural machinery, military vehicles, etc.) and to suggest policy improvements based on the results of the survey. ○ The transportation sector accounts for a large portion of domestic nitrogen oxide emissions. While diesel combustion is known to have a very high health risk compared to other emissions, it is estimated to be more alarming than the relatively high cost of health damage per unit emission. ○ Sources of pollution in the transportation sector can be divided into road mobile sources and non-road mobile sources. Although the proportion of particulate matter emissions occupied by non-road mobile sources in the transportation sector is not minor, the development of policies and technologies to reduce particulate matter in the transportation sector is mainly focused on road mobile pollution sources. As there have been limitations, this research intends to review policies and technology trends to reduce particulate matter from non-road mobile sources, and to suggest implications for policy development for its reduction in relevant sectors. 2. Analysis result of the management status of the non-road sector □ For non-road mobile sources of pollution, except for construction machinery, there is neither the legal basis nor technology to reduce particulate matter from in-use vehicles which is a road mobile source of pollution (agricultural machinery, ships, railways), requiring urgent policy preparation. ○ For three types of road construction machines, there are regulations to control those subject to low-emission measures as Permissible Emission Levels for In-Use Motor Vehicles in the “Clean Air Conservation Act“, but it is not easy to promote low-emission measures in other sectors other than scrapping (motor vehicles and ships) as there are emission standards for manufactured vehicles only. In addition, unlike road mobile pollutants, permissible emission levels for manufactured vehicle do not apply to cars with certain levels of horsepower, so there are blind spots in management, calling for the need to establish and implement management policies. ○ The ‘Marine Environment Management Act’ includes regulations to prevent air pollution from newly built ships, and the ‘Comprehensive Plan on the Improvement of Air Quality in Port Areas’ was established in 2021, setting major policy directions and proposing implementation tasks to manage particulate matter and related air pollutants. In particular, the development of particulate matter reduction technology for ships is in progress, and emission reduction devices for ships are expected to be commercialized after 2023 (e.g., wet scrubbers, etc.). □ Since the proportion of old agricultural machinery is not small, it is essential to manage operational agricultural machinery to reduce particulate matter from non-road mobile pollutants. ○ It is crucial to establish emission standards for in-use vehicles, such as road mobile pollutants, and to select and manage targets to apply low-pollution measures through regular monitoring of emissions. ○ As the in-use vehicle emission reduction project system targeted at road mobile pollutants already exists, developing projects to reduce non-road mobile pollutants will not be difficult. ○ Nowadays, as research on reduction technologies by sector is being actively promoted, it is essential to specify reduction projects in line with the commercialization of technology, but it is also necessary to consider that there are many details that need consideration such as establishing the legal basis for low-pollution measures and certification standards for reduction devices. Ⅲ. Research on the Management Status of Domestic Volatile Organic Compounds (VOCs) and Policy Suggestions 1. Summary and policy suggestions □ Although it has been scientifically proven that the majority of ultrafine dust in Korea is the result of secondary production and that VOCs greatly contributes to it, yet the current emissions of VOCs in the country are estimated as far less than they actually are. ○ Notably, aromatic hydrocarbons (C7+), which significantly contribute to ozone and ultrafine dust, were found to be underestimated by up to four times. Since the current status of major industrial complexes in metropolitan areas is greatly underestimated, revising/improving emission lists based on science is urgent. □ Strengthened management of the emission sources of domestically unreflected (minimized) VOCs is required. ○ VOCs are mainly emitted in the form of fugitive dust during the industrial process, so regardless of the types of the emitting workplaces, they should be managed with a focus on major industrial complexes. Also regulation is needed on intermittent excessive emissions. ○ It appears that VOCs are poorly managed by small and medium-sized businesses rather than large corporations. Therefore, strengthened management and capacity development at the local level are urgently required. ○ As factors of typical omissions and deviations in the emission list, there are changing patterns of emission and change of industries such as changes in the laundry sector, household goods, and e-beauty, and it is necessary to reflect such changes in the emission list. ○ In addition, the unloading of petroleum products in the port was left out and the outflow management of VOCs should be tightened by designating more ports subject to mandatory oil vapor emission control and expanding the range of petroleum products. ○ There is also a need to improve the accuracy of bio-combustion, and the actual emission list and emission amount in barbecue business should be reflected. ○ Emissions due to the increased use of two-wheeled vehicles (motorcycles) and recreational craft engines were found to be high. The management of these emission sources omitted from the list must be strengthened and a transition to electrical