1. 서 론
우리나라는 2005년부터 「악취방지법」을 시행하였 음에도 불구하고, 국민들의 소득수준 향상과 보다 나은 정주환경 추구로 악취 민원은 지속적으로 증가하고 있 다. 전국의 악취 민원현황 자료에서 악취 민원은 ‘05년 4,302건, ‘10년 7,247건, ‘15년 15,573건으로 증가하고 있으며, 특히 ‘15년도 악취 민원의 경우 악취방지법이 시행된 ‘05년도 대비 약 3.6배 증가한 것으로 나타났다 (ME, 2015).「악취 방지법」제4조에서는 악취관리지 역 또는 주민건강과 생활환경의 피해가 우려되는 지역 에 대하여 악취실태조사를 실시하도록 규정하고 있으 며 악취측정방법으로 복합악취 및 지정악취물질을 분 기당 1회(8~12회/년) 이상 조사하는데 민원증가량 대 비 배출허용기준초과 사례는 낮은 수준이다. 이러한 이 유는 현행 농도중심인 악취관리방법의 한계와 악취피 해지역에서 악취체감도와 조사결과의 차이로, 악취로 인한 수용자의 피해를 반영하는 악취실태조사방법 도 입의 필요성을 제안하였다(NIER, 2017.) 이러한 배경 에서 정부는 2019년~2028년까지 국가의 악취관리정책 을 가늠할 수 있는「제2차 악취방지종합시책」을 수 립하였으며, 주요 내용은 사전 예방적 악취관리, 맞춤 형 악취 배출원 관리, 과학적 악취관리 기반강화, 적극 적 소통을 위한 악취관리 거버넌스 활성화 등의 의제 가 담겨져 있다. 그 중 사전 예방적 악취관리는 (As Is) 선(先)피해 후(後)조치 중심의 사업장관리에서 (To Be) 사전 예방적 사업장관리로 방향을 설정하였고, 그간의 악취관리지역 지정방법으로 농도중심의 악취영향 및 악취피해조사방법을 독일의 악취관리수단인 격자법 (Grid Method) 도입을 위해 2020년에 시범사업 추진을 검토하고 있다(ME, 2019). 독일을 비롯한 유럽에서는 악취 민원에 미치는 영향은 악취농도보다 빈도가 더 밀접한 관련이 있기 때문에 악취노출도(EXPexist) 평 가를 위해 현장후각 측정방법인 격자법을 사용한다 (Jang et al., 2016). 국내의 경우 그간은 악취영향지역 의 및 악취피해조사방법으로 AERMODE와 CALPUFF 를 사용하고 있으나, 모델에 따라 기여농도 및 예측결 과가 다르고 평가자에 따라서 24시간 평균농도, 1시간 평균농도, 순간 peak농도 등 예측기준이 달라 농도에 의한 평가방법에서 격자법을 활용한 빈도평가방법으로 제안하였다(Kim et al., 2016).
본 연구는 직접관능법인 격자법과 농도측정방법인 Passive Air Sampler측정결과의 비교로, 격자법은 한국 환경공단 등 여러 기관에서 선행연구를 수행한 바가 있는데 조사기간이 길고 많은 인력이 요구되며 높은 비용이 수반되고 있다(Jang et al., 2016). 반면 Passive Air Sampler는 시간과 인력, 비용문제 해결은 물론 악 취오염에 대한 경향성 해석이 가능한 측정 장치로, 국 내현실에 부합할 수 있는 악취조사방법 연구를 위해 축산시설에서 격자법과 Passive Air Sampler를 활용하 여 측정결과의 상관성을 비교하였다.
2. 연구 방법
2.1 연구대상시설 및 방법
본 연구기간은 2016년 3월부터 10월까지이며, 충남 논산에 위치한 축산시설(돈사 6개, 우사 2개, 계사 2개 등 10개소)에서 발생되는 악취물질의 이동특성을 파악 하였다. 측정항목은 축산시설에서 발생하는 대표적인 악취물질인 암모니아 대상이며, 악취 조사지점은 예상 악취이동경로 및 민원지역에서 격자법과 Passive Air Sampler를 이용하여 악취발생수준을 비교·분석하였다.
