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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.19 No.3 pp.329-338
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2020.19.3.329

Characteristics of the concentration of complex odor substances according to the inlet air flow rate at the opening of malodor emission sources of public environment facilities

Kyung-Ho Yi1, Je-Beom Oh2, Jong-in Dong1*
1Environmental Engineering, University of Seoul
2Korea Environment Corporation Department of Environment Management HQ Western Metropolitan Area
*Corresponding author Tel : +82-2-6490-2862 E-mail : jidong@uos.ac.kr
06/08/2020 01/09/2020 21/09/2020

Abstract


The effect of the change in air inflow velocity has been investigated at the opening of the malodor emission source to determine its influence on the Complex odor concentration. Both the Complex odor collection efficiency and concentrations were measured according to the change in airflow velocity. When the air inflow velocity was 0.1 m/s, it was observed that some of the generated gas streams were diffused to the outside due to low collection efficiency. In contrast, only the increased gas collection volume up to 0.5 m/s showed no substantial reduction of the Complex odor concentration, which indicates an increase in the size of the local exhaust system as well as the operation cost for the Complex odor control device. When the air inflow velocity reached 0.3 m/s, the Complex odor concentrations not only were the lowest, but the odorous gas could also be collected efficiently. The air inflow velocity at the opening of the malodor emission source was considered the key factor in determining the gas collection volume. Therefore, based on the results of this study, an optimal air inflow velocity might be suggestive to be 0.3 m/s.


Air collection volume , Air inflow velocity , Complex odor , Local exhaust system

공공환경시설 개구부의 기류 유입속도에 따른 악취물질농도 특성

이경호1, 오제범2, 동 종인1*
1서울시립대학교 환경공학부
2한국환경공단 수도권서부지역본부

초록

    University of Seoul
    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    공공환경시설은 시민들의 주거는 물론 생산 활동 등 에 있어서 중요한 기반시설로 역할이 중요함에도 불구 하고 악취발생으로 많은 민원이 야기되고 있다(Kim et al., 2006). 공공환경시설과 관련된 악취는 휘발성 황 화합물(VSCs; volatile sulfur compounds), 휘발성 질소 화합물(VNCs; volatile nitrogenous compounds) 등과 같은 취기물질이 혼합되어 발생하는 특징이 있다(Kim et al., 2006). 특히 하수처리 과정의 악취물질은 무기성 및 유기성 악취물질로 구분되며(Nurai Islam et al., 1998) 대표적인 무기성 악취물질인 암모니아와 황화수 소를 비롯하여 VOCs 등을 포함한 여러 종류의 악취물 질이 발생되고 있다(Kim et al., 2014; Jung et al., 2006). 최근 공공환경시설은 확대되는 추세이나 혐오시 설로도 인식되어 입지선정의 물리적 제약은 물론 입지 후에도 환경오염 등에 대한 민원 등으로 시설운영에 많은 어려움을 격고 있으며(Jeon et al., 2010), 특히 도 시지역의 주요 악취발생원으로 주목 받는 하수처리장 은 주면에 대규모의 택지개발 및 상업시설이 입주되어 악취로 인해 주변에 미치는 영향이 높을 것으로 예상 되고 있다(Chung et al., 2004). 일반적으로 악취물질은 냄새를 유발하는 여러 가지 성분이 혼합된 화합물로 인체에 대한 직접적인 유해성 보다는 정신적 심리적 피해를 끼치는 감각공해 물질로 알려져 있다(Park et al., 2005). 2019년 현재 전국의 공공환경시설 중 5년 주기로 실시하는 악취기술진단 대상시설은 약 1,220개 로 파악되고 있으며 악취방지법 16조의 2 (악취기술진 단 등)에서는 악취로 인한 주민의 건강상 위해를 예방 하고 생활환경보전을 위해 하수도법에 따른 공공하수 처리시설 및 분뇨처리시설, 가축분뇨의 관리 및 이용에 관한 법률에 따른 가축분뇨공공처리시설, 폐기물관리 법에 따른 폐기물처리시설 중 음식물류 폐기물처리시 설(재활용시설을 포함한다)등에 대하여 매 5년마다 악 취기술진단을 의무화하고 있다. 공공환경시설의 악취 민원은 ‘17년도 20개 사업장 147건인 반면 ‘18년도는 50개 사업장 805건으로 증가되었다. 근래의 하수처리 동향은 분뇨, 음식물류폐기물 처리과정에서 발생된 하 수를 연계 처리하여 과거에 비해 악취물질 종류가 다 양해지고 고농도의 악취가 발생되고 있는데 공공환경 시설 운영방법이 적절하지 않을 경우 악취 민원은 더 욱 증가될 가능성이 높다(Seo et al., 2013). 공공환경시 설은 부지가 넓고 공정이 다양한 특징과 악취발생원이 산재되어 악취물질의 포집은 대부분 국소배기장치 (Local exhaust ventilation system)를 이용하여 방지시 설로 연계 처리하고 있다. 국소배기장치는 악취발생원 의 특징(악취발생조건, 체적, 개구부 등)을 고려한 탈취 풍량 산정과 악취물질을 굴뚝까지 배기하는 역할로, 장 치에서 요구되는 풍량과 압력손실이 반영되어야 원활 한 운영이 가능하다. 하수도설계기준(2018, ME)에서는 악취발생원 밀폐로 악취의 누설방지 및 적정한 탈취풍 량에 대한 가이드라인으로 침사지는 단 복개, 밀폐식의 경우 수 면적 당 2~3m3/m2·hr, 기계장비 또는 이송라 인의 탈취풍량은 슬래브상의 케이싱 용적(m3) × (1- 0.5) × 7회/hr (m3/hr), 발생원에 개구부가 있는 경우 (m2) × 0.6 m/sec (m3/sec), 호기조는 포기량의 약 110% 를 탈취풍량으로 제시하고 있다. 이처럼 국소배기장치 는 오염물질을 포집하는 기능으로 산업안전보건법에서 는 작업자의 위해환경노출 예방과 안전부분까지 고려 하고 있으나 공공환경시설에 적용된 국소배기장치는 여타의 산업시설과 유사함에도 설치기준 및 가이드라 인이 모호한 여건이다(Oh et al., 2020). 그 예로 많은 공공환경시설의 설계보고서는 단순히 탈취풍량만 제시 되어 있고 악취물질 포집을 위한 후드의 위치적 상관 관계, 덕트길이, 합류덕트 체결에 따른 압력손실 등에 대한 내용은 빈약하게 기술되어 있다. 공공환경시설의 악취발생원은 가급적 밀폐를 통한 포집처리가 바람직 하나 시설점검 등의 이유로 점검구의 개방운영 사례는 쉽게 찾아볼 수 있다. 국소배기장치는 작업장의 유해물 질을 자연적·기계적으로 제거하는 방법으로 고농도의 유해물질을 발생원에서 직접 제거함과 동시에 쾌적한 작업환경을 유지하기 위해 반드시 필요한 공학적 개선 대책의 일환으로 가장 널리 사용되고 있다(Park, 2005).

