★..한국실내환경학회 KOSIE

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http://dx.doi.org/10.15250/joie.2016.15.1.68 ISSN 2288-923X (Online)

지방산 화합물 및 i-뷰틸알코올의 악취강도와 희석배수의 상관관계 연구

한진석¹*·김선태²

1안양대학교 환경에너지공학과, ²대전대학교 환경공학과

A study on the correlation between the odor intensity and dilution factor of fatty acids, i-butyl alcohol

Jin-Seok Han¹*·Sun-Tae Kim²

1Department of Environmental and Energy Engineering, Anyang University

2Department of Environmental Engineering, Daejeon University (Received 11 February, 2016; Revised 9 March, 2016; Accepted 17 March, 2016)

Abstract

This study aims to understand the correlation between odor intensity and dilution factor using the Air Dilution Olfactory Method, which is suggested in the Standard Method of Odor Compounds, by measuring odor intensity and dilution factor for fatty acids and i-butyl alcohol. For the measurement, 18 panel members were selected through a panel test, and odor intensity and dilution factor by substance produced from the selected panel were estimated. The estimation showed that the correlation of odor intensity with dilution factor for a fatty acids and i-butyl alcohol can be reasonably expressed by the equation I = A·log D + 0.5 (I : odor Intensity, D : dilution factor, A : material constant). The material constant was in order of propionic acid 2.0709, n-butyric acid 1.6006, n-valeric acid 1.3369, i-valeric acid 1.182, i-butyl alcohol 1.4326. The geometric average of increased dilution factor for the 5 compounds is about 4.8 time, 3.0 time for propionic acid and 7.0 tme for i-valeric acid due to odor intensity 1 increasing. It is suggested that the result of this study could be used as a base data for research on measures to improve the regulation standards for complex odor concentrations at a boundary sites in operation.

Keywords : Correlation equation, Dilution factor, Fatty acids, i-Butyl alcohol, Odor intensity

1. 서 론

국민들의 생활수준 향상으로 인하여 삶의 질과 쾌적 한 환경에 대한 요구가 증대되고 있으며 악취를 포함한 생활환경에 대한 관심과 민원이 증가하고 있다. 지난 2006년 환경부는 악취 문제의 개선을 위하여 악취방지 법의 제정과 함께 악취정책 및 관리 방향에 있어서 전 환기를 마련한 바 있다. 악취방지법의 구성에 있어 여 러 가지 관리 방안이 제시됨과 동시에 지정악취물질의 지정과 이들 물질에 대한 부지경계선에서의 물질 농도 에 의한 규제와 공기희석법에 의한 희석배수의 도입은

배출허용기준 체계에서 큰 변화를 가져왔다. 악취방지 법에서는 황화합물, 알데하이드류, 암모니아, 아민류, 그 리고 휘발성유기화합물질(VOCs)등 22종의 지정악취물 질을 규제하고 있다(ME, 2004, 2005).이러한 악취물질 의주요 발생원은 생선가공업체, 도축장, 피혁공장, 쓰 레기 매립장, 도장시설, 금속 세정시설, 석유화학시설, 하수 및 폐수처리장에서 발생되고 있다(ME, 1998).

우리나라를 포함한 각 나라에서 악취의 세기를 측정 하기 위하여 적용하고 있는 방법에 대한 상황이나 악 취배출원 및 수용지역(receptor site)에 대한 악취관리 를 위하여 사용되고 있는 규제 방식 등에 대해서 보고 된 바 있다(NIER, 2003, 2006a, 2013a). 일반적으로 악 취의 세기(강도)를 측정하는 관능시험법은 현장에서 측정하는 직접관능법과 현장에서 시료를 채취한 후 실

*Corresponding author

Tel : +82-31-463-1292 E-mail : [email protected]

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험실에서 시료를 단계별로 희석하여 관능시험하는 공 기희석관능법이 사용되고 있다(ASTM, 1978, 2006;

JME, 1989; Yang, 2002; AQBIDNR, 2005; ME, 2005;

NIER, 2006b; 2013b). 직접관능법은 주관적인 판단의 개입과 냄새에 대한 순응, 피로 등에 의해서 결과의 객 관성에 대한 문제점이 지적되고 있어 많은 나라에서 주 시험법으로 공기희석관능법을 활용하고 있는 실정 이다(ASTM, 1978; JME, 1989; ME, 2005; NIER, 2006a, 2006b).

