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('20년 연구과제) 서울시 교통혼잡도로변 차량 발생 대기오염물질 특성 규명
최우석, 신성균, 송민영, 이기용 2021.01.29 178
서울시 교통혼잡도로변 차량 발생 대기오염물질 특성 규명
연구책임 : 최우석 기후환경연구실 수석연구원
연구진 : 신성균 기후환경연구실 연구위원 송민영 기후환경연구실 수석연구원 이기용 기후환경연구실 전임연구원
도심지 교통혼잡도로변 대기환경 조건에 따라 초미세먼지 2차 생성량이 달라져 미세먼지 전구물질 현황 파악과 관리 시급 |
서울시 대기오염물질은 도로이동오염원에서 다량 배출되는 것으로 알려져
최근 고농도 미세먼지뿐만 아니라 대기 중 오존이나 발암물질 같은 전반적인 대기오염물질에 대한 관심이 증가하고 있음
• 미세먼지를 비롯한 대기오염물질은 중국을 비롯한 국외로부터 장거리 수송되어 오거나 발전소, 사업장, 차량 등 지역적인 배출원에서 대기 중으로 배출됨
• 서울시내 부문별 대기오염물질 배출량을 살펴보면, 도로이동오염원에서 배출된 대기오염물질 비중이 타 시도에 비해 상당히 높은 것으로 나타남
[그림 1] 서울시 대기오염물질 부문별 배출량
• 이를 통해 서울시 대기환경 개선 방안의 효과적 전략 수립이 도출될 것으로 기대함
실측을 통한 교통혼잡도로변 대기오염물질 종류와 농도 현황 파악
• 초미세먼지의 2차 생성 현황 파악을 비롯하여 블랙카본, 휘발성유기화합물 등 특수대기오염물질 분석을 위해 광화문광장에 대기오염물질 측정 장비를 탑재한 이동식 트레일러와 복정역 공영주차장에 컨테이너를 설치하여 정밀 측정 수행
• 서울시 중심 도심지와 외곽도로변 대기오염물질 측정 결과를 비교해 지점별 대기오염물질 종류와 농도 등 도로변 대기환경 현황 파악
[그림 2] 복정역 공영주차장 컨테이너 측정소(좌측), 광화문광장 이동식 트레일러 측정소(우측)
• 2020년 9월 1~15일, 총 15일 동안 두 지점에서 도로변 대기오염물질 측정을 수행한 결과, 초미세먼지 농도는 광화문광장에서 더 높았음
[그림 3] 측정기간 복정역 공영주차장의 초미세먼지 농도 변화(빨간 선은 광화문광장 측정값)
광화문광장의 고비율 가스상 전구물질은 초미세먼지 2차 생성을 유발하는 호조건
• 대기 중 화학반응으로 초미세먼지를 생성시킬 수 있는 가스상 전구물질 비율이 광화문광장에서 대체로 높게 나타나는 것은 2차 초미세먼지 생성을 유발하는 조건임
• 초미세먼지 전구물질 중 광화문광장에서는 암모니아 농도가 대체로 높고, 복정역 공영주차장에서는 아황산가스 농도가 상대적으로 높게 나타남
[그림 4] 광화문광장과 복정역 공영주차장의 암모니아(NH3)와 아황산 가스(SO2) 농도 일변화
• 암모늄이온이 먼저 대기 중 황산염과 반응 후 남은 암모늄이 질산염과 반응하게 되는데, 복정역 공영주차장에서는 황산염과 반응해 2차 초미세먼지 생성이 종결되지만 광화문광장에서는 질산염까지 반응에 가세하면서 2차 생성이 활발히 나타남
[그림 5] 지점별 대기 중 암모늄, 질산염, 황산염 비율
광화문광장의 도심 환경은 광화학반응을 통한 오존 생성에도 유리한 조건
• 광화문광장의 경우, 낮 시간에 질소산화물과 휘발성유기화합물 농도 증가로 햇빛이 가장 강한 12~14시에 광화학반응을 통해 오존 농도가 최고치에 도달함
• 복정역에서의 오존 농도는 광화문과 동일하게 12~14시에 최고치였으나 바람 등 다른 여러 가지 환경조건들에 의해 질소산화물 및 휘발성유기화합물과의 관련성이 다소 낮음
[그림 6] 광화문광장과 복정역 공영주차장의 일별, 시간별 가스상 농도
초미세먼지 2차 생성을 저감하여 도로변 대기환경 관리를 위한 실행 방안 제안
• 현재 주로 초미세먼지의 1차 배출 저감과 비산먼지 제거에 초점이 맞추어져 있으나, 도심지에서 2차적 생성이 중요하다는 점이 밝혀졌으므로 2차 생성을 줄이기 위해 대기순환을 확보하거나 전구물질 배출 규제가 필요함
• 도심지에서 2차 초미세먼지 생성에 암모니아의 농도가 매우 중요한 인자임이 밝혀졌으므로, 도심지 암모니아 배출원의 중점 관리가 필요함
• 이러한 도심지 대기환경 관리를 위하여 도시 대기오염물질 측정망에서 암모니아와 2차 초미세먼지 생성을 유발할 수 있는 휘발성유기화합물, 발암물질로 알려진 블랙카본 측정이 추가되어야 함