    본 연구는 공공환경시설 악취발생원의 개구부에서 내부로 흡입되는 기류속도에 따라 외부로 확산하는 악 취물질의 저감과 덕트에서 악취물질 강도변화에 대한 연구를 통해 적절한 기류속도를 제시하고자 하였으며, 경제적이면서 악취물질의 누출을 최소화할 수 있는 탈 취풍량에 대하여 고찰하였다.

    2. 연구방법

    2.1 연구시설

    경남 K시에 위치한 가축분뇨처리시설과 음·폐수처 리시설로 조(漕) 형식의 악취발생원(가축분뇨처리시설 : 유량조정조 및 슬러지저류조, 음·폐수처리시설 : 원수 저장조 및 상등액 저장조 등을 운영)은 개구부가 설치 되어 있으며 악취물질은 국소배기장치를 이용하여 악 취방지시설로 처리되고 있으며 실험 대상 가축분뇨처 리시설 및 음·폐수 처리시설의 제원과 운전조건을 Table 1에 나타내었다. 이 표에서 보는 바와 같이악취 발생원 개구부의 복합악취는 341배~1,838배로 비교적 높게 나타났으며, 외부로 확산되는 기류속도는 0.0~0.1 m/s로 일부의 악취물질이 누출되고 있다. 연구시설의 악취포집 풍량은 하수도설계기준의 권장풍량 보다 많 음에도 불구하고 개구부에서 악취물질이 누출되는 원 인은 운전풍량과 개구부 크기의 상관관계로 악취발생 원에 설치된 개구부는 포집효율을 좌우하기 때문에 덮 개를 설치하거나 크기결정이 중요한 운전수단으로 판 단된다.