energy would be recommended. □ Importance of implementing the management principles and policies of VOCs in consideration of risks ○ Since emissions in the metropolitan area and industrial complexes are assessed to be larger compared to the national air emission list, risk management policies and reduction for each chemical substance are urgent (highlights the importance of HAPs management). ○ International studies pointed out the problems of secondary production and high health risks regarding VOCs from diesel engines, which implies that emission amounts and the actual level of risk may not correspond; this suggests that air quality control policy should ultimately focus on reducing risks by substance, shifting from reducing concentrations. ○ California’s Multiple Toxic Air Pollutant Exposure Assessment Program (MATES), which monitored long-term concentrations and human risks centered on HAPs, proposes a direction for mid-term air management in Korea. Ⅳ. Survey of Pollutant-emitting Places of Business in Self-governing Provinces 1. Outline □ A survey was conducted among those regulated by the particulate matter management policy (air pollutant-emitting workplaces) ○ The response of 600 people in charge of air pollutant-emitting sites (Type 1-3) was obtained, and the distribution of the total population of about 4,000 was approximated and analyzed. - The survey period was six weeks from August to late September, 2021 (jointly conducted with the Gallup Korea). - Commercial sites discharging emissions constituted stratification variables at around 30% per type (the proportion of Type 3 is slightly higher). - The questions consisted of (1) perception of the current status and policies for particulate matter, (2) detailed perception on particulate matter management policies for worksites, and (3) investigation and feedback on the situations of worksites. 2. Survey results □ Compared to regulators (public officials), those who are regulated (discharging workplaces) consider domestic factors as large contributors to particulate matter, and they perceive that the management of point sources of pollution such as thermal power plants is the most effective policy. ○ It is estimated that this is based on whether the respondent is in a position of responsibility regarding the particulate matter management policy and one’s field experience. It is assumed that this reflects a perspective of a person in charge of a relatively large business site such as thermal power plant and air pollutant-emitting sites (Type 1-3). ○ Principally, while the reinforcement of cap-and-trade is acknowledged as most effective in the metropolitan area and Jeolla Province, only about 7% responded that this system is effective in Gyeongbuk area. It is presumed that the dominant cause of this is the influence of large emission sites such as Pohang (low impact on other business sites). ○ Most of the laws related to particulate matter and air pollutant emission management were well recognized, especially in Jeolla Province (> 90%), which is estimated to reflect the reinforced management of the area due to issues of self-measurement and gas leakage at Yeosu Industrial Complex. □ However, in order to reduce particulate matter emissions, government assistance in the simplification of related regulations and communication and education for policy support is required. ○ Due to complex characteristics, it has been shown that some workplaces have difficulties in understanding and implementing the relevant laws and regulations. This is directly connected to the issue of clarification and unification between related laws and regulations, which proves its necessity. ○ The most common complaints were related to challenges in workplace licensing and the cost of maintaining and managing emission control facilities. In addition, technical difficulties such as input problems of measurement values and dependence on measurement agencies were also pointed out. ○ The need for clarification and unification of the legal system dealt in this study proved true as there were more requests for simplified workplace regulations than those for ‘financial support’ or ‘relaxation of regulation.’ Furthermore, it was found that support for people in charge of particulate matter management including the provision of information on relevant regulation and education is very important. □ There was a gap in terms of the perception of local government officials between the metropolitan and non-metropolitan area ○ The metropolitan area and Chungcheong area had a high proportion of respondents who answered that they had a great number of civil complaints. It is estimated that this is due to recent cases of high particulate matter concentrations, which is directly linked to their daily life. ○ Whereas officials in the metropolitan area responded that automobile (mobile pollutant) emissions and fugitive dust from non-road sources and construction contribute greatly to domestic particulate matter, officials in the non-metropolitan regions responded that point sources of pollution make great contributions, reflecting the awareness of reality. ○ Regarding the management system of total permissible emission volume for point sources, officials in the metropolitan area generally responded that it is important and highly feasible, while officials in the non-metropolitan regions had various opinions on its feasibility, which seems to reflect the difference in perception, and experience of the respondent. In addition, as for the reduction in the livestock sector, diverse opinions were raised, yet generally they centered around the middle range, which indicates the need for raising scientific awareness on particulate matter pollution from ammonia. ※ Video clips were created based on the study results for policy promotion and communication.

