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서울시 휘발성유기화합물질 (VOCs) 배출량 개선 및대기중 측정농도 평가

제출문

요약문

목차

제 1 장 서 론
1.1. 연구의 배경 및 목적 18
 1.1.1. 연구의 배경 18
 1.1.2. 연구의 최종목표 20
1.2. 추진전략 및 추진체계 20
 1.2.1. 추진전략 20
 1.2.2. 추진체계 21

제 2 장 이론적 배경 및 연구 동향
2.1. 이론적 배경 23
 2.1.1. VOCs의 정의 23
 2.1.2. VOCs의 발생원 24
 2.1.3. VOCs의 광화학 반응 25
2.2. 연구동향 27
 2.2.1. 국내 동향 27
 2.2.2. 국외 동향 28

제 3 장 서울시 VOCs 자동측정망 자료 분석
3.1. VOCs 자동측정소 현황 (소개) 34
 3.1.1. 서울시 VOCs 자동측정소 현황 34
3.2. VOCs 자동측정자료 처리 과정 35
 3.2.1. 측정소 데이터 선별 35
 3.2.2. 측정소 데이터 정리 37
3.3. VOCs 측정장소 분석결과 42
 3.3.1. 측정소별 월 평균 TVOC 분석 42
 3.3.2 측정소별 월 평균시각 TVOCs분석 47
 3.3.3 광화학산화물의 생성 48
 3.3.4. 측정지점별 VOCs 상위 물질 분포 특성 50
 3.3.5. 측정지점별 VOCs 56종 물질 분포 51
 3.3.6. 자연 VOCs 농도의 계절적 특성 62
 3.3.7. 주요 VOCs의 거동 65

제 4 장 서울시 VOCs 배출량 파악
4.1. 서울시 VOCs 배출량 자료 분석 67
 4.1.1. 서울시 VOCs 배출량 수준 (2009 CAPSS) 67
 4.1.2. 서울시 인위적 VOCs 배출량의 특성 (2009 CAPSS) 71
 4.1.3. 서울시 연도별 인위적 VOCs 배출량 추이 (CAPSS) 75
 4.1.4. 서울시 면, 점오염원 VOCs 배출량 분석 (2009 CAPSS) 77
 4.1.5. 서울시 이동오염원 VOCs 배출량 분석 (2009 CAPSS) 82
4.2. 서울시 VOCs 배출량 자료의 개선 84
 4.2.1. 본 연구에서의 배출량 개선 내역 84
 4.2.2. 도로이동오염원 배출량 개선 85
 4.2.3. 자연 VOCs 배출량 산정 94
 4.2.4. 측정자료를 이용한 자연 VOCs 배출량 추정 101
4.3. 개선된 서울시 총 VOCs 배출량 분석 107
 4.3.1. 서울시 부문별 총 VOCs 배출량 107
 4.3.2. 서울시 격자별 VOCs 배출량 111

제 5 장 BVOCs 측정
5.1 BVOCs 측정목적 113
5.2 BVOCs 측정개요 114
 5.2.1 측정장소 115
 5.2.2 측정기간 119
5.3 BVOCs 측정 및 분석방법 119
 5.3.1 채취준비 및 전처리 119
 5.3.2 측정 전경 121
 5.3.3 측정대상물질의 항목 및 화학적 특성 124
 5.3.4 VOCs 분석방법 127
5.4 BVOCs 측정 및 분석결과 130
 5.4.1 분석 대상 물질의 선정 130
 5.4.2 측정 현장 온?습도 분포 130
 5.4.3 현장시료 분석 크로마토그램 133
 5.4.4 분석 결과 및 고찰 135

