http://dx.doi.org/10.15250/joie.2014.13.2.94 ISSN 2288-923X (Online)
민원발생 사업장의 악취 저감방안 연구(화양농공단지를 중심으로)
김양기*·박송인·박현수·하 훈·이지헌
전라남도보건환경연구원
Odor reducible solution of occurred civil appeal in factories (Focused on the Hwayang agricultural industrial complex)
Yang-Gi Kim* · Song-In Park · Hyun-Soo Park · Hoon Ha · Ji-Hun Lee
Jeollanam-do Institute of Health and Environment
(Received 22 April, 2014; Revised 03 June, 2014; Accepted 12 June, 2014) Abstract
This study was conducted to find an odor reducible solution in Hwayang agricultural industrial complex. Civil complaints have lasted because of odor caused by recycled plastic producers. In order to understand the emission characteristic and concentration of key odor components, we investigated the complex odor and 17 odor compounds at 3 sites of five chemical facilities from march to october 2013. The results of complex odor showed 8~12 at a boundary of 5 facilities. The results of complex odor showed 6694, 3000, 1442 at an emission (stack) of 3 facilities, which exceeded the emission standard. The highest compound and its concentration of each site was different because each facility has different processes and use different raw materials. We suggested the suitable prevention facility for each company to reduce odor. We analyzed the odor contribution with the emission (stack) point of S, I, B and the inside point of W, J. S plant was Acetaldehyde (45%), I plant was Trimethylamine (32%), B plant was Styrene (35%), W plant was Hydrogen sulfide (42%), J plant was Hydrogen sulfide(41%).
An objective of study is odor management area and will apply odor strict emission standards. A suitable prevention facility should be operated efficiently based on survey data to reduce odor.
Keywords : Legally-designated 17 odor, Complex odor, Prevention facility, Hwayang agricultural industrial complex, Major odor compounds, Odor contribution
1. 서 론
국민의 소득수준이 향상됨에 따라 쾌적한 환경에 대 한 욕구가 증대되면서 감각공해의 하나인 악취가 새로 운 환경문제로 부각되고 있다. 우리나라는 한정된 국토 의 효율적 이용을 위해 주거지역과 공업지역이 혼재되 어 있으며, 인구 밀도가 높아 악취 민원의 발생 빈도가 매우 클 뿐만 아니라 악취물질의 종류와 발생원이 매 우 다양하여 효율적인 관리에 많은 어려움이 있다(Soe et al., 2007). 악취는 황화수소, 메틸머캅탄 등 자극성
있는 기체상태의 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌 감과 혐오감을 주는 냄새로, 여러 가지 상분이 혼합된 상태로 존재하면서 사람의 후각을 자극하여 사람의 쾌 적한 정서생활과 나아가 건강에 피해를 주는 나쁜 냄 새를 말한다(MOE, 2012). 발생물질의 종류와 배출원 이 다양하고 여러 물질이 복합적으로 작용하며, 생활환 경과 사람의 심리상태에 따라서 오염도에 대한 인식이 달라지는 특성이 있어 다른 대기오염물질과는 달리 발 생원을 효과적으로 관리하고 저감대책을 수립하는데 어려움이 있다(MOE, 2012).
악취의 배출원은 자연적인 배출원과 인간의 산업활 동과 관련된 여러 형태의 인위적 배출원으로 분류된다.
자연적 발생의 경우에는 생물활동에 의해 생성된 발생
*Corresponding author
Tel : +82-61-240-5322 E-mail : [email protected]
량은 많으나 넓은 지역에서 극미량으로 발생하므로 악 취를 느끼지 못하는 경우가 대부분이고, 인위적인 배출 원으로는 정유공장, 화학공장, 쓰레기 매립지 등 발생 원이 너무 다양하고 여러 가지 복합된 화합물이 원인 이 되어 악취를 유발시키는 것이 특징이다(Soe et al., 2003). 또한 악취는 인간의 감각을 자극하여 불쾌감과 함께 혐오감을 유발하는 물질이라 할 수 있으며, 현재 까지 알려진 물질도 수십만 가지가 넘는 냄새를 발생 할 수 있는데 이들 중 악취물질은 인체에 직접적인 피 해보다는 심리적 또는 정신적인 피해를 끼치기 때문에 감각공해 물질이라고 할수 있고(Cho et al., 2008), 또 한 악취영향권에 있는 거주지역 주민의 관점에서 보면 악취유발물질 종류와 유해성이 검증되지 않은 상황에서 불안감이 높을 수 밖에 없는 실정이다(Im et al., 2012).
