향기로운 ......
대기오염과 관련 있는 오염원의 종류에 대하여 알아 본다. 관련 법규, 규정, 또는 데이타들이 2000년 전후의 비교적 오래 전의 내용들이지만, 대기환경에 관한 관리 요소나 문제점 등을 이해하는데 도움을 주기 위하여 게제한 것임을 참고 하기 바란다.
■ 냄새와 악취
. 악취의 정의
대기환경보전법에서는 악취를 "황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 기타 자극성 있는 기체성 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새"라고 정의하고 있다. 즉, 악취라 함은 여러 가지 성분이 혼합된 상태로 존재하면서 사람의 후각을 자극하여 인간의 쾌적한 정서생활과 나아가서는 건강에 피해를 주는 나쁜 냄새를 의미한다.
. 악취의 성질과 특성
악취의 원인이 되는 물질은 그 종류가 대단히 많을 뿐만 아니라 악취물질 간의 복합적인 작용이나 후각의 개인적인 차이 등으로 인하여 느끼는 정도나 피해정도를 일률적으로 나타내기가 어려워 대기오염 중에서도 가장 까다롭고 해결하기 어려운 공해문제중의 하나로 취급하고 있다.
일반적으로 습관화되지 않은 냄새나 계속적으로 발생하는 냄새는 악취로 느껴지는 경우가 많아 악취와 향기를 단정적으로 구별하기란 애매한 것이며. 또한 악취를 느끼는 정도는 악취물질의 농도뿐 만 아니라 정신적, 육체적 상태 및 환경조건에 따라서도 피해의 정도가 다르게 나타나므로 악취에 대한 불쾌감을 일정한 기준이나 측정방법에 따라 평가하기란 매우 곤란하다. 즉, 생활환경과 사람의 심리적 판단에 따라 악취를 느끼는 양상이 다르게 나타나므로 악취물질의 농도만을 가지고 악취오염 상태를 나타내기는 매우 어려운 것이다.
. 감각공해로서의 악취
인간은 생명이 존재하는 동안은 호흡에 의해 공기 중에 포함되어 있는 여러 가지 냄새를 접하게 되는데 악취는 호흡에 따라 곧 감지되므로 민감한 반응을 나타내게 된다. 악취에 의한 피해는 주로 심리적 또는 생리적 영향이라 볼 수 있는데 경제발전과 더불어 생활수준이 향상됨에 따라 악취에 대한 관심도는 점차 높아지고 있다.
악취에 의한 피해는 주로 발생원과 인접하고 있는 가까운 지역이나 발생원과 주택이 혼재하고 있는 지역에서 나타나고 있는데 대부분 작업과정에서 발생한 악취가 일정한 배출구가 없이 창문 또는 벽이나 칸막이가 없는 노출된 작업장에서 밖으로 비산 되는 경우가 많으며 송풍기나 닥트를 이용한 배출 또는 보일러 연소가스와 혼합된 상태로 굴뚝을 통하여 배출되기도 한다. 이렇게 배출된 악취물질은 저기압이나 기온역전 등 대기확산이 불량한 기상조건에서는 발생원주위 뿐만 아니라 원거리까지 영향을 미치게 되는데 특히 풍향, 풍속, 등 기상조건이 피해의 정도를 좌우하는 주요 원인으로 작용하고 있다.
. 악취 발생원
악취로 인한 진정이나 피해는 대부분 제한된 일정지역에서 문제로 대두되고 있는데 악취를 배출하는 발생원은 공장이라고 말하기 어려운 작은 규모에서부터 규모가 큰 화학공장에 이르기까지 매우 다양하다.
악취를 심하게 발생하는 공장은 동식물성 물질을 주원료로 하는 도살장, 양돈양계장, 피혁공장, 사료공장, 비료공장, 분뇨처리장, 수산물가공공장, 식물공장과 화학적 발생원인 펄프공장, 석유정제공장, 고무공장, 인쇄공장, 도장공장, 유기합성공장 등을 예로 들 수 있다.
자연계에서 일어나는 미생물에 의한 단백질의 분해, 도시하수의 혐기성 분해 등 자연발생적인 악취의 양이 인위적인 발생량보다 훨씬 많은 것으로 알려져 있으나 넓은 지구공간에서의 자연농도는 대단히 낮으므로 크게 문제되지 않는다.
대기환경보전법에는 사업장에서 발생하는 대기오염물질의 규제와 함께 주민의 주거생활을 보호하기 위한 생활악취의 규제를 별도로 명시하여 농수산물 도매시장 또는 공판장, 도축장, 축산업, 출판사 및 인쇄소, 고물상 등에 대하여 규제기준과 내용을 따로 명시함으로써 악취에 대한 피해를 줄이도록 법으로 규정하고 있다.
공장에서 발생되는 악취 물질들은 공정에 따라 단일성분 또는 여러 가지 성분이 혼합된 상태로 발생하는데 업종뿐 만 아니라 기업규모, 작업방법, 가공공정, 관리방법, 기후조건 및 입지장소 등에 따라 취기의 정도에 상당한 차이가 있다.
. 악취에 의한 인체의 영향
대기 중에 함유되어 있는 각종 냄새물질은 인간의 호흡 시 후각을 통하여 감지되므로 곧 반응을 나타내게 된다. 상쾌한 냄새를 맡으면 자기도 모르게 깊은 숨을 들이마시고 악취가 나면 반사적으로 호흡을 일시적으로나마 정지하게 된다.
악취의 주 원인물질(황화수소, 암모니아, 메르캅탄류, 아민류 등)은 대부분 감지한계 농도(냄새를 감지할 수 있는 최저농도)가 대단히 낮아 ppm(백만분의 1) 단위 이하를 나타내고 있으므로 심리적인 영향 또는 미미한 생리적 피해만을 나타낼 뿐 높은 농도로서 장기간의 폭로가 아니면 크게 문제 시 되고 있지 않다.
고농도의 경우는 일반적으로 악취물질로서 보다는 유해가스로 취급하여 별도로 각 유해물질에 따른 배출허용기준을 법으로 정하여 규제하고 있다.
악취에 의한 인체 영향은 주로 감각적인 것으로 불쾌감, 혐오감을 들 수 있으며 그 외에 눈이나 호흡기계 점막의 자극, 혈압이나 맥박의 변화 등을 일으킨다.
악취로 취급되는 물질들은 대부분 저농도이므로 생리적으로는 크게 영향을 주지 않으나 식욕감퇴, 구토, 두통, 불면, 앨러지 증상 등의 원인이 되고 있으며 또한 심리적 영향에 의한 정서생활의 방해, 작업능률의 저하뿐만 아니라 그 지역사회주민의 자존심을 상하게 하고 식당, 숙박업 등 서비스업의 부진으로 경제적 손실을 초래하여 지역발전을 저해하는 원인이 된다.
. 주요 화학물질의 최소 감지값
화 합 물 (ppm) 화 합 물 (ppm)
Ammonia 0.1 Formaldehyde 0.50
Methyl mercaptane 0.0001 Acrolein 0.0085
Hydrogen sulfide 0.0005 Acrylonitrile 8.8
Dimethyl sulfide 0.0001 Methanol 0.52
Dimethyl disulfide 0.0003 Dimethylamine 0.033
Trimethylamine 0.0001 Methylamine 0.035
Acetaldehyde 0.002 Acetic acid 0.0057
Propionaldehyde 0.002 Benzene 2.7
n-Butylaldehyde 0.0003 Phenol 0.00028
i-Butylaldehyde 0.0009 Carbon disulfide 0.21
n-Valeraldehyde 0.0007 Pyridine 0.063
i-Valeraldehyde 0.0002 Methyl alkyl sulfide 0.00014
i-Butanol 0.01 Carbon tetrachloride 4.6
Ethyl acetate 0.3 Chloroform 3.8
Methyl isobutyl ketone 0.2 Indole 0.00030
Toluene 0.9 Skatole 0.0000056
Stylene 0.03 Ethyl benzene 0.17
o-Xylene 0.38 1,3-Butadiene 0.23
m-Xylene 0.041 Diethyl sulfide 0.000033
p-Xylene 0.058 Ethanol 0.094
Propionic acid 0.002 Ethyl acryrate 0.00026
n-Butyric acid 0.00007 Ethyl mercaptan 0.0000087
n-Valeric acid 0.0001 Methyl ethyl ketone 0.44
i-Valeric acid 0.00005 Sulfur dioxide 0.055
1,2,4-Trimethyl benzene 0.12 Nitrogen dioxide 0.12
1,3,5-Trimethyl benzene 0.17 Methyl acetate 1.7
Acetone 42 Ethyl acetate 0.87
Dichloromethane 160 i-Butyl acetate 0.0080
Trichloroethylene 3.9 o-Cresol 0.00010
Tetrachloroethylene 0.77 m-Cresol 0.000054
(출처 : 환경부, 1999)
. 악취제거 방법
악취를 제거하는 방법으로는 크게 악취물질을 분리 또는 파괴시키는 방법으로 산화법, 효소분해법 및 흡착법등이 있고 단순히 악취를 은폐시키는 방법인 소위 마스킹법이 있다.
산화법은 악취물질을 산화, 분해하고 박테리아, 곰팡이, 바이러스등에 대한 광범위한 살균효과로 악취를 근원적으로 제거하는 방법. 이 산화제의 종류로는 이산화염소(두오존), 차아염소산소다(락스) 및 이산화염소산염 등이 있다.
