대기오염의 사례

대기오염의 사례

 인도 보팔시 (1984년 12월)

 다국적 기업인 미국의 유니온 카바이즈 사 살충제 제조공장 폭발

 살충제 Methylisocyanate (MIC, CH

CNO) 가스가 보팔시로 유출

 약 3만명 사망, 수십만명 불구 및 폐질환자가 됨, 가축 떼죽음.

 MIC는 제1차 세계대전 때 독일이 사용한 포스겐보다 독성이 약 5배나 강 한물질 임

 Bhopal 사건

Urban Air Pollution and Mortality from WHO Reports

High mortality due to urban air pollution in East Asia WHO World Health Report (2002)

• Mortality due to air pollution estimated to be 7 millions in 2012.

• Air pollution is the most significant cause of death next to the war.

• Both outdoor and indoor air pollution are significant to health impacts.

• Asian countries are the most significant area in the world.

High mortality due to urban air pollution WHO World Health Report (2014. March 25)

Warning of WHO for PM and Outdoor Air Pollution – evaluated as carcinogens to humans (Group 1)

IARC: Outdoor air pollution a leading environmental cause of cancer deaths

Lyon/Geneva, 17 October 2013 – The specialized cancer agency of the World Health Organization, the International Agency for Research on Cancer (IARC), announced today that it has classified outdoor air pollution as carcinogenic to humans (Group 1). 1

After thoroughly reviewing the latest available scientific literature, the world’s leading experts convened by the IARC Monographs Programme concluded that there is sufficient evidence that exposure to outdoor air pollution causes lung cancer (Group 1). They also noted a positive association with an increased risk of bladder cancer.

Particulate matter, a major component of outdoor air pollution, was evaluated separately and was also classified as carcinogenic to humans (Group 1).

The IARC evaluation showed an increasing risk of lung cancer with increasing levels of exposure to particulate matter and air pollution.

Although the composition of air pollution and levels of exposure can vary dramatically between locations, the conclusions of the Working Group apply to all regions of the world.

A major environmental health problem

Air pollution is already known to increase risks for a wide range of diseases, such as respiratory and heart diseases. Studies indicate that in recent years exposure levels have increased significantly in some parts of the world, particularly in rapidly industrializing countries with large populations. The most recent data indicate that in 2010, 223 000 deaths from lung cancer worldwide resulted from air pollution.

PRESS RELEASE

N° 221 17 October 2013

국내 대기 환경 기준

항 목 기 준 측 정 방 법

아 황 산 가 스 (SO₂)

․ 연간평균치 0.02ppm이하

․ 24시간평균치 0.05ppm이하

․ 1시간평균치 0.15ppm이하

자외선 형광법

(Pulse U.V. Fluorescence Method) 일 산 화 탄 소

(CO)

․ 8시간평균치 9ppm이하

․ 1시간평균치 25ppm이하

비분산 적외선 분석법

(Non-Dispersive Infrared Method) 이 산 화 질 소

(NO₂)

‧ 연간평균치 0.03ppm이하

‧ 24시간평균치 0.06ppm이하

‧ 1시간평균치 0.10ppm이하

화학 발광법

(Chemiluminescent Method) 미 세 먼 지

(PM-10)

․ 연간평균치 50㎍/㎥이하

․ 24시간평균치 100㎍/㎥이하

베타선 흡수법

(β-Ray Absorption Method) 미 세 먼 지

(PM-2.5)

․ 연간평균치 25㎍/㎥이하

․ 24시간평균치 50㎍/㎥이하 (2015년 부터 적용)

중량농도법 또는

이에 준수하는 자동측정법 오 존

(O₃)

․ 8시간평균치 0.06ppm이하

․ 1시간평균치 0.1ppm이하

자외선 광도법

(U.V.Photometric Method) 벤 젠

(Benzene) ․ 연간평균치 5㎍/㎥이하 가스크로마토그래프법

(Gas Chromatograghphy) 납

(Pb) ․ 연간평균치 0.5㎍/㎥이하 원자흡광도법

(Atomic Absorption Spectrophotometry) 1. 1시간 평균치는 전체 측정수를 1000개로 환산하여 그 999번째 수의 값이 그 기준을 초과

하여서는 아니 되고, 8시간 및 24시간 평균치는 전체 측정수를 100개로 환산하여 그 99번째의 수의 값이 그 기준을 초과하여서는 아니 된다.