현행 악취방지법에서 지정악취물질별 규제는 부지경 계선에만 적용되지만 희석배수에 의한 복합악취 규제 는 부지경계선 뿐만 아니라 배출구에도 적용된다(ME, 2004, 2005). 지자체의 실질적인 악취지도업무 역시 기 기분석에 의한 물질농도 규제보다는 공기희석관능법에 의한 희석배수 규제가 더 실제적으로 활용되고 있다 (NIER, 2006b, 2013a, b). 복합악취의 경우 부지경계선 에서 희석배수를 기준으로 설정하고 기타지역 15, 공 업지역 20을 적용하고(ME, 2004, 2005) 있으나 악취 강도와 희석배수간의 실험자료 및 상관자료가 미흡한 상태에서 사용되어 왔다.

악취방지법에 의해서 부지경계선에서 적용되고 있는 물질별 물질농도와 악취강도와의 관계나 배출허용기준 으로 설정된 물질농도 수준의 적정성에 대한 검토보고 는 매우 미흡한 상태이며, 악취강도와 물질농도에 대한 한국인 후각시험을 기반으로 한 보고는 22개의 지정악 취물질 중 4종의 황화합물과 암모니아, 트리메틸아민, 스타일렌과 5종 알데하이드, 최근의 한 등의 보고를 포 함하여 17개 물질에 대한 검토 결과가 보고된 바 있으 며, 우리나라와 시험방법이 유사한 일본과 국내 연구진 에 의해서 주로 보고된 바 있다(Park et al., 2009a, 2010; Han and Park, 2010, 2012a, b).또한 복합악취에 대한 한국인 후각시험을 기반으로 악취강도와 희석배 수간의 시험자료는 지정악취물질 22개중 17개 물질에 대하여 보고된 바 있다(Han and Park, 2012c; Han and Kim, 2015a, b; Gong et al., 2016).

따라서 본 연구에서는 한국인의 후각으로 시험 보고 된 바 없는 프로피온산, 뷰틸산, 발레르산, i-발레르산 4종의 지방산과 i-뷰틸알코올에 대하여 한국인의 후각 을 이용하여 악취강도와 희석배수를 동시에 측정하고 이들 간의 상관관계를 살펴보고자 하였다.

2. 연구 방법

2.1 악취강도 및 희석배수 실험방법

프로피온산, 뷰틸산, 발레르산, i-발레르산 4종의 지

방산과 i-뷰틸알코올 물질농도에 따른 악취강도와 희석 배수를 산정하기 위하여, 악취공정시험방법에서 제시 하는 악취판정인 선정절차에 따른 판정인 선정실험방 법(ASTM, 1978; ME, 2005)에 따라 수행하였고 판정 인 패널의 구성 및 절차, 시험 대상 시료의 조제 등에 대해서는 기 보고된 한 등의 방법에 자세히 기술되어 있다(Han and Kim 2015a, b). 악취강도에 대한 절대지 표를 보완하기 위해 개발한 한국의 악취강도대조군 (KOREA Odor Intensity Reference Scale, KOIRS) 실 험을 통과한 18명을 악취판정인으로 선발하였으며, 판 정인에 대한 기본 정보에 대하여 선행 논문에서 보고 된 바 있다(NIER, 2006a; Park and Han, 2009, Park et al., 2009b; Choi et al., 2014; Han and Kim 2015a, b).