효소분해법은 식물엑기스를 추출하여 만든 탈취제로 냄새를 분해하는 작용이 있다고 하나 구체적인 성분 및 작용원리는 정확히 밝혀지지 않고 있다.
흡착법은 활성탄 등 표면적이 큰 흡착제를 이용하여 악취물질을 흡착시켜 제거하는 방법.
마스킹법은 천연 또는 인공향을 메틸알콜등 휘발성이 강한 용제에 녹인 후 대기중에 휘산 시켜 악취를 은폐 시키지는 못하나 감각적인 악취문제는 해결할 수 있다.
. 일반적인 5대 악취
| 냄 새 | 성 분 |
| . 땀, 소변냄새 . 채소의 썩는 냄새 . 계란 썩는 냄새 . 생선 썩는 냄새 . 담배 냄새 |
암모니아 메틸메르캅탄 황화수소 트리메틸아민 아세트알데히드 |
휘발성 유기화합물(VOCs) - 포름알데히드(HCHO)와 벤젠, 톨루엔,
클로로포름, 아세톤, 스틸렌 등
카펫 곰팡이, 음식 냄새
바닥재의 방부제
방향제의 메틸알콜, 이소프로판올
소파에 사용된 방부제와 염화메틸렌
벽지, 장판, 가구의 접착제와 방부제의 포름알데히드
. 산업장 별 악취 특성
| 고무공장 | 용제(톨루엔,toluene) 이황화물 메르캡탄류 아세트 알데히드(accetaldehyde) |
- 신나 냄새 - 자극취 - 자극취 - 석유공장 배출 냄새 |
| 합판제조 | 포르말린(formalin) 신나(thinner) 본드 |
- 자극취 - 신나 냄새 - 생고무 냄새 |
| 어분사료제조 | 트리메틸아민(trimethyl amine) | - 생선 썩는 냄새(물고기냄새) - 시궁창, 건어물 냄새 |
| 그라비아인쇄 | 잉크 중의 휘발성분 신나(thinner) |
- 신나 냄새 - 신나 냄새 |
| 페놀수지가공 | 페놀(phenol) | - 의약품 냄새 |
| 페인트제조 | 스티렌 유기용제 키시렌(xylene) 톨루엔(toluene) |
- 양파 썩는 냄새 - 양파 썩는 냄새 - 신나 냄새 |
| 알미늄가공 | 황산 mist 신나(thinner) 수산 mist |
- 자극취 - 신나 냄새 - 산(酸) 냄새 |
| 펄프제조 | 황화수소(hydrogen sulfide) 메틸메르갭탄(methyl mercaption) |
- 달걀 썩는 냄새 - 양배추 썩는 냄새 |
| 주물 (특수주물) |
페놀(phenol) 포름알데히드(formaldehyde) 암모니아(ammonia) |
- 의약품 냄새 - 불쾌한 냄새 - 자극취 |
| 석유정제 | 황화수소(hydrogen sulfide) 메탈메르캡탄(methyl mercaptian) |
- 달걀 썩는 냄새 - 양배추 썩는 냄새 |
| 도장공장 | 유기용제, 톨루엔. 키시렌. 벤젠 | - 자극취 |
□ 먼지
먼지란 대기중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질의 하나로 일명 분진이라고 한다. 보통 0.1∼500㎛의 입경범위를 가지며, 입자의 크기에 따라 무거워서 침강하기 쉬운 것을 강하분진이라 하고, 입자가 미세하고 가벼워서 좀처럼 침강하기 어려워 장기간 대기중에 떠다니는 것을 부유분진이라 한다.
먼지는 주로 고체상 물질이지만, 액체상 물질로 이루어질 수도 있으며, 그 안에 납, 구리, 크롬, 아연, 카드뮴 등과 같은 중금속물질이 들어 있기도 하고, 황산염, 질산염 등과 같은 산성 유해물질이 함유되어 있기도 하다. 이러한 조성은 먼지가 어느 발생원으로부터 나왔는가에 따라 달라지므로 먼지의 성상을 한마디로 정의하는 것은 매우 어렵다.
. 미세먼지
우리나라는 대기중에 부유하고 있는 총부유분진(TSP)과 별도로 인체에 흡입되어 폐포에 침착 될 가능성이 큰 입자영역을 가진 미세한 먼지를 관리하기 위해 직경이 10 ㎛이하인 먼지(PM10)를 대기환경기준 항목으로 설정하여 관리하고 있다 (1995.1)
외국에서는 인체영향 측면을 고려하여 PM10에서 직경이 2.5 ㎛이하인 입자(PM2.5)를 새로운 관리대상 먼지로 설정하기 위한 연구를 시행 중이며, 이들 PM2.5는 2차 생성 먼지들이 중요 구성성분으로 알려져 있다. 우리나라 역시 PM2.5에 대하여 활발한 연구와 측정분석이 진행되고 있다.
. 주요 발생원
먼지
. 화석연료를 사용하는 각종 연소시설(0.5∼30㎛) 및 소각시설(1∼50㎛)
. 유리, 도자기 및 금속의 용융, 용해, 열처리 시설(0.3∼10㎛)
. 화학비료, 석유정제 및 석유화학제품 제조시설 중 소성, 건조, 가열 및 탈황시설(3∼50㎛)
. 시멘트, 코크스, 석탄, 연탄 및 제조시설 등(3∼50㎛)
. 각종 토목, 건축공사장, 채석장, 비포장도로 및 나대지
. 자동차에서 배출되는 매연, 자동차의 운행에 따라 타이어 및 도로의 마모
미세먼지
. 일반적으로 대기중에 부유하고 있는 입자 중 조대입자는 주로 지면에서 비산 된
토양입자나 화산재 등과 같은 자연적으로 발생한 입자들이다.
. 미세입자들은 주로 산업, 운송, 주거활동 등에 의한 연소나 기타 공정으로부터 직접
배출되거나, 1차 배출된 가스상 오염물질이 변환되어 생성된다.
따라서 PM2.5는 황산염, 질산염, 암모니아 등의 이온성분과 금속화합물, 탄소화합물,
그리고 수분 등으로 이루어져 있다.
. PM2.5의 성분별 농도 (단위 : ㎍/m3)
('96년 수도권 3개 측정소에서 PM2.5을 측정 분석한 결과임)
지 점 황산염 질산염 염소화합물 암모니아
불광동 9.0 5.0 3.1 4.2
전농동 4.2 1.7 1.8 1.2
인 천 5.4 3.5 3.2 2.0
(평균) 6.2 3.4 2.7 2.5
. 독성 및 영향
오염경로
발생된 먼지는 공기 중에 부유상태로 존재하면서 식물의 잎에 부착되어 잎의 기공을 막고 햇빛을 차단하여 동화작용, 호흡작용 및 증산작용 등을 저해하여 식물 생육에 악영향을 미치며, 또 호흡을 통해 인체에 침입하여 기관지 및 폐에 부착된다. 이들 입자 중 일부는 기침, 재채기, 섬모운동 등에 의하여 제거되나 일부는 폐포 등에 침착·축적되어 인체에 유해한 영향을 나타낸다.
인체영향
입자상 물질들은 가스상물질에 비해 인체의 폐에 침착 되기 쉽기 때문에 다른 대기오염물질보다 인체 건강에 더 큰 악영향을 초래할 가능성이 있는 것으로 알려져 있다. 특히 사람이 호흡할 때 직경이 10㎛이하인 미세입자들은 호흡기를 통하여 폐에까지 도달하여 침착 될 수 있다고 한다. 미국에서는 이를 근거로 대기환경기준 항목에 PM10을 추가하였다.
먼지는 단독으로 있을 때보다 아황산가스와 함께 있을 때 인체에 대한 피해를 가중시키는 것으로 알려져 있다. 그 입자조성과 크기에 따라 영향을 미치는 범위와 정도가 다르다. 먼지중의 규소는 규폐증을 일으키기 쉬우나 철분은 비교적 영향이 작은 것으로 알려져 있다. 납이나 카드뮴같은 중금속을 함유하는 먼지는 다른 영향을 줄 수도 있다.
폐의 각 부위에 도달하는 정도는 입자의 크기에 좌우되는 데 작은 미세입자일수록 폐 깊숙이 유입될 수 있다. 1㎛이상의 큰 먼지는 대부분 코나 기도의 점막과 섬모에 걸려 객담으로서 배출된다. 이때 기관지를 통과할 수 있는 0.1∼1㎛크기의 먼지가 폐포 내 침착율이 가장 높다. 이러한 경로로 폐포 내에 먼지가 많이 침착 되면 진폐증이나 규폐증이 발생될 수 있다. 우리나라에서도 탄광지역의 일부 근로자에 진폐증이 발생된 것으로 언론에 보도되어 사회문제를 야기 시킨바 있다. 또한 최근 연구결과에 의하면 미세 입자농도의 증가가 주민들의 사망률 증가와 밀접한 관계가 있다고 한다.