2. PM₁₀ 미세먼지는 입자의 크기가 10㎛ 이하인 먼지를 말한다.

3. PM_2.5 미세먼지는 입자의 크기가 2.5㎛ 이하인 먼지를 말한다.

각국의 대기 환경 기준

각국의 대기 환경 기준 (주석)

1) 1년에 1회 이상 초과하면 안됨.

2) 최근 3년간 24 hr 평균 PM₁₀ 농도가 150을 1회 이상 초과하면 안됨.

3) PM_2.5의 연간 산술평균 농도의 3년 평균치가 15 ㎍/㎥을 초과하면 안됨.

4) PM_2.5의 24시간 농도의 98 percentile의 3년 평균치가 35 ㎍/㎥을 초과하면 안됨.

5) 1시간농도가 0.12 ppm을 초과하는 일수가 년간 1회를 초과하면 안됨.

6) 1년간 측정된 일중 8시간 평균 오존농도의 최고치 중 4번째로 높은 농도의 3년 평균치가 0.075 ppm을 초과하면 안됨.

7) SO₂ 15분 농도가 1년에 35회를 0.10 ppm을 초과하면 안됨.

8) O₃ 일중 8시간 평균농도 최고치가 1년에 10회 초과하면 안됨.

9) PM₁₀ 24시간 농도가 1년에 35회를 50 ㎍/㎥을 초과하면 안됨.

10) PM₁₀ 24시간 농도는 1년에 7회 이상 초과하면 안됨.

11) SO₂ 1시간 농도는 1년에 24회 이상 초과하면 안됨.

12) SO₂ 24시간 농도는 1년에 3회 이상 초과하면 안됨.

13) NO₂ 1시간 농도는 1년에 18회 이상 초과하면 안됨.

14) O₃ 8시간 농도는 1년에 25회 이상 초과하면 안됨.

15) 일중 시간별 평균농도 최고치가 1년에 1일 이상 초과하면 안됨.

16) 일평균 최고치가 1년에 5일 이상 초과하면 안됨.

17) 1년에 3회 이상 초과하면 안됨.

18) PM_2.5의 24시간 농도의 98 percentile이 대기환경기준을 초과하면 안됨.

19) 2유구(도시계획중 확정된 주거구역, 상업교통주거혼합구역, 문화구역, 일반공업지역과 농촌지역)에 적용한 2급 기준임.

20) 2011년 PM_2.5기준 신설 (2015년 적용)

21) WHO, EU, 영국의 환경기준 Conversion factor 는 20 ℃, 101.3 kPa를 환산 적용한 값

Long-term Trends in Energy Consumption and Nationwide SO ₂ Concentrations in Korea

1988 Seoul Olympic games

Town gas supply

국내 대기오염 현황

국내 대기오염도 연도별 변화 추이 (전국 평균)

Year

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 TSP (g m-3 )

0 50 100 150 200 250 300

SO2 (ppb)

0 20 40 60 80 100

CO (ppm)

0 1 2 3 4

Pb (g m-3 )

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

TSP SO₂ CO Pb

Comparison of PM₁₀ levels in Seoul and other Major Cities

 PM

in Seoul is decreasing since 2005, but still exceeding NAAQS.

 2 to 3 times higher compared to other major cities in the world

 Yellow dusts contribution is estimated to be 5∼10% of annual average PM

levels

Trends in Air Quality in Seoul during the Last 30 years

IMF Effect

Data from Y.P. Kim (2010) presented in KOSAE Seminar

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 Outdoor air pollution

Indoor air pollution Climate change Water pollution Occupation Noise Other housing risks Chemicals Recreational env.

