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▲ 분광학적 측정기법 주요 장비

환경부(장관 조명래)는 3월 8일부터 22일까지 시화반월공단지역에서 국내 연구진과 공동으로 분광학적 최신기술을 활용하여 사업장에서 배출되는 미세먼지 생성물질*을 시범적으로 조사한다고 밝혔다.

* 발생원에서 가스상태로 나온 물질이 공기 중에서 화학반응을 일으켜 미세먼지로 전환되는 질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물 등

이번 공동조사는 자외선 차등흡광 분석기(이하 UV-DOAS*), 퓨리에변환 적외선분광 분석기(이하 FTIR**) 등 분광학적 측정기법을 활용하여 사업장을 출입하지 않고도 대기배출 사업장의 굴뚝에서 배출되는 미세먼지 생성물질을 원격에서 곧바로 측정하여 감시하는 방안을 마련하기 위한 목적으로 추진됐다.

* UV-DOAS(Ultra-Violet Differential Optical Absorption Spectroscopy) 자외선을 조사하여 빛의 투과율 차이를 보아 질소산화물, 황산화물 등에 대한 농도 측정

** FTIR(Fourier Transform-Infrared Spectroscopy) 적외선을 조사하여 빛의 흡수량에 따른 질소산화물, 황산화물 뿐만 아니라 휘발성유기화합물의 농도를 측정

이번 공동조사에는 국립환경과학원, 표준과학연구원, 해양과학기술원 등 국내 연구기관 30여 명이 참여하며, 질량분석기를 장착한 이동측정차량 4대, 분광학적 측정장비인 UV-DOAS 1대, 원거리 FTIR 2대가 투입된다.

현재 미세먼지 원인물질인 질소산화물, 황산화물, 휘발성유기화합물 등을 측정하기 위해서는 무거운 측정장비를 갖고 높은 굴뚝까지 올라가, 장비를 설치하고 약 2시간 동안 시료를 채취하는 등 많은 시간과 인력 투입이 필요한 실정이다.

또한, 그간 미세먼지 측정 무인항공기(드론) 등을 단속에 이용하여 왔지만 드론 등 측정장비가 위치한 지점에서의 농도만 측정할 수 있고, 사업장 굴뚝의 미세먼지 생성물질 농도는 측정할 수 없어 행정처분을 위한 증빙자료로 활용하지 못하는 한계가 있었다.

그러나 이번 분광학적 측정기법을 활용하게 되면 원격에서도 자외선(UV)나 적외선(IR)을 쬐어서(조사) 특정파장에서 흡수되는 물질의 흡광량을 측정함으로써 굴뚝에서 배출되는 오염물질의 농도를 산출할 수 있다.

※ 분광학적 측정기법은 스웨덴 등 주요 선진국에서 사업장 배출가스 측정을 위해 도입·활용하고 있는 기술로서 신뢰도가 매우 높은 기법으로 알려져 있음

이번 공동조사는 굴뚝에서 시료를 채취하고 실험실로 운반하여 측정하는 기존 방법의 한계를 극복하기 위해 국내 연구기관별로 다양한 분광학적 측정기법들의 현장 적용성 평가를 실시한다.

국립환경과학원은 UV-DOAS로 굴뚝 배출가스 중 황산화물과 질소산화물을 원거리에서 측정하고 굴뚝 자동측정장비(TMS) 농도와 비교하여 분광학적 측정방법의 신뢰도를 검증할 계획이다.

표준과학연구원과 해양과학기술원은 원거리 FTIR 등 모바일기반 분광학적 측정을 통해 질소산화물과 황산화물뿐만 아니라 미세먼지와 오존의 생성물질인 휘발성유기화합물의 농도를 측정하고 배출량을 조사하여 배출원을 파악할 계획이다.

이와 더불어, 올해 5월에는 전세계적으로 최고의 분광학적 측정기술과 ‘솔라 오큘레이션 플럭스(Solar Occulation Flux)’ 등 최신 장비를 보유하고 있는 스웨덴의 플럭스센스(Fluxsense) 회사도 공동조사에 참여하여 분광학적 측정기법에 대한 국내 적용 가능성을 한층 향상시킬 계획이다.

※ 분광학적 방법으로 측정한 실제 배출량은 자동측정장비(TMS) 등 기존 방법을 활용한 배출량보다 3∼10배 높게 나타나 유럽연합과 미국에서는 석유정제업에 대한 새로운 관리기법으로 이미 도입함

환경부와 국립환경과학원은 이번 공동조사 결과를 토대로 올해 하반기에 ‘분광학을 이용한 굴뚝 배출가스 측정방법’을 대기오염공정시험기준으로 마련할 예정이다.

분광학적 원격측정기법이 현장에 적용되는 경우, 전국 5만 7,500여 개에 이르는 대기오염물질 배출 사업장은 언제든 배출량이 감시될 수 있다.

이에 따라 사업장은 상시 방지시설 설치와 운전을 최적화하는 등 스스로 미세먼지 생성물질을 줄이는 노력을 강화할 것으로 기대된다.

신건일 환경부 대기관리과장은 “분광학적 측정기법이 도입되면 대기 배출시설에 대한 관리가 획기적으로 향상될 것”이라며,

“분광학적 측정기술은 그간 자동측정장비(TMS)가 부착되지 않은 전국 5만 7천여 개 사업장의 미세먼지 생성물질 배출을 저감하는데 크게 기여할 것으로 기대된다”라고 밝혔다.