산업화와 도시화의 급속한 발전으로 교통량이 증가하면서, 도로 비산먼지와 같은 대기 오염 문제가 심각해지고 있다. 특히, 도로에 서 발생하는 미세먼지의 주요 원인인 비배기가스의 일환인 도로 비산먼지(Road suspended dust)는 대기 질을 저하시킬 뿐만 아니라, 인 체 건강에도 여러 가지 해로운 영향을 미친다. 이에 비산먼지 예측 모형식을 개발하기 위해 도심부 도로 내 비산먼지 측정차량을 운 영하고 있으나, 측정 시 주변 환경에 영향을 많이 미치기 때문에 보다 신뢰성 있는 결과를 위해서는 앞차에서 발생하는 배기가스 영 향권을 최소화하여 노면-타이어에서 발생하는 순수 비산먼지 농도를 측정할 필요가 있다. 따라서 본 연구의 목적은 차량의 주행 패턴 에 따라 도로 비산먼지 농도가 어떻게 변화하는지를 분석하고, 거리별 배기가스의 영향력을 평가하고자 하였다. 먼저, 이동식 비산먼지 측정차량을 활용하여 측정차량을 기준으로 차량 간의 거리(10m, 20m, 50m)와 도심부에서 발생할 수 있는 대표 적인 주행행태(전방 2대 직진, 전방 2대 평행, 전방 3대 직진)에 따른 도로 비산먼지 농도의 변화를 측정하였다. 실험 결과, 차량 간 거리가 가까운 10m일 때 비산먼지 농도가 가장 높았으며, 이 때의 농도는 20m 또는 50m 거리에서 측정된 농도보다 유의미하게 증가 하는 경향을 보였다. 특히, 20m 거리에서는 비산먼지 농도가 낮아지는 경향이 뚜렷하였으며, 이는 차량의 배기가스가 도로에서 발생하 는 비산먼지에 미치는 영향이 줄어드는 것을 나타낸다. 또한 전방에 3대의 차량이 직진으로 주행할 경우 앞차량에 의해 비산된 먼지 가 계속 공기중으로 비산되어 측정차량에서는 낮게 나타나는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 도시 내에서 비산먼지에 기반한 안전 거리를 설정하는 데 중요한 기초 자료로 활용될 수 있으며, 측정차량 운영 시 앞차에서 발생하는 배기가스의 영향을 최소화하여 비산 먼지 농도만을 측정할 수 있는 자료로 활용될 수 있다. 본 연구는 배기가스가 도로 비산먼지 농도에 미치는 영향을 실증적으로 분석함으로써, 대기질 개선을 위한 보다 효과적인 정책 수립 에 기여할 것으로 기대된다. 궁극적으로, 도심부 도로 내 도로 비산먼지에 대한 영향을 고려할 때 배기가스에 따른 농도 변화를 이해 함으로써, 향후 도시 환경에서의 지속 가능한 교통 관리와 대기질 개선 전략을 개발하는 데 중요한 기초 자료가 될 것으로 판단된다.

대기관리권역법을 통해 권역 내 집중관리도로를 선정하고, 도로 청소 차량의 운용을 수행하여 미세먼지 저감을 도모하였다. 하지만, 도심지의 경우 대기오염 발생원인 차량 통행의 감축이 어려우므로 지속적인 관리가 필요하다. 따라서, 연간 발생하는 장비·시설의 유 지관리 비용을 고려했을 때 관련 재정의 효율적 운용이 필수적이며, 도심지의 고농도 발생 지역을 효과적으로 관리할 수 잇는 전략적 선정이 필요하다. 본 연구에서는 2017 ~ 2024년 기간 동안 수집된 서울권 집중관리도로의 재비산먼지 농도 데이터를 바탕으로 고농도 발생 경로를 선별하였으며, 대상지의 모빌리티 요소(차로수, 제한속도, 정지선, 버스정류장(가로변, 중앙), 지하철역 입구, 교차로 수 등) 를 추출하여 시계열적 기상 조건과 매칭하여 농도 변화에 영향을 미치는 요인에 관한 상관성 분석을 수행하였다. 이 과정에서 모빌리 티 요소의 가중치평균법 및 교호작용 분석을 통해 도심지 모빌리티 영향에 따른 도로 대기오염도 변화에 관한 분석을 수행하였다. 계절관리제가 시행되기 전(`17 ~ `19년) 대비 시행 후(`20 ~ `24년)의 평균 재비산먼지 농도는 17㎍/m3 낮았으며, 이는 코로나 19의 영향 외 작용된 청소 효과로 판단할 수 있다. 위치적으로 나눈 서울 5개 권역 중 서부 지역과 수도권 남부와 교통이 연결되어 교통망이 집 중된 서남권, 동남권에서 재비산먼지 평균 농도가 18㎍/m3 높게 발생하였다. 이를 모빌리티 영향에 의한 재비산먼지의 발생 및 확산 영향으로 판단하고, 계절관리제 시행 후 도심지 고농도 발생 지역에 대한 모빌리티 요소 및 기상 환경 변화 영향에 대한 복합적인 영 향 분석을 위해 시간 변수, 모빌리티 특성 변수, 도로 환경 변수, 기상 변수를 수집하고, 데이터 세트를 구축하였으며, 가중치 평균법 을 적용한 모빌리티 변수 모델, 모빌리티 변수 간의 상호작용을 고려한 교호작용 모델을 비교 분석함으로써 재비산먼지 PM10 농도 상 승과 상대적으로 높은 상관성을 갖는 영향 변수를 제시하였다.

