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제출문

목차
제1장 연구개요 14
 1. 연구의 배경 15
 2. 연구의 목적 16
 3. 주요 연구내용 17
제2장 질소산화물 저감기술 평가 및 적용방안 분석 19
 1. 질소산화물 발생요인 및 저감기술 현황 분석 20
 2. 중·소규모 대기배출시설의 실태 조사 및 질소산화물 저감방안 분석 48
 3. 비산업 연소분야 질소산화물 저감방안 및 적용성 분석 93
제3장 미세먼지 저감기술 평가 및 적용방안 분석 117
 1. 비연속 운전상태 기체연료 사용시설 미세먼지 저감방안 분석 118
 2. 먼지청소차량의 방식별 (초)미세먼지 저감효과 평가 140
 3. 미세먼지의 건강위해성 분석 221
제4장 동북아 주요 도시 (초)미세먼지 개선 연구성과 교류 및 우수기술 확산 241
 1. 한·중·일 대기오염 정책 현황 및 기술개발 동향 분석 242
 2. 동북아 지역 대기관리를 위한 국제협력 현황(동북아 대기개선 국제 심포지엄 개최) 259
제5장 결 론 280
참고문헌 284
부 록 290

표 목차
[표 1-1] 서울시 연간 평균 대기오염도 15
[표 2-1] 발생 메커니즘에 따른 NOX 생성원리 21
[표 2-2] 기술별 질소산화물 제거효율 24
[표 2-3] 연소조건과 연소방법 조절에 의한 질소산화물 저감기술 25
[표 2-4] 저녹스버너(LNB)의 종류 33
[표 2-5] 국내 업체별 저녹스버너 저감방식 38
[표 2-6] 업체별 저녹스버너 설치현황 39
[표 2-7] 대기오염 배출시설의 구분 48
[표 2-8] 보일러의 분류 49
[표 2-9] 형식에 따른 보일러의 분류 50
[표 2-10] 서울시 2.0 ton 미만의 중?소규모 보일러 측정 60
[표 2-11] 보일러 설치대수 및 용량 (2015년) 62
[표 2-12] 용도별 보일러 설치 현황 (2015년) 64
[표 2-13] 서울시 연도별 중규모 보일러 설치 현황 (2015년) 65
[표 2-14] 가정용 보일러 설치 현황 (2009~2013년) 65
[표 2-15] 질소산화물 배출계수 66
[표 2-16] 수도권지역의 연료별 보일러 설치 현황 (2013년) 68
[표 2-17] LNG 보일러시설의 용량별 연간 연료사용량 69
[표 2-18] 서울시 LNG 보일러시설의 업종별 연간 연료사용량 (2013년) 70
[표 2-19] 서울시 중규모 LNG 보일러의 질소산화물 배출량 산정 결과 (2013년) 71
[표 2-20] 가정용 보일러 도시가스 사용량 현황 (2009~2013년) 72
[표 2-21] 가정용 보일러의 질소산화물 배출량 73
[표 2-22] 서울시 중?소규모 보일러의 질소산화물 배출량 산정 (2013년) 74
[표 2-23] 연소 과정에 따른 질소산화물 방지기술 75
[표 2-24] 저녹스버너와 일반버너의 특징 비교 76
[표 2-25] 지역별 저녹스버너 설치 현황 (2014년) 81
[표 2-26] 전국의 저녹스버너 설치 현황 82
[표 2-27] NOX 저감에 따른 편익 환산 84
[표 2-28] 비용추정에 사용된 용량별 저녹스버너 단가 84
[표 2-29] 용량별 저녹스버너 저감에 따른 편익 85
[표 2-30] SCR 설치비 85
[표 2-31] SCR 운영비 85
[표 2-32] 비용추정에 사용된 SCR 용량별 단가 86
[표 2-33] 용량별 NOX 저감에 따른 편익 86
[표 2-34] SNCR 설치비 87
[표 2-35] SNCR 운영비 87
[표 2-36] 비용추정에 사용된 SNCR 용량별 단가 87
[표 2-37] 용량별 NOX 저감에 따른 편익 88
[표 2-38] 저녹스버너 비용 편익(B/C) 88