Land use and built env, Water resources management Other community risks Radiation

Others YLD

YLL

 YLD : Year Loss by Disease

 YLL : Year Loss of Life

Significance of Air Pollution in Korea

A Report from KMOE (2009) for Environmental Risks

Number of Year

대기환경관리의 계통도

오염물질 배출량 저감계획

면오염원 관리

점오염원 관리 선오염원 관리

환경 농도 분포 조사

Monitoring Modeling

Time-Activity 조사 Cohort 조사

지역주민 노출량 평가

위해성 평가/관리

환경관리 목표 설정/수정

Dose-Response 평가 환경보건/역학 자료

• A: 배출기준 기반 환경관리 계통

• B: 환경기준 기반 환경관리 계통

• C: 위 해 성 기반 환경관리 계통

B A

C

대기오염물질의 종류 및 분류

인위적 발생원

(Anthropogenic emission source)

고정 오염원

(Stationary source)

점 오염원

(Point source)

면 오염원

(Area source)

이동 오염원

(Mobile source)

선 오염원

(Line source)

자연적 발생원

(Natural emission source)

- 고정오염원 (Stationary source) : 오염원의 형태가 특정위치에 고정되어 있음

- 이동오염원 (Mobile source) : 자동차나 선박, 기차, 비행기와 같이 오염원의 위치가 시간에 따라 변화함

대기오염물질의 종류 및 분류

2차 대기오염 물질 1차 대기오염물질

반응형태 청정지역

오염물 HC⁺ 단순반응

산화반응

산 가스 입자 알칼리 입자

SO₂ 분진촉매

NH₃ NO

염 입자

H₂SO₄

(NH₄)₂SO₄ NO₂

광 화학적

연쇄 반응 O₃

NO 자유 라디칼 고분자 HC⁺,

황 함유 액적과 입자 S(ex.SO₂)

O₂와 자연 O₃ 자연 HC⁺ 태양에너지

O₂ O₂ H₂O

1) 주요 대기오염물질

① SOx (황산화물의 총칭)

- SOx란 황산화물의 총칭이며 SO₂, SO₃, H₂SO₄, H₂S, CS₂등의 물질을 의미

- SOx중 그 양이 가장 많이 존재하는 것이 H₂S(황화수소)이며, 약 80% 이상을 차지 - 전세계의 황화합물 배출량 중 인위적 배출량이 50%를 차지하며,

나머지 50%는 자연적 발생원에서 배출

- SOx은 부유먼지와 더불어 상승작용을 일으켜 인체에 미치는 영향이 큼

- 카르보닐황은 대류권에서 매우 안정하기 때문에 거의 화학적인 반응을 거치지 않고 서서히 성층권으로 유입됨

② NOx (질소산화물의 총칭) - Nox = (NO + NO²

)

- 전세계 질소화합물 중 인위적인 질소화합물 배출량은 자연적 배출량의 10%정도

- NOx는 탄화수소와 함께 태양광선에 의한 광화학스모그를 형성

대기오염물질의 종류 및 분류

③ N₂O (아산화 질소)

- N₂O 는 일명 스마일기체라고도 하며 상쾌하고 달콤한 냄새와 맛을 가진 무색의 기체 - N₂O 는 대기 중에 존재하는 기체상의 NOx 중 대류권에서는 온실가스이고,

성층권에서는 오존층파괴물질 임 - N₂O 는 대기 중에서는 독성은 없음

④ VOC (휘발성 유기화합물)

- 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물의 총칭 - 대기오염 뿐만 아니라 발암성을 지닌 독성 화합물질로서 광화학산물의 전구물질 - 주요 배출원은 유기용제 사용시설과 이동 오염원이 대부분을 차지

대기오염물질의 종류 및 분류

⑤ CO (일산화 탄소)

- 무색, 무미, 무취의 난용성 기체

- 혈액 내 헤모글로빈과의 친화력이 산소의 210배에 달해 산소운반능력을 저하 - 가연성분의 불완전연소시나 자동차에서 많이 발생

- 물에 난용성이므로 강수에 의한 감소 영향 적음

- 토양 박테리아의 활동에 의하여 이산화탄소로 산화됨으로써 대기 중에서 제거

⑥ 분진

- 정의 ‘대기 중에 부유하거나 비산강하 하는 미세한 고체상의 입자상 물질’

