In order to determine the future direction of Busan City’s tree planting policy in accordance with changes in automobile fuel and air pollutants, this study selected representative tree species planted in Busan and identified the biogenic volatile organic compounds (BVOCs) emission rate and characteristics of each species. First, representative tree species were selected for each street tree species, forest tree species, and park tree species, and the emission rate and major components of BVOCs were investigated for each tree species. Furthermore, by comparing the ozone generation potential (POCP) for each tree species, tree species with a low emission rate were selected. According to the POCP comparison, P. yedoensis, G. biloba, Z. serrata and C. retusus were selected as roadside tree species, P. densiflora and C. obtusa as forest species, and A. palmatum, C. japonica, and Q. myrsinaefolia were deemed suitable for park species. However, in the case of P. occidentalis, Quercus, and M. glyptostroboides, the emission rates of BVOCs were found to be high. Despite this, these tree species were found to display excellent CO2 absorption and carbon storage. The concentration of NOx in the city center is likely to decrease due to the current trend of transitioning to eco-friendly cars worldwide, resulting in less cars that rely on fossil fuels. Therefore, in the current climate where NOx emissions are still high, planting tree species with a low BVOCs emission rate would be an optimal approach. On the other hand, if the NOx concentration in the city is found to be very low due to changes in automobile fuel use, planting tree species with excellent BVOCs emission capacity and CO2 absorption would be ideal.

Yeosu National Industrial Complex is one of Korea’s representative petrochemical industrial complexes where crude oil refining and petrochemical companies are concentrated. According to the results of the 2021 chemical emissions survey, during the process of manufacturing, storage, and transportation at the Yeosu National Industrial Complex, various hazardous chemicals, including hazardous air pollutants, volatile organic compounds and odorous substances are being emitted into the air, affecting the surrounding environment and the health of residents. The Ministry of Environment is applying strengthened standards by designating the Yeosu National Industrial Complex as an air conservation special measure area and establishing odor management areas to manage the air environment. Nevertheless, odor complaints continue to be registered and related complaints increase when turnaround work is carried out. Since air emissions are not counted during periods of turnaround as normal operations are temporarily suspended, it was difficult to establish policies to reduce odor complaints because the source of emissions and emission quantities cannot be ascertained with certainty. In this study, the extensive Yeosu National Industrial Complex was subdivided into 4 areas using a mobile vehicle equipped with PTR-ToF-MS capable of real-time analysis without sample pretreatment being carried out. Measurements were repeated during the day, night, and dawn while moving around the internal boundary of the plant and the boundary of each region where turnaround activities were being carried out. As a result, the recorded measurement for acrylonitrile was the highest at 6340.0 ppb and propyne and propene were measured the most frequently at 128 times each. Based on these results, it will be possible to help reduce emissions through process improvement by efficiently operating air measurement networks and odor surveys that conduct regular measurements throughout the year and providing actual measurement data to the plant. Also, it will help reduce odor complaints and establish systematic air management policies.

In this study, the performances of H2S, NH3, and HCl sensors for real-time monitoring in small emission facilities (4, 5 grades in Korea) were evaluated at high concentration conditions of those gases. And the proper approach for the collection of reliable measurement data by sensors was suggested through finding out the effect on sensor performances according to changes in temperature and humidity (relative humidity, RH) settings. In addition, an assessment on sensor data correction considering the effects produced by environmental settings was conducted. The effects were tested in four different conditions of temperature and humidity. The sensor performances (reproducibility, precision, lower detection limit (LDL), and linearity) were good for all three sensors. The intercept (ADC0) values for all three sensors were good for the changes of temperature and humidity conditions. The variation in the slope value of the NH3 sensor showed the highest value, and this was followed by the HCl, H2S sensors. The results of this study can be helpful for data collection by enabling the more reliable and precise measurements of concentrations measured by sensors.