[표 2-39] SNCR 비용 편익(B/C) 88
[표 2-40] SCR 비용 편익(B/C) 89
[표 2-41] 서울시 LNG 보일러 시설(0.3~2.0 ton/yr) 질소산화물 저감 대안 분석 91
[표 2-42] 서울시 중.소규모 기체연료(LNG) 보일러 시설 질소산화물 저감 방안 92
[표 2-43] 저녹스 버너 NOX 및 CO 배출농도 인정 기준 93
[표 2-44] 사용연료별 저녹스버너 NOX 및 CO 배출농도 현황 94
[표 2-45] 업체별 저녹스버너 인정검사 현황(LNG) 95
[표 2-46] 국내?외 저녹스버너 질소산화물 인정기준(단위: ppm, O2 4% 환산 기준) 97
[표 2-47] 국내 보일러 질소산화물 배출허용기준 현황 97
[표 2-48] 중국 북경시 보일러 질소산화물 배출허용기준 98
[표 2-49] 소규모 보일러에 대한 SCAQMD 규제 및 지원정책(Rule 1146.2 BACT 가이드라인) 99
[표 2-50] 일반 배출시설 대한 SCAQMD 규제 기준(Rule 1146.1 BACT 가이드라인) 99
[표 2-51] 보일러 시설에 대한 SCAQMD LAER/BACT 적용 사례 100
[표 2-52] 시험장치의 명칭 및 사양 102
[표 2-53] 시험장치의 풍량, 온도 범위 103
[표 2-54] 저녹스버너 실험장치 측정결과 105
[표 2-55] 저녹스버너 및 초 저녹스버너 외국기술 적용사례 108
[표 2-56] 보일러에 대한 SCAQMD의 규제 기준(Rule 1146.1 BACT 가이드라인) 111
[표 2-57] 기체연료 사용시설 질소산화물 배출허용기준 서울시 조례(개선안) 112
[표 2-58] NOX 예상배출량 산정 (2015년 기준) 113
[표 2-59] 조례 적용 시 NOX 예상배출량 산정(기존시설) 113
[표 2-60] 조례 적용 시 NOX 예상배출량 산정(신규시설) 114
[표 2-61] 보일러 용량별 질소산화물 배출농도 사례(협조: (주)수국) 115
[표 2-62] 저녹스버너 NOX 배출농도 인정기준(서울시) 제시(안) 116
[표 3-1] 수도권 지역의 연료별 보일러 설치 현황 (2013년) 119
[표 3-2] 입자물질 분석기기 및 분석항목 128
[표 3-3] 배출입자의 주요 성분 129
[표 3-4] 배출입자의 평균 입자크기 129
[표 3-5] 배출입자의 입도분포 129
[표 3-6] 연소 개선법의 방법과 내용 134
[표 3-7] 배출허용기준 초과 인정시간(기존) 139
[표 3-8] 배출허용기준 초과 인정시간(개선안) 139
[표 3-9] 청소방법 구분 141
[표 3-10] 국내 도로청소차량 구분 및 특징 141
[표 3-11] WRAP에서 제시한 포장도로에서의 제어방법과 제어효율 149
[표 3-12] 청소차량에 의한 도로먼지 입경 및 청소방법에 따른 저감효율 150
[표 3-13] 국내?외 도로청소 미세먼지 저감효과 150
[표 3-14] 영국의 도로 청소에 필요한 작업시간 152
[표 3-15] 런던의 도로 청소 서비스 종류 및 항목 153
[표 3-16] 국내 도로청소차 보유현황 155
[표 3-17] 국내 진공청소차 운영현황 156
[표 3-18] 서울시 도로청소차 보유현황(2015년 11월 기준) 157
[표 3-19] 서울시 청소대상도로 현황 158
[표 3-20] 서울시 도로청소장비 현황(2014년 12월 31일 기준) 158
[표 3-21] 서울시 도로청소 추진실적(물청소 및 먼지흡입청소, 2014년 기준) 158
[표 3-22] 서울시 도로 먼지청소 작업체계 및 기준 159
[표 3-23] 서울시 동절기 도로먼지청소 작업기준 159
