<1주차>

(1)

불명

공업대기오염 물질로 추측

공장에서 배출원 황화수소가스 자동차배기 등

석유계 연료에 유래하는 CO, SO2, SO3, NO2, O3, aldehyde, formaldehyde, Nitrolefin 등 석탄연소시의 특히

아황산가스 60%는 가정의 난로에서 기 타 공장 발전소에서 미립 arosol분진 등 SO2최고(TSP 1.7mg/m³, SO2

0.7ppm) 공장 특히 아황산

가스 및화안미세입 자 혼합·SO2

0.32∼0.39 ppm 제철, 황산공장, 아 연정련소 공장이 황산가스, 황

산mist, 불소화합물, 일산화탄소, 미세한 입자등

금속, 아연, 유리, 제 철공장

병인

미곡진주군 및 가족 연 무 발생시 심한 천식발 생(전년에 기관지염을 경험한 자)

22,600명 중 320명 이 급성중독에 걸려 22명 사망. 해수, 호 흡곤란. 점막자극 등 주로 호소 눈, 코, 기도, 폐

등 점막의 지속 적 반복성 자극, 일상생활의 불 쾌감(전시민), 가축, 식물과실 의 손해, 고무제 품, 건축물의 손 해

3주간 4,000명의 과 잉사망. 그 후 2개월 에 8000명 과잉 사 망, 전연령층에 심폐 성의 질환다발, 입원 환자격증, 특히 45 세 이상은 중증, 사 망자는 만성기관지 염, 천식 기간확장증, 폐섬유증이었던 사 람

인구 14,000명 중 중즌 11%

중등증 17%

경증 15%의 전연 령층에 자극증상 발생, 18명 사망, 특히 만성 심폐질 환자, 해수, 호흡곤 란, 흉부흡착감이 주호소 평상시 사망수의 10

배·60명 사망자의 전 연령층의 급성 호흡 기 자극성 환자 발생.

해수, 호흡곤란이 주 증상, 가축, 새, 식물 도 치사적 피해, 사 망자는 만성 심폐증 환을 갖고 있는 사람 들

피해

무풍상태 농연무 발생 (밤과 이른 아침) 공업지대 공장조작의 사고로

대량의 황화수소가 스가 마을로 누출, 기온역전 해안분지, 1년

을 통해 해안성 안개와 기온역 전이 거의 매일 같이 발생, 백색 연무발생, 급격 한 인구증가, 자 동차수, 석유계 연료소비증가 하천평지

무풍상태 기온역전 연무발생 습도 90%

인구조밀 차가운 취기가 있는 smog

분지 무풍상태 기온역전 연무발생 공장지대 철공장 전선공장 아연공장 황산공장 분지

무풍상태 기온역전 연무발생 공장지대 철공장 3 금속공장 3 유리공장 4 아연공장 3 환경

요꾸하마(일본) 1946년 겨울 Poza Rica(Mexico)

1950년 11월 Los

Angeles(미) 1954년 이후 London(영)

1952년 12월 Donora(미)

1948년 10월 Meuse Valley

(belgium) 1930년 12월

불명

공업대기오염 물질로 추측

공장에서 배출원 황화수소가스 자동차배기 등

석유계 연료에 유래하는 CO, SO2, SO3, NO2, O3, aldehyde, formaldehyde, Nitrolefin 등 석탄연소시의 특히

아황산가스 60%는 가정의 난로에서 기 타 공장 발전소에서 미립 arosol분진 등 SO2최고(TSP 1.7mg/m³, SO2

0.7ppm) 공장 특히 아황산

가스 및화안미세입 자 혼합·SO2

0.32∼0.39 ppm 제철, 황산공장, 아 연정련소 공장이 황산가스, 황

산mist, 불소화합물, 일산화탄소, 미세한 입자등

금속, 아연, 유리, 제 철공장

병인

미곡진주군 및 가족 연 무 발생시 심한 천식발 생(전년에 기관지염을 경험한 자)

22,600명 중 320명 이 급성중독에 걸려 22명 사망. 해수, 호 흡곤란. 점막자극 등 주로 호소 눈, 코, 기도, 폐

등 점막의 지속 적 반복성 자극, 일상생활의 불 쾌감(전시민), 가축, 식물과실 의 손해, 고무제 품, 건축물의 손 해

3주간 4,000명의 과 잉사망. 그 후 2개월 에 8000명 과잉 사 망, 전연령층에 심폐 성의 질환다발, 입원 환자격증, 특히 45 세 이상은 중증, 사 망자는 만성기관지 염, 천식 기간확장증, 폐섬유증이었던 사 람

인구 14,000명 중 중즌 11%

중등증 17%

경증 15%의 전연 령층에 자극증상 발생, 18명 사망, 특히 만성 심폐질 환자, 해수, 호흡곤 란, 흉부흡착감이 주호소 평상시 사망수의 10

배·60명 사망자의 전 연령층의 급성 호흡 기 자극성 환자 발생.