국내 대기오염물질 배출량 통계에 따르면 상당한 대기오염물질이 선박에 의해 발생하고 있다. 따라서 선박으로부터의 대기오 염물질 배출 제한과 항만지역 대기질 개선을 위해 다양한 정책들이 시행되고 있고, 국제적으로도 선박에 의한 해양오염 방지를 위해 국 제 협약 등이 이루어지고 있다. 하지만 실제 운항하는 선박에서 배출되는 대기오염물질 측정에 관한 연구와 실험은 거의 이루어지고 있 지 않아, 본 연구는 이동식배출가스측정장비(PEMS)를 사용하여 실제 운항하는 9,169톤급 선박에서 발생하는 대기오염물질 배출량 평가에 대한 방법과 가능성을 제시하였다. RPM과 부하에 따라 배출량의 차이가 있었으며, NOX 배출량은 497-2,060ppm, CO2는 1.55-6.9%, CO는 0.002-0.14% 수준이다. 엔진 제조사에서 제공하는 Shop Test에 명시된 배출량과 실제 측정된 배출량에 차이가 있음을 확인하였다. 대상선박 의 전 항해구간에서 발생하는 각 대기오염물질 최대 배출량이 PEMS 측정 구간에 포함되는 것을 확인하여, 총톤수 10,000톤급 이내 선박 에 PEMS 활용 가능성을 검증하였다.

본 연구에서는 국내 서로 다른 지리적 특성을 갖는 지역에서 발생되는 해륙풍에 의한 항만 내 선박 대기오염물질의 항구도시 확산 범위를 규명하고자 하였다. 연구 대상 지역은 서해안(인천항 및 평택·당진항), 다도해 지역(목포항), 남해 및 동해(부산항 및 마산항), 동해 산간 지역(동해·묵호항)으로 선정하였다. 해륙풍 발생과 그로 인한 항만 내 선박에서 기인하는 대기오염물질의 확산 모사를 위하여 비선형(Non-linear) 및 비정상(Unsteady) 거동의 국지 순환풍 모사가 가능한 HOTMAC-RAPTAD 프로그램을 활용하였으며, 모사 기간은 전형적인 여름 날씨인 7월 중순으로 하였다. 그 결과, 해륙풍의 발생 특성과 항만에서 발생되는 대기오염물질의 주변 지역 확산 거동이 지역 마다 서로 다르게 나타났는데 연구 대상 항만인 인천항, 목포항, 부산항, 동해·묵호항에서 배출되는 대기오염물질은 항구로부터 각각 27~31km(서울 서쪽 일부 지역), 21~24km(무안 남부), 20~26km(김해 및 양산 인근), 22~25km(태백산맥 능선 지역)까지 영향을 끼치는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 도출된 결과는 향후 효과적인 항만 지역 대기질과 선박 대기오염물질 관리에 있어 매우 중요한 기초 수단으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

The correlation among gaseous air pollutants (odorous compounds, greenhouse gases) and meteorological parameters was analyzed in-depth using measurement data at a barn and ambient in a naturally ventilated dairy farm. Both concentration and emission data (loading rate and emission rate), which more accurately express the actual pollutant emissions, were used in the correlation analysis. Gaseous air pollutants (ammonia, hydrogen sulfide, carbon dioxide, nitrous oxide, methane) and meteorological factors (relative humidity, temperature, wind speed, solar strength) were measured for one week in July 2013. The upper and lower outliers of measured data by inducing 1.5 times the interquartile range (IQR) were eliminated. After eliminating the outliers and grouping according to data magnitude, the correlation analysis among gaseous compounds and meteorological factors was conducted using the average values of each group. In the correlation analysis, data for the emission rate (barn) and the loading rate (ambient) showed a better correlation than concentration data. Gaseous air pollutants except for hydrogen sulfide in the barn showed a good correlation. Hydrogen sulfide might not be produced from manure or animal origin. Rather, the compound may be produced by flushing water, which was flushed at periodical times (every six hours). Ammonia emissions increased with increasing temperature, and this increase can be affected from greater exertion of feces by frequent water drinking in a high-temperature condition. In the ambient, the correlation for all gaseous air pollutants was better than that in the barn, because those air pollutants from manure, animals, and flushing water origins were sufficiently mixed in the atmosphere. Wind speed also showed a good correlation with all gaseous air pollutants.