지정악취물질 중 연구대상 항목으로 선정된 5종의 지정악취물질은 표준물질(Rigas, Korea)을 이용하여 악 취물질별로 악취강도 1~5도 범위를 고려하여 다른 농 도 5개를 준비하여 프로피온산은 농도 0.05~4.90 ppm, 뷰틸산 0.006~0.63 ppm, 발레르산 0.0047~1.56 ppm 범, i-발레르산 0.004~1.433 ppm, i-뷰틸알코올 1.02~102 ppm 범위의 5개 시료를 각각 만들어 악취판정인 선정 실험을 통과한 18인으로 6인 1개조인 3개 판정인 그룹 에 의하여 악취강도와 희석배수 시험을 조별 각각 3회 씩 반복하여 실시하였다(Han and Kim 2015a, b). 18인 에 의한 관능시험은 동시에 제조된 시료에 대하여 일 괄적으로 실시하였고, 동일물질에 대한 관능시험은 동 일한 날에 시험을 수행하였다. 또한 표준가스의 농도를 확인하기위해서 공정시험기준에서 제시하고 있는 기기 분석법에 의한 농도 확인 작업을 실시하였다. 작업용 시료에 대해서는 공정시험기준에 따라서 무취공기가 충진된 PE백에 가스타이트 주사기로 표준가스 일정량 을 주입하는 방식을 실시하였다. 특히 유기지방산의 경 우에는 일반적으로 상대습도가 높은 환경에서는 가스 취급 용기나 PE백 표면에서의 흡착이 우려된다. 그러 나 표준가스와 무취 희석공기의 상대습도가 매우 낮아 흡착에 의한 시료 손실은 상대적으로 적을 것으로 예 상된다.

2.2 악취강도와 희석배수와의 관계(식)

악취강도와 물질농도 사이에는 식(1)과 같이 대수비 례 관계가 성립하는데 이를 웨버-페히너(Weber-Fech- ner)법칙이라 한다(Han and Park, 2012b).

I = A·log C + B (1)

식 (1)에서 I는 악취강도, C는 m-자일렌과 톨루엔, 케톤류, 뷰틸아세테이트의 물질농도, A는 m-자일렌과

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톨루엔, 케톤류, 뷰틸아세테이트의 물질별 상수, B는 상수로 표현된다.

악취강도와 공기희석관능법의 희석배수와의 관계를 추론하기 웨버-페히너(Weber-Fechner)식으로부터 관계 식의 전개는 박 등에 의해서 보고된 바 있으며(Park et al., 2009, 2010), 다시 정리하면 다음과 같다. 공기희석 관능법에 의해 시료를 희석하게 되면 시료의 물질농도 는 희석배수에 따라 다음의 식 (2)와 같이 표현되며, 다음의 식 전개를 통하여 식 (7)과 식 (8)로 표현된다 (Park et al., 2009a, 2010; Gong et al., 2016).

C = C_t·Dt (2)

식 (2)에서 Dt는 희석배수, Ct는 희석배수가 Dt일때 m-자일렌과 톨루엔, 케톤류, 뷰틸아세테이트의 물질농 도이다. 식 (2)를 식 (1)에 대입하면 식 (3)과 식 (4)와 같이 표현된다(Park et al., 2009a, 2010; Gong et al., 2016).

I = A·log (Ct·Dt) + B (3) I = A·log Ct+ A·log Dt+ B (4) 최소감지 할 수 있는 농도, 혹은 감지할 수 있는 임 계농도는 Dt와 Dt의 다음 단계희석배수(Dt+1)사이에 존 재할 가능성이 있으나, 우리나라 공정시험기준에서 산 정하는 시료의 희석배수는 Dt를 의미하므로 이에 해당 되는 악취강도(It)는 0.5에 가깝다고 할 수 있으며 식 (5)으로 표현된다(Park et al., 2009a, 2010; Gong et al., 2016).

I = A·log Ct+ B = 0.5 (5) 최소감지농도나 임계농도에 대한 기준에 따라 나타 낸 식 (5)을 식 (4)에 대입하면 본 연구에서 악취강도 와 희석배수의 상관관계는 식 (6)으로 표현된다.