여수 화양농공단지는 1993년 조성된 이후 당초 조성 목적과 달리 석유화학 업종이 입주 하면서 가공 및 재 생 플라스틱 원료생산업체 등에서 발생되는 악취로 고 질적인 환경문제를 일으켜왔다. 현재 공단에 입주된 19 개 업체 중 악취유발사업장 5개 사업장은 한국표준 산업분류표의 가공 및 재생플라스틱 원료생산업과 표 면광택제 및 실내 가향제 제조업으로 분류되는 사업장 으로 주요 생산제품은 ABS(acrylonitrile butadiene sty- rene) synthetic resin, PE(polyethylene) resin, PP(poly- propylene) resin, PE Wax 이다. 이들 제품의 제조공정 에서 악취가 발생되어 여수화양고등학교 교사 및 학생, 지역 주민들로부터 지속적인 집단민원이 발생되어 2013년에 악취관리지역으로 지정되었다.
따라서 이번 연구는 악취 민원 발생사업장의 악취원 인물질에 대한 측정·분석을 통해 악취 배출 특성을 규 명하고자 하였다. 또한 악취방지시설의 운영실태 등의 조사를 통해 향후 적정 방지시설 도입과 관리방안을 마련함에 있어서 기초자료를 제공하고자 이 연구를 수 행하였다.
2. 연구 방법
2.1 조사시설 개요
조사 대상시설은 여수시 화양면에 소재한 화양농공 단지 19개 입주업체 중 악취 유발 가능성이 높은 5개 사업장을 선정하였다. 대상 사업장별 주요현황과 조사 지점은 Table 1, Fig. 1에 나타냈다. S 사업장은 LDPE (low density polyethylene), HDPE(high density poly- ethylene) 를 원료로 사용하여 PE Wax를 생산 중이며, I 사업장은 ABS 합성수지, DP(dry powder), SAN(sty- rene & acrylonitrile 의 중합체)를 원료로 사용하여 산화 방지제 외 약 20여종의 첨가제를 혼합하여 원료상태의 ABS합성수지를 생산하고 있다. B 사업장은 액상, 분 말, 입상 및 기타 상태의 플라스틱 물질이나 소량의 재 생용 플라스틱을 원료로 사용하여 PE, PP수지를 생산 하고 있고, W 사업장은 PP 수지를 원료로 이용하여 PP 복합수지를 생산하고 있고, J 사업장은 주로 폐 PE, PP와 소량의 PE 수지를 원료로 이용하여 PE, PP 수지 를 생산하고 있다.
각 사업장에서는 발생하는 악취를 저감시키기 위해 S 사업장은 습식세정탑, I, B 사업장은 규조토를 코팅 시킨 여과집진기를 방지시설로 운영하고 있으며, W, J 사업장은 악취방지시설이 없는 것으로 조사되었다 (Fig. 2).
생산업체에서 발생되는 악취로 인근 주민 및 화양고 등학교 학생, 교직원들로부터 악취 민원이 지속적으로 발생했고, 5개 사업장 특성상 악취 민원이 상존하며, 사업장 방문시 공장 입구에서부터 악취를 쉽게 감지할 수 있었다.
2.2 시료채취 및 조사방법
악취유발 원인물질의 파악을 위하여 2013년 1~10월 까지 5개 사업장의 부지경계선, 방지시설이 있는 3개 사업장의 배출구, 각 사업장의 공장내부에서 시료를 5
Table 1. Specification of the each investigation facility Workplace Category of business
(Class number)
Preventive facility
production goods S Manufacture of Wax, Ploish and Preparations for
Perfuming or Deodorizing Room (20434) Wet scrubber PE Wax I
Manufacture of Compounded and Recycled Plastic Materials (20303)
Diatomite coated bag filter ABS synthetic resins
B Diatomite coated bag filter PE, PP resins
W No facility PP complexing resins
J No facility PE, PP resins
회 채취하였다. 시료는 악취공정시험방법에 준하여 각 항목별로 적합한 채취 방법을 사용하였다.
2.2.1 조사항목
악취물질 분석은 환경부 악취공정시험방법(MOE, 2007)에 준하여 실시하였으며, 분석항목은 복합악취를 포함하여 현행 악취방지법에서 규제하고 있는 지정악 취물질 중 지방산항목을 제외한 17개 항목(암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 다이메틸설파이드, 다이메틸다
이설파이드, 트라이메틸아민, 아세트알데하이드, 스타 이렌, 프로피온알데하이드, 뷰틸알데하이드, n-발레르 알데하이드, i-발레르알데하이드, 톨루엔, 자일렌, 메틸 에틸케톤, 메틸아이소뷰틸르케톤, 뷰틸아세테이트)을 분석하였다.
2.2.2 분석 방법 1) 복합악취
복합악취는 감압식 장치가 장착된 채취장비(supelco) Fig. 1. Sampling points of Hwa-Yang agricultural industrial complex.
Fig. 2. The manufacturing processes in the course of production.
를 이용하여 테들러 백(5 L)에 시료를 채취하였다. 시 료채취주머니에 채취된 악취시료는 차광시켜 상온(15~
25
oC) 을 유지하여 실험실로 운반하였다. 복합악취 실험 에 필요한 무취공기는 무취공기제조장치(CAG-PO1, PO2, PO3) 를 이용하여 제조하고, 3 L 용량의 희석용 냄새주머니에 준비된 무취공기를 이용하여 희석배수희 석시료와 2개의 무취주머니를 1조로 하여 관능시험을 실시하였다.