. 부유분진과 아황산가스의 장기폭로 시 인체의 영향
먼지(㎍/m3) 아황산가스(SO2) 영 향
(㎍/m3) (ppm)
250 250 0.095 가래의 양이 늘어남
240 130 0.050 호흡기계질환 증가
180 120 0.046 호흡기계질환이 늘고, 폐 기능이 약해짐
230 120 0.046 하부기도질환 증가
93 90 0.037 FVC, FEV 0.75 치의 감소
110 23 0.009 FEV 0.75 치의 감소
180 55 0.021 호흡기계의 모든 증상이 증가, 폐 기능 저하
131 37 0.014 영향 없음
80 66 0.025 영향 없음
㈜ FVC : 강제폐활량 * FEV 0.75 : 0.75초간의 폐의 배기량
특히, 기존의 폐나 심장에 질환을 갖고 있는 성인이나 어린이들의 경우 PM10에 의해 쉽게 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 아직 어떤 성분의 입자가 건강에 해로운 병을 초래하는지 과학적인 검증은 되지 않았지만, 바람에 의해 비산 되는 자연발생원의 입자들보다는 화석연료와 같은 인위적인 배출원에서 발생한 입자들이 더 해로운 것으로 알려져 있다.
. 시정악화에 대한 영향
미세한 입자상 물질이 대기중에 부유할 때 빛을 흡수, 산란 시키기 때문에 시정을 악화시킨다
"수도권지역 시정장애현상 규명을 위한 조사연구('94∼'96)" 결과 빛의 흡수, 산란 기여율이 입자상 물질 95%, 가스상 물질 5%로 나타났으며, 시정이 나쁠 때 미세입자(2.5 ㎛이하의 미세입자 ; PM2.5)의 농도가 증가함을 보였다(최덕일, 1994).
. 규제 법규 및 기준
환경정책기본법 시행령 제3조에 의거하여 미세먼지(PM10)가 환경기준항목으로 설정됨
. 주요 국가별 미세먼지(PM10)의 환경기준 (단위 : ㎍/m3)
한국 일본 미국 네델란드 독일 대만 WHO
('96) ('90) ('90) ('86) ('86) ('75) ('87)
연 평균 80 - 50 - 24 240 -
1달 평균 - - - - - 210 -
24시간 평균 150 100 150 150 - - -
1시간 평균 - 200 - - - - -
30분 평균 - 200 - - 300 - -
㈜ 1시간 및 24시간 평균치는 연간 3회 이상 기준을 초과하여서는 안됨
. 배출허용기준
환경기준을 달성·유지시키기 위하여 연소시설, 소각로 등과 같은 각 배출원에 대하여 배출허용기준을 두게 되는데, 우리나라는 대기환경보전법 제8조 시행규칙 별표에 시설을 구분하여 단계별로 배출허용기준을 설정하고 있으며. 먼지의 경우 배출부과금 대상오염물질로 정해져 있어 배출가스 중 먼지의 농도가 허용기준을 초과할 때에는 1차적으로 개선명령을 받게 되고, 이 개선기간 중 배출되는 먼지에 대해서는 엄격한 배출부과금을 지불하게 되어있다.
. 오염현황
'98년의 경우 대구와 성남에서 미세먼지(PM10)가 환경기준(80㎍/㎥/년)을 초과하였으며, 서울, 인천, 부산 등 대도시에서는 몇 개의 지점에서만 환경기준에 근접하고 있다. '98년 측정한 결과를 보면 연평균농도에서 PM10과 TSP의 농도차이가 크지 않은 것으로 나타났다.
'98년 미국 LA의 년 평균 농도는 40.5㎍/㎥, 24시간평균최대치는 78㎍/㎥이었고, 뉴욕시의 경우는 연평균 56.0㎍/㎥, 24시간평균최대치는 114㎍/㎥으로 보고되었다. '98년 영국 런던의 각 측정소별 24시간 평균치는 18∼24㎍/㎥의 수준을 보였다.
. 방지대책
비산먼지
공사장 출입차량의 세륜, 석탄 등과 같은 야적장에 주기적 물 분사 및 비산 방지망 설치,
도로의 주기적 청소, 비포장 도로의 포장 등이 있다.
배출먼지
전기집진기, 여과집진기, 세정기, 중력식 집진기 등과 같은 방지시설을 배출되는
입자의 특성에 따라 설치, 운영한다.
미세먼지
PM10은 바람에 의해 비산 된 토양 먼지 등 자연적인 입자들이 많이 포함되어 있고,
이러한 입자들은 PM2.5보다 건강학적인 측면에서 덜 중요하므로 앞으로 입자상 오염물질
의 효율적 관리를 위해서는 PM2.5를 환경기준에 포함시켜 측정.감시하는 것이 요구된다.
□ 알데히드류 (Aldehydes)
. 포름알데히드
자극성냄새(냄새역치 : 0.8 ppm)를 갖는 가연성 무색기체로 물에 잘 녹고 살균방부제로 이용되며, 그 수용액은 포르말린으로 알려져 있다. 화학적으로는 반응성이 매우 센 환원제이며, 또한 많은 물질들(젤라틴, 아교 등과 같은 단백질)과 쉽게 결합하여 중합체를 형성한다. 포름알데히드는 피혁제조나 사진건판, 폭약 등을 만들 때에도 이용되며, 또한 강한 반응성을 이용하여 요소계, 멜라민계 합성수지를 만드는 공정 등에 쓰인다.
. 아세트알데히드
아세트알데히드는 반응성이 매우 큰 물질로서 사용상 가장 유의할 점은 화재 및 폭발이다. 액상이나 증기상 모두 다 가연성이 매우 크다. 특히 증기상은 다양한 농도범위에서 공기와 함께 가연성과 폭발성이 큰 물질을 형성한다. 아세트알데히드는 수은촉매를 이용한 아세틸렌 수화반응, 구리촉매를 이용한 에탄올 산화 혹은 탈수소화반응, 파라핀 산화, 촉매로서 팔라듐과 염화구리를 이용한 에틸렌 산화 등과 같은 공정에 의해서 만들어진다. 아세트알데히드는 중요한 화학적 중간물질로서 수많은 반응에 참여하는데, 현재 생산된 총 아세트알데히드의 약 60%는 아세트산 제조에 사용된다.
. 발생원
주요 발생원은 포르말린 제조, 합판 제조, 합성수지 및 화학제품 제조, 소각로, 석유정제, 유류 및 천연가스 연소시설 등으로 매우 광범위하다. 포름알데히드는 또한 실내공기오염의 주요 원인물질로 일반주택 및 공공건물에 많이 사용되는 단열재인 우레아폼 (Urea Formaldehyde Form Insulation)과 이 외에 실내가구의 칠, 가스난로 등에서의 연소과정, 접착제, 흡연 등에 의해 발생된다.
. 인체 영향
1981년 Schenke 등의 보고서에 따르면 우레아폼을 단열재로 사용한 주택에 살고 있는 주민을 조사한 결과, 오랫동안 포름알데히드에 폭로되었을 경우 정서적 불안정,기억력 상실,정신집중의 곤란 등을 유발한다. 동물실험에서는 폐수종, 비염의 증상이 있는 것으로 나타난다. 포름알데히드에 반복하여 노출될 경우 눈, 코 및 호흡기도에 만성 자극을 일으키며 눈꺼풀에 염증을 유발시키는 것으로 알려지고 있다. 또한 이 물질이 수중에 존재할 경우 어패류에 대한 독성(어류에 대한 치사농도 : 50∼100ppm)도 있다.
호흡에 의한 영향을 보면 쥐의 4시간 기준 반수치사농도(LC50)는 250 ppm이고, 고양이는 8시간 기준 반수치사농도가 650 ppm이다. 사람에 대해서는 30 ppm에서 질병증상이 나타나기 시작하며 100 ppm이상에서 1분 이상 노출될 시 심각한 영향을 나타낸다. 실내 또는 지하공간에서 포름알데히드에 의한 오염을 막기위해서 환기 시설을 충분히 가동하여야 하며, 사용시 손이나 피부에 묻었을 경우 그 부위를 비눗물로 깨끗이 씻어야 하고 눈에 들어갔을 경우 깨끗한 물로 15분 이상 씻어야 한다.
또한 아세트알데히드는 점막을 자극하고, 중추신경계에 마취작용을 일으키며, 낮은 농도에서도 기관지 염증뿐만 아니라 눈·코·상부호흡기의 자극을 유발한다. 고농도에서는 두통·마비·기관지 및 폐의 수종을 일으키고, 섭취 시에는 멀미·구토·설사·혼수상태·호흡기 장애 등을 유발한다.
□ 휘발성 유기화합물 (VOC)
휘발성유기화합물(VOC)은 증기압이 높아 대기중으로 쉽게 증발되고, 대기중에서 질소산화물과 공존 시 태양광의 작용을 받아 광화학반응을 일으켜 오존 및 PAN 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질의 총칭이다.
현재 국내에서는 탄화수소 류 중 레이드 증기압이 10.3 킬로파스칼 (또는 1.5 psia)이상인 석유화학제품· 유기용제 또는 기타 물질로 정의되어 있다. VOC는 수 많은 화합물의 총칭이고, 발생원도 다양하여 그 범주를 정하기는 어렵지만 미국에서는 다음과 같이 정의하고 있다.
. 미국 EPA (40 CFR 51.100, February 3, 1992) : VOC는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산, 금속성 탄산염 및 탄산 암모늄을 제외한 탄소화합물로서 대기중에서 태양광선에 의해 질소산화물(NOx)과 광화학적 산화반응을 일으켜 지표면의 오존농도를 증가시켜 스모그 현상을 일으키는 유기화합물질이다. 대표적인 물질들로서 벤젠, 톨루엔, 프로판, 부탄, 헥산 등 광화학 반응성이 에탄보다 큰 318종의 물질과 이들 물질이 포함된 진증기압(True Vapor Pressure : TVP)이 1.5psia 이상인 석유화학제품 및 유기용제 등이다. 단 메탄, 에탄, 메틸클로라이드, 메틸클로르포름, 클로르플로르탄소류 및 퍼플로르탄소류 등 광화학반응성이 낮은 화합물은 제외한다.