제 6 장 결 론
6.1. 결론 140

참 고 문 헌

주의문

표목차
<표 2-1> 끓는점에 따른 휘발성유기화합물의 구분 (출처 : WHO) 24
<표 2-2> VOCs 발생원에 따른 발생 VOCs 종류 25
<표 2-3> 미국의 VOCs 규제 대책의 주요내용 31
<표 3-1> 서울시 광화학오염물질 측정망 현황(2009년) 35
<표 3-2> 오류 데이터 제거후의 년도별 자료수 (2003년~2011년) 36
<표 3-3> 2009년 측정소별 최종자료의 월별, 분기별 자료 개수 분포 37
<표 3-4> 미국 EPA TAD에서 채택한 56종의 VOCs 41
<표 3-5> 9월~2월 농도가 증가하는 VOCs 물질 44
<표 3-6> 측정지점별 연 평균 TVOC의 농도 46
<표 3-7> 강서 측정소 연 평균 상위 6종 물질 분포 현황 51
<표 3-8> 강서 측정소 11월 평균 상위 6종 물질 분포 현황 52
<표 3-9> 광진 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 53
<표 3-10> 구로 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 54
<표 3-11> 도봉 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 55
<표 3-12> 동작 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 56
<표 3-13> 북한산 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 57
<표 3-14> 송파 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 58
<표 3-15> 송파 측정소 1월 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 59
<표 3-16> 종로 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 60
<표 3-17> 중랑 측정소 연 평균 VOCs 상위 6종 물질 분포 현황 61
<표 3-18> 도봉, 북한산 측정지점 상위 물질 농도 (8월) 62
<표 3-19> 도봉, 북한산 측정지점의 월별 Isoprene 농도 (2009년) 63
<표 4-1> 전국 시도별 인위적 VOCs 배출량 (2009년 CAPSS) 68
<표 4-2> 전국 및 서울의 2009년 대분류별 인위적 VOCs 배출량 비교 (2009 CAPSS) 72
<표 4-3> 서울시 대분류별 인위적 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 74
<표 4-4> 서울시 대분류별 인위적 VOCs 배출량 추이 (CAPSS) 76
<표 4-5> 유기용제 사용 부문 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 81
<표 4-6> 서울시 [도로이동오염원]의 차종별 VOCs 배출량 및 기여율 83
<표 4-7> 본 연구의 배출량 개선 내역 84
<표 4-8> 서울시 구별 도로이동오염원 VOCs 배출량(CAPSS)과 차량등록대수 87
<표 4-9> 간선도로 연료종별 유류사용량 92
<표 4-10> 2009 서울시 구별 가로수 현황 98
<표 4-11> 구별 연간 BVOC 배출량 100
<표 4-12> 배출량 추정값 산출 103
<표 4-13> 자연 VOCs 배출량 추정 결과 106
<표 4-14> 본 연구에서의 부문별 VOCs 배출량 107
<표 4-15> 구별 자연적 VOCs 및 인위적 VOCs 배출량 109
<표 5-1> 측정대상지역의 위치 115
<표 5-2> 측정대상지역 및 측정기간 119
<표 5-3> 측정?분석 대상항목 및 측정?분석방법 119
<표 5-4> 측정?분석 대상 휘발성유기화합물의 항목 및 화학적 특성 125
<표 5-6> 흡착관법에 의한 VOCs 분석에 사용된 자동열탈착장치 및 GC/MSD 운전 조건 128
<표 5-7> 측정대상산림 측정일 동안의 기후 및 기상 132
<표 5-8> 측정대상산림별 BTEXS, BVOCs 분석 결과 - 평균농도 136

