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.

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.

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.

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.

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.

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.

UV조사 반응기의 다른 운전조건에서의 VOCs제거성능 효과

강인선,JinyingXi,HuHong-Ying 한국냄새환경학회 2017 실내환경 및 냄새 학회지 Vol.16 No.1

In this study, UV irradiation reactors were used to eliminate 4 types of volatile organic compounds (VOCs) in various experimental conditions. The 4 types of VOCs used include acetone (AC), chlorobenzene (CB), dichloromethane (DCM) and methylbenzene (MB). An ozone producing low-pressure mercury lamp that emits UV irradiance at 254 nm and 185 nm was used. The tested operating conditions included UV light intensity, inlet VOCs concentrations, empty bed retention time (EBRT), background gas and relative humidity (RH) of the gas. Firstly, higher UV light intensity is confirmed to have higher VOCs removal efficiency (RE). Higher inlet VOCs concentration will result in lower VOCs RE, and the decreasing trends of different VOCs are not identical. At the same inlet VOCs concentrations, increasing the EBRT will result in a rise in VOCs RE, but a further increase in EBRT will bring about less enhancement in RE. Moreover, UV irradiation in oxygen has the highest VOCs RE compared with that in air and nitrogen gas (N2), indicating that photolysis and photooxidation are both important. Finally, there was no increase the VOCs RE at the increase in RH. All the experimental results indicate that an identical set of operating conditions should be applied when the removal capacities of different VOCs according to the UV irradiation amount are compared.

고온 아크 플라즈마를 이용한 고농도 VOCs 제거 기술 개발

홍승혁(Seung Hyouk Hong),김재강(Jae Gang Kim),이주열(Joo Yeol Lee) 한국유화학회 2017 한국응용과학기술학회지 Vol.34 No.1

VOCs는 인체에 치명적인 질환을 유발하는 물질로써 도장공정중 발생되는 양이 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 일반적으로 소형 도장시설에서 발생되는 VOCs를 처리하는 방법으로 활성탄 흡착 또는 흡착 후 연소 및 촉매 산화법 등을 사용하고 있다. 하지만 활성탄 교체주기, 재생시설 및 재생주기 등을 예측하기 어려워 새로운 처리방법이 필요하다. 비이송식 플라즈마 시스템을 이용한 VOCs 제거방법은 일반 연소과정이 아닌 고전압 아크 방전에 의한 고온 플라즈마 유동 발생 기술을 이용한 제거방법으로 화학반응이나 오염이 없는 고순도의 고온 열처리 및 열분해가 가능하다. 본 연구에서는 고온 아크플라즈마 시스템을 이용하여 특수 환경오염물 및 VOCs 가스 열처리 공정의 핵심기술로 활용하여 작동가스 유량 변화에 따른 VOCs 처리 효율 및 플라즈마 전력량에 따른 처리 효율을 측정하였다. 또한 유해가스 처리효율성 증대를 위해 플라즈마 반응기를 최적화하여 제작하였으며 성능을 파악하였다. Generally, there are three ways to remove VOCs from the small painting booth; adsorption, burn and oxidation catalyst. RTO and RCO are high efficiency methods for removing VOCs. But they require large installation areas, which are not suitable for the small painting booth. And we need a new removing method because it is difficult to predict the A/C changing time and the recycle time. To solve these problems, we have developed the Arc plasma system which is simple and enable consecutive-use. It removes VOCs effectively and eco-friendly. In this study we have investigated the enrichment material and VOCs removal efficiency.