생활소비재 VOCs 관리대책에 따른 우선관리대상(안) 도출 및 수도권 대기질 개선 효과 분석 :Establishment of Priority List and Analysis of Air Quality Improvement According to Consumer Products VOCs Management Strategy

전주현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 전주현 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 선우영

발행연도: 2015

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수14

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2015

생활소비재 VOCs 관리대책에 따른 우선관리대상(안) 도출 및 수도권 대기질 개선 효과 분석

전주현 환경공학과 2015.01 학위논문

2014

국내·외 실태 및 사례분석을 통한 생활소비재 VOCs 함유기준(안) 마련

전주현 , 김수향 , 선우영 외 3명 한국대기환경학회 학술대회논문집 2014.10 학술대회자료

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VOCs는 대기 중 광화학반응으로 O3 및 PM 생성에 기여하며, VOCs 중 benzene, chloroform과 같은 일부 물질은 인체에 노출 시 발암 가능성을 가진 특정대기유해물질로 분류 되어 중요관리 대상으로 지정되고 있다. 한국의 국가 대기오염물질 배출량자료인 Clean Air Policy Support System; CAPSS 2011년 자료에 따르면 유기용제의 사용에 따른 VOCs 배출량은 전체 VOCs 배출량의 약 64%를 차지하고 있으며 이로 인하여 유기용제 부문의 적극적인 관리가 시행되는 추세이다.
이중 가정 및 생활주변에서 유기용제가 포함되어 일상용품으로 사용되는 생활소비재의 VOCs는 동일 제품이 대규모 취급되는 사업장과는 달리 별도의 오염방지시설 없이 환경으로 배출되고 있으며, 일정한 화학물질이거나 특정 배출원에서 배출되는 것이 아니라서 관리에 어려움이 있어 관리대책이 마련되지 않은 실정이다. 이에 환경부는 생활소비재 관리 및 VOCs 배출저감을 위하여 제2차 수도권 대기환경관리 기본계획에서 2024년까지 약 4만 2천톤 삭감을 목표로 하고 이를 충족시키기 위한 연차별 생활소비재 우선순위 관리대상을 선정하고 있다..
따라서 본 연구는 한국의 생활소비재 VOCs 배출량, 제품별 오존생성기여도 및 위해성을 분석 후 종합적으로 고려하여 연차별 생활소비재 우선관리대상(안)을 마련하였다. 또한 기상모델 WRF, 배출처리시스템 SMOKE, 대기질 모델 CMAQ을 이용하여 생활소비재 VOCs 저감대책에 따른 수도권 대기질 개선효과를 분석하였다. 본 연구에서는 생활소비재 VOCs 저감대책 미시행, 시행 및 총 VOCs 저감대책 시행에 따른 배출량 시나리오를 산정하여 대기질 평가를 위한 타깃물질인 O3을 대상으로 대기질 개선효과를 분석하였다.
본 연구에서 도출한 우선관리 필요대상(안)은 도장제품, 자동차관련제품, 가정용 농약, 접착제 및 봉함제, 헤어제품, 세탁제품, 공기청정제 및 표면세정제이다. 제2차 수도권 관리대책에서 제시한 연차별 배출 삭감량을 충족시킬 수 있는 제품을 다시 선별하여 ‘17년도 목표 삭감량 6,877 ton을 달성하기 위해서는 헤어제품, 세탁제품, 공기청정제, 표면세정제류의 VOCs 함량을 줄여야하며 ‘18년도 목표 삭감량 13,873 ton을 달성하기 위해서는 가정용 농약, 접착제 및 봉함제를 관리하고 ‘19년도 목표 삭감량인 20,987 ton 을 달성하기 위해서는 도장제품과 자동차관련 제품의 VOCs를 관리 및 규제하는 것이 적합할 것으로 판단하였다.
또한 생활소비재 VOCs 관리대책의 수도권 대기질 개선효과를 분석하기 위하여 관리대책의 종료시점인 2024년 06월을 사례기간으로 선정하고 생활소비재 VOCs 저감대책을 시행하여 VOCs 배출량 42,664 ton을 삭감, 모든 VOCs 저감대책을 시행하여 배출량 170,427 ton을 삭감하는 시나리오에 따른 대기질을 분석하였다. 그 결과 수도권 VOCs 배출량의 약 14%를 저감하는 시나리오에서는 수도권 전 지역에서 O3이 약 0.5 ppb 정도 다소 증가하는 경향을 보였으나 VOCs 배출량을 56% 저감하는 시나리오에서는 약 5~10 ppb 정도의 O3 농도가 저감되는 것으로 나타났다.
본 연구는 생활소비재 VOCs 저감 대책에 따른 우선순위관리 대상(안)도출 및 O3 농도의 개선 효과를 정량적으로 분석하였다. 이 결과는 향후 생활소비재의 VOCs를 효율적으로 관리하는데 기여할 것으로 기대된다.