그림목차
<그림 1-1> 서울시 대기오염물질의 연도별 농도변화 19
<그림 1-2> 각 분야별 연관 개요도 21
<그림 2-1> 대기중 2차 오염물질의 생성 과정 25
<그림 3-1> 서울시 광화학오염물질 측정망 위치(2009) 34
<그림 3-2> 년도별 운영 VOCs측정소 위치 (2003~2011년) 35
<그림 3-3> 오류 데이터 제거후의 년도별 자료수 비교 (2003~2011년) 36
<그림 3-4> 자동측정자료 처리과정 37
<그림 3-5> 측정지점별 월 평균 TVOC의 농도(2009년) 42
<그림 3-6> 측정지점별 상위물질 월 평균 농도 43
<그림 3-7> 측정 지점별 농도 특성 (2009년 6월) 45
<그림 3-8> 종로측정지점 주요물질 농도 특성 (2009년 6월) 45
<그림 3-9> 측정지점별 연 평균 농도 특성 46
<그림 3-10> 측정지점별 월시각 평균 비율의 특성(2009년) 47
<그림 3-11> 오존 등농도 곡선 48
<그림 3-12> 전체 측정지점의 일평균 오존 등농도 곡선 49
<그림 3-13> 전체 측정지점의 월평균 오존 등농도 곡선 49
<그림 3-14> 측정지점별 연평균 VOCs 물질 분포 현황 50
<그림 3-15> 도봉, 북한산측정소의 월별 AVOCs와 BVOC의 농도 특성 50
<그림 3-16> 강서 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 51
<그림 3-17> 강서 측정소 11월 평균 VOCs 물질 분포 현황 52
<그림 3-18> 강서 측정지점 주요물질 농도 특성 (2009년 11월) 52
<그림 3-19> 광진 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 53
<그림 3-20> 구로 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 54
<그림 3-21> 도봉 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 55
<그림 3-22> 동작 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 56
<그림 3-23> 북한산 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 57
<그림 3-24> 송파 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 58
<그림 3-25> 강서 측정소 1월 평균 VOCs 물질 분포 현황 59
<그림 3-26> 송파 측정지점 주요물질 농도 특성 (2009년 1월) 59
<그림 3-27> 종로 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 60
<그림 3-28> 중랑 측정소 연평균 VOCs 물질 분포 현황 61
<그림 3-29> 도봉, 북한산 측정지점 주요물질 농도 특성 (8월) 62
<그림 3-30> 도봉, 북한산 측정지점 주요물질 농도 비율 62
<그림 3-31> 도봉, 북한산 측정지점의 Isoprene 월평균 농도 변화 (2009년) 63
<그림 3-32> 북한산 측정지점 8월의 평균 시각별 농도 변화(2009년) 64
<그림 4-1> 전국 16개 시도의 인위적 VOCs 배출량 (2009년 CAPSS) 67
<그림 4-2> 전국 시도별 인위적 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 69
<그림 4-3> 전국 시도별 1인당 인위적 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 69
<그림 4-4> 전국 시도별 단위면적당 인위적 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 70
<그림 4-5> 전국과 서울시의 2009년 인위적 VOCs 배출량 비율 (대분류별) 71
<그림 4-6> 서울시 인위적 VOC 배출량의 구성 비율 (2009 CAPSS) 73
<그림 4-7> 서울시 연도별 인위적 VOCs 배출량 추이 (CAPSS) 75
<그림 4-8> 서울시 면, 점오염원의 격자별 인위적 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 77
<그림 4-9> 서울시 토지이용 현황 78
<그림 4-10> 유기용제사용 부문의 중분류, 세분류별 VOCs 배출 비중 (2009 CAPSS) 79
<그림 4-11> 중분류와 세분류에 의한 [유기용제 사용] 부문 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 80
<그림 4-12> 서울시 도로이동오염원의 차종별 VOCs 배출량 (2009 CAPSS) 82
<그림 4-13> 도로이동오염원의 연료별 VOCs 배출 비율 (2009 CAPSS) 83
<그림 4-14> 서울시 구별 도로이동오염원의 VOCs 배출량(CAPSS)과 차량등록대수 86
<그림 4-15> 도로이동오염원 배출량 산정 방법 88
<그림 4-16> 교차로 교통량 산정 방법 89
<그림 4-17> 서울시 간선도로의 구간별 교통량 89
<그림 4-18> 시간대별 교통량 패턴 90
<그림 4-19> 구별 차종별 혼입률 91
<그림 4-20> 격자별 VKT 산정 방법 91
<그림 4-21> 격자별 [도로이동오염원] VOCs 배출량 (본연구) 93
<그림 4-22> 격자별 이동오염원 VOCs 배출량 (CAPSS) 93
<그림 4-23> 도시생태현황도의 현존식생도면 96
<그림 4-24> 격자별 식생정보 추출 방법 96
<그림 4-25> 2009 서울시 구별 가로수 현황 97
<그림 4-26> 가로수 수종별 구성비율 97
<그림 4-27> 격자별 자연 VOCs 배출량 99
<그림 4-28> 구별 자연 VOCs 배출량 99
<그림 4-29> Calpuff 모델을 이용한 배출량 추정방법 101
<그림 4-30> 대기확산 모델링 영역의 설정 102
<그림 4-31> 대기확산 모델링 모사 결과 103
<그림 4-32> 연중 시각별 온도변화 104
<그림 4-33> 연중 시각별 Monoterpene 배출량 변화 105
<그림 4-34> 국내 자연 VOC 물질별 배출량 비율 106
<그림 4-35> 본 연구에서 개선한 2009년 서울시 VOCs 배출량 108
<그림 4-36> 구별 VOCs 배출량 110
<그림 4-37> 구별 AVOCs 와 BVOCs 의 배출량 비율 110
<그림 4-38> 구별 단위면적당 VOCs 배출량 110
<그림 4-39> 격자별 VOCs 배출량 111
<그림 5-1> 2009년 8월 북한산 자동 광화학측정망 114
<그림 5-2> 산림, 외기 측정지점 115
<그림 5-3> 남산 측정 장소-남사면 소나무 숲 일대- 부근 116
<그림 5-4> 북한산 측정 장소-북한산 둘레길 구간- 부근 117
<그림 5-5> 배봉산 측정 장소 부근 118
<그림 5-6> BVOCs 시료 채취용 흡착관 구성 개략도 120
<그림 5-7> 남산 BVOCs 측정전경 121
<그림 5-8> 남산 측정지점 식생현황 121
<그림 5-9> 북한산 BVOCs 측정전경 122
<그림 5-10> 북한산 측정지점 식생현황 122
<그림 5-11> 배봉산 BVOCs 측정전경 123
<그림 5-12> 배봉산 측정지점 식생현황 123
<그림 5-13> BTEXS calibration gas standard_SIM mode 129
<그림 5-14> BVOCs calibration liquid standard_SCAN mode 129
<그림 5-15> 측정 기간 동안의 온?습도 - 남산(2012.08.07) 130
<그림 5-16> 측정 기간 동안의 온?습도 - 남산(2012.08.08) 131
<그림 5-17> 측정 기간 동안의 온?습도 - 남산(2012.08.09) 131
<그림 5-18> 측정 기간 동안의 온?습도 - 북한산(2012.08.08) 131
<그림 5-19> 측정 기간 동안의 온?습도 - 북한산(2012.08.09) 131
<그림 5-20> 측정 기간 동안의 온?습도 - 배봉산(2012.08.10) 132
<그림 5-21> 측정대상산림 현장시료 분석 일례 133
<그림 5-22> VOCs의 분류 및 정의 134
<그림 5-23> 측정대상산림별 BTEXS, BVOCs 분석 결과 - 평균농도 135
<그림 5-24> 측정대상산림별 TVOC 분석 결과 - 평균농도 137
<그림 5-25> 측정대상산림별 TVOC 분석 결과 - 평균비율 137