- 입자의 크기는 0.01㎛에서 100㎛ 사이 - 연소, 연마파쇄 등의 과정에서 많이 발생

- 분진의 대량발생원에 대해서는 집진장치의 설치가 의무화

대기오염물질의 종류 및 분류

대기오염물질의 배출허용기준

가. 가스형태의 물질 (예)

대기오염물질 배출시설 배출허용기준

암모니아 (ppm)

1) 화학비료 및 질소화합물 제조시설 20 이하

2) 무기안료·염료·유연제·착색제 제조시설 20 이하

3) 폐수·폐기물·폐가스 소각처리시설(소각보일러를 포함한다)및 고형연료제품 사용시설 30(12) 이하

4) 시멘트 제조시설 중 소성시설 30(13) 이하

5) 그 밖의 배출시설 50 이하

일산화탄소 (ppm)

1) 폐수·폐기물·폐가스 소각처리시설(소각보일러를 포함한다)

가) 소각용량이 시간당 2톤(의료폐기물 처리시설은 시간당 200kg) 이상인 시설 나) 소각용량 시간당 2톤 미만인 시설

50(12) 이하 200(12) 이하 2) 석유제품 제조시설 중 중질유분해시설의 일산화탄소 소각보일러 200(12) 이하 3) 고형연료제품 사용시설

가) 고형연료제품 사용량이 시간당 2톤 이상인 시설

나) 고형연료제품 사용량이 시간당 200킬로그램 이상 2톤 미만인 시설

50(12) 이하 200(12) 이하 4) 화장로시설

가) 2009년 12월 31일 이전에 설치한 시설 나) 2010년 1월 1일 이후에 설치한 시설

200(12) 이하 80(12) 이하

염화수소, 염소, 황산화물, 질소산화물, 이황화탄소, 폼알데하이드, 황화수소, 불소화합물, 시안화수소, 브롬화합물, 벤젠, 페놀화합물, 수은화합물, 비소화합물, 염화비닐, 탄화수소(THC로서)

대기오염물질의 배출허용기준

나. 입자형태의 물질 (예)

대기오염물질 배출시설 배출허용기준

먼지 (㎎/S㎥)

1) 일반보일러

가) 액체연료 사용시설

(1) 증발량이 시간당 150톤 이상 또는 열량이 시간당 92,850,000킬로칼로리 이상인 시설 (가) 2001년 6월 30일 이전 설치시설

(나) 2001년 7월 1일 이후 설치시설

(2) 증발량이 시간당 20톤 이상 150톤 미만인 시설 또는 열량이 시간당 12,380,000킬로칼로리 이상 92,850,000킬로칼로리 미만인 시설

(가) 2007년 1월 31일 이전 설치시설 (나) 2007년 2월 1일 이후 설치시설

(3) 증발량이 시간당 5톤 이상 20톤 미만인 시설 또는 열량이 3,095,000킬로칼로리 이상 12,380,0000킬로칼로리 미만인 시설

(4) 증발량이 시간당 5톤 미만 또는 열량이 3,095,000킬로 칼로리 미만인 시설

30(4) 이하 20(4) 이하 40(4) 이하 30(4) 이하 50(4) 이하 70(4) 이하

카드뮴, 납화합물, 크롬화합물, 구리화합물, 니켈 및 그 화합물, 아연화합물, 비산먼지, 매연

1) 대표적인 대기오염물질과 관련된 산업 또는 업종

질소산화물 (NOx) 내연기관, 폭약, 비료제조업, 필름제조업

아황산가스 (SO₂) 화석연료 사용공장, 제련소, 펄프제조공업, 용광로

벤젠 (C₆H₆) 석유정제, 피혁제조, 도장공업, 살충제, 수지공업, 포르말린 제조 시안화수소 (HCN) 청산제조공업, 제철공업, 화학공업, 가스공업

카드뮴 (Cd) 아연정련공업(아연소 결로), 합금공업, 도금공업, 안료공업 포름알데히드 (HCHO) 합성수지, 포르말린 제조공업, 피혁공장

황화수소 (H₂S) 암모니아 공업, 석유화학공업, 펄프공업

불화수소 (HF) 화학비료공업(인산비료공업), 알루미늄공업, 요업공업, 유리공업 염화수소 (HCl) 소오다 공업, 활성탄제조, 금속제련, 플라스틱공업, 염산제조