현재까지 국내외에서는 비산먼지 예측 모델식에 대한 다양한 연구를 수행해왔다. 이때 환경 및 교통요인에 따라 변화하는 비산먼지 농도를 예측하는 연구가 수행되어 왔으나, 모두 지역적 특성에 따라 연구 결과가 상이하게 분석되었다. 이러한 한계점을 해결하기 위 해 도로 포장과 가장 직접적인 요인인 노면 Texture를 활용하여 노면-타이어에서 발생하는 비산먼지 농도를 정량적으로 분석하고자 한 다. 실험 결과, 아스팔트 포장 중 HMA 포장에서 평균 Texture 깊이(Mean Texture Depth, MTD)가 낮을 경우 비산먼지 농도가 증가하였 으며, 특히 MTD가 0.9mm 이상일 때 쌓인 먼지 양이 비슷해져 비산먼지 농도가 상대적으로 일정하게 유지되었다. 반면, 다공성 아스 팔트(PP) 포장에서는 Silt loading(먼지 부하량)이 HMA 대비 많았지만 비산먼지 농도가 낮고, MTD가 1.8mm 이상일 경우에도 농도가 일정하게 유지되는 경향을 보였다. 이는 공극으로 인해 배수성 포장이 비산먼지 농도가 낮은것으로 나타났다. 본 연구에서는 노면의 Wavelength와 Texture Depth에 따른 비산먼지와의 상관관계를 분석한 결과, 전체적으로 아스팔트 포장에서는 Texture 깊이가 깊을수록 비산먼지 농도가 낮아지는 경향을 보였다. 시멘트 포장에서는 구조가 깊을수록 비산먼지 농도가 증가하였으 며, T.Tining 포장에서는 Texture 깊이에 관계없이 도로 표면의 쌓인 sL에 따라 비슷한 수준의 농도가 나타났다. 특히, 그루빙 포장과 타이어 접촉 시 발생하는 에어 펌핑 현상으로 인해 비산먼지 농도가 증가하는 결과가 나타났으며, 이는 미끄럼 저항을 개선하는 효과 와 반대되는 경향을 보여 적절한 포장 관리가 필요할 것으로 판단된다. 이 연구는 기존의 교통 및 환경 조건에 따른 타이어-도로 비산먼지 회귀 모델의 한계를 극복하고, Texture를 통한 도로 비산먼지의 정량적 예측을 위한 새로운 회귀 모델을 제시하였다. 기존 연구에서는 특정 구간의 경험적 측정 결과를 바탕으로 비산먼지 발생 요인 을 선정하였으나, 본 연구에서는 노면 Texture를 포함하여 보다 포괄적인 분석을 통해 회귀 모델의 신뢰성을 향상시켰다. 결론적으로, 연구 결과는 도로 비산먼지 발생에 대한 중요한 기초 자료를 제공하며, 환경문제를 해결하기 위해 도로 포장재의 선택 및 유지관리 측면에 있어 MTD, Wavelength와 같은 Texture 특성을 고려해야 함을 도출하였다. 정량적인 데이터는 도로 포장 설계 단계에서 골재 입자 크기 등을 선택하는 데 활용될 수 있으며, 이는 비산먼지 발생원에서의 저감 효과를 확보하는 데 기여할 것으로 판단된다.