. 특징 : 휘발성유기화합물은 산업체에서 많이 사용되고 있는 용매와 화학 및 제약공장 플라스틱의 건조 공정에서 배출되는 유기가스 등까지 매우 다양하며, 저비점 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족화합물 등 우리 생활주변에서 흔하게 사용되는 탄화수소 류 들이 거의 VOC이다. VOC는 독성화학 물질이고(특히 방향족화합물 및 할로겐화 탄화수소물질), 광화학산화물의 전구물질이며(olefin류의 탄화수소가 광화학 반응성이 큼) 성층권의 오존층 파괴물질이기도 하며 또한 지구온난화에도 영향을 미치는 물질이기도 하다.
. 규제대상 VOC : 현재 국내 환경부에서 규제대상 VOC로 고시하고 있는 물질(환경부고시, '98. 7.1.)은 레이드 증기압, 광화학반응성, 물질사용량, 발암성등 유해성을 감안하여 31개를 선정하여 규제하고 있으며 앞으로 규제대상 물질을 점차로 확대하여 나갈 계획으로 있다.
. 국내의 규제대상 VOC 물질 (31종)
| Acetaldehyde | Acetylene | Acetylene dichloride | Acrolein |
| Acrylonitrile | Benzene | 1,3-Butadiene | Butane |
| 1-Butene, 2Butene | Carbon Tetrachloride | Chloroform | Cyclohexane |
| 1,2-Dichloroethane | Diethylamine | Dimethylamine | Ethyl Alcohol |
| Ethylene | Formaldehyde | n-Hexane | Isopropyl Alcohol |
| Methanol | Methyl Ethyl Ketone | Methylene Chloride | Methyl Tertiary Butyl Ether |
| Propylene | Propylene Oxide | 1,1,1-Trichloroethane | Trichloroethylene |
| 휘발유 | 납사 | 원유 |
. 자연계 분포(환경용량) 및 오염원
. 자연적 배출원
습지 등 혐기성 조건 하에서 박테리아의 분해를 통해서 메탄이 생성되어 배출되거나
수목류로부터는 terpene 등이 배출되며
초지(grass land)에서는 주로 ester와 ketone 등이 배출된다.
. 인위적 배출원
고정 배출원(점 오염원, 면 오염원)
용제를 사용하는 도장시설, 석유정제 및 석유화학제품 제조시설, 정유사 및 저유소의
저장시설과 출하시설 및 주유소, 세탁소 및 인쇄소 등 면 오염원에서도 일부분 배출된다.
또한 인간의 일상생활과 밀접한 관계가 있는 소비상품(예 : 실내공기 청정물질, 스프레이)
건축자재(예 : 페인트, 접착제) 등에서도 배출된다.
이동 배출원
자동차, 기차, 선박, 비행기 등의 배기가스에도 다량 포함되어 있다.
. 배출원 별 VOC 배출량
국가마다 약간씩 차이는 있지만 일반적으로 이동배출원인 자동차에서 30∼40%, 도장시설등 용제를 다량 사용하는 시설에서 30∼40%, 주유소 및 석유 저장.출하시설에서 10∼20% 를 차지하며, 세탁소 및 기타 배출원에서 나머지 10∼20% 정도가 배출되고 있다.
. 독성 영향
VOC가 유발하는 최대효과는 NOx 존재 하에서 OH 라디칼 연쇄반응에 관여하여 오존을 시발로 하는 광화학적 산화성 물질을 생성하는 것인데 일반적으로 VOC의 대기중 광화학반응은 다음과 같이 표시될 수 있다.
VOC + 2NO + 2O2 → R'C(O)R" + 2NO2
NO2 + hv (<400nm) → NO + O
O + O2 + M → O3 + M
----------------------------------
VOC + 3O2 → R'(C(CO)R" + 2O3
휘발성유기화합물 들은 물질에 따라 광화학 스모그을 유발시키는 정도가 다른데 이러한 대기중에서의 광화학 반응성 정도는 일반적으로 에틸렌을 기준물질(POCP = 100)로 하여 오존 생성능력(POCP : photochemical ozone creating potential )으로서 표현된다.
. 1,2,4-Trimethylbenzen 및 Acrolein이 120으로 제일 높은 POCP 값을 나타내고 있고
. 일반적으로 올레핀 탄화수소류와 방향족 탄화수소류가 높은 POCP 값을 나타낸다.
. 한편, 메탄 및 클로르포름 등 할로겐화탄화수소류는 낮은 POCP 값을 나타낸다.
. Benzaldehyde는 다른 VOC 들과는 달리 대기중의 NOx와 반응하여 Peroxybenzoyl Nitrate를
생성하는데 이 물질은 대기중의 질소산화물을 감소시켜 오존생성을 억제시키므로 POCP 값이
음수(-35)로 나타나고 있다.
. 대류권 오존생성에 영향을 미치는 VOC는 광화학반응성이 높은 물질이 문제가 되는데,
반응성을 평가하는 수법의 기준이 되는 것은 OH 라디칼과의 반응속도이다.
염소계용제는 광화학반응성은 낮지만 대기중 수명이 길어 오존층 파괴, 지구온난화 유발물질로
인식되고 있고, 또한 인체에 대한 직접적인 발암성도 더 큰 것으로 나타나고 있다.
. 방향족 탄화수소와 할로겐화탄화수소 등은 그 자체로서 건강에 유해하며, 특히 다고리방향족
탄화수소류는 대기중에 미량으로 존재하더라도 발암가능성이 있다.
. 문제점 및 대책
휘발성유기화합물은 단일물질이 아니고 여러 화합물의 총칭이며, 또한 일반 대기오염물질과 다르게 배출원이 굴뚝으로 고정되어 있지 않고 저장시설, 수송수단 및 공정 중에서의 증발 및 누출 등 불특정 배출원으로부터 배출되는 오염 물질이므로 배출원 관리는 주요 배출원별 방지기술 등 시설관리가 주 관리 방법이며 개별 VOC 화합물별 배출량 산정 및 분석에 어려움이 뒤따른다.
VOC 화합물들은 광화학 반응성 및 인체에 대한 발암성 등 유해성이 다르므로 개별 VOC 화합물의 배출현황 및 배출량 산정이 매우 중요하며, 또한 배출되는 수많은 화합물을 측정하기위한 측정방법의 확립, 분석기기 및 분석요원이 확보되어야 한다.
□ 질소산화물
질소산화물에는 안정한 N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5 등과 불안정한 NO3가 존재하며, 대기환경에서 문제가 될 만큼 존재하는 것들은 NO 및 NO2로, 통상 이들 물질을 대기오염 측면에서 질소산화물(NOx)이라 한다.
. NO : 물과 황산에 약간 용해되는 자극성 냄새의 무색 기체로써 대기중에
높은 농도로 배출될 경우 갈색을 띤다.
분자량 : 30, 비중 : 1.34, 녹는 점 : -163.6℃, 끓는 점 : -151.8℃
. NO2 : 알카리 및 클로로포름에 용해되는 자극성 냄새의 적갈색 기체이다.
분자량 : 46.01, 비중 : 1.58, 녹는 점 : -9.3℃, 끓는 점 : 21.3℃
. 생성 및 소멸
. 생성
자연적 생성: 토양중의 세균에 의해 주로 생성된다.
대기중에서 자연적 원인에 의한 농도는 아주 저농도로 문제되지 않는다.
인위적 생성: 화학물질 제조공정, 질산에 의한 금속 등 처리공정,
화석연료를 사용하는 내연 기관 및 연소시설 등이다.
내연기관이나 연소시설에 공급된 공기중의 질소가 고온에서 산화하여 NO가 되고
대기 중으로 배출되어 NO2로 산화된다.
NO 평형농도는 527℃에서 2ppm, 1,538℃, 37,000ppm, 2,200℃, 25,000ppm 이다.
. 소멸
소멸기전 : 질소산화물은 자연계에서 질소순환과정을 통해 생성되기도 하고 다른 물질로 전환되기도 한다. 즉 대기중의 N2 고정에 의해 생성되는 NO2는 다시 수화되 어 질산이 되고, 또한 질산염으로써 지표에 침강하여 유기물의 성장에 필요한 비료가 된다.
배경농도 : 질소 순환계를 통한 질소산화물의 평균 배경농도는 NO가 0.5ppb, NO2가 1ppb정도이다.
. 독성 영향
질소산화물은 식물보다 사람이 피해를 받기 쉽고, NO2는 NO보다 독성이 5∼10배 정도 강하나 도시 대기 중에 존재하는 정도의 저농도에서는 폐 기능과 생리반응에 거의 영향을 주지 않으나 고농도에서는 점막을 심하게 자극하고 메타헤모글로빈을 형성, 기도와 폐에 영향을 준다.
일반적으로 NO나 NO2는 단독으로 존재하기보다는 두 물질이 함께 존재하는 경우가 대부분으로, 두 물질이 고농도일 경우는 눈과 호흡기 등에 자극을 주어 기침, 인두통, 현기증, 두통, 구토 등이 나타난다.