해수, 호흡곤란이 주 증상, 가축, 새, 식물 도 치사적 피해, 사 망자는 만성 심폐증 환을 갖고 있는 사람 들

피해

무풍상태 농연무 발생 (밤과 이른 아침) 공업지대 공장조작의 사고로

대량의 황화수소가 스가 마을로 누출, 기온역전 해안분지, 1년

을 통해 해안성 안개와 기온역 전이 거의 매일 같이 발생, 백색 연무발생, 급격 한 인구증가, 자 동차수, 석유계 연료소비증가 하천평지

무풍상태 기온역전 연무발생 습도 90%

인구조밀 차가운 취기가 있는 smog

분지 무풍상태 기온역전 연무발생 공장지대 철공장 전선공장 아연공장 황산공장 분지

무풍상태 기온역전 연무발생 공장지대 철공장 3 금속공장 3 유리공장 4 아연공장 3 환경

요꾸하마(일본) 1946년 겨울 Poza Rica(Mexico)

1950년 11월 Los

Angeles(미) 1954년 이후 London(영)

1952년 12월 Donora(미)

1948년 10월 Meuse Valley

(belgium) 1930년 12월

<1주차>

Chap. 1 대기오염의 영향과 오염원 1.1 서론

- 대기오염의 원인

자연적 : 산불, 식물의 분해. 먼지 및 모래 바람, 화산폭발

인위적 : 화석연료의 연소시 생성(연료중의 불순물, 부적절한 공기연료비, 부적절 한 연소온도 등) ⇒ CO, SOx, NOx, HC, 분진

자정능력(self-purification capacity)

환경용량(environmental capacity) : 자연환경이 스스로 정화하여 생활환경의 질 적 수준을 일정하게 유지하고 자원을 재생산할 수 있는 능력

1.2 대기오염의 역사

- 세계적으로 유명한 대기오염사건

인도 보팔에서 살충제 원료인 methyl isocyanate(CH3N=C=O) 유출사건, 심한 기

(2)

침, 호흡곤란 증상 자극성냄새 무색액체, bp 39℃

욧카이치(四日市) 천식사건 : 1956년부터 지정된 일본 종합석유공업단지인 四日市에 서 1961년부터 천식환자의 이상 증가, 각종 공장, TiO2공장, 인산비료공 장 등에서 발생되는 SO2, 황산 mist, 인광석 먼지가 원인, 천식증상, 인 후두염, 기관지염 발병률 증가

London Smog(1952년 12월) Los Angeles Smog(1954년 이후) 스모그 특성 매연 + 안개의 결합

황산미스트 형성

HC, NOx + 자외선의 결합 광화학 옥시단트 형성 주 오염원 SO₂, 부유먼지 탄화수소, NOx, O₃, PAN 발생시 기온과

습도 30∼40℉ (0∼5℃), 85% 이상 75∼90℉ (24∼32℃), 70%이하 발생 시간 아침 일찍 바람이 없는 경우 낮 시간때 3㎧이하의 바람

계절 겨울 여름～겨울

역전종류 복사 역전 침강성 역전(하강형)

화학반응 환원 산화

시정거리 100m 이하 1.6 ∼ 0.8 km 이하

피해 호흡기 자극, 만성기관지염, 폐염, 심장질환 등

눈,코,기도의 점막자극, 시정악화, 고무제품 손상, 건축물 손상

특성 후진국형 선진국형

1.3 대기오염문제의 보편적 특성

- (인구의 급속한 증가 1900년 17억, 1993년 56억, 2009년 1월 68억, 2013년 1월 71억, 2015년 5월 73억)

인구의 도시집중 문제

대부분의 선진국에서 토지의 1%인 도심에 전체 인구의 2/3가 거주 - GDP의 증가(산업의 발달), 생활수준의 향상과 에너지 소비량의 증가 관계

- 대기오염의 합리적인 제어를 위한 기본개념 대기는 공공의 영역이다.