PURPOSES : This study predicts the concentration of suspended road dust (PM10) by analyzing meteorological, traffic, and atmospheric environmental data acquired at various angles, and attains a comprehensive understanding of the influencing factors of suspended road dust. METHODS : Experimental field methods were applied and statistical analyses were conducted. Field experiments were conducted using a vehicle-based measurement of suspended dust (PM10) to measure its concentration at the measurement site while maintaining a constant driving vehicular speed. Statistical analysis demonstrated the effects of the concentration of suspended dust on changes in meteorological and environmental factors and lanes per traffic volume at the time of measurement. Finally, a multiple linear regression model was applied to identify the factors which affected the generation of suspended dust. RESULTS : The analysis of suspended road dust concentrations according to the lanes per traffic volume and environmental factors showed that suspended dust concentrations increased at increasing driving speeds. In addition, the background concentration at the monitoring station was higher at high-wind speeds (>3.0 m/s) than at low-wind speeds (<1.6 m/s), but the suspended dust concentrations were higher at low-wind speeds. During the temperature inversion period from evening to morning, the suspended effects of traffic and meteorological factors were greater than the background concentration at the station. Multiple linear regression analysis showed that excluding yellow-dust days, which are known to affect atmospheric pollution levels, the accuracy of the model improved and resulted in increases in background PM10, vapor pressure, sea-level pressure, visibility, after-rainfall time, and in decreases in insolation and precipitation during low-wind speed conditions. CONCLUSIONS : At low-wind speeds, 5 days after rain, and when the relative humidity was higher than 72%, suspended dust was found to be higher than atmospheric PM10 concentration and may increase at increasing driving speeds and section lane traffic volumes. However, the volume of measured data in this study is limited to determining the patterns of suspended dust, as the silt loading of the operational road or the effects of prominent variables were not considered in this study. However, we identified prominent factors related to road-suspended dust for real-time road-dust predictions.

PURPOSES : The objective of this study is to evaluate the effectiveness of spraying dust suppressants in relation to the condition of road pavement in South Korea and to develop an optimal management method by continuously measuring re-suspended dust concentrations using a vehicle-based measurement. METHODS : Indoor experiments were conducted to select suppressants suitable for local conditions to reduce reducing road dust, which were identified through literature review. Data collection followed the evaluation method by selecting a section sprayed with dust suppressants and a non-sprayed section within the service road. RESULTS : The BPT experiment is designed to ensure the skid resistance of the road when dust suppressants are sprayed on the road. The Environmental toxic tests for PM10, HCHO, and TVOC all met the daily indoor air quality standards recommended in Korea for determining stability. Comparison of PM10 contents before and after spraying of the test road with dust suppressants and the non-sprayed section, it was confirmed that the dust suspended by the external environment may be reduced, but the amount of dust remaining on the road may increase. After 4 hours, when the water had evaporated, the dust suppressants remained effective and lasted for two-days. CONCLUSIONS : The concentration of fine dust in South Korea varies with the average duration of highly concentrated fine dust being 26.5 h nationwide, 20.5 h in the Seoul metropolitan area, and 25.1 h in Gyeonggi-province, suggesting a duration of one to two days. Thus, the fine dust problem can be solved by using dust suppressants.

PURPOSES : The purpose of this study is to measure and analyze the fugitive dust generated by each process through field tests to develop a technology to reduce fugitive dust generated during excavation-restoration work on road pavements. METHODS : The testbed was constructed based on a typical excavation-restoration construction section and comprised five sections for reproducibility and repeated measurements. The excavation-restoration work was divided into pavement cutting, pavement crushing, pavement removal, excavation, and restoration processes and fugitive dust generated by each process was measured. Fugitive dust (TSP, PM10, PM2.5, and PM1) was measured using a GRIMM particle spectrometer, which applies the principle of a light scattering spectrometer and can be measured in real-time. RESULTS : Analyses of the average mass concentration of PM10 generated by the excavation-restoration process are as follows: 1286.3 μg/m³ from pavement cutting, 246.8 μg/m³ from pavement crushing, 697.0 μg/m³ from pavement removal, 747.9 μg/m³ from excavation process, and 350.6 μg/m³ from the restoration process. In addition, the average particle size distribution of the excavationrestoration construction was in the order of PM10~PM2.5 (67 %), PM1 or less (24 %), and PM2.5~PM1 (9 %). The pavement cutting process is characterized by the emission of high concentrations of fugitive dust over a short time, compared to other processes. The pavement crushing process has the characteristic of steadily generating fugitive dust for a long period, although the emission concentration is small. CONCLUSIONS : In this study, it was found that the concentration and characteristics of fugitive dust generated during road pavement excavation-restoration works vary by process and the reduction technology for each process should be developed accordingly.