Contents
Chapter 1. Introduction 17
 1.1. Background and Purpose 18
  1.1.1. Background of Research 18
  1.1.2. Purpose of Research 20
 1.2. Strategies and System 20
  1.2.1. Strategies 20
  1.2.2. System 21
Chapter 2. Researches Trend and Theoretical Background 22
 2.1. Theoretical Background 23
  2.1.1. Definitions of VOCs 23
  2.1.2. Source of VOCs 24
  2.1.3. Photochemical Reaction of VOCs 25
 2.2. Researches Trend 27
  2.2.1. Trend in Korea 27
  2.2.2. Trend in Foreign Country 28
Chapter 3. Analysis of VOCs Monitoring Networks in Seoul 33
 3.1. Introduce in VOCs Monitoring Networks 34
  3.1.1. Information of VOCs Monitoring Networks in Seoul 34
 3.2. Data Processing of VOCs Monitoring Networks 35
  3.2.1. Data Selection 35
  3.2.2. Data Sorting 37
 3.3. Analysis Results of VOCs Site 42
  3.3.1. Monthly Mean Analysis of TVOCs 42
  3.3.2 Analysis of TVOCs 47
  3.3.3 Creation of Photochemistry Oxide 48
  3.3.4. Features of Major VOCs 50
  3.3.5. Features of 56 Species VOCs 51
  3.3.6. Seasonal Characteristics of BVOCs Concentration 62
  3.3.7. Behavior of Major VOC 65
Chapter 4. Emissions of VOC in Seoul City 66
 4.1. Analysis of Emissions of VOC in Seoul City 67
  4.1.1. Emissions of VOC in Seoul City (2009 CAPSS) 67
  4.1.2. Emissions of VOC as Anthropogenic Characteristics -Seoul (2009 CAPSS) 71
  4.1.3. Annual Emissions of VOC as Anthropogenic Characteristics -Seoul (CAPSS) 75
  4.1.4. Analysis of VOCs Emissions (Point, Area sources) -Seoul (2009 CAPSS) 77
  4.1.5. Analysis of VOCs Emissions (Mobile Sources) -Seoul (2009 CAPSS) 82
 4.2. Improvement of VOCs Emissions data (Seoul) 84
  4.2.1. Improvement List of VOCs Emissions 84
  4.2.2. Improvement of VOCs Emissions (Mobile Sources) 85
  4.2.3. Computation of BVOCs Emissions by BEIS 94
  4.2.4. Estimation of BVOCs Emissions by Inverse Modeling 101
 4.3. Analysis-Methods to TVOCs Emissions (Seoul) 107
  4.3.1. Sectors of TVOCs emissions (Seoul) 107
  4.3.2. Emissions of TVOCs (Grid Cell in Seoul City) 111
Chapter 5. Measurement of BVOCs 112
 5.1 Purpose of Measurement (BVOCs) 113
 5.2 Outline of Measurement (BVOCs) 114
  5.2.1 Site of Measurement 115
  5.2.2 Period of Measurement 119
 5.3 Analysis Method and Measurement (BVOCs) 119
  5.3.1 Preprocessing and Measurement Preparation 119
  5.3.2 View of Measurement 121
  5.3.3 Item and Chemical Characteristics 124
  5.3.4 Method of Analysis VOCs 127
 5.4 Measurement and Analysis Result (BVOCs) 130
  5.4.1 Selection of Analysis (VOCs) 130
  5.4.2 Temperature and Humidity Distribution of Measurement Site 130
  5.4.3 Chromatogram Analysis of Field Samples 133
  5.4.4 Analysis and Consideration 135
Chapter 6. Conclusion 139
 6.1. Conclusion 140
References 142