[표 3-24] 도로청소 먼지저감효과 평가방법 162
[표 3-25] 미국 EAP AP-42 포장도로 배출계수 산정식의 입경보정계수 163
[표 3-26] 도로먼지청소 전/후 도로구간별 평균 silt Loading 측정결과(양천구 측정도로 1) 173
[표 3-27] 도로먼지청소 전/후 도로구간별 평균 silt Loading 측정결과(양천구 측정도로 2) 175
[표 3-28] 먼지청소 전/후 도로구간별 sL 변화 및 저감효과 177
[표 3-29] 도로먼지청소차 수거 2차 분진의 체분석 결과 180
[표 3-30] 도로먼지청소차의 월별 작업실적(강동구) 182
[표 3-31] 도로먼지청소차의 요일별 작업실적(강동구) 182
[표 3-32] 도로먼지청소차의 작업거리 당 먼지수거량(작업실적) 실측결과 183
[표 3-33] 이동먼지측정시스템을 이용한 먼지청소차량의 단기적 저감효과 평가 185
[표 3-34] 먼지청소차 집진효율 시범측정 결과 189
[표 3-35] 서울시 도로청소차량 운영에 대한 역할 199
[표 3-36] 도로청소계획 고려사항 200
[표 3-37] 청소차 운영방법(예시) 201
[표 3-38] 하수처리수 및 중수도의 수질기준 202
[표 3-39] 강우 상태에 따른 작업기준 204
[표 3-40] 황사 주의보에 따른 작업기준 204
[표 3-41] (초)미세먼지 주의보 발령에 따른 작업기준 205
[표 3-42] 청소차 종류에 따른 작업기준 206
[표 3-43] 물청소 실시방법 206
[표 3-44] 서울시 및 인천시의 진공청소, 진공살수차량 운행실적 및 단위삭감량(평균제거량) 208
[표 3-45] 수도권 2차 기본계획 및 서울시 시행계획의 먼지흡입차량 단위삭감량 자료 208
[표 3-46] 도로청소에 의한 도로먼지 단위 삭감량 208
[표 3-47] 필터 구조 및 재질에 따른 먼지제거 성능 211
[표 3-48] 도로청소 측정 조건 212
[표 3-49] 먼지흡입청소차, 복합청소차의 PM10 및 PM2.5 제거효율 215
[표 3-50] 서울시 운행중인 도로청소차 비교 216
[표 3-51] 노면청소차 주요장치의 기능 및 특성 217
[표 3-52] 청소차 구입 가격 220
[표 3-53] 복합청소차 운영 시 활용도 효과 220
[표 3-54] (초)미세먼지(PM2.5)의 화학적 성분의 유해성 222
[표 3-55] 대기오염에 의한 건강영향 223
[표 3-56] 심혈관계 및 호흡기계 입원에 대한 PM2.5의 영향 229
[표 3-57] 국내 7개 도시의 연령군별 PM10 노출에 따른 사망 위험도 231
[표 3-58] 서울시 PM10과 PM2.5 단위 농도 증가당 총 사망 위험도 비교 231
[표 3-59] 국내 미세먼지 건강위해성 분석 연구 232
[표 3-60] PM2.5 농도 개선에 따른 급성 건강편익 235
[표 3-61] 국외 PM 농도 변화의 건강영향 분석 연구 236
[표 4-1] 시도별 대기오염물질별 연평균 농도 순위 (2014년) 244
[표 4-2] 도쿄의 PM2.5 측정결과 247
[표 4-3] 국내 연구개발 현황 253
[표 4-4] 도로청소 방법 253
[표 4-5] 동아시아 대기오염 협력 프레임워크 비교 259

그림 목차
[그림 2-1] 질소산화물(NOX) 제어원리 23
[그림 2-2] BOOS 기술의 적용 예 28
[그림 2-3] OSC 기술의 적용 예 28
[그림 2-4] OFA 기술의 적용 예 29
[그림 2-5] 저녹스버너 구조의 예 34
[그림 2-6] 혼합 촉진형(Mixing Promoted Type) 35
[그림 2-7] 분할 화염형(Divided Flame Type) 35