노출량이 많을 경우 호흡촉진, 부정맥, 불안감이 나타나고 심하면 폐수종, 혈압상승 등이 나타나 의식을 잃게 되며, 저농도에 장기간 노출되는 경우에도 만성중독으로 기관지염, 폐기종, 위장병, 불면증 등을 일으키며 혈당의 감소 또는 헤모글로빈의 증가 등을 가져온다.
. 로스앤젤레스 스모그
주로 자동차로부터 배출되는 질소산화물과 탄화수소가 햇빛과 반응하여 생성되는 광화학스모그가 주된 원인물질로 이 지역은 지리적으로 서쪽이 태평양에 접해 있는 분지로서 연간 평균풍속이 2.8m/초이며 북태평양 동부에 반영구적으로 존재하는 고기압의 동쪽 끝에 위치하고 있기 때문에 여름과 겨울에는 항상 침강성 역전층이 형성되므로 도시에서 발생한 오염물질이 상공으로 확산되지 못하고 축적되어 있으면서 강한 햇빛에 의해 광화학반응을 일으켜 스모그를 생성시킨다.
. 1940년, 미국 로스앤젤레스 지역에서 처음 발생하여 식물에 피해를 주었고,
1950년경에는 사람에게도 큰 피해를 준 대기오염사건으로
. 1954년부터 이곳 대부분의 시민이 눈, 코, 기도, 폐 등의 점막에 지속적이고 반복적인 자극과 일상생활에 있어서 불쾌감을 호소하였으며, 가축 및 농작물에 피해를 주었고, 고무제품의 노화등 재산상의 피해도 크게 나타났다.
. 1955년에는 대기 중 오존농도가 0.5ppm을 기록하였으며,
. 1979년 가을에는 주민의 83%가 육체적으로 불쾌하거나 건강에 대한 불안을 호소하였으며, 조사에 의하면 주민 57%는 눈에 통증과 자극을 느꼈고, 4명 중 1명은 두통, 호흡기 자극, 인후염 등을 호소하였다.
. 인체 노출량 관계
질소산화물은 물에 녹지 않기 때문에 상기도를 통하여 호흡기의 심부에 도달해 폐 점막을 해치고 폐 조직에 염증을 일으켜 병원균에 대한 저항성을 약화시키며, 장기 및 조혈조직에도 영향을 미친다.
질소산화물이 인체에 미치는 영향은 농도 및 노출시간과 밀접한 관계를 가진다.
. 규제법규 및 각종 기준
질소산화물(NO2로서)은 환경정책기본법 시행령에 환경기준 항목으로 설정됨
. 주요 국가별 질소산화물 환경기준
| 연 간 | 24시간 | 1시간 | 30분 | |
| WHO(`87) | - | 0.07ppm이하 | 0.2ppm이하 | - |
| 한 국(`93) | 0.05ppm이하 | 0.08ppm이하 | 0.15ppm이하 | - |
| 미 국(`90) | 0.05ppm이하 | - | - | - |
| 일 본(`90) | - | 0.04ppm이하 | - | - |
| 서 독(`86) | 0.04ppm이하 | - | - | 0.1ppm이하 |
. 배출허용기준
질소산화물은 대기환경보전법 제9조와 관련, 시설별 기준은 '98년까지는 기체연료를 사용하는 발전용 내연기관만이 1,200ppm에서 500 ppm으로 강화된 것을 제외하고는 200∼1,400ppm으로 설정되어 있으며, '99년부터는 200∼950ppm을 준수하도록 예시하고 있으나 시설별 세분류가 되어있지 않아 효율적인 관리가 어려운 실정으로 2003년 배출기준에는 시설을 세분화하고 배출농도를 강화 함으로서 배출량을 억제할 수 있도록 추진하고 있다.
. 오염현황
우리나라의 연간 이산화질소 배출량은 청정연료의 공급확대 및 저공해 자동차의 보급 등에 따른 정책효과의 시점에 따라 큰 변동을 보이고 있다. '97년 이산화질소 총배출량은 1,278천톤으로 부문별 발생량을 보면 수송 48%, 산업 30%, 발전 16%, 난방 6%로 수송부문에서의 배출비율이 가장 크게 나타나고 있다.
. 국내 1-3종 배출시설의 NOx 배출량 순위 (ton/yr) (1997년?)
| 배출시설의 NOx 배출순위 | NOx | 백분율(%) |
| 국내 총배출량 | 671,350 | 100.0 |
| 1. 발전시설 | 268,418 | 39.98 |
| 2. 보일러 | 193,286 | 28.79 |
| 3. 시멘트, 석회제조시설 | 81,977 | 12.21 |
| 4. 기타 금속제품 제조, 가공시설 | 23,003 | 3.43 |
| 5. 금속의 용융, 제련 또는 열처리시설 | 19,788 | 2.95 |
| 6. 석유정제시설 | 10,669 | 1.59 |
| 7. 석유화학제품 제조시설 | 9,752 | 1.45 |
| 8. 비누, 세정제 제조시설 | 8,824 | 1.31 |
| 9. 레미콘 제조시설 | 8,754 | 1.30 |
| 10. 유리 및 유리제품 제조시설 | 7,315 | 1.09 |
자동차 등의 증가로 인해 질소산화물 배출량도 증가하는 추세이며 서울, 부산, 대구 등이 고농도로 나타나고 있다.
. 문제점
자체적으로 독성을 갖고 있을 뿐만 아니라 대기중에서 산성비를 유발하고, 광화학 반응을 일으켜 2차 오염물질인 오존 및 PAN과 같은 광화학산화물을 발생시킨다. 저감 대책에 있어서도 연소시의 연료 중 질소 성분보다는 연소공기 중의 질소에 의한 발생이 대부분이므로 연료의 개선으로는 질소산화물 저감 대책이 어렵다.
따라서 연소시설의 개선 및 탈질 기술에 크게 의존해야 하나 국내에서는 이러한 대책이 경제적, 기술적 이유 때문에 아직 널리 보급되지 않고 있다.
. 대책
질소산화물 저감 정책은 자동차 등 이동오염원에 대한 오염 저감을 역점으로 추진해야 한다.
점오염원의 질소산화물의 저감 방법으로는 발생원으로부터 NOx의 배출을 억제하는 방법과 배출가스중의 NOx를 제거하는 방법을 들 수 있음. 이에 따라 2003년 이후 배출기준을 강화 함으로서 방지시설의 설치를 유도할 계획이다.
공장과 같은 고정발생원과 자동차와 같은 이동발생원에 대해서는 서로 다른 대책을 강구해야한다.
고정발생원에 대한 배출억제책으로 저질소 연료의 사용과 저NOx 버너, 다단연소법, 배가스 재순환법 등과 같은 연소개선책이 필요
배가스 처리 측면에서는 선택적 촉매환원법(SCR)과 선택적 비촉매환원법(SNCR) 등이 적용되고 있으며, 최근에는 플라즈마나 전자빔을 이용한 처리방식도 연구
□ 이산화황
분자량 64.07, 비중 2.2630, 녹는점 -72.7℃, 끓는점 -10.2℃, 물에 대한 용해도 : 10.5g/100g
이산화황(SO2)은 물에 대단히 잘 녹는 무색의 자극성이 있는 불연성 가스로써 황산화물(SOx) 중 에서 가장 많은 양을 점하고 있으며, 대기중에서 산화된 후 수분과 결합하여 황산(H2SO4)이 된다.
. 생성 및 소멸
. 생성
자연적 생성 : 화산가스, 광천 등
인위적 생성 : 황성분이 함유된 물질의 연소, 금속의 용융·제련, 황산제조, 석유정제 및
화학비료제조 과 정 등에서 발생한다.
유황 함유 연료의 연소 시 배출가스 중 95% 정도는 SO2, 나머지는 SO3 와 황산염의
형태로 존재한다.
. 소멸
소멸기전 : 배출구에서 고농도 상태로 대기중으로 배출되면서 혼합·희석되며, 대기중에서 물리적 현상에 따라 제거되거나 화학적 반응에 의하여 다른 물질로 변하는 등 자연적으로 소멸된다.
소멸기간 : 대기에서 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간은 약 4시간이고 전체가 소멸되는 데에는 약 25일이 걸린다.
배경농도 : 전 지구적 대기중의 배경농도는 1ppb 정도로 알려져 있다.
. 독성 영향
이산화황으로 오염된 대기에 노출되면 눈이나 코, 상기도의 점막 등을 통해서 감각적인 영향을 받게 되고 잇따라 생리적인 반응이 일어나며, 계속해서 노출되면 그 증상이 악화되어 급성피해가 나타나고, 이 피해가 여러 번 반복해서 일어날 때는 만성피해로 바뀐다.
급성피해로는 불쾌한 자극성 냄새, 시정감소, 생리적 장애, 압박감, 기도저항 증가 현상이 나타나고, 만성피해로는 폐렴, 기관지염, 천식, 폐기종, 폐쇄성 질환 등이 나타난다.