2) 황화합물(Sulfur compounds)
황화합물은 마늘 냄새나 썩은 양배추 냄새가 나는 메틸머캅탄(methyl mercaptan), 썩은 달걀 냄새가 나는 황화수소(hydrogen sulfide), 부패한 냄새나 가솔린 냄 새가 나는 다이메틸설파이드(dimethyl sulfide), 썩은 냄새나 마늘냄새가 나는 다이메틸다이설파이드(dime- thyl disulfide) 라는 물질을 포함한다. 분석방법은 테들 러백에 시료를 채취하여 air sampler가 부착된 전자냉 각방식을 이용한 자동열탈착장치(ATD UNITY, Markes, France) 의 내부 cold trap에서 시료를 −15
oC 로 일정시 간(용량) 농축 후 수 초 내에 280
oC 고온 탈착하여 자 동으로 가스크로마토그래프에 주입시켜 분석하였다.
표준물질은 Rigas에서 제조한 것을 사용하였으며, 검 량선용 표준가스는 희석장치(Dynamic Diluter Model 4600) 와 테들러백을 사용하여 고순도 질소(99.999%)로 희석하여 제조하였다. 각 물질마다 분석재현성, 직선성 의 결과는 양호한 결과(R
2값 0.991~0.999)를 얻었으며, 검출한계도 공정시험방법을 만족하였다.
3) 질소화합물(Nitrogen compounds)
질소화합물은 코를 자극하는 특성을 가진 암모니아 (ammonia)와 생선비린내의 특성을 가진 트리메틸아민 (trimethylamine)을 포함한다.
암모니아는 0.5% 붕산용액 20 mL를 2개의 임핀저 에 각각 담아 직렬로 연결 후 흡인펌프(SIBATA, LV- 40BR, Japan) 를 이용 10 L/min으로 10분간 100 L 시료 를 채취하여 시료채취가 끝난 시료는 분석 전까지 4
oC 이하에서 냉장보관 하였으며, 시료를 인도페놀법을 이 용하여 발색시킨 후 분광광도계(SHIMADZU UV mini 1240, Japan) 로 640 nm 파장에서 흡광도를 측정하였다.
트리메틸아민 시료채취는 1 N 황산용액 1 mL 함침 후 건조한 유리거름종이(직경 47 mm, 유효구멍크기 0.3 µm의 원형 유리거름종이, German)를 이용 약 2 L/
min의 유량으로 20분간 시료공기를 채취하였다. 시료 채취가 끝난 산성여과지는 페트리디쉬에 넣은 후 외부 공기가 차단될 수 있도록 밀봉한 다음 이동하며 추출
전까지는 데시케이터에 보관하였다. 채취한 시료는 여 과지의 1/2을 잘라 50% KOH 수용액 9 mL가 담긴 20 mL 바이알에 신속히 넣은 후, PTFE/Silicon 재질의 마 개로 밀봉하여 분석에 이용하였다. 분석기기는 Turbo Matrix HS40-GC/FID (PerkinElmer, Clarus 500, USA) 를 이용하였으며 HS(head space)와 GC의 연결시 시료 의 손실을 최소화하기 위하여 컬럼의 한쪽 끝이 실린 지 입구까지 직접 연결하는 on-column 방식을 이용하 였다.
4) 알데하이드류(Aldeydes)
알데하이드류는 코를 찌르른 듯한 자극성 냄새 특성 을 가진 아세트알데하이드(acetaldehyde), 프로피온알 데하이드(propionaldehyde), 뷰틸알데하이드(butyralde- hyde), iso- 발레르알데하이드(iso-valeraldehyde), n-발레 르알데하이드(n-valeraldehyde)를 포함한다. 카르보닐화 합물과 2,4-DNPH와의 반응에 의해 생성되는 안정한 유도체를 형성하는 DNPH 유도체를 분석하는 방법으 로 측정하였으며(Sirju et al., 1995), 시료채취는 카트 리지 전단에 공기 중 항상 존재하는 오존은 2,4-DNPH 유도체를 감소시키거나, 인위적 불순물 형성을 제거하 기 위해 KI가 충진된 오존 스크러버를 장착한 DNPH- 카트리지(S10, Supelco)를 이용하여(Lawson et al., 1990) 1 L/min 유량으로 5분 또는 40분간 시료를 채취 한 후 알루미늄봉지에 각각 넣어 냉장보관 후 운반하 였으며, HPLC-grade 아세토나이트릴 5 mL로 용출하 였다. 용출시킨 시료는 HPLC(PerkinElmer, Series 200, USA)-UV/VIS 을 이용하여 분석하였다.