I = A·log Dt+ 0.5 (6)

3. 결과 및 고찰

3.1 i-뷰틸알코올의 농도와 악취강도 실험결과

i-뷰틸알코올 농도를 1.02~102 ppm 범위에서 5개 시 료를 만들어 판정인 그룹 3개조에 의하여 각각 3반복 하여 악취강도와 공기희석법에 의한 희석배수 측정결 과를 조별로 평균하여 Table 1에 정리하였다. 실험결과 는 개인별 차이는 물론, 조별 평균값에서도 차이를 나 타내고 있다. i-뷰틸알코올 농도 1.02 ppm과 10.2 ppm, 102 ppm에 해당하는 조별 악취강도의 평균치는 각각

1.2~2.1, 3.3~3.9, 5.0으로 나타났다. 희석배수는 각각 9~13, 88~132, 548~1581으로 악취강도에 비하여 조별 희석배수의 차이가 크게 나타났다., 물질농도 1.02 ppm 기준으로 농도가 10배, 100배 증가시에 악취강도 는 각각 0.8~1.4, 2.9~3.8 증가하였다.

i-뷰틸알코올 물질농도의 증가에 대하여 악취강도가 증가하지만 조별로 약간의 차이를 나타내고, 단순한 선 형 비례관계로 증가하는 모습을 나타내지는 않았다.

3.2 지방산 4종의 희석배수와 악취강도 실험결과 프로피온산, 뷰틸산, 발레르산, i-발레르산에 대하여 준비된 각각의 물질 농도 수준별 5개 시료에 대하여 3 개조가 각 3회 반복 실험한 악취강도와 희석배수의 측 정결과를 조별로 평균하여 Table 2~5에 정리하였다.

지방산 4종의 실험결과는 i-뷰틸알코올의 경우와 마찬 가지로 개인별 차이는 물론, 조별 평균값에서도 차이를 나타내고 있다.

프로피온산 농도 0.05 ppm과 0.49 ppm, 4.9 ppm에 해당하는 조별 악취강도의 평균치는 각각 1.0~1.5, 3.3~3.6, 5로 나타났다. 물질농도 0.05 ppm 기준으로 농도가 약 10배, 100배 증가시에 악취강도는 각각 1.8~2.6, 3.5~4.0 증가하였고, 희석배수는 각각 2, 19~23, 132~230으로 나타났다. n-뷰틸산 농도 0.02 ppm과 0.21 ppm에 해당하는 조별 악취강도의 평균치 는 각각 2.5~3.0, 4.4~4.7로 나타났다. 물질농도가 약 10배 증가시에 악취강도는 1.2~1.9 증가하였고, 희석배 수는 5~73, 54~818로 나타났다. n-발레르산의 경우는 0.05 ppm과 0.47 ppm에 해당하는 조별 악취강도의 평 균치는 각각 3.4~3.8, 4.4~4.8로 나타났다. 물질농도가 약 10배 증가시에 악취강도는 0.6~1.3 증가하였고, 희 석배수는 89~173, 548~1581로 나타났다. i-발레르산의 경우는 농도 0.004 ppm과 0.043 ppm, 0.43 ppm에 해당 하는 조별 악취강도의 평균치는 각각 1.5~2.1, 3.0~3.3, 4.2~4.5로 나타났다. 물질농도가 약 10배, 100배 증가 시에 악취강도는 각각 1.2~1.5, 2.1~3 증가하였다. 희 석배수는 각각 11~33, 110~305, 3346~10768로 나타나, 조별 측정치의 평균치값의 분포는 4종의 지방산과 i-뷰 틸알코올 모두 악취강도에 비하여 희석배수의 조별 결 과치에 있어서 차이가 큰 것으로 나타났다. 또한 i-뷰 틸알코올의 경우와 마찬가지로 프로피온산, 뷰틸산, 발 레르산, i-발레르산도 농도 증가에 대한 악취강도와 희 석배수의 증가는 비선형적인 관계를 보이고 악취강도 에 대한 희석배수의 관계는 식 (6)과 같이 대수비례 관 계를 갖고 있는 것으로 시사하고 있다.