. 세계적으로 유명한 대기오염 사건
사 례 |
Meuse Valley (벨기에) 1930.12월 | Donora (미국) 1948.10월 | London (영국) 1952.12월 | Los-Angeles (미국) 1954년 이후 | 요꼬하마 (일본) 1946년 겨울 |
| 환 경 | 분 지 무풍상태 기온역전 연무발생 공장지역 | 분 지 무풍상태 기온역전 연무발생 공장지역 | 하천평지 무풍상태 기온역전 연무발생 대도시 | 해안분지 -- 기온역전 백색연무발생 대도시 | -- 무풍상태 -- 농연무발생 공장지역 |
| 피 해 | 평상시 사망자 수의 10배, 급 성 호흡기자극 성증 환자발생 | 18명 사망,인구 14,000명중 43% 가 경.중증의 자극증상 발생 | 3주간 4,000명 과잉사망, 그 후 2개월에 8,000 명 과잉사망 | 눈, 코, 기도, 폐 등 점막의 지속적 반복성 자극 | 천식발생 |
| 병 인 | 이산화황, 황산 불소화합물,미세 입자 등 | 이산화황 및 황산 미세입자 등 | 석탄연소 이산화황, 분진 등 | 자동차배기 등 석유계 연소의 NOx, CO, SOx, HC | 불명,대기오염 추정 |
. 런던 스모그 사건
스모그란 smoke와 fog의 합성어로서 대기오염물질이 기온, 풍향, 풍속 등의 기상조건과 지리적 조건에 의하여 지역적으로 그 농도가 높아져 안개와 반응하여 일어나는 대기오염 현상임
. 인체 노출량 관계
대기중의 이산화황은 수용성이 크기 때문에 호흡작용에 의해 그 대부분이 상기도에 흡수 되어 기관지, 눈, 코 등의 점막을 통해 자극을 주며, 농도가 높을수록 호흡을 빨리 하면 할수록 점막에 많이 흡수되고 기관지까지 도달하는 양도 많아져 그 피해도 커지며,
점막에 흡착된 이산화황은 점액과 반응하여 황산을 형성함으로써 결국 염증을 일으켜 세 균과 바이러스에 의한 2차 감염을 쉽게 하고, 이러한 기전으로 안 질환을 일으킨다는 보고가 많으며, 특히 안개가 많고 습도가 높을 때 호흡기질병의 이환율이 높고 사망율도 높다는 보고도 있다.
. 법규 및 각종 기준
환경정책기본법 시행령 제 3조에 동 물질을 환경기준 항목으로 정하고 있으며,
'79년도에 연평균 농도 0.05ppm으로 설정·관리해 오다 '93년 말에 0.03ppm으로 강화
. 주요 국가별 이산화황의 환경기준
| 연 간 | 24시간 | 3시간 | 1시간 | |
| WHO(`87) | 0.015∼0.023 | 0.04∼0.06 | - | 0.13ppm이하 |
| 한 국(`93) | 0.03ppm이하 | 0.14ppm이하 | - | 0.25ppm이하 |
| 미 국(`90) | 0.03ppm이하 | 0.14ppm이하 | 0.50ppm이하 | - |
| 일 본(`90) | - | 0.04ppm이하 | - | 0.10ppm이하 |
| 서 독(`86) | 0.05ppm이하 | - | - | - |
. 배출 허용기준
대기환경보전법 제 9조와 관련하여 시설 및 단계별로 기준을 정하고 있으며,
기준 : 시설별로 '95년까지는 300∼1,950ppm을, '96년∼'98년 사이에는 150∼1,950ppm을, '99년 이후는 150∼650ppm을 준수하도록 강화·예시하고 있으며 2003년 이후 적용 배출기준은 …
. 일반 보일러의 이산화황 배출허용기준
| 구 분 | 기 준(ppm) | 비 고 | |
| '96∼'98 | '99∼ | ||
| 저황유 사용지역 | 540(4) | 540(4) | ( )안은 표준 산소 농도 |
| 기타 지역 | 1,950(4) | 540(4) | |
. 연료규제 : '81년도에 연료유의 황함량 기준을 강화(B-C유 : 4%-S -> 1.6%-S, 경유 : 1%-S -> 0.4%-S)하여 서울을 시작으로 수도권 및 주요 도시지역으로 공급을 확대하고, '93년도에는 이 기준을 더욱 강화(B-C유 : 1.6%-S -> 1%-S, 경유 : 0.4%-S -> 0.2%-S)하였다.
. 청정연료 사용 의무화 : 도시가스의 보급확대를 위해 '88년에 서울시내 2톤 이상 보일러(업무, 영업, 공공용)에 그 사용을 의무화한 이후 점진적으로 확대하고 있다.
. 오염물질 배출량
'80년대 후반에서 '90년대 초까지의 우리나라 1차 에너지 소비량을 보면 동 기간 중 석탄의 증가 추세는 찾아볼 수 없으나 석유류는 대폭 증가한 반면 LNG 및 수력·원자력 발전에너지는 다소 증가하였다.
이에 따른 오염물질 배출량도 증가하였으나 90년대 감소추세로 나타나고 있다. '97년 연료사용량을 기준으로 추정한 오염물질 총배출량은 4,365천톤으로 그 중 황산화물이 1,356천톤으로 전체의 31.3%를 차지하고 있다. 부문별 발생량을 보면 산업부문에서 46%, 발전부문 26%, 수송 21%, 난방 7%의 비율을 보이고 있다.
. 국내 1-3종 배출시설의 SO2 배출량 순위 (ton/yr)
| 배출시설의 SO2 배출순위 | SO2 | 백분율(%) |
| 국내 총배출량 | 1,011,534 | 100.0 |
| 1. 보일러 | 460,435 | 45.52 |
| 2. 발전시설 | 250,904 | 24.80 |
| 3. 기타 금속제품제조, 가공시설 | 65,078 | 6.43 |
| 4. 금속의 용융, 제련 또는 열처리시설 | 35,734 | 3.53 |
| 5. 비누, 세정제 제조시설 | 31,274 | 3.09 |
| 6. 석유정제시설 | 24,950 | 2.47 |
| 7. 아스콘제조시설 | 18,524 | 1.83 |
| 8. 기타 화학제품 제조관련시설 | 18,173 | 1.80 |
| 9. 석유화학제품 제조시설 | 14,482 | 1.43 |
| 10. 유리 및 유리제품 제조 관련시설 | 12,648 | 1.25 |
. 도시별 이산화황 연평균 농도
최근 10년간 우리나라의 아황산가스 농도는 저황유 및 LNG 등 청정연료의 지속적인 공급확대로 대부분의 도시에서 개선되어 장·단 기준 모두를 만족하고 있으며, 부산, 울산, 대구를 중심으로 고농도 분포를 보이고 있다.
. 문제점
자체적으로 독성이 있을 뿐만 아니라 산성비를 유발하는 대표적 오염물질로, 화석에너지의 청정화에도 불구하고 꾸준한 사용량의 증가와 국부적으로 화력발전소와 같은 대단위 배출원이 위치하거나 위치할 지역의 이산화황 배출량 증가는 피할 수 없을 것으로 보인다.
난방용 연소시설(가정, 상업)로부터 배출되는 이산화황은 청정연료의 사용으로 저감이 기대되지만 동절기 중에 오염물질이 집중 배출되는 계절적 특성이 있다.
발전용 연소시설과 같은 대단위 배출시설이 입지한 울산, 인천, 서산 등의 주변지역에서는 전국적인 이산화황 배출량의 저감에도 불구하고 오염피해가 우려되며, 이들을 일반 연소시설과 동일한 규제방식으로는 대책마련이 곤란하다.
산업용 연소시설은 B-C유를 주로 사용하고 있으며, 그 저감 대책이 저황유 공급으로 되어 있어 황함유율 기준강화 및 공급물량 확보 등에 한계가 있다.
. 대책
이산화황 저감을 위해서는 황함량이 적은 연료를 사용하는 것이 가장 바람직한 방법이겠지만, 현실적으로 연료에만 의존할 수 없으므로 배출가스중의 이산화황을 제거하는 배연탈황 장치의 설치를 활성화해야 한다.