5) 케톤류와 에스테르류(Ketons, Esters)
향긋한 박하향내가 나는 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone), 메틸아이소뷰틸케톤(methyl isobutyl ketone)이 포함되는 케톤류와 자극적인 과일향이 나는 뷰틸아세 테이트(butyl acetate)가 포함되는 에스테르류의 시료는 안정화(conditioning) 단계를 거친 스테인리스강 고체 흡착관(Tenax-TA, PerkinElmer, USA)에 흡인펌프를 이용하여 0.15 L/min 유량으로 5 L를 채취하였다. 채취 한 고체흡착관은 4
oC 이하에서 냉장보관하였으며, GC/FID(Clarus 500, PerkinElmer, USA) 를 이용하여 분석하였다.
6) 탄화수소류(Hydrocarbons)
가솔린 냄새와 같은 자극적인 냄새 특성을 가진 스
타이렌(styrene), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene)이 포
함되는 탄화수소류의 시료채취는 안정화(conditioning)
단계를 거친 스테인리스강 고체흡착관(tenax-TA, Perk- inElmer, USA)에 흡인펌프를 이용하여 0.15 L/min 유 량으로 5 L를 시료채취하였다. 채취한 고체흡착관은 4
oC 이하에서 냉장보관하였으며, GC/MS(Clarus 500, PerkinElmer, USA) 를 이용하여 분석하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 복합악취
조사기간 중 대상 사업장의 부지경계선에 대한 복합 악취 결과를 Table 2에 나타내었다. 조사 대상 사업장 의 부지경계선에서 4회 시료 채취하여 분석한 결과, 2013년 3월에는 희석배수 8~12 수준이었고, 2013년 8 월에는 14~17 수준으로 조사되어 여름철 악취물질의 농도가 높아지는 것을 알 수 있었다. 배출구가 존재하 는 3개 사업장에 대한 배출구의 복합악취를 2013년 9 월 조사한 결과한 결과를 Table 3에 나타내었다. S, I, B 사업장의 배출구에서 각각 희석배수 6,694, 3,000, 1,442 로 공업지역 배출구 허용기준 1000의 6.7배, 3배, 1.4 배의 강도로 악취가 배출되고 있었다. 이 농도는 반 월·시화 산업단지의 화학업종 공장의 배출구의 144~
1,442 보다 1~4배 높은 농도이다.
3.2 지정악취물질 분포특성
2013 년 1월부터 11월까지 5개 사업장을 대상으로 배 출구(배출구가 존재하지 않는 두 개 사업장은 제외), 공장내부, 부지경계선에서 현장 여건에 따라 1~3회 측 정 분석한 결과를 평균값으로 계산하여 Table 4에 요 약하였다. 연구 기간 동안 시료채취를 위한 현장 여건 이 맞지 않아 측정하지 못한 지점과 항목들도 있었다.
각 사업장에서 악취 유발 물질을 배출하는 방식, 조업 방식 등에서 현저한 차이를 보인다는 점을 감안할 때 분석된 농도에 절대적인 의미를 부여하기는 어렵지만, 플라스틱 제조업과 관련된 사업장의 악취 유발물질의 배출특성을 조사하였으므로 사업장의 악취관리 및 악 취 저감을 위한 방지시설 등을 설치 할 때 자료로 활용 할 수 있다고 생각되어진다.
3.2.1 S 사업장
S 사업장은 LDPE, HDPE를 주원료로 사용하여 PE 왁스를 생산하는 공장으로 냄새가 발생되는 주요 공정 은 크래킹 과정과 제품 포장공정이었다. 주 민원 발생 지인 HY 고등학교와 가장 근접하게 위치하고 있었다.
공장내부의 오염물질의 농도분포를 조사한 결과, 탄 화수소류 2.8148 ppm, 질소화합물류 0.1963 ppm, 알데 하이드류 0.0419 ppm, 황화합물류 0.0392 ppm 순으로 조사되었고, 케톤류와 에스테르류은 시료채취 조건이 맞지 않아 분석하지 못하였다. 배출구에서 케톤류 116.2250 ppm, 탄화수소류 9.6300 ppm, 알데하이드류 9.2129 ppm, 에스테르류 8.5100 ppm, 질소화합물류 0.1042 ppm 순으로 조사되었다. 황화합물류는 현장에 서 발생되는 여러 가지 변수로 인해 측정하지 못하였 다. 부지경계선에서는 질소화합물류 0.3132 ppm, 탄화 수소류 0.1420 ppm, 황화합물류 0.0105 ppm으로 조사 되었고 알데하이드류와 에스테르류는 0.0002 ppm으로 미량 검출되었다(Table 4).
S 사업장은 고농도의 배출가스를 단시간에 배출하는 특징을 가진 사업장으로 배출구에서 높은 복합 및 지 정악취물질이 배출되어 현 습식설비로는 미약한 것으 로 판단되었고, 방지시설로는 배출가스의 비중이 높은 Table 2. Concentration of complex odor at boundary line (Unit : D/T)
Time
Facility 2013.3 2013.4 2013.7 2013.8 Emission Standards (Industrial region)
S 10 12 17 14 20
I 10 12 12 17 20
B 8 10 14 14 20
W 10 12 14 14 20
J 12 12 14 17 20
*Dilution/Threshold
Table 3. Concentration of complex odor at emission (stack) point (Unit : D/T) Facility
Site S I B Emission Standards
(Industrial region)
Emission (Stack) 6,694 3,000 1,442 1,000
탄화수소화합물(알데하이드, 탄화수소, 에스테르)을 완 전연소 후 무해, 무취인 CO
2, H
2O로 처리할 수 있는 직접연소법보다 운전비가 저렴한 촉매산화연소방식이 적합할 것으로 판단되었다.