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Table 1. Relation of odor material conc. (C) and dilution factor (D) and odor intensity (I) of i-butyl alcohol

Conc. (C) Group 1 Group 2 Group 3

C (ppm) log C D log D I D log D I D log D I

102.00 2.0 1,581 3.2 5.0 548 2.7 5.0 811 2.9 5.0

34.00 1.5 405 2.6 4.4 281 2.4 4.6 405 2.6 4.1

10.20 1.0 132 2.1 3.3 88 1.9 3.9 132 2.1 3.3

3.40 0.5 54 1.7 2.1 38 1.6 3.0 28 1.4 2.6

1.02 0.0 13 1.1 1.2 9 0.9 2.1 13 1.1 1.9

Table 2. Relation of odor material conc. (C) and dilution factor (D) and odor intensity (I) of propionic acid

4.90 0.7 230 2.4 5.0 132 2.1 5.0 210 2.3 5.0

1.63 0.2 60 1.8 4.8 66 1.8 4.0 73 1.9 4.2

0.49 -0.3 19 1.3 3.6 23 1.4 3.3 21 1.3 3.5

0.16 -0.8 7 0.9 2.0 4 0.6 2.3 7 0.8 2.0

0.05 -1.3 2 0.3 1.0 2 0.3 1.5 2 0.3 1.0

Table 3. Relation of odor material conc. (C) and dilution factor (D) and odor intensity (I) of n-butyric acid

0.630 -0.2 2,080 3.3 5.0 543 2.7 5.0 811 2.9 5.0

0.210 -0.7 818 2.9 4.7 54 1.7 4.6 276 2.4 4.4

0.060 -1.2 208 2.3 3.5 17 1.2 4.0 81 1.9 3.5

0.020 -1.7 73 1.9 2.5 5 0.7 3.0 23 1.4 2.5

0.006 -2.2 8 0.9 1.7 - - - 8 0.9 1.4

Table 4. Relation of odor material conc. (C) and dilution factor (D) and odor intensity (I) of n-valeric acid

1.56 0.2 4,481 3.7 5.0 4,911 3.7 5.0 1,898 3.3 5.0

0.47 -0.8 548 2.7 4.5 1,581 3.2 4.8 983 3.0 4.4

0.05 -1.3 173 2.2 3.4 158 2.2 3.5 89 1.9 3.8

0.02 -1.8 61 1.8 2.5 55 1.7 3.0 30 1.5 2.9

0.0047 -2.3 18 1.3 2.0 16 1.2 2.5 9 1.0 1.5

Table 5. Relation of odor material conc. (C) and dilution factor (D) and odor intensity (I) of i-valeric acid

1.433 0.2 6,055 3.8 5.0 10,768 4.0 5.0 3,346 3.5 5.0 0.430 -0.4 1,732 3.2 4.2 3,053 3.5 4.5 1,096 3.0 4.5

0.043 -1.4 173 2.2 3.3 305 2.5 3.0 110 2.0 3.0

0.014 -1.8 55 1.7 2.6 60 1.8 2.5 30 1.5 2.5

0.004 -2.4 18 1.3 2.1 33 1.5 1.8 11 1.0 1.5

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3.3 i-뷰틸알코올과 지방산 4종의 희석배수와 악취강도 상관관계

악취관능시험은 기기분석방법 등과는 달리 판정인의 생활환경 및 습관의 차이, 식이습관, 인종, 연령대별 차 이 등에 의해서 개인별 차이가 크고 정밀성이 부족한 시험이다. 따라서 공정시험기준에서는 판정인의 선정 시험을 통과한 5인 이상의 판정인을 구성하여 시험하 도록 되어있다. 이와 관련하여 악취판정인의 특성이 복 합악취평가에 미치는 영향(Ryu et al., 2012), 일본의 선정방법에 비하여 우리나라의 악취판정인 선정방법이 엄격하여 판정인별 차이가 상대적으로 적을 것으로 예 상되며(Park et al., 2006b), 공기희석관능법에 의한 악 취평가시 판정인별 희석배수의 분포 특성에 대하여 보 고된 바 있다(Park et al., 2006a). 본 시험에서는 판정 인의 분포를 감안하여 6인 1조로 구성하고, 3개조를 운영하여 시험 결과치의 편기 현상을 감소시키고자 하 였으며 희석배수값의 가중평균을 관계식 산출에 사용 하였다.