. 대형 배출원에 대한 "배출허용 총량 규제제도" 도입
. 연료 황함유 기준의 단계적 강화 및 연료의 황함량에 따른 가격 차 확대
. 신규 석탄화력 발전시설은 배출허용 총량의 범위내에서 석탄가스화기술(IGCC),
유동층 연 소보일러 설치 등 저공해 발전기술의 도입
. 도심지역부터 대형 배출시설에 대한 배연탈황시설 설치의 의무화 등
선진국에서 보급되고 있는 배연탈황기술은 배출가스 중의 이산화황을 가성소다 용액에
흡수 시키는 방법, 석회석이나 백운석에 흡착시키는 방법, 황산으로 회수하는 방법,
탄소황으로 회 수하는 방법 등임
□ 이황화탄소
. CS2(carbon disulfide),
분자량 : 76.14 밀도 : 1.293(0℃, 1atm)
끓는점 : 46.25℃(760㎜Hg), 녹는점 : 111.53℃(760㎜Hg)
물에 대한 용해도 : 0.22g CS2/100㎖ H2O(22℃)
상온에서 무색투명하고, 휘발성이 강하면서 일반적으로 불쾌한 냄새가 나는 유독성액체로 공 기 중에서 서서히 분해되어 황색을 띰
비교적 불안정하여 상온에서도 빛에 의해 분해되며, 인화되기 쉽고, 일단 불이 붙으면 청색의 불꽃을 내면서 이산화황의 자극성 냄새를 발생함
(CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2)
고온에서는 수소에 의해 환원되어 황화수소, 메탄, 탄소 등을 방출함
(CS2 + 3H2 → 2CO2 + 2SO2)
. 오염원
비스코스 레이온(viscose rayon)과 셀로판(cellophane) 제조공정 중에 사용되어 발생함
. 알칼리 섬유질에 CS2를 가하면 Sodium cellulose xanthate 이 생성
cellulose-RONa + CS2 → cellulose-RO(CS)SNa
. 이것을 묽은 수산화나트륨 용액으로 처리, 콜로이드성 비스코스 용액을 만듦
. 숙성된 이 용액으로부터 비스코스 레이온 실이나 셀로판을 제조
사염화탄소 생산의 원료로 사용되어 발생함
. 이황화탄소를 철, 염화알루미늄, 삼염화안티몬, 오염화안티몬 등의 촉매 하에
염소 기체에 반 응시키면 사염화탄소가 생성됨
CS2 + 3Cl2 → S2Cl2 + CCl4
. 독성
. 급성독성은 주로 재해로 일어남
파이프의 파열이나 탱크의 훼손 등에 의해 우발적으로, 또는 작업 중 부주의로 1000ppm 이상 고농도의 이황화탄소에 접촉하거나 흡입한 경우에 급성 독성을 일으킴
중독 증상은 알콜, 클로로포름 등의 마취작용과 비슷하고, 통상 흥분상태를 거쳐 마비상태로 되며 심하면 호흡곤란을 일으켜 사망함
. 아급성 독성
수백 ppm의 이황화탄소 증기환경 중에서 매일 작업을 계속했을 때 발생 가능함
몇 주로부터 몇 개월 후에 두통, 신경과민, 야간에는 불면, 주간에는 졸리는 상태, 각종 자율 신경저해, 성욕감퇴, 소화불량 등의 증상이 나타남
이 상태가 계속되면 정신장해를 일으킬 수도 있으나, 이황화탄소로 오염된 환경에서 벗어나면 몇 주 안으로 회복되는 것이 보통임
. 만성 중독
수 십 ppm에 가까운 이황화탄소의 환경농도에서 발생 가능함
전신권태, 두통, 현기증, 건망증, 가슴 답답함, 불면, 다리가 피로한 상태 등을 일으킴
신경증(노이로제), 신경염 등의 신경 증상이 주로 발생된 예도 있음
그 외 가벼운 빈혈, 동맥경화증을 일으킨 경우도 있음
. 피부에 대한 독성
이황화탄소는 지용성이기 때문에 피부의 기름을 빼앗고, 피부를 건조시키며, 살갗이 터져 유해세균의 감염에 노출되기 쉬움
이황화탄소가 피부에 닿으면 따끔따끔함을 느끼며, 완전히 증발하지 않았을 때에는 동통을 일으키다가 화상을 입을 수도 있음
. 오염사례
1856년, 델피치는 24건의 이황화탄소 중독 사례를 보고하였고, 동물 실험을 통하여 그 증상을 확인하여 80건 이상의 이황화탄소 신경증을 보고함
1899년, 로덴하이머는 독일의 고무공장에서 이황화탄소 만성 중독 사건을 발견하고, 약 50건의 급성 정신 질환 사례를 보고함
1905년, 미국에서도 많은 중독 사례가 보고되었으며, 이를 계기로 사람들은 작업 환경의 개선에 관한 필요성을 인식, 고무공장의 공정 중에서 발생되는 이황화탄소 문제는 해결됨
그러나, 그 시기에 인견사류 산업이 발달하여 빠른 속도로 확장, 이 산업에서의 이황화탄소 중독 사건은 1900년에서 1930년 사이에는 간헐적으로 보고되었고, 1930년대에는 심각하게 됨
1938년, 고르디는 펜실바니아 연구를 통하여 이황화탄소에 대한 작업장 허용 한계 농도를 20ppm으로 제안하였고, 1941년에 미국표준협회에 의해 이 안이 채택됨
우리 나라에서도 모 인견사 제조 공정에서 이 물질이 배출되어 작업 환경 문제와 인근 대기오염이 문제가 됨
이 공장은 방지시설로 세정탑 8기와 80m의 높은 굴뚝을 설치했음에도 불구하고 주변 지역의 악취 문제가 해결되지 못함
주변 지역의 대기중 오염 농도를 실측한 결과, 이황화탄소는 검출 한계 이내이었으나, 황화수소는 공장부지 경계선의 한 지점에서 0.04ppm(감지한계치 : 0.025ppm)까지 검출된 적이 있음
. 관련기준
대기환경보전법(개정 '92. 8. 8, 시행 '94. 1. 1)에서 이황화탄소를 악취물질로 규정
산업안전보건법(개정 '90. 1. 13)에서는 이황화탄소를 작업장 유해물질로 규정하고 TWA(8시간가중 평균치) 10ppm(30㎎/㎥)을 작업환경 조건으로 정함
□ 일산화탄소
분자량 28.01, 비중 1.25㎏/㎥, 녹는점 -205.1℃, 끓는점 -191.5℃,
자동점화온도 608.9℃, 최소,최대 폭발한계 농도 12.5∼74%
무색, 무미, 무취의 기체로 연소 시 파란불꽃이 생성되며, 일명 "연탄가스"라고 한다.
. 자연계분포
자연발생원 : 산불, 광화학반응 등
환경농도 : 0.1∼0.2ppm(북반구), 0.04∼0.06ppm(남반구)
자연체류시간 : 1∼3개월
. 발생 및 오염원
발생 : 석탄, 목재, 종이, 기름, 유류, 가스 등과 같은 유기성 물질이 폭발하거나 연소 시에 주로 발생한다.
불완전연소: 연소 시 산소가 부족하거나 연소온도가 낮으면 완전연소가 일어나지 못하여 불완전 연소 생성물인 일산화탄소(CO)가 생성된다. 그러므로 일산화탄소는 연탄의 연소가스나 자동차의 배기가스 중에 많이 포함되어 있으며, 큰 산불이 일어날 때도 주위에 산소가 부족하여 많은 양의 일산화탄소가 발생되기도 하고 담배를 피울 때 담배연기 속에 함유되어 배출되기도 한다.
. 주 배출원
자동차
. 가솔린 자동차는 1∼10%, 디젤엔진에서는 약 0.1%의 농도로 배출되나 운전상태,
유지관리에 따라 배출농도는 차이가 난다.
. 국내에서는 과거 연탄 사용에 따라 난방연료가 주 배출원이었으나, '90년에 들어서 연 료전환 정책과 자동차 대수의 급격한 증가에 따라 자동차에서 배출되는 일산화탄소 의 배출량이 전체의 90%이상('97년 기준)을 차지하고 있다.
기 타
주물제조 공정의 용선로, 석유정제시설의 접촉분해 공정, 소성로, 화합물질 제조 등 어떤 공정에서든지 불완전연소가 일어나면 발생 가능하므로 CO의 배출원은 매우 다양하다.
. 독성 및 영향
일산화탄소(CO)는 체내에 산소를 운반하는 역할을 하는 혈액중의 헤모그로빈(Hb)과 결합하여 일산화탄소-헤모그로빈(COHb)을 만들어 혈액의 산소 운반능력을 저하시켜 그 농도에 따라 사망에 이를 수 있다.
혈액 중 또는 근육중의 일산화탄소의 대부분이 도시의 대기오염에 기인하는 것만은 아니며 일정량의 일산화탄소는 본래 생체의 신진대사 산물로서 존재하고, 헤모그로빈의 생리적 신진대사결과로서 혈액 중에 약간 존재 (0.3∼0.8%) 한다. 그러나 체내혈액중의 일산화탄소-헤모그로빈량의 증가는 흡입공기중의 일산화탄소 농도에 비례한다.
. 영향
일산화탄소 20ppm을 함유한 공기를 4시간 동안 흡입하면 체내혈액중의 일산화탄소-헤모그로빈은 1.64%증가한다. 실제 도시 대기중의 일산화탄소 농도는 자동차 통행량, 도로조건, 도로로부터 떨어진 거리, 기후조건 등에 의해서 다르지만 자동차의 정체가 심한 도로변에서는 일산화탄소 농도는 높게 되며, 이때 일산화탄소-헤모그로빈의 혈중농도는 13∼18%까지 상승하는 것으로 알려져 있다. 도심에서 자동차 운전 시 30ppm의 일산화탄소를 함유한 공기를 2시간 흡입할 때 혈중 일산화탄소-헤모그로빈은 5% 상승하며 60ppm에서는 10% 상승한다고 한다.
비교적 고농도의 일산화탄소를 계속해서 흡입하는 직업인으로는 고속도로와 터널의 통행료 징수원, 차량검사원, 교통경찰관, 지하주차장 종사원 등을 들 수 있다.