염소 (Cl₂) 농약제조, 화학공업, 소오다 공업 브롬 (Br₂) 염료, 의약품, 농약제조

페놀 (C₆H₅OH) 합성수지, 도장, 타르, 염료공업 니켈 (Ni) 석유화학, 석탄화력발전소, 석면제조 비소 (As) 안료, 화학, 농약, 의약품

암모니아 (NH₃) 도금공업, 냉동공업

크롬 (Cr) 피혁공업, 염색공업, 시멘트 제조업

납 (Pb) 인쇄, 도가니제조공장, 축전지제조공장, 고무가공공장, 크레용, 에나멜, 페인트

인위적 배출원의 분류

- 고정배출원 : 산업체와 같이 고정된 배출원

- 이동배출원 : 자동차와 같이 자체의 동력으로 한 지점에서 다른 지점으로 이동하면서 오염물을 배출하는 오염원

2) 대기 오염물질의 배출량 산정방법

① 고정 배출원

② 이동 배출원

인위적 배출원의 배출량 산정

유류 배출량(ton/년)=배출계수(kg/kl)×연간 연료사용량(kl/년)×10^-3(ton/kg) 석탄 배출량(ton/년)=배출계수(kg/ton)×연간 연료사용량(ton/년)×10^-3(ton/kg)

가스 배출량(ton/년)=배출계수(kg/10³㎥, kg/kl)×연간 연료사용량(10³㎥/년, kl/년)×10^-3(ton/kg)

TSP, CO, HC, NOx

배출량(ton/년)=자동차 등록대수(대/년)×차종별1일 주행거리(km/대·일)×배출계수(g/km) ×365일/년×10^-6(ton/g)

SO₂ 휘발유 배출량(ton/년)=연료소비량(l/일)×연료비중(0.75)×(휘발유 중 황함유량/100)×2×10^-3(ton/kg) 경유 배출량(ton/년)=연료소비량(l/일)×연료비중(0.75)×(경유 중 황함유량/100)×2×10^-3(ton/kg)

3) 배출계수

: 당해 배출시설의 단위연료 사용량, 단위제품 생산량, 단위폐기물 소각량 또는 처리량 당 발생하는 대기오염물질을 말한다.

인위적 배출원의 배출량 산정

연료명 먼지 황산화물 질소산화물

난방 산업 발전 난방 산업 발전 난방 산업 발전

등유

(황함량 0.001%) 0.05 0.05 17.0S 2.16 2.16 2.16

중유

(황함량0.1%) 0.24 0.24

0.07¹⁾ 17.0S 2.40 2.40 2.40

14.7¹⁾ 경유

(황함량0.1, 0.06%) 0.24 0.24

1.67²⁾ 17.0S 2.40 2.40 2.40

53.4²⁾

B-A유 0.84 0.84 5.28 5.99 5.99 5.99

B-B유 1.20 1.20 14.3S 2.47 2.47 2.47

B-C유

(황함량 0.3~4.0%) 1.1S+0.39 1.1S+0.39 14.3S 6.64 6.64 6.64

무연탄 5.0A 5.0A 19.5S 5.83 5.83 9.00

유연탄 5.0A 5.0A 19.0S 4.55 5.55 7.50

LNG 0.03 0.03 0.01 3.7 3.7 6.04

42.9²⁾

LPG 0.07 0.07 0.01 2.18 2.28 2.28

배출계수 단위 : 유류(g/L), 석탄(g/kg), LNG(g/㎥), LPG(g/kg)

A(회분함량):무연탄(40%),유연탄(10%)의 회분함량 값은 각각 40, 10 임

S(황함량) : 등유(0.1%), B-A유(1.5%), B-B유(1.2%), 무연탄(0.7%), 유연탄(0.5%)의 황함량 값은 각각 0.1, 1.5, 1.2, 0.7, 0.5 임 환산계수 : LNG(1kg=1.238㎥), LPG(1kg=1.97, L=0.529㎥)

주1) 가스터빈, 주2) 내연기관

대기환경 보전법 시행규칙 [시행 2014.6.5.] [환경부령 제560호, 2014.6.5., 타법개정]