[그림 2-8] 단계적 연소형(Staged Combustion Type) 36
[그림 2-9] 배가스 재순환형(Flue Gas Reciculation Type) 37
[그림 2-10] 업체별 저녹스버너 설치 현황 (2014년) 40
[그림 2-11] 저녹스버너 전경(㈜수국) 41
[그림 2-12] 배가스 내부재순환 42
[그림 2-13] 배가스 연소용 공기재순환 42
[그림 2-14] 저녹스버너 전경(㈜부-스타) 42
[그림 2-15] 저녹스버너 기술별 NOX 저감효율 43
[그림 2-16] Cl-α Low Burner 구조 45
[그림 2-17] Rapid Mix Burner (1) 46
[그림 2-18] Rapid Mix Burner (2) 46
[그림 2-19] 선회류 버너의 Van-Swirler 46
[그림 2-20] 직립횡관식 보일러 51
[그림 2-21] 직립연관식 보일러 51
[그림 2-22] 연관보일러 52
[그림 2-23] 노통연관식 보일러 52
[그림 2-24] 자연순환식 수관보일러 54
[그림 2-25] 강제순환식 수관보일러 54
[그림 2-26] 단관식 관류보일러 55
[그림 2-27] 다관식 관류보일러 56
[그림 2-28] 섹션보일러 57
[그림 2-29] 일반형보일러 및 응축형 보일러(콘덴싱 보일러)의 구조 57
[그림 2-30] 보일러 측정 현장 59
[그림 2-31] 질소산화물의 배출경향 61
[그림 2-32] 서울시 중규모 보일러 용량별 설치현황 (2015년) 63
[그림 2-33] 업종별 보일러 설치현황 (2015년) 63
[그림 2-34] 가정용 보일러 설치 현황 (2013년) 66
[그림 2-35] 가정용 보일러의 NOX 배출량 추이 (2009~2013년) 73
[그림 2-36] 선택적 촉매 환원법의 원리 77
[그림 2-37] 선택적 비촉매 환원법의 원리 79
[그림 2-38] A구청 보일러 도면 90
[그림 2-39] SCR 예상 설치 계획 90
[그림 2-40] 저녹스버너 NOX 및 CO 농도 Dotplot (LNG) 96
[그림 2-41] 저녹스버너 NOX 및 CO 농도 Dotplot (LPG) 96
[그림 2-42] 시험장치의 처리계통도 102
[그림 2-43] Low NOX Burner Test Pilot 설비 103
[그림 2-44] GreenLine MK2 104
[그림 2-45] GreenLine 9000 104
[그림 2-46] 배기가스 측정위치 104
[그림 2-47] 부하별 질소산화물 배출농도 변화 106
[그림 2-48] 연소 시 내부 화염 106
[그림 2-49] 저녹스버너 실험장치 실험조건 107
[그림 2-50] 기체연료 사용시설 일반보일러 질소산화물 배출허용기준 현황 109
[그림 2-51] 서울시 환경기본조례 110
[그림 2-52] 서울시 환경기본조례 배출허용기준 [별표 2] 110
[그림 2-53] 수도권 대기환경개선에 관한 특별법 시행규칙 [별표 1] 111
[그림 2-54] 예상배출량 산정 115
[그림 3-1] 굴뚝에서 배출되는 입자상 오염물질 121
[그림 3-2] 입자상 오염물질에 의한 피해사례 121
[그림 3-3] 탄화수소 증가에 따른 NO2 전환율 124
[그림 3-4] 첫 부하 운전 시 출력 30 MW 부근에서 먼지 배출농도 사례 125
[그림 3-5] 출력 150~160MW에서 먼지 배출농도 사례 126
[그림 3-6] 보일러의 작동범위의 압력(온도) Limit 127
[그림 3-7] 보일러의 ON/OFF 과정 127
[그림 3-8] 복합화력발전시설 A지사의 배출입자 입경분포 129
[그림 3-9] IOFS 철산화물 집진장치 구조 131
[그림 3-10] IOFS 철산화물 집진장치 구조(상세도) 132
