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1. 서 론

 우리나라에서는 악취 배출원의 관리를 위해 2005년 2월 악취방지법을 제정 시행하고, 악취관리지역을 지정하여 관리하고 있다. 2012년 10월 기준으로 전국 9개 시도에서 28개의 악취관리지역을 관리하고 있다(Ministry of environment, 2012). 그럼에도 불구하고 전국의 악취민원은 2005년에 4,302건에서 2010년에 7,247건으로 증가하였으며, 규제대상 사업장 및 비규제대상 사업장에서 모두 증가 추세로 나타났다(Park, 2011).

Table 1. Number of civil appeals of odor for each emission area

 현행 악취배출허용기준에서 “악취란 황화수소, 메르캅탄류, 아민류, 그 밖에 자극성이 있는 기체상태의 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐오감을 주는 냄새(악취방지법 제2조)”로 정의하고 악취는 감각공해라는 측면으로 악취농도만을 규제하고 있다. 이로 인해 배출허용기준을 만족하지만 많은 배출량이 배출될 경우에는 실제로 피해가 발생하고 있다고 판단된다.

 본 연구에서는 AERSCREEN으로 배출구를 대상으로 배출구 높이, 악취배출구 농도, 배출 유량의 변화에 대한 시나리오를 분석하여 악취 배출허용기준 개선 필요성에 대해 검토하였다.

2. 연구방법

2.1 악취배출허용기준

 현행 우리나라의 악취 배출허용기준 측정은 복합악취를 측정하는 것을 원칙으로 한다. 다만 사업자의 악취물질 배출 여부를 확인할 필요가 있는 경우에는 지정악취물질을 측정할 수 있다. 이 경우 어느 하나의 측정방법에 따라 측정한 결과 기준을 초과하였을 때에는 배출허용기준을 초과한 것으로 본다.

 복합악취의 시료는 사업장 안에 지면으로부터 높이 5 m 이상의 일정한 악취배출구에서 채취하고 다른 악취발생원이 섞여 있는 경우에는 부지경계선 및 배출구에서 각각 채취한다. 5 m이상의 악취배출구가 없는 경우에는 부지경계선에서 채취한다. 이때 “배출구”란 악취를 송풍기 등 기계장치 등을 통하여 강제로 배출하는 통로로 자연 환기가 되는 창문ᆞ통기관 등은 제외한다(Ministry of environment, 2011).

 민원이 발생하는 다양한 원인이 있겠지만 배출허용기준 측면에서는 악취의 규제기준이 전체 배출량을 고려하지 않고 악취농도(희석배수)로만 규제하기 때문에 규제 사업장의 악취 민원 감소가 나타나지 않는 것으로 사료된다. 이를 보다 자세히 보기 위해서 AERSCREEN을 이용하여 악취농도(희석배수), 배출구높이, 배출유량이 다른 시나리오를 분석․검토 하였다.

Table 2. Effluent quality standard of odor dilution threshold in Korea

2.2 AERSCREEN

 AERSCREEN은 미국 EPA의 권장모델인 AERMOD의 스크리닝(Screenig)을 위한 모델로 AERMOD와 동일 알고리즘으로 구성된 정상상태의 가우시안 플륨(Gaussian Plume) 모델이다.

 AERSCREEN은 AERMOD의 예측방법을 이용하여 기상관측자료가 없는 상태에서 기상조건에 대한 매트릭스를 만들어 최악의 조건을 가정하여 농도를 계산 한다. AERSCREEN은 단일 플랫폼에서 그림과 같은 구조로 기상조건 매트릭스를 만드는 MAKEMET과 지형자료를 생성하는 AERMAP, 건물세류현상 해석을 위한 건물조건을 계산하는 BPIPPRM이 차례로 수행되고, 최종 AERMODE가 수행되어 최대 예측농도를 계산한다(BO et al.,2011).

Fig.1. The framework of estimation model AERSCREEN(BO et al., 2011).

2.3 확산 모델 입력조건

 악취배출허용기준에서는 희석배수를 기준으로 사용하고 있다. 본 연구에서는 최소감지농도 수준의 냄새를 1 OU(Odor Unit concentration, OU/㎥)로 정의하고, 1 ㎥을 최소감지 농도까지 희석시켰을 때의 총용량(㎥)을 악취농도(Odor concentration, OU/㎥)로 희석배수와 동일한 의미로 적용할 수 있다(ASTM International. D1391-78, 1978). 이러한 악취농도로 일정 유량으로 배출되는 경우 악취농도와 유량을 곱하여 악취배출량(Odor Emission Rate)으로 정의된다는 개념도 포함하고 있다(Kim 2011). 본 연구에서는 이 개념을 기본으로 배출구 높이, 악취배출구 농도, 배출유량의 변화에 따른 최대 악취농도와 최대착지점의 거리를 비교하여 현행 악취배출허용기준의 문제를 분석하였다.

Table 3. Scenarios based on the input conditions

 시나리오는 악취배출구의 농도는 배출구 기준보다 낮은 10 OU/㎥, 공업지역의 배출허용기준인 1000 OU/㎥, 배출허용기준을 초과하는 10000 OU/㎥로 하였고, 유량은 10 ㎥/s, 100 ㎥/s, 1,000 ㎥/s, 배출구의 높이는 5 m, 20 m, 40 m로 하여 총 27개의 시나리오로 모델링을 수행하였다. 시나리오의 구분은 "CASE 악취농도-유량-배출구 높이”로 구분하여 표시하였고 배출온도는 20 ℃, 배출유속은 20 m/s로 동일하게 하였다.

