휘발성유기화합물질 (VOCs) 자동측정망운영 339 휘발성유기화합물질 (VOCs) 자동측정망운영 대기중벤젠, 톨루엔등인체유해물질농도를연속측정하여지역오염도평가자료로이용 오존생성전구물질파악과발생빈도, 오존생성기여도평가등 VOCs 오염저감을위한기초자료확보 1. 조사개요 조사지점및운영기간 장림동측정소 : 2012년 1월 ~ 12월 학장동측정소 : 2012년 1월 ~ 12월 운영방법 자료점검 : 측정소에연결된인터넷으로실시간운영상태점검 자료운영 : 매시간자료생성, 매월자료분석및보고서작성 자료분석 : 매월 1회취합및보고서작성 분석기기 : GC-FID 측정 : VOCs(Volatile Organic Compounds) 56개 1) Benzene류 VOC(C2~C3류 ) VOC(C4류 ) VOC(C5류 ) VOC(C6류 ) VOC(C7류 ) VOC(C8류 ) VOC(C9류 ) VOC(C10~C12류 ) 톨루엔, m/p-자일렌, 스타이렌, o-자일렌에탄, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, 아세틸렌 i-부탄, n-부탄, trans부텐,1-부텐, cis2부텐시클로펜탄, i-펜탄, n-펜탄, trans2 펜텐, 1-펜텐, cis2펜텐, i-프렌 22DM부탄, 23DM부탄, 2메틸펜탄, 3메틸펜탄, n-헥산, 1-헥센, MC펜탄, 벤젠, 시클로헥산 24DM펜탄, 2메틸헥산, 23DM펜탄, 3메틸헥산, n-헵탄, MC헥산 224TM 펜탄, 234TM 펜탄, 2메틸헵탄, 3메틸헵탄, n-옥탄, 에틸벤젠 n-노난, i-p벤젠, n-p벤젠, m-e톨루엔, p-e톨루엔, 135TM 벤젠, o-e톨루엔, 124TM 벤젠, 123TM 벤젠 n-데칸, m-de 벤젠, p-de벤젠, n-운데칸, n-도데칸 담당부서 : 산업환경과 ( 309-2956) 과장 : 권동민, 담당자 : 유숙진
340 부산광역시보건환경연구원보제 22-2 권 / 2012 년 2. 조사방법 측정소위치 장림동측정소 - 위치 : 사하구장림1동주민자치센터 ( 옥상 ) - 지리적특징 : 북쪽과서쪽에장림공단, 남쪽공업지역위치동쪽과남동방향아파트등대규모주거지역위치 VOCs 추정오염원 - 북쪽, 서쪽에위치한신평 장림산업단지와남쪽에위치한공업지역의섬유, 제강, 제철, 기계금속등대기배출업소 - 운송용대형화물차량에서발생하는배기가스 학장동측정소 위치 : 사상구학장동학장초등학교 ( 옥상 ) 지리적특징 : 사상공업단지안에위치 VOCs 추정오염원 - 사상공업단지에위치해있는주물, 기계가공, 사료제조, 고무등의대기오염배출업소 3. 조사결과 한국주철관 신평장림산업단지 사상공업단지 공업지역 장림하수처리장 장림동측정소 상업지역 학장동측정소 악취관리지역 ( 피혁공업사업협동조합 ) 은수산 공업지역 주거지역 대흥사료 대한산업 신평장림산업단지 주은 케스텍코리아 주거지역 장림동측정소 학장동측정소 장림동측정소 장림동측정소의 2012년주풍향은서북서풍과서풍으로나타나, 서쪽에위치해있는악취관리지역의영향을비교적많이받았을것으로판단. 또한, 2분기에는주풍향이동풍계열로나타나다른분기와비교시악취관리지역의영향을비교적적게받은것으로조사. 학장동측정소 학장동측정소의 2012년주풍향은서북서풍과남남동풍으로조사.