(3)

대기오염은 현대사회의 피할 수 없는 부산물

공공정책의 수립에 과학적 지식의 적용이 필수적이다.

대기오염을 줄이기 위해 다른 부분의 오염 증가는 곤란 1.4 대기오염의 정의

“한 가지 혹은 그 이상의 오염물질이 실내 혹은 실외의 대기에서 인간이나 식물, 동물 및 재산에 위해를 줄 만큼 충분한 양이 충분한 시간동안 지속되며, 생활이 나 재산의 향유 및 업무의 수행을 부당하게 침해하는 현상”

대기오염물질 : 먼지, 훈연, 연무, 매연, 분진, 증기(수증기 제외), 기체상물질, 악 취물질 및 이들의 결합물

(CO2와 수증기는 제외)

- 건조한 대기의 화학적 구성

- 대기오염물 농도의 표현 ppm(parts per million)

pphm(part per hundred million) ppb(part per billion)

※ ppm과 ㎍/㎥ 의 관계

(4)

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25℃, 1atm에서, P/RT = 1/24.5 m³/kmol 이므로 _

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(ex1-1) (ex1-2) (ex1-3)

(5)

배수 접두어 기호 보기 배수 접두어 기호 보기

10¹⁸ 10¹⁵ 10¹² 10⁹ 10⁶ 10³ 10² 10¹ 10⁰

exa peta tera giga mega

kilo hecto

deka 기준

E P T G M k h da

10¹⁸g = 1Eg 10¹⁵g = 1Pg 10¹²g = 1Tg 10⁹g = 1Gg 10⁶g = 1Mg 10³g = 1kg 10²g = 1hg 10¹g = 1dag

1g = 1g

10^-1 10^-2 10^-3 10^-6 10^-9 10^-12 10^-15 10^-18

deci centi milli micro

nano pico femto

atto

d c m

μ n p f a

10^-1g = 1dg 10^-2g = 1cg 10^-3g = 1mg 10^-6g = 1μg 10^-9g = 1ng 10^-12g = 1pg 10^-15g = 1fg 10¹g = 1dag

※ 보충자료

1. 표준접두어

2. 아보가드로 법칙(이상기체의 법칙)

온도, 압력이 일정할 때 (모든)기체의 부피는 분자수(몰수)에 비례한다.

0℃, 1atm에서 모든 기체 1mol=22.4L=22400cm³

3. 농도의 표현

분율(fraction), %, ppm, pphm, ppb

(6)

4. 보충문제

1) 프로판가스 400kg으로 만든 LPG를 기화시켜 얻어지는 기체연료의 표준상태에 서 체적[Sm³]은?

2) 어떤 공장의 SO₂ 농도 400 ppm이다. 이 공장의 시간당 배출가스량 80m³이라 면 일일 배출되는 SO₂ 질량[kg]은? (표준상태 기준)

3) 표준상태에서 SO₂ 농도가 50 mg/m³이라면 80℃, 0.9 atm에서의 농도[mg/m³, ppm]는?

4) 120℃, 1.2 atm에서 SO₂ 농도 250 ppm 이다. 표준상태에서는 몇 ppm 인가?

(7)

- 대기오염물의 일반적 분류 입자상물질

가스상물질

1차오염물질(primary pollutants) : 발생원에서 직접 대기로 배출되는 오염물 2차오염물(secondary pollutants) : 1차오염물이 대기중에서 화학반응을 일으

켜 생성된 물질

1.5 입자상물질

- 대기중의 분진 ; 0.001～500μm (성인모발 굵기 : 50-150 ㎛) 대부분 0.1～10μm

0.1μm이하는 분자와 비슷한 거동(브라운운동) 1-20μm 주위가스의 운동에 따라 이동

20μm 이상의 분진은 침강속도가 큼

※ 초미세입자 : 직경 2.5㎛ 이하 (PM2.5) 미세먼지 : 직경 10㎛ 이하 (PM10)

- 입자상물질의 분류 ① dust(먼지)

입경 1μm 이상 고체입자

분쇄, 폭파 등 물리적인 힘에 의해 생성

자체간의 정전기력에 의하지 않고서는 응집하지 않음

② fume(훈연)

승화, 휘발, 연소 또는 화학반응 등으로 생성된 기체가 응축할 때 형성되는 고체입자

입경 0.03-0.3μm

③ mist(연무)

1μm 전후의 액체입자가 공기 중에 부유하고 있는 상태 시정거리 1km이상

④ smoke(매연)

(8)

공장주변의 대표적 오염물질

연료의 불완전연소시 생성되는 검은색 탄소입자 크기 0.01-1μm

⑤ fog (안개)

아주 미세한 물방울이 공기중에 떠있는 현상 시정수평거리 1km이하

습도가 100% 에 가깝다.