[그림 3-11] 기존 전기집진기 구조 133
[그림 3-12] 고속 전기집진기 구조 133
[그림 3-13] 굴뚝 자동측정 대상 현황 138
[그림 3-14] 도로청소차량 종류 및 사진 142
[그림 3-15] 아스팔트에서 도로청소에 의한 도로 먼지의 축적과 제거의 'Saw-tooth' 패턴 145
[그림 3-16] 도로먼지 부하량 및 먼지 입경에 따른 먼지 제거 효과 145
[그림 3-17] 런던 도로의 퇴적물 상태에 따른 분류 11
[그림 3-18] 국외 도로청소(소형청소차, 가로 물청소) 사례 154
[그림 3-19] 도로 먼지흡입 청소장비 예시 160
[그림 3-20] 먼지흡입 청조장비 원리 및 처리과정 160
[그림 3-21] 개선형 복합노면청소차 예시 161
[그림 3-22] 실시간 silt loading 측정을 위한 이동먼지측정시스템(인하대) 164
[그림 3-23] 양천구 측정도로구간 166
[그림 3-24] 양천구 도로먼지 청소차량 166
[그림 3-25] 강동구 측정도로 (천호대로, CHL) 167
[그림 3-26] 강동구 개조 먼지흡입청소차 167
[그림 3-27] 서울시 포장도로의 silt loading 분포 및 변화 169
[그림 3-28] 선행연구 silt loading 측정과의 비교 169
[그림 3-29] 도로먼지 청소차의 도로청소 전?후의 silt loading 분포 변화 171
[그림 3-30] 측정도로위치에 따른 도로먼지청소 전?후의 silt loading 변화(예시) 172
[그림 3-31] 도로먼지청소 전?후의 평균 silt loading 변화(양천구 측정도로 1) 173
[그림 3-32] 양천구 결과(2) - 측정결과 예시(AYC-R1) 174
[그림 3-33] 강동구 측정결과: 천호대로 R1 구간 175
[그림 3-34] Hot spot 구간의 먼지청소 후 입경별 농도 변화 176
[그림 3-35] 먼지청소 전/후 도로구간의 silt loading 변화 및 저감효과 분석 177
[그림 3-36] 도로먼지청소차의 1차 분진 및 2차 분진 시료 178
[그림 3-37] 도로먼지청소차 수거 2차 분진의 체분석 예시 179
[그림 3-38] 2차 분진 silt 사진 179
[그림 3-39] 먼지청소차 2차 분진 입도 분석 결과 180
[그림 3-40] 먼지청소차의 도로먼지 제거 시험 측정 사진 185
[그림 3-41] 먼지청소차 집진효율 시범측정 구간 및 방법 186
[그림 3-42] 먼지흡입청소차의 측정구간에 따른 흡입구와 배출구의 미세먼지 농도분포 187
[그림 3-43] 먼지청소차의 흡입구 및 배출구에서의 (초)미세먼지 농도 분포 비교 188
[그림 3-44] 서울시 도로청소 방법의 변화 11
[그림 3-45] 서울시 도로청소 관리 190
[그림 3-46] 미국 PM10 Efficient street Sweepers 평가방법 193
[그림 3-47] 독일 노면청소차 미세먼지 저감 평가방법 (2010) 194
[그림 3-48] 캐나다 PM10 and PM2.5 Street Sweeper Efficiency Protocol 194
[그림 3-49] 국외 소형 도로청소차 사례 195
[그림 3-50] 국내 소형 도로청소차 사례 196
[그림 3-51] 도로청소계획 고려사항 199
[그림 3-52] 필터 구조 및 재질에 따른 먼지제거 성능 분석 210
[그림 3-53] 사용 필터들의 공기 투과율 211
[그림 3-54] 도로먼지 청소차량 먼지청소 효율 측정 도로구간(강동구 천호대로) 212
[그림 3-55] 먼지흡입청소차 흡기&배기(PM10) 213
[그림 3-56] 먼지흡입청소차 흡기&배기(PM2.5) 213