휘발성유기화합물질 (VOCs) 자동측정망운영 341 따라서, 학장동측정소의지리적위치로인해사상공업단지에서배출되는악취오염물질의영향을주로받았으며특히측정소남쪽에위치한업체들의영향을많이받았을것으로예상. 장림동 학장동 악취측정망월별주풍향및평균풍속 (m/s) 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월 2012 년 장림동풍향서북서서북서북서서북서동남남동남남서동서서서북서서북서서북서서풍속 2.7 2.6 2.5 2.5 2.1 3.0 2.1 2.4 2.2 2.3 3.0 3.0 2.5 학장동풍향동북동동북동동서북서남남동동서북서남남동동서남서남서동북동서북서풍속 2.2 2.2 2.9 3.3 2.8 2.2 3.3 3.4 2.6 2.1 2.4 2.2 2.7 4. 운영결과 측정 VOCs 중악취물질 모두악취배출허용기준이내 - 측정 VOCs 56개중 3개 (Toluene, m,p-xylene, tyrene) 사업장배출허용기준은있으나, 환경기준은없음 - 측정농도 최소감지장림동측정소 (ppb) 학장동측정소 (ppb) 농도 2012 2011 2012 2011 Toluene 330 6.326 8.242 10.256 22.480 m,p-xylene 41 1.288 1.296 1.020 1.921 tyrene 35 0.267 0.201 0.518 1.986 1. 최소감지농도 : 무엇인지는모르지만냄새의존재를느끼는농도 2. 배출허용기준 ( 공업지역 ) : 톨루엔 30,000 ppb, 자일렌 2,000 ppb, 스타이렌 800 ppb
342 부산광역시보건환경연구원보제 22-2 권 / 2012 년 - 2012년장림동과학장동측정소의톨루엔, m/p-자일렌, 스타이렌 3개악취물질은울산및온산공단, 여수공업지역과비슷하거나약간높은것으로나타났다. 그러나 3개물질모두악취최소감지농도의 0.8 ~ 3.1% 수준의낮은농도로감지되어코로감지되지않는수준인것으로조사되었다. 장림동과학장동측정소모두톨루엔과 m/p-자일렌이전년대비감소한것으로조사되었으며스타이렌은장림동측정소에서소폭증가한것으로조사되었다. 주요공업지역의 VOCs 농도 구분 울산공단 온산공단 대구공업지역여수공업지역광양주거, 공업 장림동 학장동 Toluene 2.01 6.43 15.83 3.25 0.94 6.33 10.26 m,p-xylene 1.91 2.98 1.21 2.50 0.75 1.29 1.02 tyrene 23.61 0.06 0.09 0.25 0.01 0.27 0.52 Benzene 1.59 1.41 0.97 1.09 0.40 0.37 0.41 ( 자료출처 : 산업단지에서벤젠등 VOCs 측정결과, 영남대학교백성옥 ) 주요검출물질발생현황 시간대별농도변화를살펴보면, 학장동은톨루엔이출퇴근시간과조업시간에높은농도를나타내었다. 자일렌과벤젠은장림동과학장동에서시간당평균농도가비슷한것으로조사되었으며조업시간, 출퇴근시간과어느정도관계있는발생패턴을보이는것으로조사되었다. W W 100 90 80 70 60 50 40 30 E 0.6-2.0 E m/s E W E W 6 5 4 3 2 1 E 0.6-2.0 E m/s E W E W 140 120 100 80 60 40 E 0.6-2.0 E m/s E W E W 6 5 4 3 2 1 E 0.6-2.0 E m/s E E Toluene( 장림동 ) Benzene( 장림동 ) Toluene( 학장동 ) Benzene( 학장동 ) 주 )
휘발성유기화합물질 (VOCs) 자동측정망운영 343 오염장미에서장림동은남, 서계열의바람, 학장동은동풍계열의바람의영향을많이받고있는것으로조사되었다. 학장동은특히 3.1 m/s 이상의빠른풍속일때높은농도의오염물질이감지되고있는것으로조사되었다. 따라서학장동측정소주변에어느정도거리를두고산재해있는공업지역의영향을직접적으로받고있는것으로예측되어진다. 주 ) 오염장미 : 풍속에따른오염물질의농도별분포를풍배도위에나타낸그림 환경기준 2012년벤젠농도는장림동측정소 0.365 ppb, 학장동측정소 0.409 ppb로타공업지역 ( 온산공단 1.41 ppb, 대구공업지역 0.97 ppb 광양주거및공업지역 0.40 ppb) 등과비교시낮았으며, 측정된농도는대기환경기준 (1.5 ppb이하 ) 의 24 ~ 27% 수준으로조사되었다. 