Volatile Organic Compounds (VOCs) play an important role in the photochemical production of O3 and PM in the atmosphere and certain VOCs, such as benzene and chloroform can cause cancer and are thus classified and cautiously managed as Hazardous Air Pollutants (HAPs). According to the 2011 Clean Air Policy Support System (CAPSS) which is national air pollutant emissions inventory in Korea, solvent usage constitutes about 64% of all VOCs emissions, therefore, the solvent usage category has recently undergone careful scrutiny. Such VOCs in consumer product which include organic solvents and are widely used in households are being emitted into the atmosphere without any emission control. It is different the same product in industry. The comprehensive strategy to reduce them has not been established since they are not specific chemical substances or emitted from certain sources. Thus, the Ministry of Environment in Korea is planning to implement VOCs contents standards for consumer product VOCs to satisfy the target of 42,000 tons reduction by 2024 set up in the “2nd Air Quality Management Plan of Seoul Metropolitan Area(SMA).
Therefore, this study analyzed the emissions, photochemical reactivity, and, hazardous assessment of consumer product VOCs in Korea, and established priority list. Air quality improvement in SMA was derived as reduction of consumer product VOCs using by WRF (the weather model), SMOKE (emission processing system), and, CMAQ (air quality model).
This study analyzed improvement focusing on O3 which is target compound of air quality estimation by install scenarios whether the reduction of consumer product VOCs was implemented or not or reduction of whole VOCs sources.
This study proposed the priority list is consisting of “coating and related products”, “automotive aftermarket products”, “agricultural chemicals”, “adhesives, and, sealants”, “hair products”, “laundry product”, “air fresheners”, and, “hard surface cleaners”. Then this study selected yearly management product to meet annual consumer products VOCs reduction. Target VOCs reduction in 2017 are 6,877 ton - “hair products”, “laundry product”, “air fresheners”, and, “hard surface cleaners”; in 2018 are 13,873 ton - “agricultural chemicals”, “adhesives and sealants”; in 2019 are 20,987 ton - “coating and related products”, “automotive aftermarket products”.
As the end point of consumer product management strategy, 2024 and ozone sessions, June was set as the case period for analysis of improvement effectiveness of air quality SMA. Then, the air quality with the base emissions (2024 Business As Usual), the scenario implemented reduction of consumer product VOCs (scenario 1, 42,664 ton of reduction) and reduction of whole VOCs sources (scenario 2, 170,427 ton of reduction) was analyzed. As the results, the O3 concentration tendency in SMA was observed as increasing about 0.5 ppb with the scenario 1 but as decreasing about 5~10 ppb with the scenario 2.
This study established priority list by reduction of consumer product VOCs and quantitatively analyzed the improvement effectiveness of O3 concentration in the atmosphere. That result is expected to contribute to manage consumer product VOCs effectively.

#VOCs #Second Air Quality Management Plan in SMA #Consumer Products #Air Quality Improvement #Air Quality Model

제1장 서론 1
제1절 연구배경 및 목적 1
제2절 연구내용 및 범위 4
1. 생활소비재에 포함된 VOCs의 국내 현황 조사 및 분석 5
제2장 이론적 고찰 6
제1절 생활소비재 VOCs 6
1. 휘발성 유기화합물(VOCs) 6
2. 생활소비재 14
제2절 지역규모 대기질 모델링 22
1. 기상 모델(WRF) 22
2. 배출처리시스템(SMOKE) 23
3. 대기질 모델(CMAQ) 24
제3절 연구에 적용된 자료 26
1. 대기정책지원시스템(CAPSS) 26
2. 제2차 수도권 대기환경관리 생활소비재 VOCs 저감 계획 27
3. 장래 배출량 산정(BAU) 30
제3장 연구방법 32
제1절 생활소비재 우선관리 필요대상(안) 도출 32
1. 생활소비재 VOCs 배출량 산정 32
2. 오존 생성기여도 평가 32
3. 위해성 평가 34
제2절 생활소비재 VOCs 배출량 시나리오 36
1. 배출량 base 36
2. 배출량 시나리오 Ⅰ 37
3. 배출량 시나리오 Ⅱ 37
제3절 대기질 개선효과 분석을 위한 모델링 체계 구축 39
1. 모델링 영역 및 사례시간 39
2. 모델링 수행조건 41
3. 모델링 정합도 분석방법 47
제4장 연구 결과 48
제1절 생활소비재 우선관리 필요대상(안) 도출 48
1. 생활소비재 VOCs 배출량 산정 48
2. 오존 생성기여도 평가 55
3. 위해성 평가 56
4. 우선관리 필요대상(안) 도출 57
제2절 저감 계획에 따른 시나리오별 배출량 산정 62
1. 수도권 2011년도 CAPSS자료와 2024년도 BAU 비교 62
2. 시나리오별 배출량 63
제3절 대기질 모델링을 통한 저감대책에 따른 수도권 대기질 개선 효과 분석 65
1. 기상장 수치모의 결과 65
2. 대기질 예측 결과 70
3. 저감대책에 따른 대기질 개선효과 분석 72
제5장 요약 및 결론 78
참고문헌 80
부록 A. 94
부록 B 103
국문초록 108

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