미세먼지 등 대기오염이 일상화되고 국민 건강을 위협하면서 육상뿐만 아니라 해상 선박에서 발생하는 대기오염물질에 대한 관리 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 선박 배출량 현황을 바탕으로 해양경찰 업무 중심의 선박 대기오염물질 점검 실태를 진단 하고 배출 저감을 위한 국가 관리 대책을 제안한다. 최근 국립환경과학원(NIER, 2018)에 따르면 선박에서 배출된 총량(CO, NOx, SOx, TSP, PM10, PM2.5, VOCs, NH3, BC)은 국내 전체 발생량의 6.4 %로 나타났고, 이 중 NOx는 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지(PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지하고 있다. 선박 발생량 중에서는 국내외 입출항 화물선이 50.6 %로 가장 많은 배출을 보였고, 어선의 배출 비율도 42.6 %로 적지 않 음을 알 수 있었다. 지역적으로 해양경찰 관할 5개 권역을 기준으로는 부산항, 울산항을 포함한 남해권 44.1 %와 광양항, 여수항을 포함한 서해권 24.8 % 순으로 배출이 많았다. 해양경찰은 대기오염물질 관리를 위해 승선 점검을 통한 선박 배출 상황을 관리하고 있지만, 각종 배출 장치의 가동이나 연료유 기준 등의 실측에는 많은 시간과 노력이 필요하고, 또한 선박의 바쁜 운항스케줄에 따른 제약으로 대부분 서류상의 점검으로 진행됨으로써 관리에 한계가 있다. 따라서 선박 대기오염물질 관리를 위해서는 대기오염물질 발생을 실측 점검으로 바꾸도록 규제를 강화하고 해경 함정 등을 활용한 해역별 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이뤄지도록 하는 한편, 장단기적으로 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원이 필요하다.

국토의 환경생태적 평가 등급과 환경부에서 제공하는 도시대기 측정망의 대기오염물질들 농도와의 상관관계를 분석하여 환경생태적으로 우수한 지역이 대기오염물질의 농도 저감에 영향을 미치는지를 살펴보고자 했다. 이를 위해 본 연구에서는 우리나 라 전체 260개 시군구를 대상으로 2013년부터 2018년까지 측정된 환경부 도시대기 측정망 자료와 보간법 중 하나인 IDW를 적용하여 2013년부터 2018년까지의 각 시군구별 대기오염물질 평균 농도와 환경생태적 평가 등급의 면적 비율과의 피어슨 상관분석을 수행했다. SO2, CO, NO2, PM10, PM2.5의 농도 값은 환경생태적으로 우수한 지역인 1등급의 비율이 높은 지역일수록 상대적으로 음의 상관성이 뚜렷하게 나타났다. 반대로, 환경생태적 평가등급이 낮은 5등급의 비율이 증가할수록 오히려 대기오염물질과 높은 양의 상관성을 보였다. 즉, 환경생태적으로 우수한 지역의 비율이 높을수록 대기오염물질의 농도가 낮으며, 그 반대의 경우에는 대기오염물질의 농도가 높았다. 이는 녹지 중에서도 환경생태적으로 우수한 녹지의 면적이 차지하는 비율이 높을수록 대기오염물질 의 농도 감소에 긍정적 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. 따라서 국민의 건강에 직접적 영향을 미치는 대기오염물질의 농도를 감소시키기 위해서는 환경생태적 우수지역의 면적을 충분히 확보할 필요가 있을 것이라 판단되며, 향후 도시계획 단계에서 환경생 태 우수지역과 연계된 계획의 수립이 필요하다고 판단된다. 후속 연구에서는 이러한 오염물질들의 특성 및 환경생태적 우수지역의 패치 면적, 패치 분포 등 다양한 사항들을 고려하여 추가적인 상관분석을 수행하고, 분석 결과를 국가 정책에 반영해야 할 것으로 생각된다.