 AERSCREEN의 기상조건은 2012년 서울지역의 최저기온 -17.1 ℃, 최고 기온 36.7 ℃를 입력하여 AERSCREEN으로 총 498개의 최악 농도가 발생할 수 있는 기상조건에 대한 매트릭스를 생성하여 지표면에서의 최대 악취농도를 산정하였다.

3. 결과 및 고찰

 AERSCREEN을 이용하여 악취농도(희석배수), 배출구높이, 배출유량이 다른 시나리오에 대해 거리별 악취농도를 비교 분석하여 배출구 높이에 따른 최대착지지점의 악취농도와 거리를 Table 4에 나타내었고 거리별 악취농도를 그래프를 Fig. 2~4에 나타내었다.

Table 4. Distance of maximum concentration and maximum odor concentration calculated by AERSCREEN

Fig. 2. Comparison of Odor concentration by Distance with the CASE A.

Fig. 3. Comparison of Odor concentration by Distance with the CASE B.

Fig. 4. Comparison of Odor concentration by Distance with the CASE C.

 Fig. 2에서 배출구 유량에 비례하여 거리별 악취농도가 증가하나 그래프의 형태 (a) ~ (c)가 동일하게 나타나고 굴뚝높이에 따라 최대 착지지점과 확산 거리의 차이가 나타났다. 배출구의 높이가 낮을 수록 최대착지지점의 거리는 짧고, 악취농도는 높게 나타났으며, 확산 거리도 짧은 것으로 나타났다. fig. 3,4의 CASE B와 CASE C는 배출농도에 비례하여 거리별 악취농도가 증가하였으나 CASE A의 그래프 형태는 동일하게 나타났다.

 배출온도와 배출유속이 동일하기 때문에 기체상승높이는 굴뚝높이에 따라 동일하므로 최대 착지지점의 거리가 배출구 높이가 5 m인 경우 18 m, 배출구 높이가 20 m인 경우 147 m, 배출구 높이가 40 m인 경우 427 m로 동일하게 나타났다.

 악취농도 10 OU/㎥로 현행 악취배출허용기준을 초과하지 않는 CASE A의 경우에서도 배출유량이 높은 경우(60,000 ㎥/min)에는 굴뚝높이가 낮은 CASE A3-1의 최대착지지점에서 22.458 OU/㎥으로 공업지역의 배출허용기준인 20 OU/㎥을 초과하는 것으로 나타났다. 이는 국내와 같이 악취배출원과 민원지역이 밀집해 있는 도시구조상에서는 현행 배출구기준과 부지경계선의 기준을 만족하여도 민원지역에서 악취농도가 부지경계선의 기준을 초과할 수 있음을 단적으로 보여 주는 예이다.

 또한 악취배출량이 같은 CASE A-3와 CASE B-1(10,000 OU/s), CASE B-2와 CASE C-1(100,000 OU/s), CASE B-3와 CASE C-2(1,000,000 OU/s)의 최대착지지점의 농도는 같은 것으로 분석되었다. 확산된 악취물질은 악취발생농도가 아니라 배출유량에 좌우됨을 알 수 있다. 따라서 현행 악취배출허용기준의 악취농도규제만으로는 민원 발생을 차단할 수 없고, 배출유량 규제의 도입이 필요하다.

 우리나라와 비슷하게 인구밀도가 높고 악취배출시설과 주거지역이 가까운 일본은 1973년에 악취방지법을 도입하여 운영하고 있으며, 국내의 악취규제의 롤 모델이 되고 있는 지역으로 악취는 사업장의 부지로부터 밖으로 내보내서는 안된다는 관점에서 최대착지농도가 부지경계선 기준을 만족하도록 이론적으로 공인된 환산식에 근거하여 산출한 배출구에서의 유량 또는 농도를 규제하고 있다(Yang, 2000).

4. 결 론

 2005년부터 악취방지법이 시행되었음에도 불구하고 전국의 악취 민원이 감소하지 않고 증가하고 있다. 단순히 생활수준 향상에 따른 생활환경의 쾌적함을 추구하는 주민욕구의 증가로 판단할 수도 있으나 근본적인 문제해결을 위한 악취규제방법의 정비가 필수적이라고 할 수 있다.

 시나리오 분석을 통해 확산된 악취물질은 악취발생농도 뿐만 아니라 배출유량에 의해 좌우됨을 알 수 있었다. 따라서 현행 악취배출 허용기준의 악취농도규제만으로는 민원 발생을 차단할 수 없고, 배출유량 규제의 도입이 필요하다.

 이는 현재 국내 악취배출허용기준은 일반 대기물질과 동일한 개념으로 배출원 규제기준의 달성여부 관점에서 운영되고 있으나, 수용체중심으로 민원 및 불만을 야기시키지 않도록 하는데 중점을 두는 것으로 개념의 전환이 필요함을 의미하는 것이다. 수용체중심의 악취관리를 위해서는 수용지점에서 농도기준(부지경계기준)을 만족하기 위한 사업장 악취배출량을 규제해야 한다. 그러나 악취배출 사업장의 조건은 다양하므로 일괄적인 규제는 어렵다. 이를 해결하기 위해 일본과 같이 수용체와 배출원과의 인과관계를 계산하기 위한 악취확산 모델링이 해법이 될 수 있다. 또한 현재 일부 지자체에서 운영하고 있는 악취자동측정망을 확대하여 악취배출원 관리와 더불어 지속적으로 수용체에서 악취의 현황을 파악하여 악취문제를 해결하는 것이 병행될 필요가 있다.