[그림 3-57] 복합청소차 흡기&배기(PM10) 213
[그림 3-58] 복합청소차 흡기&배기(PM2.5) 213
[그림 3-59] 시험구간 흡기 비교(PM10) 214
[그림 3-60] 시험구간 흡기 비교(PM2.5) 214
[그림 3-61] 시험구간 배기 비교(PM10) 214
[그림 3-62] 시험구간 배기 비교(PM2.5) 214
[그림 3-63] 호퍼(회수탱크) 비교 218
[그림 3-64] 흡입구 및 중앙 브러쉬 비교 219
[그림 3-65] 미세먼지의 상대적 크기 비교 221
[그림 3-66] 미세먼지가 인체에 미치는 영향 221
[그림 4-1] 한·중·일 대기오염도 분포 242
[그림 4-2] 주요 도시의 연도별 미세먼지 농도 변화 245
[그림 4-3] 중국의 에너비 소비구조 246
[그림 4-4] 베이징의 PM2.5 발생 원인 246
[그림 4-5] 전 세계 주요 도시 초미세먼지 농도 (2014) 246
[그림 4-6] 도쿄의 PM2.5 연평균 농도 변화 추이 247
[그림 4-7] 한국의 분야별 대책 249
[그림 4-8] 중국의 주요 지역에서 대기질 개선 목표 249
[그림 4-9] 일본의 대기 배출원 관리 251
[그림 4-10] 이중 원주형 슬릿 인젝터 시제품 및 백필터 집진기의 적용형태 252
[그림 4-11] 도로청소장비 254
[그림 4-12] 대표적인 HEPA 필터 방식 255
[그림 4-13] 베이징의 월별?시간별 PM2.5 농도 분포 (2004~2012년) 256
[그림 4-14] PM2.5 배출원 및 성분 분포(베이징, 상하이, 광저우, 시안) 257
[그림 4-15] 베이징의 미세먼지 입자간 미생물 분포도 258
[그림 4-16] 개발된 배출 인벤토리 및 측정 모델링 툴(칭화대학교) 258
[그림 4-17] 동북아 국제 심포지엄 (2015년) 262
[그림 4-18] 동북아 국제 심포지엄 (2016년) 263
[그림 4-19] Monitoring Sites for Long-term Measurements 265
[그림 4-20] PM10 Mass Concentration Analysis Results 265
[그림 4-21] Requirements of Emission Reduction PM2.5 266
[그림 4-22] PM2.5 Mass Distribution in China 267
[그림 4-23] The Situation of Aged Gasoline Cars 268
[그림 4-24] Low NOX Burner Technology 269
[그림 4-25] History Trend of Air Pollutants 270
[그림 4-26] Atmospheric Environmental Regional Observation System(AEROS) of Ministry of the Environment, Japan 271
[그림 4-27] Korean air Quality Forecasting System(KAQFS) 272
[그림 4-28] Pilot-scale System for Ultra-low Emissions System in Zhejiang University 273
[그림 4-29] Dust Collector 274
[그림 4-30] Wet type Bag Filter 274
[그림 4-31] On-road Test using PEMS 275
[그림 4-32] Schematic Diagram of Test SCR Process 276
[그림 4-33] SNCR Process and The Experiment Apparatus 276
[그림 4-34] Air Quality Monitoring Network in Korea 277