. 혈중 일산화탄소-헤모그로빈의 농도 및 인체영향
| COHb(%) | 증 상 | CO농도(ppm) | 호흡시간 |
| 4 | 건강한, 사람은 문제되지 않지만 호흡기계통 질환 등의 환자에게는 영향을 줄 수 있다. | 9∼30 | 10∼30 분 |
| 5 | 중추신경에 영향 | 30 | 4∼6 시간 |
| 120 | 1 시간 | ||
| 10 | 과격한 근육활동 시 숨이 참. | 40 | 8 시간 |
| 20 | 보통 활동에도 숨이 차고 간혈적 두통 | 400∼500 | 1 시간 |
| 30 | 두통, 신경과민, 피로감, 주의력 산만 | 1,000 | 1 시간 |
| 40∼50 | 두통, 정신혼란 | 1,000 | 1∼2 시간 |
| 60∼70 | 의식혼탁, 호흡증추마비 | 1,000 | 4∼5 시간 |
| 80 | 사망 | 1,500∼2,000 | 4∼5 시간 |
. 오염경로
일반적으로 높은 농도의 일산화탄소를 함유한 공기를 흡입하는 사람은 짧은 시간에도 혈중 일산화탄소-헤모그로빈의 농도가 높게 된다. 1970년의 미국 시카고의 비흡연 헌혈자의 혈중 일산화탄소-헤모글로빈 농도는 1∼5%이상인 자가 74%였고, 1974년에는 대기중의 일산화탄소농도가 개선되어 혈중 일산화탄소-헤모그로빈 농도가 1.5%를 초과하는 사람이 42%로서 감소되었던 것으로 보아 흡입공기중의 일산화탄소 농도가 혈중 일산화탄소-헤모그로빈 농도에 직접적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
일산화탄소가 혈중으로 이동되는 속도는 폐포나 폐의 모세혈관중의 일산화탄소 농도, 환기량, 폐의 확산기능, 폐의 모세혈관중의 혈액유량, 일산화탄소 또는 산소의 헤모그로빈과의 결합속도에 의하여 결정된다. 일산화탄소는 헤모그로빈에 대하여 산소보다 200배 이상의 친화력을 가지고 있다.
인체에 흡입된 일산화탄소의 배출은 오직 호흡기를 통하여 이루어지는데 그 배출속도는 아주 느리다. 이는 일산화탄소가 헤모그로빈에 대하여 강한 친화력이 있기 때문이다. 일산화탄소의 배출반감기 즉 혈중 일산화탄소-헤모그로빈의 농도가 처음농도의 50%에 도달할 때까지 필요한 시간은 1시간 30분에서 4시간 정도이다.
. 주요 국가별 일산화탄소 환경기준 (단위 : ppm이하)
| 국가별 구분 | 한국 | 일본 | 미국 | 캐나다 | 네델란드 | 이탈리아 | 싱가포르 | WHO |
| 1시간 평균 | 25 | - | 35 | 31 | 32 | 35 | 35 | 26 |
| 8시간 평균 | 9 | 20 | 9 | 13 | 5 | 9 | 9 | 9 |
| 24시간 평균 | - | 10 | - | - | - | - | - | - |
. 국내 운행차 배출허용기준
| 사 용 연 료 | 차 종 | 적 용 기 준 | |
| '87.12.31 이전 | '88.1.1이후 제작 | ||
| 휘발유·가스·알콜 | 승용차 | 4.5% 이하 | 1.2% 이하 |
| 경·소형화물, 중량자동차 | 4.5% 이하 | ||
. 작업장 환경기준
시간가중평균(TWA) : 50ppm
한계치(TLV) : 35ppm/10h, 200ppm ceil(순간적으로도 넘어서는 안됨)
단기간노출한계(STEL) : 400ppm
생명체나 건강에 급성으로 위험한 농도(IDLH) : 1,500ppm
최대허용농도(MAC) : 20㎎/㎥(≒16ppm)
. 배출시설별 일산화탄소 배출허용기준 (단위 : ppm이하)
| 배 출 시 설 | 국가별 기준 | |||
| 한 국 | 프랑스 | 독 일 | 기 타 | |
| 발전시설 또는 일반보일러 액체연료사용 고체연료사용 소각시설 또는 소각보일러 시멘트 제조시설 중 소성로 기타시설 | 350400600600700 |
500 1,000 |
140200800*0.75t/h 기준 |
|
. 국내 CO배출량 현황 ('97.기준) (천톤)
| (합계) | 난 방 | 산 업 | 수 송 | 발 전 | |||
| 소 계 | 승용차 | 버스, 트럭 | 선박, 기타 | ||||
| 1,129 | 62 | 18 | 1,032 | 481 | 528 | 23 | 17 |
. 문제점 및 대책
일산화탄소(CO)는 그 배출원이 다양하고, 조업상태에 따른 연소조건에 매우 민감하게 변화하며 불완전 연소 시에 많은 양이 배출되기 때문에 배출원에서 방지시설로 처리하기가 어렵다.
. 효율적인 공정관리와 연소 시 완전연소를 유도한다.
. 자동차에는 삼원촉매 장치 등과 같은 저감 장치를 부착한다.
□ 황화수소
H2S(hydrogen sulfide), 분자량 : 34.08
밀도 : 1.539 g/L(0℃, 1 atm) 끓는점 : -60.2℃(760 mmHg) 녹는점 : -82.9℃(760 mmHg)
비열 : Cp=0.24 cal/g·℃(30℃, 1 atm), Cv=0.18 cal/g·℃(30℃, 1 atm) 발화점 : 260℃
무색의 기체로서 계란 썩는 냄새가 나는 대표적인 악취 물질로서 유독성 가스로 취급
물, 에탄올, 가솔린, 등유에 잘 녹음
산소 중에서 푸른 불꽃을 내며 타서 이산화황을 생성하며, 산소가 부족할 경우 황을 생성
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2, 2H2S + O2 → 2H2O + 2S
알칼리와 반응하여 두 가지 염을 생성
MOH + H2S → 2H2O + MHS(수소황화물)
2MOH + H2S → 2H2O + M2S(황화물)
산화물을 잘 환원시키고, 특히 진한 질산 등의 산화제와는 격렬하게 반응하므로 위험함
단백질 등의 유기 물질이 박테리아에 의한 분해 작용으로 인하여 천연적으로 발생된 황화수 소는 대기 중에서 산화하여 이산화황이나 황산염으로 변화하는 순환을 함
. 발생원
인위적 발생원
석유 정제공정이나 피혁, 아교, 형광물질 원료 등의 제조공정 중의 부산물로서 발생
펄프공장의 경우, 펄프원료를 수산화나트륨(NaOH)과 황화나트륨(Na2S) 존재하에서
증류, 분해하여 셀룰로오스를 얻는데, 이 때 황화수소, 메르캅탄 등을 부산물로서 발생
염료, 공업약품, 의약품(디메틸 설파이드, 디메틸 설폭사이드 황화나트륨)의 원료로
사용함으로써 발생
그 외 혐기성 발효가 일어날 수 있는 대도시의 하수 또는 쓰레기장 등에서 발생
자연적 발생원
화산이나 온천, 납, 석고, 유황 광산 등의 황 또는 황화합물이 존재하는 지각층에서 발생
광산에서는 황철광의 분해로 인하여 대기 중으로 발생되거나, 수중에 녹아 있다가 물이 흐르면서 공기 중으로 발산
유정(油井)의 천연 가스에 섞여 있을 경우 이것의 생산, 수송, 정제시에 발생
자연적 발생량 (해면 : 32 백만톤/년, 육지 : 72 백만톤/년)이
인공적 발생량 (3 백만톤/년)보다 훨씬 많은 것으로 추정
그러나, 인위적 발생은 한정된 지역에 국한
. 독성
황화수소는 독성이 강하며, 고농도 가스를 많이 흡입하면 함철 산화 효소의 파괴로 인하여 세포의 내부 호흡이 정지하여 중추 신경이 마비되어 실신하거나 호흡 정지 또는 질식 증상 을 일으킬 수 있음
황화수소는 점막에 산으로 작용, 눈이나 호흡기계의 점막을 자극하며 심한 통증을 유발함 ⑶ 황화수소의 농도별 인체에 미치는 생리 작용은 표 3.8.1과 같음
. 황화수소의 농도별 인체에 미치는 영향
| 농 도(ppm) | 증 상 |
| 1∼2 | 취기를 인지함 |
| 2.4 | 명확한 취기를 느끼나 고통스럽지는 않음 |
| 3 | 뚜렷하게 취기를 느낌 |
| 5∼8 | 심하게 불쾌한 취기를 느낌 |
| 80∼120 | 뚜렷한 증상없이 약 6시간 정도 참을 수 있음 |
| 200∼300 | 5∼8분 후에는 눈, 코, 목구멍 등의 점막에 강한 통증을 느끼고 30∼60분 견딜 수 있음 |
| 500∼700 | 약 30분간 호흡하면 아급성 중독을 일으켜 생명이 위험함 |
| 1000∼1500 | 즉시 급성 중독을 일으켜 실신하거나 호흡마비로 즉사함 |
저농도의 황화수소는 결막, 코 및 인두에 자극을 주어 광선 현기증, 눈꺼풀의 수축 경련, 재 채기, 입안 및 인후의 건조 등을 유발하여, 사람이 눈물을 흘리고 침이 고이는 것을 느낌
황화수소에 대한 결막의 반응은 상당히 심한데 많은 양의 눈물이 나오고, 빛을 피하려는 증상 (photophobia), 통증, 결막 부종, 눈꺼풀의 외번(eversion) 등을 그 예로 들 수 있고, 눈에 대한 이러한 증상은 노출을 중단시키면 수일 내에 사라짐
50ppm에 장기간 노출되어 있을 경우 비염, 인두염, 기관지염이 발생된 예가 있음
이 가스에 대한 축적 독 작용은 없고, 인체에 흡입되면 장, 오줌, 호흡기로 배출됨
. 오염 사례
멕시코 포자리카 중독 사고 (1950년 11월)
기상은 약한 바람에 안개가 짙게 낀 상태
각종 공장에서 배출된 황화수소로 주민 22,000명 중 320여명이 급성 증독병으로 입원
그 중 22명이 사망, 중독 환자의 증상 : 기침, 호흡곤란, 점막 자극 등