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.

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.

The importance of urban green space creation is increasingly recognized as the most realistic and efficient approach for fine dust mitigation in urban areas. Particularly considering the characteristics of domestic cities, the application of buffer green spaces along roads can maximize the efficiency of fine dust reduction without the need for separate green space creation. Accordingly, this study analyzed the fine dust mitigation effects based on the types of plantings in the central dividers and roadside trees in Jeonju City, Jeollabuk-do. To do this, we controlled various external variables of urban space and considered the planting arrangement types in the central dividers, carrying out the analysis using a CFD simulation. The simulation results confirmed that the central dividers with plantings demonstrated more effective ultrafine dust reduction than those without. Moreover, the arrangement of roadside trees showed a greater ultrafine dust reduction effect when adopting a multilayered structure compared to a single layer. Based on these findings, we concluded that installing both trees and shrubs simultaneously in the central dividers and along roads was effective for ultrafine dust mitigation. On this basis, we quantified the dust reduction effects of plants in urban street environments and proposed planting guidelines for roadside green spaces to improve air quality.

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 : Fine dust significantly affects the atmospheric environment, and various measures have been implement to reduce it. The aim of this study is to reduce fine dust on roads by implementing porous pavements and a clean road system using the low-impact development technique. METHODS : We conducted quality tests (draindown, cantabro loss rate, tensile strength ratio, dynamic stability, and indoor permeability coefficient tests) and performance evaluation (dynamic modulus and Hamburg wheel-tracking tests) on the porous asphalt mixture. Subsequently, we constructed a porous pavement road in a test bed and conducted a permeability test. In the test bed, we installed a nozzle, a water tank, and a fluid pump to water the roadside. After the clean road system was completely installed, we measured the concentration of fine dust before and after water was sprayed. Additionally, we conducted a total suspended solids (TSS) test to confirm the reduction in re-suspended dust. RESULTS : All results from the quality test of the porous asphalt mixture satisfy the standards stipulated by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. Results from the dynamic modulus test show a low plastic deformation resistance but a high fatigue crack resistance. The results from the Hamburg wheel-tracking test satisfy the U.S. Department of Transportation standards. After the porous pavement was constructed, a permeability test was conducted, and the result satisfies the standard value. Using a particle counter, we measured the concentration of fine dust before and after water spraying, and results show 12.08% and 10.23% for PM10 and PM2.5 particles, respectively. The results from the TSS test show that after the initial water spray, almost all re-suspended dust are removed from a road. In unfavorable road conditions, almost all re-suspended dust are removed after a second water spray. CONCLUSIONS : The results of all of quality tests performed on a porous asphalt mixture satisfy the standards. By applying the results to a test bed, the problem of securing water is solved. Using the clean road system, 12.08% and 10.23% of PM10 and PM2.5 particles are removed, respectively. The system removes PM10 particles (larger particles) more effectively compared with PM2.5 particles. IN the future, we plan to revise the maintenance plan such that the porous pavement can exhibit long-term performance. Because pipe freezing may occur in the winter, we plan to analyze the periodic maintenance plan of the porous pavement and develop a solution to mitigate the issue of freezing pipes in the winter.

Black carbon (BC), which is mainly contained in fine particulate matters, is one of the typical anthropogenic air pollutants that are generated from the incomplete combustion process and discharged into the atmosphere, and its various health effects particularly on children have been a growing concern. In this study, BC and particulate matters were closely analyzed in an elementary school adjacent to a high- traffic road in a large metropolitan city. The investigation showed that black carbon behaved similarly to ultrafine dust of 0.3 μm or less in the air, accounting for 20%-40% of it. The occurrence of high concentration outdoor pollution influences the BC content in indoor particulate matters. The average I/O value was 0.7 during the class-hours, and 0.8 without students. However, when students played in the classroom, the range of BC concentrations varied from 0.25 to 1.15, wider than 0.41-1.13 without students. Although this study was conducted with regard to just one elementary school, it can be considered to represent the typical air quality status of domestic schools, and it is believed to present valuable data which can be utilized to assist with preparing measures to enhance the air quality management of schools.

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 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.

본 연구에서는 식품 및 화장품 원료로 널리 사용되는 천연 다당류의 분자 구조, 분자량, 점도, 친수성, 팽창, 습윤 및 보습 특성을 이용하여 도로 분진 방지제를 제조하였다. 다양한 분진 제어 효과가 확인되었으며 단순한 물 분사 및 시험 대조군인 합성PVA보다 우수한 결과를 얻었다. 또한 수분 증발 비교, 비산 저감율, 공사현장 테스트 및 물벼룩 급성 독성 시험 등의 영향을 연구하고 토양 및 수질의 안전성을 연구하여 도로 분진 방지제의 유용성을 확인하였다.

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.

플라스틱 중 크기가 5 mm 미만인 미세플라스틱은 다양한 모양, 색, 재질을 가진다. PP(polypropylene), PE(polyethylene), PET(polyethylene terephthalate), SBR(styrene butadiene rubber) 등의 다양한 재질을 가지는 미세플라스틱은 해양뿐만 아니라 토양 및 대기에도 존재한다. 환경에 넓게 분포되어 있는 미세플라스틱은 넓은 비표면적과 소수성을 지니고 있어, 난분해성 유기오염물질(POP; persistent organic pollutant) 및 금속의 흡착이 가능하다. 또한 플라스틱의 내구성을 개질하기 위해 첨가되는 폴리브롬화 다이페닐에테르(PBDEs;polybrominated diphenyl ethers), 프탈레이트(phthalate), 비스페놀 A(bisphenol A) 등의 가소제(plasticizer)는 환경호르몬으로 알려져 있다. 이러한 미세플라스틱을 생물들이 먹이로 오인하여 섭취할 수 있으며, 크기가 작은 동물플랑크톤도 미세플라스틱을 섭취할 수 있다는 보고가 있다. 섭취된 미세플라스틱은 생물체내에서 오염물질이 탈착/용출되는 결과를 초래하여 생물농축(bioaccumulation)과 생물증폭(biomagnification)을 유발할 수 있다. 환경으로 미세플라스틱을 배출하는 오염원으로는 투기된 폐플라스틱의 자연적인 파쇄 및 분해, 타이어의 마모에 의한 SBR(styrene butadiene rubber), 세탁에 의한 섬유, 개인위생제품에 함유된 마이크로비즈(microbeads)등이 있다. 다양한 오염원에서 배출된 미세플라스틱은 하수처리시설에 유입되고 처리되지 못한 일부가 해양 등 수계로 방류되고 있다. 특히 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설의 경우에는 우수에 의해 도로의 분진이 가중될 것이다. 본 연구에서는 합류식 관거를 사용하는 하수처리시설에 유입되는 미세플라스틱인 타이어분진을 확인하여, 토양 중의 미세플라스틱이 하수처리시설을 통하여 해양으로 방류될 가능성을 확인하였다.