3.2.2 I 사업장
I 사업장은 ABS DP(dry powder)와 SAN(stylene &
acrylonitrile 중합체)과 기타 부원료를 사용하여 ABS 합성수지를 일일 150톤 규모로 생산하고 있고, 냄새가 발생되는 주요 공정은 압출·성형과정과 냉각·절단과 정이었다.
공장내부의 오염물질의 농도분포를 조사한 결과, 탄 화수소류 2.5374 ppm, 질소화합물류 0.3480 ppm, 알데 하이드류 0.1236 ppm로 조사되었고, 케톤류 0.0009 ppm, 황화합물류 0.0003 ppm, 에스테르류 0.0000 ppm 으로 미량 검출되었다. 배출구에서 탄화수소류 28.5762 ppm, 케톤류 0.2988 ppm, 알데하이드류 0.2281 ppm, 질소화합물류 0.2055 ppm, 황화합물류 0.1016 ppm, 에 스테르류 0.0378 ppm 순으로 조사되었다. 부지경계선 에서는 탄화수소류 1.6352 ppm, 알데하이드류 0.1083 ppm, 황화합물류 0.0050 ppm, 케톤류 0.0029 ppm으로 조사되었고 에스테르류 0.009 ppm, 질소화합물은 극미 량 검출되었다(Table 4).
I 사업장의 배출가스는 수분이 높고, 점액성분이 많아 서 현 규조토를 이용한 여과집진기는 악취 확산을 막기 에는 그 성능이 부족하므로, 배출가스의 대부분을 차지 하는 가연성 물질인 탄화수소류를 효율적으로 처리할 수 있는 직접연소장치가(RTO)이 방지시설로 적합할 것 으로 판단되나, 연료비 부분을 저감시킬 수 있는 효과
적인 운영방안을 모색하여야 할 것으로 사료되었다.
3.2.3 B 사업장
B 사업장은 PP와 부원료를 사용하여 PP 복합수지를 일일 100 톤 규모로 생산하고 있고, 냄새가 발생되는 주요 공정은 압출·성형과정과 냉각·절단과정이었다.
공장내부의 오염물질의 농도분포를 조사한 결과, 탄 화수소류 0.3406 ppm, 질소화합물류 0.2143 ppm, 알데 하이드류 0.0675 ppm, 케톤류 0.0444 ppm, 황화합물류 0.0209 ppm, 에스테르류 0.0038 ppm순으로 조사되었다.
배출구에서 탄화수소류 7.4170 ppm, 케톤류 0.4999 ppm, 질소화합물류 0.3212 ppm, 에스테르류 0.2364 ppm, 알데하이드류 0.2240 ppm 순으로 조사되었다. 황 화합물류는 현장에서 발생되는 여러 가지 변수로 인해 측정하지 못하였다. 부지경계선에서는 탄화수소류 0.7230 ppm, 질소화합물류 0.2800 ppm, 케톤류 0.0178 ppm, 황화합물류 0.0018 ppm, 에스테르류 0.0012 ppm 으로 조사되었고, 알데하이드류는 극미량 검출되었다 (Table 4).
현재 운영 중인 규조토를 충진재로 이용한 여과집진 기는 배출가스의 점성물질을 제거를 위한 대기오염방 지시설로, 악취오염물질의 저감에는 효과가 낮다. 악취 저감을 위해서 점성물질을 저감시킬 수 있는 처리시설 ( 규조토여과)을 1차 방지시설로 설치한 후, 악취유발물 질인 탄화수소화합물에 대한 흡착능이 매우 뛰어난 활 성탄을 흡착제로 이용한 흡착탑을 2차 방지시설로 설 치하는 것이 적합할 것으로 판단되었다. 설치 후 주기 적인 활성탄 교체 및 재생공정을 통하여 효과적인 운 영방안을 모색하여야 할 것으로 사료되었다.