본 연구는 화력발전소 배출로 인한 지표면 오염물질 농도의 시·공간적 영향을 실측 자료를 바탕으로 정량적으로 분석하려는 목적으로 수행되었다. 배출과 농도 관계의 정량적 분석을 위해 우선 기상 조건과 주변 배출원의 영향을 고려하였다. 이를 위해 자료의 선택과 관측지점 선정 과정을 제안하였고, 선정된 지표면 시·공간 자료에 K-Z 필터와 경험직교함수(EOF) 분석 기법을 적용하였다. 사용된 자료는 2014-2017년 4년의 기간 동안 당진과 태안 화력발전소 굴뚝 자동측정기기의 농도값을 이용하여 산출한 한 시간 평균 배출량 자료와 지표면 대기오염농도 측정망 자료이다. 기상 자료로는 최근 배포 중인 ERA5 재분석자료와 기상청 종관기상관측소 한 시간 평균 자료가 사용되었다. 발전소만의 영향이 최대한 보이도록 기상 효과와 지리적인 요인을 고려하여 선택한 시간대의 선정된 관측소 자료만을 이용하여 분석한 결과, 지표면 대기오염물질의 EOF 첫 번째 모드는 SO2, NO2, PM10 모두에 대해 97% 이상의 변동성을 설명하였다. 또한 지표면 농도장의 EOF 첫 번째 모드의 시계열은 화력발전소 배출과 유의미한 상관성을 보였다. 결과적으로 당진 화력발전소 SO2, NO2, TSP 시간 당 배출량이 각각 10%가 감소하면, 남서풍 계열의 바람에 의해 직접 영향을 받는 서울 수도권 지표면 평균 SO2 농도는 0.468 ppb (R=0.384), NO2는 1.050 ppb (R=0.572), PM10은 2.045 μg m−3 (R=0.343) 정도가 감소한다고 판단할 수 있다. 태안화력발전소의 경우, SO2, NO2, TSP 배출량을 각각 시간당 10% 씩 감축하면, SO2는 0.284 ppb (R=0.648), NO2는 0.842 ppb (R=0.683), PM10은 1.230 μg m−3 (R=0.575) 정도가 감소될 수 있음을 확인하였다. 태안화력발전소는 당진화력발전소에 비해 수도권지역 농도에 미치는 영향은 작았으나, 상관관계는 더 높았다.

In this study, real-time monitoring of air quality using a real-time mobile monitoring system was conducted to identify the emission characteristics and current status of air pollutants and odorous substances that are mainly generated in domestic dyeing industrial areas and to trace the pollutant sources. The concentration of toluene in the industrial area was detected up to 926.4 ppb, which was 3 to 4 times higher than that of other industrial areas. The concentration of methylethylketone was 124.7 ppb and the concentration of dichloromethane was 129.5 ppb. Acrolein concentration was highest at E point at 521.6 ppb, methanol concentration was highest at D point at 208.8 ppb, and acetone concentration was highest at M and N points at 549.3 ppb. The most frequently detected concentration of pollutants in the air quality monitoring results in the industrial area was, in descending order, toluene > methanol > acrolein > dichloromethane > acetone, which was similar to the chemical emissions used in the industrial area by the Pollutant Release and Transfer Register data. The concentration of odorous substances measured in real time was compared with the concentration of minimum detection, and the concentration of hydrogen sulfide was about 10 times higher than the concentration of minimum detection at A point, which was judged to be the main odorous cause of A point. In the future, if the real-time mobile measurement system is constructed to automatically connect wind direction/wind speed, PRTR (Pollutant Release and Transfer Register) data and SEMS (Stack Emission Management System) data, etc., it was judged that more accurate monitoring could be performed.

본 연구에서는 선박용 엔진을 활용하여 E2, E3 사이클 시험 결과로부터 연료 내 황 함유량 변화에 따른 대기오염물질 배출 특성을 조사하였다. 테스트를 위해 사용된 엔진은 360 PS의 엔진(Doosan L126TIH engine)을 활용하였고, 동력계로는 Horiba-Schenck사의 400㎾급 동력계인 W400을 사용하였다. 엔진에서 발생되는 대기오염물질 계측을 위해서는 오스트리아 AVL사의 FTIR과 SPC 장비를 배기라인 후단에 장착해서 사용하였다. 실험 결과로는 E2, E3 사이클 모두에서 연료 내 황 함유량이 증가할수록 THC와 CO의 단위 출력 당 배출량은 감소하고 입자상물질은 증가하였다. 연료의 황 함유량이 증가할수록 동점도가 증가되어 엔진의 연료소모율이 좋아지는 것을 확인하였다. 이는 본 연구에 사용된 엔진의 경우 연료 분사압력이 일정한 상태에서 동점도 증가에 따른 분무입자의 평균입경이 커짐에 따른 연소 상태가 개선되었기 때문이라 생각되어진다. 질소산화물의 경우 이번 연구에서는 황함유량의 변화에도 배출량에서는 큰 변화를 보이지 않았다.