⑥ haze ( 薄霧 )

1μm 이하인 다수의 건조 입자가 대기중에 떠있는 현상 시계를 악화시킴

⑦ soot(검댕)

tar에 젖은 탄소입자가 뭉친 것.

탄소화합물의 불완전 연소시 생성

※ Tar : 석탄이나 목재를 건류할 때 얻어지는 기름모양의 검은 액체

⑧ particulate (분진)

미세한 독립상태의 고체 혹은 액체 알갱이 도심의 rush hour에 많이 발생

⑨ aerosol (연무질)

공기가 분산매인 colloid (원래정의)

공기중에 미세한 고체 혹은 액체입자가 분산된 것.

입자가 미세하고 가벼워서 침강하기 어려우며 장기간 공중에 비산, 부유하고 있는 입자의 총칭

(9)

1.5.A 입자상물질의 측정

- 침강먼지측정기 : 일정 시간동안(보통 1달) 뚜껑이 없는 통을 대기 중에 두어 침 강먼지 포집, kg/m² day

- 총부유분진(total suspended Particulate, TSP) : high volume air sampler 사 용, ㎍/m³, 25-50㎛ 이하의 공기역학적 직경 측정, 인간의 호흡기에 영향을 미치는 입자보다는 큰 입경의 분진 측정

- PM10 : 10㎛ 이하의 분진(호흡에 의한 폐에서 분진의 침적현상 나타남으로 중요 한 의미를 가짐) (particulate matter under 10 ㎛, 미세먼지)

- PM2.5(초미세먼지)- 2015년부터 대기환경기준으로 시행, 머리카락 직경의 1/20 정도의 크기

(10)

PM10/PM2.5 측정기

(11)

(12)

※ 공기역학적 직경(aerodynamic diameter) : 정지공기에서 어떤 입자와 같은 종 말침강속도를 가지는 밀도 1g/cm³의 구의 직경,

∎분진채취기에 의해 포집한 분진은 입자의 중력과 관성력으로부터 측정한 값이 므로 공기역학적 직경이다.

∎ 유사한 공기역학적직경을 가진 입자는 중력이나 관성력하에서 유사한 거동을 가짐

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(ex) 10㎛, 1g/cm³의 밀도를 가진 입자는 5㎛, 4g/cm³의 밀도를 가진 입자와 같 은 공기역학적 직경을 가짐

그림 1-3 호흡에서 입자크기에 따른 폐에서의 침적율

alveolar : 폐포의

10㎛ 이하부터 폐에 침적되기 시작 입으로 호흡-2.5㎛에서 50% 침적

(13)

0.2-0.4 ㎛ : 침적량 최소(관성력, 브라운 운동 약함) 0.2㎛ 이하는 브라운운동에 의한 확산력 증가-침적량 증가 코가 공기 정화장치 역할

2013-11-26 조선일보

(14)

(15)

대기오염및연습 참고자료

1. 대기오염제어, 이상권 외 9명 공역, 도서출판 동화기술, 2009년

원저 : AIR POLLUTION ITS ORIGIN AND CONTROL, Kenneth Wark, Cecil F.

Warner, Wayne T. Davis, Prentice Hall, INC, 2004

2. 대기오염방지공학, 김동술, 김태오 공역, 도서출판 동화기술, 2003년

원저 : Air pollution Control : A Design Approach, C. David Cooper, F. C. Alley, 2-nd Edition, Waveland Press, Inc. 1994년

3. 2013 대기환경기사. 산업기사, 이승원, 성안당, 2013년

4. 대기오염측정분석학, 박기학, 손종열 공저, 형설출판사, 2000년

5. Air Pollution Engineering Manual, 2-nd Edition, US. EPA

6. Handbook of Air Pollution Technology, Edited by Seymour Calvert and Harold M. Englund, John Wiley & Sons, 1984

7. 대기오염제어공학, 이규성 외 5인 공저, 형설출판사, 2000년

8. 최신 대기오염방지기술, 김종석 외 11인 공저, 동화기술, 2000년

9. 대기오염과 방지기술, 동종인, 신광출판사, 2000년