개방된 경로 자외선 흡광차분광법(Open Path UV-DOAS)을 이용한 산업단지의 대기중 SO2, NO2, 벤젠 측정 연구 :A study on the measurement of SO2, NO2 and Benzene of anindustrial complex using Open Path UV-DOAS

강천웅

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자료유형: 학위논문

저자정보: 강천웅 (인하대학교, 인하대학교 공학대학원)

지도교수: 전기준

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

Open Path UV-DOAS 측정법을 이용한 사업장 부지경계에서의 SO₂, NO₂, 벤젠 측정 연구

강천웅 , 김정훈 , 조성환 외 2명 한국대기환경학회 학술대회논문집 2023.10 학술대회자료

개방된 경로 자외선 흡광차분광법(Open Path UV-DOAS)을 이용한 산업단지의 대기중 SO2, NO2, 벤젠 측정 연구

강천웅 환경공학과 2023.01 학위논문

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미세먼지는 인체, 환경, 산업에 전반적으로 악영향을 미치며, 이런 미세먼지에 대한 국민적 인식과 관심도가 최근 높아지고 있음에 따라 미세먼지를 2차 적으로 생성할 수 있는 원인물질인 질소산화물(NOX) 및 황산화물(SOX) 그리고 휘발성유기화합물 중 하나인 벤젠 등의 배출을 감소시키려는 노력이 필요하다.
그 중 산업단지 및 그 주변지역의 대기 중에는 다양한 오염물질과 다량의 미세입자가 공존하는데 이와 같은 지역에서 국민 민원이 자주 발생되고 있다.
오염물질들을 저감하기 위해서는 우선적으로 어떤 오염물질이 배출되고 있고 현재 대기질은 어떠한지 파악해야 하며, 이를 위해서 국내에는 대기오염측정소 등 대기 중 오염물질을 측정하는 측정소를 운영하고 있다. 하지만 기존 측정소에서 측정하는 방식은 고전적인 방식으로, 측정소가 설치되어 있는 지점에서 직접 흡입하여 측정하는 방식이다. 이런 측정방식은 측정 음영 지역이 다소 발생될 수 있으며, 이를 보완하기 위해 광학을 이용한 측정 장비이자 개방된 경로(Open Path)를 측정할 수 있는 장비인 DOAS 시스템을 활용했으며, DOAS 시스템과 기존 측정방식에 대한 비교 검증과 표준가스를 이용한 검. 교정 수행을 통해 DOAS 시스템 측정방식에 대한 현장 적용 가능성 및 신뢰도를 평가하였다.
기존 측정소에서 이용되는 측정방식과 비교 검증을 하기에 앞서 실험실에서의 표준가스를 이용한 실험과 인접한 위치에 두 개의 경로를 설치하여 측정값을 비교하는 실험을 진행하여 DOAS 시스템의 성능 검증을 실시하였다. 표준가스를 이용한 실험에서는 모든 항목에 대해서 2% 미만의 정확도를 확인하였으며, 인접한 위치에 두 개의 경로를 설치하여 비교하는 실험에서는 경향성은 일치하였으나 약간의 오차가 있었다. 이는 광수신기는 동일한 지점에 설치가 되었으나 광송신기는 직선거리로 362m 떨어져 있기 때문에 발생한 오차로 보여진다. 앞선 두 개의 실험을 통해 DOAS 시스템의 측정값에 대한 정확도가 높음
을 확인하였다.
기존 측정방식과 비교하기 위하여 DOAS 시스템의 최적의 측정 위치를 선정하였으며, 기상인자에 대한 비교분석을 위해 주변의 기상 데이터를 확보하여 기상인자가 오염물질의 농도에 미치는 영향을 상관분석 하였다. 이런 기상 데이터를 바탕으로 고농도 배출원을 파악하였으며, 세부적인 측정을 위해 원격광학이동측정장비인 SOF를 활용하였다.

