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대기개선융자안내

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연구과제명 시화산업단지내 SO2 고농도지역의 발생 원인분석 및 개선 대책
연구책임자 김정근(한국산업기술대학교)
사업년도 2005년
사업구분 대기환경
제목
시화산업단지내 SO2 고농도지역의 발생 원인분석 및 개선 대책
연구의 목적 및 필요성
2004년도 기준으로 시화반월지구의 SO2 농도는 국지적으로 높은 분포를 나타내고 있으며, 특히 시화공단과 반월공단의 접도구역은 SO2의 농도가 지속적으로 환경부 대기오염기준치를 초과하는 50 ppb 이상을 나타냄.
시화지구의 대기환경 개선을 위해 이 지역에 대한 개별오염원(용해로, 소각로), 열원설비 및 용량, 사용연료, 대기오염 기여도 등을 조사하고, 집단에너지 시설 혹은 청정에너지로 대체시 대기오염저감 효과 및 지역적 대기환경개선 효과를 검토할 필요가 있음.
시흥시 및 안산시 지역의 대기오염총량제 시행과 관련하여 개선효과를 제시할 필요가 있음.
연구의 내용 및 범위
연구개발의 최종 목표
본 연구의 대상지는 개별 열원설비 및 발전시설을 운영하는 시화·반월 공단 지역이며, 최종목표는 다음과 같이 크게 5가지 분야로 구분됨.
① 연구 대상지내 업체들의 개별 열원 설비용량, 사용연료 조사, 대기오염물질량 계산
② 연구대상지의 SO2 오염도 측정 및 VOC 오염물질과의 연계분석
③ SO2 오염도 공간분포 조사 및 분석, 국지기상과 연계분석
④ 집단에너지 시설로 대체시 대기오염 총량산정 및 저감효과 제시
⑤ 대기오염 개선방안 및 정책제안
연구결과
본 과제에서 수행한 연구 결과는 다음과 같음.

 연구 대상지 업체의 개별열원업체의 설비용량, 사용량, 연료 조사
- 연구대상지의 개별열원, 용해로, 대형소각로를 가지고 있는 업체 (97개)의 보일러용량, 연료사용량 및 사용연료 종류 등을 조사하여 대기오염물질량을 계산한 결과, SO2의 발생량은 107.87 kg/hr(년간 발생량 944 ton)로 나타났다. 이 들 업체로부터 발생되는 SO2의 년간 대기오염물질량은 시흥시 전체 발생량의 약 20% 수준으로 나타났다. 또한 블록별 SO2의 발생량을 조사한 결과, 5라(19.45 kg/hr), 5바(19.60 kg/hr), 4다(14.46 kg/hr), 5다(8.48 kg/hr), 반월607지역(9.5 kg/hr) 등의 블록이 다른 블록보다 SO2 발생량이 많은 것으로 나타났다.

국지 기상관측 및 바람장 분석 평가
- 본 연구 대상 지역의 국지 기상과 바람장을 조사 및 분석하기 위해 국지기상 관측을 수행한 결과, 여름철의 주풍향은 남서풍과 서풍, 및 동남풍 계열의 바람이 지배적으로 나타났다. 가을철 주간의 바람특성은 주간에는 주로 북서풍이 주풍향으로 비교적 강하게 부는 것으로 나타났으며, 남서풍과 북풍 계열의 바람이 부풍향으로 발달하는 것으로 분석되었다. 연구대상지의 겨울철 주풍향은 북풍이 지배적인 가운데 북동풍 계열의 바람이 매우 우세한 것으로 관측되었다. 이는 여름철에 남서풍이 우세한 것과는 대조적으로 가을철부터 북서풍 계열의 바람이 우세하다가 겨울철에는 북풍계열의 계절풍이 발달하는 것으로 분석되었다.

● Passive Sampler에 의한 SO2의 공간분포 조사
- 여름(7월), 가을 (10월), 겨울(1월) 등 3회에 걸쳐 연구대상지에서 passive sampler에 의한 SO2 농도(40개소)를 측정한 결과, 일부 지역은 60~80 ppb의 높은 오염도를 나타내었다. 여름철 SO2의 확산분포는 대기오염물질의 주요 발생지인 시화 및 반월공단에서 북동쪽으로 확산되는 것으로 나타났다. SO2의 오염도는 해안지역에서 약 11 ppb로 나타났으며, 북동쪽으로 진행하면서 확산농도는 37 ppb에서 76 ppb로 가중되는 현상을 나타내었다. 가을철 SO2의 확산분포는 대기오염물질의 주요 발생지인 시화 및 반월공단에서 전반적으로 동쪽으로 확산되는 것으로 나타났다. SO2의 오염도는 해안지역에서 약 20~30 ppb로 나타났으며, 5라와 5바를 중심으로 북쪽 및 동쪽으로 확산되면서 확산농도는 30 ppb에서 50 ppb로 나타났다. 겨울철 SO2의 확산분포는 아황산가스의 주요 배출원이 위치한 시화공단의 5라 및 5바 블록을 중심으로 확산되는 것으로 나타났다. SO2의 오염도는 북동쪽에서 남서방향으로 약 25~50 ppb로 나타났다. 또한 5다 블록과 인접한 안산시 지역의 대기오염도 역시 40 ppb 이상인 것으로 조사되었다.


그림 1. 여름, 가을, 겨울의 SO2 확산 분포도

연구결과의 활용계획
● Passive sampler에 의한 VOCs 측정
연구대상지의 18개소의 VOCs농도를 측정하여 SO2 확산분포도와 비교하였다. 조사 분석한 결과, 4바 지역(11 site)이 VOCs 농도가 높게 나타났으나 이 지역의 SO2 농도는 다른 지역보다 낮게 나타나 개별열원과 VOCs와의 상호 연관성이 없는 것으로 나타났다.
● 집단에너지 시설로 대체시 대기오염 총량산정 및 저감효과 제시
연구기간중인 05년 9월 신대양제지(5라)등의 개별열원을 사용하는 업체가 집단에너지로 교체되어 SO2 총발생량이 년간 944 톤/년에서 708톤/년으로 약 25% 감소하였다. 또한 5바 지역의 유한화학등도 개별열원에서 집단에너지로 교체할 예정에 있어 2006년도 이 지역의 SO2 총발생량은 570 톤/년까지 감소할 것으로 예상된다. 그러나 5다와 4다, 4나 지역의 제강 및 제지공장에서 발생되는 SO2량을 감소시키지 않는다면 이 들 지역은 여전히 SO2 고농도 지대로 존재하게 될 것 이다. 따라서 이들 지역의 B-C유 사용업체들을 청정연료인 LNG 혹은 열병합에너지로 교체하면 발생 SO2 량을 95% 이상 감소시킬 수 있어 SO2 고농도 문제를 해결할 수 있다고 사료된다. 특히 열병합에너지로 교체는 이지역의 SO2농도를 낮출 뿐 만 아니라 먼지, NOx, CO등도 함께 낮추어 이 지역의 대기질 개선 효과가 클 것으로 예상된다.
   
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