예상 악취이동경로는 연구시설에서 발생한 악취물질 의 이동특성을 파악하기 위한 지역으로, 악취이동경로 및 민원지역에서 암모니아를 대상으로 격자법의 악취 발생빈도와 Passive Air Sampler측정결과의 상관성을 비교하였다. 아울러 예상 악취이동경로는 연구시설에 서 발생한 악취 이외에 다른 종류의 악취가 혼재되어 있어 민원지역에 영향을 줄 수 있는 지점은 최대한 배 제하였다. 조사그룹은 총 3개로, 1그룹은 성광원과 광 석양돈단지에서 민원지역으로 이동하는 지역, 2그룹은 민원지역인 논산시청 주변, 3그룹은 연무양돈단지에서 민원지역으로 이동하는 지역으로 구분하였다. 조사그 룹의 격자지점은 총 35개소로, 1그룹 22개소, 2그룹 4 개소, 3그룹 9개소를 선정하였고 악취물질 이동현상파 악을 위해 기상장비를 이용하여 주 풍향을 측정하였다. Table 1, Fig. 1
2.2 격자법
격자법은 판정원이 현장에서 냄새여부를 판단하는 측정방법으로, 평가대상 악취배출원이 모두 포함되도 록 영역을 설정하고 일정한 간격으로 격자(한 변의 길 이는 약 250 m)를 구획한다. 측정방법은 시간대별로 냄새빈도를 측정하며 평가영역은 발생원을 중심으로 굴뚝 높이의 30배에 상당하는 지역을 격자망으로(최소 반경 600 m)구분하여 조사한다. 냄새 측정위치는 지상 1.5 m~2 m, 건물이나 방해물로부터 최소 1.5 m 이상 이격되고 측정 빈도는 1회 10분간 60회 측정하여 10% 이상 냄새를 감지할 경우 악취감지시간은 1 odor hour 로 산정한다. 냄새발생 빈도는 샘플수량(N)대비 냄새 를 맡은 총 횟수(nexist)에 보정계수(K)를 곱해 격자망 의 악취노출도(EXPexist)를 산출한다. 측정비용은 약 1~2만 유로(Euro)가 소요되는 것으로 알려져 있으며 격자법에서 산출된 노출 특성값은 토지활용 분류에 따 른 노출 한계값(EXPlim)과 비교하여 기준초과여부를 판 단한다(KEI, 2013;Jang et al., 2016, Kim et al., 2016). Table 2, Fig. 2
2.3 Passive Air Sampler
현행 악취물질 측정방법은 간접흡인, 용액흡수법, 고 체흡착법 등이 있으며 이러한 방법은 시료채취시간이 짧고 순간적으로 발생·소멸하는 악취의 특징과, 특히 대기 중의 악취물질은 바람의 영향을 받기 때문에 대 표성을 지닌 악취농도 파악이 어려운 단점이 있다 (NIER, 2017). Passive Air Sampler는 막 투과(permeation) 원리, 확산(diffusion)을 이용한 악취물질 측정방법 으로 분자확산 현상은 Fick’s 법칙으로 설명되는데 이 는 샘플러 전단은 대기와 접촉하는 고농도 구역에서 후단에 흡수제가 있는 저 농도 구역으로 확산하는 가 스분자의 이동현상 설명이 가능하다. Passive Air Sampler는 별도의 동력원을 필요로 하지 않아 대규모 측정 망 등에 사용사례가 증가하고 있으며, NO2, HCHO, NH3, H2S 등에 대하여 측정이 가능한 것으로 알려져 있다(Kim et al., 2001;Yim et al., 2006;Bari et al., 2015). Table 3, Fig. 3