악취강도와 공기희석관능법으로 측정한 희석배수에 log를 취한 값을 이용하여 실험결과를 Fig. 1에 나타내 었다. 그리고 식 (6)을 이용하여 i-뷰틸알코올과 지방 산 4종의 악취강도와 희석배수의 상호 관련성을 나타 내는 회귀식으로 상관관계식을 구하고 Table 6에 나타 내었다.

악취강도와 희석배수의 상관관계를 나타낸 식 (6)의 물질상수(기울기)값은 1.182~2.0709이며 i-발레르산이 1.182로 가장 작고, 프로피온산이 2.0709로 가장 큰게 나타났다. 즉 프로피온산이 뷰틸산, 발레르산, i-발레르 산, i-뷰틸알코올에 비해 희석배수의 변화, 즉 물질농도 변화에 대한 관능적으로 느끼는 냄새세기를 나타내는 악취강도의 변화폭이 크게 나타남을 알 수 있었다.

물질별 악취강도와의 상관관계를 나타낸 식들의 결 정계수는 0.95~0.99를 나타내고 있어 식 (6)이 악취강 도와 희석배수의 관계를 잘 설명하고 있는 것으로 판 단된다. 또한 Table 6에 한 등에 의해 기보고(Han and Kim, 2015b)된 자일렌 등 3종의 방향족탄화수소 와 케톤 및 에스테르류 화합물 지정악취물질에 대한 관계식을 나타내었다. 10종의 지정악취물질별 기울기 값의 범위는1.182~2.0709으로 다양한 분포를 보이고 있다.

3.4 i-뷰틸알코올과 지방산 4종의 악취강도1~5도에 해 당하는 희석배수 산정

악취강도와 희석배수 측정결과에 대한 상관관계를 나타낸 Table 6의 식들을 이용하여 악취강도 1~5도에

해당하는 희석배수 계산 결과를 Table 7에 나타내었다.

물질별 악취강도 2.5와 3.0에 해당하는 희석배수는 i- 뷰틸알코올 각각 24.9, 56, 프로피온산 9.2, 16, 뷰틸산 17.8, 36, 발레르산 31.3, 74, i-발레르산 49.2, 130이며 5개 물질에 대한 기하평균은 22.9, 50.1로 나타났다. 방 향족 탄화수소와 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤, 뷰틸아세테이트에 대한 공 등의 보고(Gong et al., 2016)에서 악취강도 2.5와 3.0에 해당하는 희석배수는 각각 14.2~27.9, 27~64의 범위로 나타내며 5개 물질에 대한 기하평균은 각각 20.5, 43.6로 나타났다. 10종 지 정악취물질에 대한 악취강도 2.5, 3에 대한 희석배수의 기하평균은 각각 21.7, 46.7이다. 현재 악취방지법에서 복합악취에 대한 배출허용기준은 희석배수로 15,와 20 으로 설정되어 있으나 Table 7의 지정악취물질 10종의 희석배수 펼균치(21.7, 46.7)를 근거로 판단할 때 희석 배수 배출허용기준은 너무 엄격하게 규정하고 있는 것 으로 사료된다.

Fig. 1. Relation of dilution factor (D) and odor intensity (I) of odor material.

(6)

3.5 지정악취물질의 악취강도 변화에 따른 희석배수 변화 악취강도 변화에 따른 희석배수 변화를 살펴보기 위 하여 식 (6)을 이용하여 식 (7)~식 (9)을 나타내었다 (Park et al., 2009a, 2010; Gong et al., 2016).

(7) 식 (7)에서 I는 악취강도, A는 지정악취물질의 물질 상수(기울기), Di는 악취강도 I 일 때의 희석배수, Di-1

은 악취강도 I-1 일 때의 희석배수이다.