Table 4. Concentration of compounds of odorous pollutants at each facility (Unit : ppm) Facility
Site Compounds
S I B W J
I II III I II III I II III I II I II
Nitrogen
Compounds 0.1963 0.1042 0.3132 0.3480 0.2055 0.0000 0.2143 0.3212 0.2800 0.1512 0.2200 0.0601 0.1620 Sulfur
Compounds 0.0392 − 0.0105 0.0003 0.1016 0.0050 0.0209 − 0.0018 0.0106 0.0017 0.1060 0.0013
Aldehydes 0.0419 9.2129 0.0002 0.1236 0.2281 0.1083 0.0675 0.2240 0.0000 0.0438 0.0031 0.3556 0.0031
Hydrocarbons 2.8148 9.6300 0.1420 2.5374 28.5762 1.6352 0.3406 7.4170 0.7230 0.3425 0.0099 0.6952 0.0088
Ketones − 116.2250 0.0039 0.0009 0.2988 0.0029 0.0038 0.4999 0.0178 0.0043 0.0026 0.0043 0.0025
Esters − 8.5100 0.0002 0.0000 0.0378 0.0009 0.0444 0.2364 0.0012 0.0090 0.0002 0.0015 0.0002
(I: The inside point of facility, II: The emission (stack) point of facility, III: The boundary line of facility)
3.2.4 W 사업장
W 사업장은 J 사업장과 함께 방지시설이 면제되는 사업장으로 대기오염물질 배출구가 따로 존재하지 않 아 공장내부와 부지경계선에서 시료를 채취하여 분석 하였다. HDPE, PP를 원료로 사용하여 PE, PP를 생산 하는 공장이고 악취 발생 주요 공정은 압출·성형과정 과 냉각·절단과정으로 악취오염물질의 농도는 높지 않 은 편이었다.
공장내부의 오염물질의 농도분포를 조사한 결과, 탄 화수소류 0.34256 ppm, 질소화합물류 0.1512 ppm, 알 데하이드류 0.0438 ppm, 황화합물류 0.0106 ppm, 케톤 류 0.0043 ppm, 에스테르류 0.0090 ppm순으로 조사되 었다. 부지경계선에서는 질소화합물류 0.2200 ppm, 탄 화수소류 0.0099 ppm, 알데하이드류 0.0031 ppm, 케톤 류 0.0026 ppm, 황화합물류 0.0017 ppm, 에스테르류 0.0002 ppm 순으로 조사되었다(Table 4).
3.2.5 J 사업장
J 사업장은 HDPE, 폐PP, 폐PE 를 원료로 사용하여 액상, 분말, 입상 및 재생원료(수지)를 생산하는 공장이 고 악취 발생 주요 공정은 압출·성형과정과 냉각·절 단과정으로 악취오염물질의 농도는 높지 않은 편이었 다. 공장내부의 오염물질의 농도분포를 조사한 결과, 탄화수소류 0.6952 ppm, 알데하이드류 0.3556 ppm, 황 화합물류 0.1060 ppm, 질소화합물류 0.0601 ppm, 케톤 류 0.0043 ppm, 에스테르류 0.0015 ppm순으로 조사되 었다. 부지경계선에서는 질소화합물류 0.1620 ppm, 탄 화수소류 0.0088 ppm, 알데하이드류 0.0031 ppm, 케톤 류 0.0025 ppm, 황화합물류 0.0013 ppm, 에스테르류 0.0002 ppm 순으로 조사되었다(Table 4).
W 사업장과 J 사업장은 대기오염방지시설 면제사업 장으로 일정한 배출구가 현재 없으나 추후 후드시설 및 일정한 배출구를 설치할 필요하고, 방지시설은 높은
점액성분을 제거할 수 있는 사전 필터를 설치한 후 활 성탄을 이용한 흡착법이 적합할 것으로 판단되었다.
분석된 결과는 지점별, 사업장별로 농도가 상당한 차이가 있다는 것을 알 수 있었다. 그 원인은 각각의 사업장 마다 제품의 생산 공정 및 원료의 차이, 공정 내 국소 배기장치와 후드 시설의 설치 여부 및 정상적 인 가동 여부, 방지시설의 효율적인 운영 여부, 방지시 설의 적합성 여부 등에 따라 발생한 것으로 사료된다.
부지경계선 5지점에서는 배출허용기준을 초과한 사례 는 없었으나 2014년부터 엄격한 배출허용기준이 적용 되므로 세심한 악취 관리가 이루어져야 할 것이다. 따 라서 각 사업장에서는 기존에 설치·운영 중인 방지시 설의 운영방법을 변경하거나 악취제거에 적합한 방지 시설의 설치를 검토하여야 할 것이다.
3.3 계산희석배수와 악취 기여도
악취물질들은 인간이 후각으로 느끼고 감지할 수 있 는 최소감지농도가 서로 달라 각 물질의 측정된 농도 만을 통해 악취의 정도를 판단하기에는 어려움이 있어 악취물질별 최소감지농도를 이용하여 예상악취농도를 산정하였다. 악취 물질들의 농도별 악취세기에 대한 기 여도의 차이가 크기 때문에 악취 유발 사업장에서 발 생 및 배출하는 악취 성분들이 실질적으로 주변지역에 초래하는 악취의 강도는 단순히 농도의 크기로 비교하 기는 어렵다. 기기분석에 의해서 분석된 악취물질의 농 도를 조사대상 물질의 후각최소감지농도로 나누어서 산출된 계산악취농도(presumptive odor concentration) 는 식 (1)로 표현된다. 계산악취농도를 비교하는 것이 현장 악취를 평가하는데 더 적합할 것으로 판단되었다.