울산지역 지하수, 하수 및 하천수의 VOCs 오염특성

조병욱(Byong-Wook Cho),윤욱(Uk-Yun),임현철(Hyun-Chul Im),성익환(Ig-Hwan Sung),장우석(Woo-Seog Jang) 대한자원환경지질학회 2005 자원환경지질 Vol.38 No.1

울산광역시 일대 지하수내 VOCs 함량을 파악하기 위하여 168개의 지하수, 12개의 하천수, 6개의 하수 시료를 채취하여 61개 성분의 VOCs를 분석하였다. 분석결과 하천수에서는 VOCs가 검출되지 않았고 도심에 위치한 5개 하수의 총 VOCs 함량은 ND-22.3 µg/L으로 낮은 편이었다. 168개 지하수 시료에서 분석된 61개 VOCs 성분 중 1성분 이상 검출된 시료 수는 78개이다. 78개 지하수 시료의 총 VOCs 함량은 0.1 µg/L - 387.1 µg/L의 범위이나, 78개 시료의 84.6%인 66개 시료의 총 VOCs 함량이 10 µg/L 이하이고, 음용수기준치를 넘는 시료는 6개에 불과하다. 검출된 VOCs 성분은 분석된 61개 중 42개 성분으로 방향족탄화수소(Aromatic hydrocarbon)가 25개 성분 중 14개 성분이, 염소계지방족탄화수소(Chlorinated aliphatic hydrocarbon)가 35개 성분 중 27개 성분, 그리고 MTBE가 검출되었다. VOCs 성분의 검출빈도로 보면 클로로포름이 전체 시료의 25.6%에 해당하는 43개로서 가장 높다. 그 다음으로는 methylene chloride 21.4%(36개), TCE 15.5%(26개), 1,1-dichloroehane 11.3%(19개), PCE 9.5%(16개), cis-1,2-DCE 8.9%(15개), tolune 8.3%(14개)의 순서로 검출되고 있다. 연구지역 지하수의 VOCs의 함량범위로 볼 때, 아직까지 VOCs에 의한 지하수 오염은 우려할만한 수준은 아니나, 도시화가 진행되고 있고, 음용수기준치가 강화되는 경향 등을 고려할 때 계속적인 관찰이 요구된다 To investigate the characteristics of the volatile organic compounds (VOCs) concentration in the groundwater around Ulsan, Korea, 168 groundwaters, 12 stream waters, and 6 sewage waters were analyzed for 61 VOCs. Results showed that VOCs were not detected in stream waters and total VOCs concentration in 5 sewage waters was in the range of ND-22.3 µg/L. In 78 groundwater samples more than one VOCs were detected and VOCs concentration of the samples ranged from 0.1 µg/L to 387.1 µg/L. However, VOCs concentration of 66 samples out of 78 samples showed less than 10 µg/L and that of only 6 samples exceeded Korea drinking water limit (KDWL). 42 VOCs detected from the 168 groundwaters were 14 aromatic hydrocarbons out of 25, 27 chlorinated aliphatic hydrocarbons out of 35, and methyl tert-butyl ether (MTBE). Detection rate of each VOCs in the groundwaters was as follows: chloroform in 43 samples (25.6%), methylene chloride in 36 samples (21.4%), TCE in 26 samples (15.5%), 1,1-dichloroethane in 19 samples (1.3%), PCE in 16 samples (9.5%), cis-1,2-DCE in 15 samples (8.9%), and toluene in 14 samples (8.3%). Even though VOCs concentration in the groundwaters of the study area is still low, the city is expanding and the drinking water limit is becoming strict, and therefore continuous monitoring is necessary.