국내 주요 산업시설 별 PM2.5 발생원 규명 및 기여도 비교 평가 연구 :Source apportionment of PM2.5 and comparison of contribution by major industrial facilities in Korea

이혜원

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이혜원 (서경대학교, 서경대학교 일반대학원)

발행연도: 2022

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2022

국내 주요 산업시설 별 PM2.5 발생원 규명 및 기여도 비교 평가 연구

이혜원 나노생명공 2022.01 학위논문

2021

국내 주요 산업단지 대기 중 PM_2.5 성분분석 및 발생원별 기여도 평가

이혜원 , 전정인 , 이승현 외 2명 환경독성보건학회 심포지엄 및 학술대회 2021.10 학술대회자료

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초미세먼지(PM2.5)의 효율적 관리를 위해서는 PM2.5 화학성분에 대한 정성·정량적 분석 및 발생원 규명이 수반되어야 함에도 불구하고 국내 산업단지 PM2.5의 화학조성과 발생원에 관한 정보는 매우 미비한 실정이다. 이에 본 연구는 국내 산업단지별 PM2.5 화학조성을 비교분석하고, PMF 모델의 적용을 통해 산업단지별 PM2.5 발생원과 기여도를 비교 평가하는 것을 목적으로 하였다.
국내 주요 산업단지가 위치한 3개 지역(B, E, F)을 선정하고, 각 지역 5개 지점에서 2020년 8월부터 2021년 7월까지 PM2.5 시료를 채취하였다. PM2.5 중 이온류 8종(Cl-, NO3-, SO42-, NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+), 탄소류 2종(EC, OC), 미량원소류 19종(Al, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, As, Sr, Mo, Cd, Ba, Pb, P, S, Cr, Si)을 분석하였으며 USEPA PMF 5.0 모델을 통해 산업시설별 PM2.5 발생원 및 기여도를 평가하였다.
모든 지역에서 2차 에어로졸 성분이 PM2.5 발생에 약 40~50% 기여하였다. 산업시설별 발생원을 살펴보면 전기전자와 기계, 철강 업종이 발달한 B지역의 경우에는 1차금속산업 및 비철금속 제련 활동이 7.9~23.9% 기여하였으며, 석유화학과 기계 업종이 발달한 E지역은 1차금속산업, 기계산업, 석유화학산업, 석유정제 등의 영향을 6.7~36.0% 받는 것으로 나타났다. 마지막으로 석유화학과 비제조, 기계, 철강 업종이 분포한 F지역은 1차금속산업, 비철금속 제련, 연료 연소 등의 기여도가 3.3~27.1%로 확인되었다.
본 연구는 국내에서 산업단지별 발생원과 기여도를 비교하고자 처음으로 수행되었으며, 산업시설 특성에 따라 발생원 및 기여도에 차이가 있음을 확인하였다. 향후 2차 에어로졸성분의 전구체 물질과 산업공정별 배출 물질에 대한 정보가 제공된다면 더욱 정확한 발생원 규명 및 기여도 평가가 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.

The information on the chemical compositions and sources of PM2.5 in domestic industrial complexes is very scarce although the qualitative and quantitative analysis on chemical compositions and the source apportionment of PM2.5 are required for efficient management of PM2.5. Therefore, this study aimed to comparatively analyze the chemical compositions of PM2.5 by industrial complexes in Korea, and to evaluate and compare the sources and contributions of PM2.5 by industrial complexes through the application of the PMF model.
Three regions(B, E, F) where major domestic industrial complexes are located were selected, and PM2.5 samples were collected from August 2020 to July 2021 at five points in each region. The ions(Cl-, NO3-, SO42-, NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+), carbons(EC, OC), trace elements(Al, Ti, V, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, Zn, As, Sr, Mo, Cd, Ba, Pb, P, S, Cr, Si) of PM2.5 were analyzed, and the sources and contributions of PM2.5 by industrial facilities were evaluated using USEPA PMF 5.0.
Secondary aerosol components(secondary nitrate, secondary sulfate) contributed about 40~50% to PM2.5 in all regions. In the case of the B region, where electrical electronics, machinery, and steel industries were developed, the primary metal industry and nonferrous metal smelting industry contributed 7.9~23.9%. The E region, where petrochemical and machinery industries were developed, was affected by 6.7~36.0% of the primary metal industry, machinery industry, petrochemical industry, and petroleum refinery. Lastly, in the F region, where petrochemical, non-manufacturing, machinery, and steel industries were developed, the contribution of the primary metal industry, nonferrous metal smelting, and fuel combustion was confirmed to be 3.3~27.1%.
This study was conducted for the first time in Korea to compare the sources and contributions of each industrial complex, and it showed that there is a difference in the sources and contributions according to the characteristics of industrial facilities. It is expected that more accurate source apportionment and contribution evaluation would be performed if the information on the precursor materials of secondary aerosols and emission materials for each industrial process are provided in the future.

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