악취물질의 종류는 매우 많으나 본 연구에서 조사한 17 종류의 지정악취물질이 조사대상시설에서 발생되는 모든 악취를 설명한다는 가정에서 각 악취성분별 기여 도(contribution)를 계산하여 기여도가 큰 악취원인물질 Table 5. Presumptive odor concentration and odor threshold (Unit : ppm)
Odor Compounds Odor Threshold Odor Compounds Odor Threshold
Ammonia 1.5 n-Valeraldehyde 0.00041
Trimethylamine 0.000032 i-Valeraldehyde 0.0001
Methyl mercaptane 0.00007 Stylene 0.035
Hydrogen sulfide 0.00041 Toluene 0.33
Dimethyl sulfide 0.003 Xylene 0.479
Dimethyl disulfide 0.0022 Methyl isobutyl ketone 0.017
Acetaldehyde 0.0015 Methyl ethyl ketone 0.44
Propionaldehyde 0.0015 Buthyl acetate 0.016
Butyraldehyde 0.001
을 규명하고자 하였다. 조사대상 사업장의 배출구(S, I, B)와 공장내부(W, J) 지점의 시료를 대상으로 계산악 취농도와 각 물질의 후각최소감지농도(odor threshold) 를 Table 5에 나타내었다(Nagata and Takeuchi, 1980).
각 물질의 악취 기여도를 각 사업장의 계산악취농도를 근거하여 Fig. 3~7에 나타내었다.
3.3.1 S 사업장
악취물질에 대한 최소감지농도와 실측농도에 의해 산정된 계산악취농도의 합계는 10,443.88이었으며 5개 사업장 중 그 기여도가 가장 컸으나 S 사업장은 배출 가스가 24시간 지속적으로 배출되지 않고 일일(2~3) 회, 10여분 동안 배출하는 특성을 가지고 있다. 계산악 취농도는 아세트알데하이드 4806.60, i-발레르알데하이 드 1700.00, 뷰틸알데하이드 1470.15, n-발레르알데하 이드 834.39, 뷰틸아세트이트 531.88 순이며, 메틸머캅 탄, 황화수소, 다이메틸다이설파이드는 그 영향이 미미 했다. 이 물질들의 기여도(%)를 살펴보면 아세트알데 하이드(45%) > i-발레르알데하이드(16%) > 뷰틸알데
하이드(14%) > n-발레르알데하이드(8%) > 뷰틸아세테 이트(5%) > 기타(11%) 순으로 나타났다. S 사업장의 악취유발 원인물질은 알데하이드류가 78%를 차지하였 다(Fig. 3).
3.3.2 I 사업장
I 사업장의 총 계산악취농도는 3,575.14였으며, 트리 메틸아민 1137.50, 스타이렌 604.51, 황화수소 528.57, 메틸머캅탄 528.57, n-발레르알데아하이드 305.61 순 이고, 다이메틸설파이드와 다이메틸다이설파이는 그 영향이 미미했다. 이 물질들의 기여도(%)를 살펴보면 트리메틸아민(32%) > 스타이렌(17%) > 황화수소(16%)
> 메틸머캅탄(15%) > n-발레르알데하이드(8%) > 기타 (12%) 순이었다. B 사업장의 악취유발원인물질은 질소 화합물 32%, 황화합물 31%로 큰 비중을 차지하고 있 으나, 탄화수소류 17%과 알데하이드류 8%로 그 영향 도 컸다(Fig. 4).
3.3.3 B 사업장
B 사업장의 총 계산악취농도는 555.76 이었으나, 시 료 채취 현장 여건을 좋지 않아 황화합물의 분석이 누 락된 점을 감안하여야 한다. 스타이렌 196.46, i-발레르 알데하이드 127.00, 아세트알데하이드 88.40, n-발레르 계산악취농도 (presumptive odor concentration) =
악취물질의 농도(odor material Conc.) 물질의 후각최소감지농도(threshold)
Fig. 3. Presumptive odor concentration and attribution at S facility.
Fig. 4. Presumptive odor concentration and attribution at I facility.
알데하이드 53.66, 프로피온알데하이드 40.50 순이며, 암모니아는 그 영향이 미미했다. 이 물질들의 기여도 (%) 를 살펴보면 스타일렌(35%) > i-발레르알데하이드 (23%) > 아세트알데하이드(16%) > n-발레르알데하이 드(10%) > 프로피온알데하이드(7 %) > 기타(9 %) 순 이었다. B 사업장의 악취유발원인물질은 알데하이드류 46%, 탄화수소류 35%로 큰 비중을 차지하고 있었다 (Fig. 5).