환경기준 : 벤젠 (1.5 ppb이하 ) 환경기준 장림동측정소 (ppb) 학장동측정소 (ppb) 2012 2011 2012 2011 벤젠 (C 6 H 6 ) 1.5 ppb 0.365 0.347 0.409 1.488 벤젠의배출원 : 생산공정 ( 석유제품, 제철, 유 무기화학등 ) 56.5%, 도로 ( 차량 ) 17%, 비도로 ( 선박, 비행기등 ) 14%, 폐기물처리 ( 소각 ) 6.5%, 연료연소시설 ( 발전, 난방, 제조업등 ) 1.9%, 기타 4.1%( 국립환경과학원자료 ) 오존생성기여율평가 장림동측정소 - 장림동의오존생성기여율은 toluene이 16.3%, cis-2-pentene 이 8.0%, ethylbenzene 이 7.0% 로조사되었다. - 전년도와비교시 toluene( 전년 28.0%) 을비롯한 BTEX물질은낮은농도로조사되어, 상위 10개물질이차지하는오존생성기여율이낮게측정되었다. 이는주요검출물질외의다른물질의농도가높은것을간접적으로나타내고있다. - VOCs 주요 10개검출물질의오존생성기여율은 64.4%( 전년 74.5%) 로전년과비교시낮게측정되었다. - 전년도주요 10개검출물질에포함되지않았던 cis-2-pentene 과 3-Methylpentane이오존생성기여율에서높은비중을나타내었으며, 전년도에포함되었던 1,2,3-Trimethylbenzene, n-dodecane, m-ethyltoluene 은포함되지않았다. - 장림동측정소주요검출물질 (2012년)
344 부산광역시보건환경연구원보제 22-2 권 / 2012 년 2012 년 2011 년 평균농도 POCP 오존생성기여율 (%) 평균농도 POCP 오존생성기여율 (%) Toluene 6.3 55 16.3 Toluene 8.2 55 28.0 cis-2-pentene 2.4 95 8.0 1,2,4-Trimethylbenzene 1.0 120 10.0 Ethylbenzene 2.2 60 7.0 m/p-xylene 1.3 95 8.8 m/p-xylene 1.3 95 6.6 Ethylbenzene 1.8 60 7.8 1,2,4-Trimethylbenzene 0.8 120 6.1 o-xylene 0.9 65 4.3 Isoprene 1.7 100 6.0 1,2,3-Trimethylbenzene 0.4 115 4.0 3-Methylpentane 2.2 40 3.9 p-diethylbenzene 0.7 65 3.9 p-diethylbenzene 0.8 65 3.6 n-dodecane 0.6 45 3.0 1-Hexene 1.6 50 3.5 n-decane 0.6 45 2.6 o-xylene 1.0 65 3.4 m-ethyltoluene 0.3 80 2.1 주요물질의오존생성기여율 (%) 64.4 주요물질의오존생성기여율 (%) 74.5 학장동측정소 - 학장동의오존생성기여율을살펴보면 toluene 이 29.5%, m/p-xylene 이 5.8% cis-2-butene 이 5.6 % 로조사되었다. 특히학장동측정소 toluene 의오존생성기여율 은장림동 (28.0%) 보다다소높은수준을나타내고있었다. - 학장동에서는장림동의주요 10 개검출물질에포함되지않았던 2-Methylheptane 이비 교적높은비율로포함되고있었다. - 학장동측정소주요검출물질 (2012 년 ) 2012 년 2011 년 평균농도 POCP 오존생성기여율 (%) 평균농도 POCP 오존생성기여율 (%) Toluene 10.3 55.0 29.5 Toluene 22.5 55.0 40.9 m/p-xylene 1.0 95.0 5.8 m/p-xylene 1.9 95.0 7.0 cis-2-butene 1.8 100.0 5.6 Ethylbenzene 3.0 60.0 6.9 Isoprene 1.4 100.0 5.3 Isoprene 2.1 100.0 5.0 1,2,4-Trimethylbenzene 0.6 120.0 5.1 Propane 7.7 40.0 4.8 Ethylbenzene 1.4 60.0 4.9 1,2,4-Trimethylbenzene 0.8 120.0 4.3 Propylene 1.8 105.0 4.6 o-xylene 1.3 65.0 3.3 2-Methylheptane 1.4 50.0 4.5 n-dodecane 1.2 45.0 3.2 1,2,3-Trimethylbenzene 0.4 115.0 3.1 n-octane 1.0 50.0 2.1 o-xylene 0.7 65.0 2.9 Methylcyclopentane 1.4 50.0 2.1 주요물질의오존생성기여율 (%) 71.3 주요물질의오존생성기여율 (%) 79.6 휘발성유기화합물 (VOCs) 이오존의생성에기여하는정도는 VOCs 의농도와 VOCs 자체가가지고있는광화학오존생성잠재력 (POCP: Photochemical Ozone Creation Potential) 의영향을받는것으로알려져있다. POCP 평가방법은 Ethylene 을기준물질 (POCP=100) 로하여대기중 OH-와의반응성정도에의한평가방법이일반화되어있다.