PURPOSES : The purpose of this fundamental study is to estimate the concentration of resuspended road dust in urban areas. This involves examining and measuring the factors that affect the dust concentration and measuring these factors and the concentration directly and indirectly by analyzing the factor-effect relationship of the dust in actual operation. METHODS : From the literature review, the factors that influence resuspended road dust, including traffic, environment, and weather data of roads and their relationship analysis were obtained to determine the effects of each element on resuspended road dust. The data characteristics and the quantitative changes in the factors when a high concentration of resuspended road dust is generated are analyzed for each condition. The concentrations of the resuspended dust are presented from the perspective of each factor. RESULTS : When the vehicle speed increased from 60 to 80 km/h, the measured resuspended dust concentration increased by 8㎍/m3 on the average. When the traffic was grouped, the resuspended concentration at 1200-1400 veh/h was 15.84㎍/m3 higher than that of 500-800 veh/h. A high concentration of 60㎍/m3 or more was generated in the SCL high and middle sections, and a high concentration of 10㎍/m3 or more was generated in the SCL low section. Eight cases were observed in the SCL high and middle section at an intense atmospheric wind speed of 3 m/s or more than the SCL level of zero cases. A high concentration of 89.8㎍/m3 resuspended dust was observed after 31 h of rainfall, and the dust concentration gradually decreased by over 50 h. Hence, the passing time after the rainfall, SCL and wind speed, traffic and vehicle speed, and air background (observation) concentration, all have a direct effect on the resuspended dust concentration. Atmospheric temperature and relative humidity have a significant effect on atmospheric dust concentration. CONCLUSIONS : The quantitative indicators of the factors using an estimation model of resuspended road dust in urban areas can be obtained if the conditions for high concentrations of resuspended dust are established using the quantitative relationship of the resuspended road dust factors presented in this study.

대기 공기질에 대한 국민적 관심이 높아짐에 따라 포장도로나 비포장도로에서 차량의 주행에 의해 발 생하는 도로 재비산 먼지를 줄이기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 이에 따라 도로 재비산 먼지의 농도 와 특성을 조사 및 관측하는 연구가 진행되고 있다. 도로 상에 분포되어 있는 미세먼지는 각종 차량의 주 행에 의해 재비산되어 대기 중의 미세먼지 농도를 증가시킬 수 있으므로, 재비산 먼지의 농도를 실시간으 로 측정하여 도로의 정비와 청소의 근거 자료로 활용하고 있다. 따라서 도로 재비산 먼지를 효과적으로 측정하는 것은 매우 중요하다. 도로 재비산 먼지의 측정 효율에 영향을 주는 요소로는 측정차량의 속도, 샘플링 유량, 그리고 측정을 위한 샘플링 입구의 위치 등이 있다. 본 연구에서는 도로 상황에 따른 측정차 량의 다양한 속도를 고려하여 도로 재비산 먼지가 효과적으로 흡인되도록 하는 샘플링 입구의 위치 선정 에 관한 수치해석 연구를 진행하였다. CFD 해석을 위한 상용 코드인 FLUENT를 사용하였고, 도로 재비산 먼지의 측정에 실제 사용되고 있는 측정차량을 모사하여 측정차량 주위의 공기 유동을 해석하였다. 차량의 주행 속도를 고려하여 차량 전면 부로부터 일정한 속도의 기류가 불어오는 것으로 가정하였다. 또한, moving boundary 조건의 설정을 통 해 차량의 주행에 따른 바퀴의 회전과 도로면의 차량에 대한 상대적 이동을 구현하였다. 회전하는 바퀴 주변의 압력계수를 시뮬레이션을 통해 예측하여 이를 기존 문헌의 실험 결과와 비교함으로써 본 연구에서 채택한 시뮬레이션 방법의 정확성을 검증하였다. FLUENT에 내장되어 있는 DPM(Discrete Phase Models) 코드를 사용하여 도로 재비산 먼지의 이동 경로를 예측하였다. 측정차량의 주행에 따른 바퀴와 도로면의 마찰에 의해서 도로상의 먼지 또는 타이어 마모 먼지가 비산되는 것으로 가정하였고, 차량의 바 퀴와 도로면의 마찰부에서부터 입자가 어떠한 경로로 공기 중에서 이동하는 지 파악하였다. 도로 재비산 먼지의 이동 경로 해석 결과로부터 도로 재비산 먼지가 가장 많이 지나가는 위치를 파악하 고, 이를 토대로 하여 도로 재비산 먼지를 효과적으로 측정하기 위한 샘플링 입구의 위치를 제안하였다. 추후에 실험을 진행하여 제안된 샘플링 위치가 적절한 지 여부에 대해 시뮬레이션 결과와 비교하여 보완 할 예정이다.