3.3.4. W 사업장
W 사업장의 총 계산악취농도는 124.28으로 5개 사 업장중 그 농도가 가장 낮았다. 황화수소 51.71, 아세 트알데하이드 43.87, 프로피온알데하이드 10.40, 스타
이렌 10.23, 트리메틸아민 6.25 순이고, 메틸머캅탄, 뷰 틸알데하이드, i-발레르알데하이드, n-발레르알데하이 드는 그 영향이 미미한 것으로 나타났다. 이 물질들의 기여도를 살펴보면 황화수소(42%) > 아세트알데하이 드(35%) > 프로피온알데하이드(8%) > 스타일렌(8%)
> 트리메틸아민(5%) > 기타(2%) 순이었다. W 사업장 의 악취유발원인물질은 황화합물 42%, 알데하이드류 43% 로 큰 비중을 차지하였다(Fig. 6).
3.3.5 J 사업장
J 사업장의 총 계산악취농도는 1,269.47이고, 황화수 소 517.07, n-발레르알데하이드 345.85, 아세트알데하 이드 146.40, 프로피온알데하이드 114.80, 메틸머캅탄 Fig. 5. Presumptive odor concentration and attribution at B facility.
Fig. 6. Presumptive odor concentration and attribution at W facility.
Fig. 7. Presumptive odor concentration and attribution at J facility.
71.43 순이고, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이 드, i-발레르알데하이드는 그 영향이 미미한 것으로 나 타났다. 이 물질들의 기여도를 살펴보면 황화수소 (41%) > n-발레르알데하이드(27%) > 아세트알데하이 드(11%) > 프로피온알데하이드(9%) > 메틸머캅탄(6%)
> 기타(6%) 순으로 나타났다. J 사업장의 악취유발원 인물질은 알데하이드류 47%, 황화합물 41%로 큰 비 중을 차지하였다(Fig. 7).
악취는 개별 성분의 농도보다 악취의 세기를 표현하 는 강도에 의존하므로 악취성분의 전체 악취 강도에 대한 기여율을 계산함으로써 악취의 주요 성분이 어느 물질인가 판단 할 수 있다. 즉 악취는 농도가 높은 악 취물질을 대상으로 계획되기보다는 악취기여율이 높은 악취물질 중심으로 제어가 계획되어져야 악취 저감의 효율성을 높일 수 있을 것이다(Jung et al., 2003).
4. 결 론
악취 민원 발생사업장의 원인물질에 대한 측정·분 석을 통해 배출 특성을 규명하고자 5개 사업장에 대하 여 복합악취, 지정악취물질의 분석을 실시하였고, 이를 근거로 악취 기여도를 파악한 결과 다음과 같은 결론 을 얻었다.
1. 복합악취 분석 결과, 부지경계선에서 희석배수 8~
17 수준이었고, 여름철 악취물질의 농도가 높아지는 것 을 알 수 있었다. 배출구가 존재하는 3개 사업장에 대 한 배출구의 결과, S, I, B 사업장의 배출구에서 1,442~
6,694 수준의 강한 악취가 배출되고 있었다.
2. S 사업장의 지정악취물질 분석결과, 공장내부, 배 출구, 부지경계선에서 각각 탄화수소류 2.8148 ppm, 케톤류 116.2250 ppm, 질소화합물류 0.3132 ppm으로 조사되었다. 배출 구지점에서 계산악취농도와 기여도 를 분석한 결과는 아세트알데하이드가 4,806.60으로 45% 를 차지하였다.
3. I 사업장의 지정악취물질 분석결과, 공장내부, 배 출구, 부지경계선에서 모두 탄화수소류가 2.5374 ppm, 28.5762 ppm, 1.6352 ppm으로 조사되었다. 배출구 지 점에서 계산악취농도와 기여도를 분석한 결과는 트리 메틸아민이 1137.50로 32%를 차지하였다.
4. B 사업장의 지정악취물질 분석결과, 공장내부, 배 출구, 부지경계선에서 모두 탄화수소류가 0.3406 ppm, 7.4170 ppm, 0.7230 ppm으로 조사되었다. 배출구 지점 에서 계산악취 농도와 기여도를 분석한 결과는 스타이 렌이 196.46로 35%를 차지하였다.
5. W 사업장의 지정악취물질 분석결과, 공장내부,
부지경계선에서 각각 탄화수소류 0.34256 ppm, 질소화 합물류 0.2200 ppm으로 조사되었다. 공장 내부지점에 서 계산악취농도와 기여도를 분석한 결과는 황화수소 가 51.71로 42%를 차지하였다.
6. J 사업장의 지정악취물질 분석결과, 공장내부, 부 지경계선에서 각각 탄화수소류 0.6952 ppm, 질소화합 물류 0.1620 ppm으로 조사되었다. 공장 내부지점에서 계산악취농도와 기여도를 분석한 결과는 황화수소가 517.07 로 41%를 차지하였다.
7. 효율적인 악취 저감을 위한 방지시설로는 S 사업 장은 촉매를 이용한 연소장치, I 사업장은 연료비를 고 려한 직접연소법(RTO), B 사업장은 규조토여과와 병 행한 활성탄흡착법, W와 J 사업장은 사전 필터를 설치 한 후 활성탄을 이용한 흡착법이 적합할 것으로 사료 되었다.
References