휘발성유기화합물질 (VOCs) 자동측정망운영 345 5. 결론 VOCs 56 종은최소감지농도 ( 악취 ) 이하로검출되었다. VOCs 중악취물질인톨루엔, m/p-자일렌, 스타이렌이최소감지농도 ( 악취 ) 의 0.8 ~ 3.1% 로낮은농도로조사되었다. 2012년벤젠농도는장림동측정소 0.37 ppb, 학장동측정소 0.41 ppb로대기환경기준 (5 μg / m3 =1.50 ppb) 이하로조사되었다. 시간대별농도변화는학장동은톨루엔이출퇴근시간과조업간에높은농도를나타내었다. 자일렌과벤젠은장림동과학장동에서시간당평균농도가비슷한것으로조사되었으며조업시간, 출퇴근시간과어느정도관계있는발생패턴을보이는것으로조사되었다. 장림동측정소주요검출물질 (10종) 의오존생성기여율은 64.4% 이며학장동은 71.3% 로조사되었다. 장림동은측정소서쪽에위치한악취관리지역의영향을주로받고있는것으로조사되었으며학장동은주변에산재해있는공업지역의영향과특히측정소남쪽에위치한업체의영향을집중받고있는것으로조사되었다. VOCs의최소감지농도 (Threshold Limit Value, TLV) 2012년학장동및장림동측정소의시간평균농도 (ppb) 연번 구분 최소감지측정농도최소감지측정농도농도연번구분농도 (ppbv) 장림동학장동 (ppbv) 장림동학장동 1 Toluene 330 6.326 10.256 29 Benzene 2700 0.365 0.409 2 m/p-xylene 41 1.288 1.020 30 Cyclohexane - 0.173 0.475 3 tyrene 35 0.267 0.518 31 2,4-Dimethylpentane 940 0.109 0.125 4 o-xylene 380 0.957 0.741 32 2-Methylhexane - 0.156 0.323 5 Ethane - 0.935 0.069 33 2,3-Dimethylpentane 4500 0.068 0.071 6 Ethylene - 0.638 0.261 34 3-Methylhexane 840 0.202 0.288 7 Propane 1500000 0.092 1.383 35 n-heptane 670 0.304 0.511 8 Propylene 13000 0.039 1.830 36 Methylcyclohexane 150 0.311 0.222 9 Acetylene - 0.01 0.002 37 2,2,4-Trimethylpentane 670 0.353 0.201 10 isobutane - 0.004 0.005 38 2,3,4-Trimethylpentane - 0.488 0.076 11 n-butane 1200000 0.001 0.001 39 2-Methylheptane - 0.194 1.396 12 trans-2-butene - 0.001 0.004 40 3-Methylheptane - 0.183 0.217 13 1-Butene 360 0.018 0.072 41 n-octane 1700 0.668 0.588 14 cis-2-butene 0.038 1.755 42 Ethylbenzene 170 2.161 1.354 15 Cyclopentane 2500 0.003 0.074 43 n-onane 2200 0.387 0.399 16 Isopentane 1300 0.048 0.004 44 Isopropylbenzene 8.4 0.168 0.192 17 n-pentane 1400 1.122 0.002 45 n-propylbenzene 3.8 1.051 0.208 18 trans-2-pentene - 0.28 0.001 46 m-ethyltoluene 18 0.099 0.370 19 1-Pentene 100 0.969 0.000 47 p-ethyltoluene 8.3 0.282 0.051 20 cis-2-pentene - 2.364 0.001 48 1,3,5-Trimethylbenzene 170 0.247 0.185 21 Isoprene 48 1.73 1.373 49 o-ethyltoluene 74 0.303 0.185 22 2,2-Dimethylbutane 20000 0.781 0.007 50 1,2,4-Trimethylbenzene 120 0.836 0.624 23 2,3-Dimethylbutane 420 0.028 0.010 51 1,2,3-Trimethylbenzene - 0.346 0.397 24 2-Methylpentane - 0.475 0.315 52 n-decane 620 0.556 0.593 25 3-Methylpentane 8900 2.215 0.523 53 m-diethylbenzene 70 0.396 0.175 26 n-hexane 1500 0.883 0.152 54 p-diethylbenzene 0.39 0.819 0.224 27 1-Hexene 140 1.622 0.255 55 n-undecane 870 0.514 0.366 28 Methylcyclopentane 1700 0.171 0.695 56 n-dodecane 110 0.446 0.347