, (8)

(ΔI = 1이므로), (9)

식 (8)은 식 (7)을 이용하여 악취강도 변화에 따른 희석배수 변화를 표현하였다. 식 (8)에서 악취강도변화 (ΔI)는 1이므로 식 (9)과 같이 표현할 수 있다(Park et al., 2009a, 2010; Gong et al., 2016). 위의 식 (9)를 이 용하여 지정악취물질 5종에 대한 물질상수(기울기) 값 ΔI I_i–I_{i 1}_– AlogDi A– logD_{i 1}_– A D_i

D_{i 1}_– ---

= = = log

ΔI

---A D_i D_{i 1}_– ---

= log D_i

D_{i 1}_– --- 10

ΔIA ---

=

D_i D_{i 1}_– --- 10

ΔIA ---

= Table 6. Correlation equation of odor intensity (I) with dilution factor (D) using equation (6)

No. Odor material Correlation equation

I = A log D + 0.5 R²

1 m-Xylene^a I = 1.5411 log D + 0.5 0.9924

2 Toluene^a I = 1.7371 log D + 0.5 0.9901

3 Methyl ethyl ketone^a I = 1.3835 log D + 0.5 0.9606 4 Methyl isobutyl ketone^a I = 1.5021 log D + 0.5 0.9701

5 Butyl acetate^a I = 1.5009 log D + 0.5 0.9927

6 Propionic acid I = 2.0709 log D + 0.5 0.9901

7 n-Butyric acid I = 1.6024 log D + 0.5 0.951

8 n-Valeric acid I = 1.3368 log D + 0.5 0.981

9 i-Valeric acid I = 1.182 log D + 0.5 0.9923

10 i-Butyl alcohol I = 1.4799 log D + 0.5 0.978

aGong et al. (2016)

Table. 7. Estimates of dilution factor (D) and dilution factor change by odor intensity (I) using equation (6) and (9) Odor compounds

aOdor Intensity

1 2 2.5 3 4 5

m-Xylene^a 2.1 9.4 19.9 42.0 187.0 832.0 4.46

Toluene^a 1.9 7.3 14.2 27.0 103.0 390.0 3.76

Methyl ethyl ketone^a 2.3 12.1 27.9 64.0 339.0 1789.0 5.28 Methyl isobutyl ketone^a 2.2 10.0 21.5 46.0 214.0 990.0 4.63

Butyl acetate* 2.2 10.0 21.5 46.0 215.0 996.0 4.64

Geomean 2.1 9.6 20.5 43.6 197.5 894.2 4.50

Propionic acid 1.7 5.3 9.2 16.0 49.0 149.0 3.04

n-Butyric acid 2.1 8.6 17.7 36.0 153.0 643.0 4.21

n-Valeric acid 2.4 13.2 31.3 74.0 415.0 2324.0 5.60 i-Valeric acid 2.6 18.6 49.2 130.0 914.0 6414.0 7.01 i-Butyl alcohol 2.2 10.3 22.5 49.0 232.0 1098.0 4.74

Geomean 2.2 10.3 22.4 48.8 231.0 1094.0 4.70

aGong et al.(2016),

: A = material constant

10

b 1Γ AΓ ---

b10

1Γ AΓ

--- DiΓ

Di 1Γ–

---

=

(7)

을 이용하여 악취강도 변화에 따른 희석배수 변화를 Table 7에 나타내었다. 또한 공 등(Gong et al., 2016) 에 의해 보고된 2개의 방향족 탄화수소와 케톤류 및 에스테르 화합물에 대한 악취강도 변화에 따른 희석배 수 변화도 Table 7에 나타내었다. 전체 10개 물질에 대 한 악취강도 1도 증가에 필요한 희석배수 증가는 약 3~7배 커짐을 알 수 있었다. 프로피온산의 희석배수 증 가는 약 3배로 가장 작고 다음은 톨루엔 약 3.8배 순이 며, i-발레르산의 경우는 약 7배로 가장 크고 다음은 발레르산 5.6배, 메틸에틸케톤 5.28배, i-뷰틸알코올 약 5배 순으로 나타났다. 물질농도의 변화에 대하여 악취 강도의 변화 폭이 상이함을 알 수 있었으며 i-발레르산 과 발레르산, 메틸에틸케톤, i-뷰틸알코올은 상대적으 로 다른 지정악취물질에 비해 물질농도 변화에 대한 악취강도 변화가 둔감함을 알 수 있었다.