대기오염의 심각성이 대두되면서 포장도로 혹은 비포장도로에서 발생되는 재비산 먼지의 농도 측정값 은 도로의 정비 및 청소의 근거 자료로 사용되며 대기의 공기질을 향상시키기 위한 개선책을 마련하는데 중요한 자료로 활용된다. 도로에서 재비산되는 먼지의 농도 측정은 도로 조건에 따라 변하는 측정차량의 속도, 측정 샘플링 입구의 위치, 샘플링 유량 등 다양한 변수의 영향을 받는다. 본 연구에서는, 도로 상황 에 따라 변하는 측정차량의 속도에 관계없이 효과적인 샘플링이 될 수 있도록 하는 등속흡인장치의 평가 를 수치해석 방법으로 진행하였다. 본 연구에서 사용된 등속흡인장치의 입구는 도로 재비산 먼지를 흡입하기 위한 샘플링 라인과 연결되 어 있고, 측정차량의 속도에 따라 등속흡인장치로 유입되는 공기의 유량이 변하게 된다. 등속흡인장치 내 로 유입된 공기는 2단으로 분리되어 등속흡인장치를 빠져나간다. 즉, 도로 재비산 먼지의 농도를 측정하 기 위해 3 L/min의 유량은 등속흡인장치의 가운데에 위치한 중심관을 통해 에어로졸 측정 장비로 유입되 고, 나머지 유량은 후단의 관을 통해 등속흡인장치를 빠져나게 된다. 이 때, 등속흡인 조건을 만족하기 위 해 중심관의 입구 위치가 측정차량의 속도, 즉 총 샘플링되는 유량의 변화에 맞추어 이동하게 된다. 유동의 높은 레이놀즈 수와 등속흡인장치의 형상을 고려하고 standard κ-ε turbulence model을 이 용하여 등속흡인장치 내에서의 유동의 특성을 해석하였다. 이후 유동해석 결과를 바탕으로 하여 입자의 거동을 해석하였다. 유동 해석과 입자 거동 해석을 통해 분석한 결과, 측정차량의 속도 변화에 따라 중심 관의 위치가 선형적으로 변하며 측정차량의 속도가 20km/h부터 35km/h까지 변할 때 등속흡인장치 내에 서 등속 흡인이 가능한 것으로 평가되었다.

최근 정부의 미세먼지 특별법이 발효됨에 따라 비상저감조치 시행시 건설현장 및 공장 작업시간을 조정 및 단축하도록 권고하고 있지만 정량적인 기준 및 저감기술 부재로 인해 기업의 자발적 참여를 유도하는 수밖에 없는 실정이다. 또한 최근 도로포장 재료생산 플랜트에서 발생하는 비산먼지 및 유해가스로 인한 피해사례가 다수 발생하고 있으며 이로 인한 공장 주변 주민들과의 갈등이 심각한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내외 도로포장 관련 비산먼지 발생현황 및 관련법에 대한 조사를 수행하고, 도로포장 전주기(생산-시공-운영)에서의 단계별 발생량 조사를 통해 각 단계에 적합한 비산먼지 저감기술 개발 및 적용방안을 제시하고자 한다.

This study investigates the concentration sudden rise in fine particle according to resuspended dust from paved roads after sudden heavy rain in Busan on August 25, 2015. The localized torrential rainfall in Busan area occurred as tropical airmass flow from the south and polar airmass flow from north merged. Orographic effect of Mt. Geumjeong enforced rainfall and it amounted to maximum 80 ㎜/hr at Dongrae and Geumjeong region in Busan. This heavy rain induced flood and landslide in Busan and the nearby areas. The sudden heavy rain moved soil and gravel from mountainous region, which deposited on paved roads and near roadside. These matters on road suspended by an automobile transit, and increased fine particle concentration of air. In addition outdoor fine particle of high concentration flowed in indoor by shoes, cloths and air circulation.