    2.2 연구방법

    공공환경시설 악취발생원은 유지보수 등을 위해 점 검구를 설치하는 사례가 많으며 부득이 밀폐가 어려운 경우 악취물질 확산방지를 위해서는 점검구 크기를 조 절하여 내부로 빨려 들어가는 기류속도 확보가 중요하 다. 하수도 설계기준에서 제시하는 탈취풍량으로, 침사 지의 경우 기계장치(제사기, 제진기)는 커버를 설치하 고 7회 환기/hr 또는 개구부에서 공기유속이 0.6m/s가 되는 풍량과 비교하여 적은 쪽을 선택하도록 하고 있 다. 악취발생원 개구부에서 기류속도 평가범위는 (Oh et al. 2020)의 연구에서 제시한 0.1m/s, 0.3m/s, 0.5 m/s로 설정하였으며, 대기오염공정시험기준의 배출가 스 중 굴뚝배출 시료채취방법을 준용(개구부가 사각형 이고 면적이 1m2 이하)하여 개구부를 4개의 등단면적 으로 나누고 중심점에서 열선유속계(Testo 454) 및 연 기발생기(Smog tester)로 기류속도를 확인하였다. 기류 속도에 따른 개구부 및 포집구역에서 악취농도의 상관 성평가는 외기유입으로 농도가 낮아지는 현상을 최대한 배제하기 위해 악취발생원에 악취물질이 다시 충만 될 수 있도록 기류조건마다 약 4시간의 시차를 두고 악취 발생원 개구부와 악취포집구역(덕트)에서 기류속도별 복합악취와 황화수소(H2S)를 3회 이상 채취하였다. 복 합악취 시료는 진공흡인상자 및 Polyester aluminum bag (5 L)을 이용하였으며 Polyester aluminum bag은 측정 전 고순도 질소(99.999%)로 3회 이상 세척하고 냄새유무를 확인하였으며 Polyester aluminum bag은 현장 시료로 1회 이상 채우고 배기한 후 1ℓ/min으로 5분간 시료를 채취하였다. 채취된 시료는 상온유지 (15~25°C) 및 직사광선을 피하여 운반하였고, 복합악 취판정은 악취공정시험기준에 의거 분석을 실시하였다. 황화수소는 복합악취시료를 분취하여 Thermal desorber (Unity/Air Server, Markes, U.S.A)로 농축하였으며, 농 축시료는 펄스불꽃광도검출기(PFPD)가 설치된 GC (7890A, Agilent, U.S.A)를 이용하여 분석하였다.

    악취발생원 개구부에서 기류속도 유지를 위해 가축 분뇨처리시설의 유량조정조는 0.70m2, 슬러지저류조 는 0.45m2, 음·폐수처리시설의 원수저장조는 0.27m2, 상등수저장조는 0.26m2로 개구부 크기를 조정하고 댐 퍼를 이용하여 유속을 제어하였다. 0.1 m/s는 기존과 유사한 조건으로 악취물질 일부가 주변으로 확산되고 0.3 m/s 및 0.5m/s는 내부로 유입되는 기류흐름이 원활 함을 확인하였다.

    3. 연구결과

    3.1 악취발생원 개구부에서 기류속도별 악취포집풍량 의 상관관계

    가축분뇨처리시설의 유량조정조는 개구부 크기가 0.70 m2 일 때 0.1m/s는 252.0 m3/hr, 0.3 m/s는 756.0 m3/hr, 0.5 m/s는 1,260.0 m3/hr, 슬러지저류조는 개구부 크기가 0.45m2 일 때 0.1m/s는 162.0 m3/hr, 0.3 m/s는 486.0 m3/hr, 0.5 m/s는 810.0m3/hr의 풍량이 요구되며 개구부크기에 따른 탈취풍량으로 0.1m/s는 하수도 설 계기준의 권장풍량(368.0 m3/hr, 224.0 m3/hr)보다 작으 나 0.3m/s는 2.1배~2.2배, 0.5 m/s는 3.4배 ~3.6배의 풍 량이 요구되고 있다. 음·폐수처리시설의 원수저장조는 개구부 크기가 0.27m2 일 때 0.1m/s는 97.2m3/hr, 0.3 m/s는 291.6 m3/hr, 0.5 m/s는 486.0 m3/hr의 풍량이 요 구되며 개구부크기에 따른 탈취 풍량으로 0.1m/s는 하 수도설계기준의 권장풍량(각각 30.0m3/hr)보다 3.1배 ~3.2배, 0.3 m/s는 9.4배 ~9.7배, 0.5 m/s는 15.6배~16.2 배의 풍량이 요구되고 있다.