본 연구결과는 지정악취물질 개별물질에 대한 희석 배수를 산출한 결과이며, 실제로 악취물질들이 혼재한 복합악취의 경우는 온·습도 등의 기상요소에 의한 영 향과 물질별 결합·중화·상승·상쇄효과 등에 의한 영향 때문에 개별물질에 대한 희석배수와는 다른 양상 을 보일 수 있다(Park et al., 2009a, 2010; Gong et al., 2016). 또한 패널 집단의 대표성과 이에 따른 결과치 영향에 대해서는 추후 연구가 필요한 것으로 판단된다.

하지만, 지정악취물질의 악취강도에 대한 희석배수를 실제 실험결과를 토대로 마련할 수 있었다는데 의미가 있으며, 향후 복합악취의 희석배수와 악취강도와의 관 계특성을 파악하는데 필수적인 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한 냄새물질의 악취강도를 나 타내고, 악취 모델링을 위하여 최소감지농도(odor threshold value)로 실제 측정 농도에 나누어서 산정한 odor activity value (OAV)로 많이 제시하고 있고, 활용 의 필요성이 증대되고 있다. OAV와 같이 다양한 악취 강도를 산출하는데 있어서 악취강도와 희석배수의 시 험 자료와 관계식은 향후 연구 자료로 활용될 수 있을 것이다.

4. 결 론

본 연구에서는 현재 악취공정시험방법에서 제시하고 있는 공기희석관능법에 의한 희석배수와 악취강도와의 관계를 살펴보기 위하여 4종의 지방산(프로피온산, 뷰 틸산, 발레르산, i-발레르산)과 i-뷰틸알코올에 대한 악 취강도와 희석배수를 측정하였다. 측정결과 및 상관관 계식을 이용하여 다음과 같은 결론을 제시하였다.

1. 프로피온산, 뷰틸산, 발레르산, i-발레르산, i-뷰틸

알코올의 물질농도에 따른 악취강도와 희석배수 측정을 위하여 악취공정시험방법에서 제시하는 판정인 선정실험을 통해 선발된 판정인에 의해 감지된 4종의 지방산과 i-뷰틸알코올 물질별 악취 강도와 희석배수를 산정하였다.

2. 판정인에 의해 측정된 i-뷰틸알코올, 4종의 지방산 의 악취강도와 희석배수의 상관관계는 I = A·Log D + 0.5에 의해 적합하게 표현되었으며, 악취강도 와 희석배수의 상관관계를 나타낸 식 (6)의 물질 상수(기울기)값은 1.182~2.0709이며 i-발레르산이 1.182로 가장 작고, 프로피온산이 2.0709로 가장 큰게 나타났다. 즉 프로피온산이 뷰틸산, 발레르 산, i-발레르산, i-뷰틸알코올에 비해 희석배수의 변화폭이 크게 나타났다.

3. 본 연구에 의해 구해진 상관관계식을 이용하여 악 취강도 1~5도에 대한 물질별 희석배수를 산정한 결과, 물질별 악취강도 2.5와 3.0에 해당하는 희 석배수는 i-뷰틸알코올 각각 24.9, 56, 프로피온산 9.2, 16, 뷰틸산 17.8, 36, 발레르산 31.3, 74, i-발 레르산 49.2, 130 이며 5개 물질에 대한 희석배수 의 기하평균은 각각 22.9, 50.1로 나타났다.

4. 10개 지정악취물질의 악취강도 1도 증가에 따른 희석배수 증가는 약 3~7배 커짐을 알 수 있었다.

프로피온산의 희석배수 증가는 약 3배로 가장 작 고 다음은 톨루엔 약 3.8배 순이며, i-발레르산의 경우는 약 7배로 가장 크고 다음은 발레르산 5.6 배, 메틸에틸케톤 5.28배, i-뷰틸알코올 약 5배 순 으로 나타났다.

본 연구결과는 현재 적용되고 있는 부지경계선에서 의 복합악취 농도 규제기준에 대한 개선방안 및 지정 악취물질들의 악취강도와 물질농도, 희석배수간의 관 계 및 특성연구 등의 기초 자료로 사용될 수 있을 것으 로 판단된다.

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