3. 연구결과
3.1 격자법을 이용한 축산악취특성 평가결과
격자법 측정결과로, 전체 지점에서 냄새감지를 시도 한 27,300번 중 1도(무슨 냄새인지는 알 수 없으나 냄 새를 느낄 수 있는 수준의 상태) 이상의 냄새를 감지한 횟수는 4,072번(14.9%)이며, 냄새의 강도는 2도(2,906 번) >> 1도(585번) > 3도(546번) > 4도(35번) 순으로 나타났다. 또한 냄새의 종류를 알 수 있는 경우로, 2도 이상의 냄새를 감지한 횟수는 총 3,487번이며, 냄새 종류는 흙, 쓰레기, 축산, 쌀, 소각, 비료, 매연, 구린, 빵 냄새 등 다양한 냄새를 감지하였다. 감지된 냄새종 류는 축산악취가 가장 높은 빈도로 2,503번(71.8%) > 풀 363번(10.4%) > 소각 211번(6.1%) 순으로 나타 났다. Table 4, Fig. 4
전체 격자지점(35개소로 1그룹 22개, 2그룹 4개, 3그 룹 9개)의 악취빈도는 총 179회로, 이중 1그룹은 124 회, 2그룹은 6회, 3그룹은 49회로 나타났다. 전체냄새 에 대한 그룹별 악취빈도로 1그룹은 1~12회(평균 6 ± 4회), 2그룹은 0~3회(평균 2 ± 1회), 3그룹은 2~9회(평 균 5 ± 3회)로, 민원지역이 축산시설 주변지역보다 평 균값 기준 대비 약 2.5배 낮게 나타났다. 또한 전체 냄 새의 악취빈도(179회) 중 축산냄새만(음식냄새 등으로 축산 이외의 냄새는 제외) 보정한 악취빈도는 88회로 약 49% 감소되며(축산 냄새만의 악취빈도로 1그룹은 66회, 2그룹은 0회, 3그룹은 22회), 축산냄새에 대한 그 룹의 지점별 악취빈도로 1그룹은 0~12회(평균 3 ± 4회), 2그룹은 0회 (평균 0 ± 0회), 3그룹은 0~5회(평균 2 ± 2 회)로, 민원지역이 축산시설 주변지역보다 평균값 기준 보다 약 2.5배 낮게 나타났다.
전체냄새에 대한 전체지점의 악취노출도(EXPexist) 는 0.02~1.11로(평균 0.70 ± 0.27), 이중 1그룹은 0.37~ 0.74 ± 0.27), 2그룹은 0.20, 3그룹은 0.55~0.89로(0.72 ± 0.14), 민원지역이 축산시설 주변지역보다 평균값 기 준보다 약 3.7배 낮게 나타났다. 전체냄새 중 축산냄새 만 보정한 전체지점의 악취 노출도는 0.00~0.98이며 (평균 0.36 ± 0.28), 이중 1그룹은 0.06~0.98 (평균 0.42 ± 0.33), 2그룹은 0.00, 3그룹은 0.25~0.34로(0.30 ± 0.04) 나타났다. Table 5, Fig. 5, 6, 7, 8
3.2 Passive Air sampler 측정결과
악취물질의 예상이동경로에서 Passive Air Sampler (격자지점과 동일지점)를 이용하여 암모니아를 측정 하 였다. 전체지점의 암모니아 농도는 1~265 ppb (평균 43 ± 46 ppb) 수준이며, 1차 24~265 ppb (평균 67 ± 48 ppb), 2차 1~128 ppb (20 ± 29 ppb)로, 2차 결과가 1차 보다 평균값 기준대비 약 3.4배 낮게 나타났다.