-배출계수 식의 예 배출계수 𝑔

㎥ = 측정농도(𝑝𝑝𝑚) ×분자량 𝑔

22.4 𝐿 × 배출가스량 연료사용량 (𝑚³)

대기오염 규제수단 및 방법

규제 수단 규제 방법

발생량 억제 방법

∙ 연료 정책 - 저유황유 공급확대, 청정연료 사용 의무화, 고체연료 사용금지, 자동차 연료대체

∙ 연소효율 증대 - 자동차오염 억제, 연소방법 개선 및 연소효율 증대 ∙ 공정 개선 - 비산분진 발생원 시설관리 기준, 공정개선 및 대체 등

배출량 규제방법

∙ 배출농도규제 - 일반 배출허용기준 설정 및 강화, 엄격 배출허용기준, 특별배출허용기준

∙ 배출총량규제 - 일반 배출허용기준, 특별 배출허용기준 착지점 농도 규제방법 ∙ 착지지점의 농도규제 방식

- 유효 연돌고 및 오염물질 배출량 동시규제

오염물질 배출권 판매제도

일정한 대기오염 영향권역 내의 대기오염물질 배출권의 배출원간의 매매를 허용하는 제도

∙ 배출권 판매제도 (Transferable discharge permit) - 배출권 거래제도(Emission trading)

- 배출권 예치제도(Emission banking) - 사업장간의 거래(Emission offsets) - 사업장내의 조정(Emission netting)

∙ Clean fuel car credit

총량규제의 개념과 방법

비 교 항 목 기존 대기질관리 정책 총량규제 정책

목 적 환경기준 만족 환경기준 만족

규제지역 전국 환경기준치 초과지역 또는 필요지역

규제대상 지역내의 전 배출원 일정 규모이상의 사업장

규제방법

전 배출원

․연료규제

․농도규제

․착지지점 농도규제 등

일정 규모이상 배출원 - 배출허용량 규제 기타 배출원 - 기존의 규제방법

배출원 조사 점오염원 위주 조사 전 배출원 조사

모델링(환경용량 산정) 없음 반드시 필요

정책결정 근거 배출량 저감 위주의 정책 환경기준 만족을 위한 정책

배출원 거래제도 도입 불가능 도입시 효과 증대

대기질 예측 장기 대기질 추정 가능 장, 단기 대기질 예측가능

측정망 있음 환경 측정망을 구성하여 정책 및

대기질 평가 및 예보, 경보등에 활용

장 점 규제정책수립 용이

․사업장간 형평성 유지

․경제적이고 효율적인 규제정책 수립가능

․목표대기질 만족을 위한 최적 수단제공

단 점 정확한 대기질 예측 불가능 ․정책수립과정이 복잡함

․배출원에 대한 정확한 정보요구

총량규제의 개념과 방법

총량규제의 방법은 배출원의 특성, 지 역의 기상 및 기존의 대기질 측정 자료 등을 조사하여 설정된 목표 대기질의 만족을 전제로 반드시 모델링을 이용 하여 지역의 환경기준을 만족하면서 배출이 가능한 오염물질의 총 배출량 (환경용량)을 산정한다.

산정된 환경용량을 근거로 각종의 배 출원에서 오염물질의 배출을 저감할 수 있는 규제 정책을 수립, 시행하며 필요시 규제 수단으로서 사업장의 오 염물질 배출총량을 규제, 또는 사업장 간의 배출권 거래제도를 이용한다.

규제정책의 시행결과 대기질은 모델링 을 통하여 사전 예측할 수 있다.

대 기 오 염 영 향 권 대 기 질  환경기준

대기오염물질 농도 (75 g/m³)

총 배출량 (150톤/일)

배출권 거래 제도

점오염원 이동오염원 면오염원 (50톤/일) (50톤/일) (50톤/일)

총량규제하 배출원 규제 총배출 저감량 (200톤/일)

대기오염물질 발생량 (350톤/일)

(150톤/일) (100톤/일) (100톤/일) 대기환경용량

(2 x 10⁶ m³/day)

대기환경기준 ( 100 g/m³ )