Fine dust adversely affects the human body, environment, and industry as a whole, and the public awareness and interest in such fine dust is increasing recently. Accordingly, it is necessary to make efforts to reduce the emission of nitrogen oxides, sulfur dioxide, and benzene, which are volatile organic compounds, which are the causative substances that can produce secondary fine dust. Various pollutants and large amounts of fine particles coexist in the atmosphere of industrial complexes and surrounding areas. Civil complaints are frequent in these areas.
In order to reduce pollutants, it is necessary to understand what pollutants are being emitted and what pollutant concentrations are in the air quality.
To this end, air pollution monitoring stations are being operated in Republic of Korea to measure pollutants in the air. However, the method of measuring at the existing measuring station is a classical method of directly
inhaling(sampling) and measuring at the point where the measuring station is installed. In this classical measurement method, there may be some shaded areas in the measurement, and to improve on for this, in this study, the DOAS system, which is an optical measurement device and an open path measurement device, was used.
Prior to verifying the comparison between the existing measurement method and the DOAS system, to verify the performance of the DOAS system itself an experiment using standard gas was conducted in the laboratory and to compare the measured values by installing two paths at adjacent locations. In the experiment using standard gas, the accuracy of less than 2% was confirmed for all components. In the experiment comparing two paths installed in adjacent positions, the trend was consistent, but there was some difference. This appears to be an difference that occurred because the optical receiver was installed at the same point,
but the optical transmitter was 362m away in a straight line. In order to compare the existing measurement method with the DOAS measurement method, the optimal DOAS system measurement location was selected, and for the analysis of meteorological factors such as wind direction and wind speed, the surrounding weather data was acquired and a correlation analysis was performed with the meteorological factors on the pollutant concentration. Based on the analysis results of meteorological data and measurement data, the source of high concentration emission was identified.
For detailed measurement to identify high-concentration emission sources, SOF, a remote optical movement measurement device, was used.

#Open Path #UV-DOAS #optical remote sensing

제 1 장. 서론 ······················································································································1
제 2 장. 문헌 연구 ············································································································3
제 3 장. 연구 방법 ············································································································7
3.1. 측정 장비(DOAS 시스템) ······················································································7
3.2. 측정 장비(SOF) ········································································································9
3.3. 실험실에서의 DOAS 시스템 검, 교정 방법 ···················································· 10
3.4. 측정 위치의 선정 및 기상정보 확보(X 산단) ·················································13
3.5. 측정 위치의 선정 및 기상정보 확보(Y 산단) ·················································15
3.6. 측정 데이터의 선별 ·······························································································18
3.7. DOAS 시스템 자체 재현성 검증 방법(X 산단) ·············································19
3.8. 인근 측정소와 DOAS 시스템 데이터 비교 방법 ··········································· 19
제 4 장. 연구 결과 ··········································································································21
4.1. 실험실에서의 DOAS 시스템 검, 교정 시행 및 결과 ···································· 21
4.2. DOAS 시스템 재현성 검증 결과 ·······································································22
4.3. D 측정소 데이터와 DOAS 시스템 데이터 비교 결과 ·································· 24
4.4. DOAS 시스템 측정 데이터와 대기환경기준 비교 결과(X 산단) ··············· 27
4.5. 측정 지점의 오염물질 배출특성 파악(X 산단) ···············································28
4.6. Y 측정소 데이터와 DOAS 시스템 데이터 비교 결과 ·································· 29
4.7. DOAS 시스템 측정 데이터와 대기환경기준 비교 결과(Y 산단) ··············· 31
4.8. 풍향, 풍속을 고려한 DOAS 시스템 측정값 해석 ·········································· 32
4.9. SkyDOAS를 이용한 SO2 고농도 배출원 추적 ··············································· 37
4.10. 풍속과 오염물질 농도의 상관관계···································································38
제 5 장. 결론 ····················································································································42
참고 문헌···························································································································44

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