1차 측정결과의 그룹별 암모니아 농도로, 1그룹은 35~265 ppb (평균 76 ± 54 ppb), 2그룹은 34~40 ppb (37 ± 3 ppb), 3그룹은 24~150 ppb (59 ± 37 ppb)로, 민 원지역이 축산시설 주변지역보다 평균값 기준대비 약 1.8배 낮게 나타났다. 다음은 2차 측정결과의 그룹별 암모니아 농도로, 1그룹은 1~128 ppb (평균 22 ± 34 ppb), 2그룹은 2~6 ppb (4 ± 1 ppb), 3그룹은 6~67 ppb (21 ± 24 ppb)로, 민원지역이 축산시설 주변지역보다 평 균값 기준대비 약 5.4배 낮게 나타났다. 1, 2차 측정결 과의 전체지점에서 암모니아 평균농도는 19~197 ppb (평균 43 ± 36 ppb)이며, 1그룹은 23~197 ppb (평균 49 ± 41 ppb), 2그룹은 19~23 ppb (평균 21 ± 2 ppb), 3그룹 은 22~109 ppb (평균 40 ± 27 ppb)로, 민원지역이 축산 시설 주변지역보다 평균값 기준 대비 약 2.1배 낮은 결 과로 조사되었다. Fig. 9, 10, 11, 12
3.3 격자법과 Passive Air sampler의 상관관계 분석
악취물질 예상이동경로에서 격자법의 냄새빈도와 농 도 측정방법인 Passive Air Sampler측정결과를 이용하 여 전체냄새에 대한 지점별 악취빈도와 암모니아농도 (평균)와의 상관계수(R)는 1차 측정 0.73, 2차 측정 0.43, 1, 2차 측정값(평균)의 상관계수는 0.65로 비교적 양호한 상관성을 보이고 있다. 아울러 해당 자료를 이 용하여 격자법에서 느껴진 기타의 냄새빈도를 제외하 고 축산냄새만 선택한 지점별 악취빈도와 암모니아 농 도(평균)의 상관계수(R)는 1차 측정 0.79, 2차 측정 0.65, 1, 2차 측정값(평균)의 상관계수는 0.80으로 상관 성은 매우 높아지는 결과로 나타났다. 또한 격자법과 Passive Air sampler측정결과를 이용한 전체냄새에 대 한 악취 노출도와 암모니아의 상관관계는 0.81(선형)과 0.86(지수)으로 높게 나타났으며, 축산냄새만 선택한 경우의 악취 노출도와 암모니아와의 상관관계는 0.96 (선형)과 0.95(지수)로 상관성이 상당히 높아지는 결과 로 도출되었다.
4. 결 론
본 연구는 악취측정방법인 격자법과 Passive Air Sampler측정결과에 대한 비교로, 축산시설에서 발생하 는 악취물질 중 암모니아를 대상으로 격자법의 악취측 정수단인 악취빈도와 Passive Air Sampler의 측정농도 는 비교적 높은 상관관계로, 주요결과는 다음과 같다.
첫째, 전체냄새에 대한 지점별 악취빈도와 암모니아 농도(1, 2차 측정값의 평균)와의 상관계수(R)는 0.65로 비교적 양호한 수준으로 나타났다.
둘째, 격자법에서 느껴진 전체냄새 중 기타의 냄새 빈도를 제외하고 축산냄새만 선택한 지점별 악취빈도 와 암모니아 농도(1, 2차 측정값의 평균)와의 상관계수 (R)는 0.80으로 다소 높아지는 결과를 알 수 있었다.
셋째, 전체냄새에 대한 악취노출도와 암모니아의 상 관관계는 0.81 (선형)과 0.86 (지수)으로 나타났으며, 마찬가지로 축산냄새만 선택한 경우의 악취 노출도와 암모니아의 상관관계는 0.96 (선형)과 0.95 (지수)로 상 당히 높아지는 결과를 알 수 있었다.
본 연구의 결론으로, 서론에서 언급한 악취배출시설 의 예방적 사전관리와, 악취관리지역 지정방식 및 수용 체중심의 악취관리방법 마련을 위한 격자법(Grid Method)도입은 바람직하나, 격자법은 많은 인력과 시 간, 비용이 소요되는 문제와 악취발생지역과 민원지역 이 혼재된 국내의 여건을 고려한 측정방법 등에 대한 보완이 필요한 수단으로 판단된다. 또한 금 번 연구에 서 악취노출도(EXPexist)는 1.1로 나타났는데 이는 독 일의 악취노출도(산업 및 공업지역으로 교정계수 1.6) 를 적용한 결과로, 격자법 도입 시 우리나라의 산업입 지조건 및 토지활용도 등을 고려한 악취노출도 기준마 련을 위한 추가연구가 필요할 것으로 사료된다.
아울러, 본 연구에서 격자법과 Passive Air Sampler 의 악취빈도와 농도의 상관성은 비교적 높은 결과로 나타남에 따라 국내여건에 적합한 악취조사기법의 새 로운 모델 마련을 위해서는 Passive Air Sampler로 측 정이 가능한 악취물질(황화수소, 알데하이드, VOCs물 질 등)을 추가하여 보다 나은 결과도출을 위해 많은 연 구를 진행할 필요가 있다.