    악취발생원 개구부에서 기류속도별 탈취풍량은 대부 분 하수도설계기준의 권장풍량보다 많은 풍량이 요구 되는 결과로 음·폐수처리시설에서 0.1m/s 조건은 하수 도설계기준의 권장풍량 보다 3.1배~3.2배 많으나 Fig. 3의 실험에서 0.1m/s는 악취물질의 일부가 확산되어 다소 낮은 기류속도임을 추정할 수 있다. 반면 0.3m/s 및 0.5m/s는 모든 조건에서 내부로 유입되는 기류흐름 은 원활하나 가축분뇨처리시설의 경우 0.3m/s는 각각 756.0 m3/hr, 486.0 m3/hr이고, 0.5 m/s는 각각 1,260.0 m3/hr, 810.0 m3/hr이며, 음·폐수처리시설의 경우 0.3 m/s는 각각 291.6 m3/hr, 280.8 m3/hr이고, 0.5 m/s는 각 각 486.0 m3/hr, 468.0 m3/hr 풍량으로, 하수도 설계기준 보다 0.3m/s는 2.1배~9.7배, 0.5 m/s는 3.4배~16.2배 많은 풍량이 요구되고 있다. 즉, 악취발생원에 개구부 가 있는 경우 내부로 유입되는 기류속도는 0.3m/s 이 상이 적정하나 기류속도가 증가할수록 포집풍량이 증 가하므로 포집효율 향상을 위해서는 개구면적의 최소 화가 선행되어야 하고 기류속도가 0.3m/s일 때 악취물 질의 외부확산방지와 방지시설 및 국소배기장치 운전 비용을 최적화할 수 있는 운전조건으로 판단된다.

    3.2 기류속도에 따른 악취물질의 농도변화

    3.2.1 복합악취

    악취발생원 개구부 기류속도 실험에서 악취발생원 내부로 유입되는 기류의 영향으로 개구부 및 악취포집 구역(덕트)에서 복합악취 강도는 모두 낮아지는 결과 로 나타났다. 개구부 기류속도 0.1m/s를 평상시 운전 조건으로 가정한 경우 가축분뇨처리시설 악취발생원 (유량조정조 및 슬러지저장조)의 개구부에서 내부로 빨 려 들어가는 기류속도가 0.3m/s 일 때 유량조정조의 개구부 복합악취는 11,474 OU → 2,667OU로 76.8% 가 감소되고, 슬러지저장조는 1,838OU → 527OU로 71.3%가 감소되었고, 0.5 m/s 일때는 0.3m/s 대비 유 량조정조의 개구부는 2,667OU → 2,080OU로 22.0% 가 감소되고 슬러지저장조는 527OU → 349OU로 71.3%가 감소된 결과로 나타났다. 음·폐수처리시설도 상기 조건과 동일한 가정에서 0.3 m/s 일 때 원수저장 조의 개구부 복합악취는 1,283 OU → 804OU로 61.4%가 감소되고 상등수 저장조는 878OU → 516 OU로 41.2%가 감소되었으며 0.5m/s 일 때는 0.3m/s 대비 원수저장조의 개구부는 804OU → 143OU로 66.1%가 감소된 반면 상등수 저장조의 개구부는 516 OU → 521OU로 약간 증가된 결과로 나타났다. 다음 은 가축분뇨처리시설 포집구역(덕트)의 복합악취 강도 변화로 개구부 유속이 0.3m/s 일 때 유량조정조의 포 집덕트 복합악취는 30,000 OU → 18,674 OU로 37.8% 가 감소되고 슬러지저장조의 포집덕트 복합악취는 1,020 OU → 404OU로 60.4%가 감소되고 0.5m/s 일 때는 0.3 m/s 대비 유량조정조의 포집덕트 복합악취는 18,674 OU로 처리효율이 없으며 슬러지저장조의 포집 덕트 복합악취는 404OU → 368OU로 8.9%가 감소된 결과로 나타났다. 마찬가지로 음·폐수처리시설의 복합 악취 강도변화로 개구부 유속이 0.3m/s 일 때 원수저 장조 포집구역(덕트)의 복합악취는 16,301 OU → 1,037 OU로 93.6%가 감소되고 상등수 저장조는 1,139 OU → 472OU로 58.6%가 감소되었으며 0.5m/s 일 때는 0.3 m/s 대비 원수저장조 포집구역의 복합악취는 1,037 OU → 472OU로 26.1%가 감소되는 결과로 나 타났다. 본 연구 결과에서 악취발생원 내부로 빨려들어 가는 기류속도에 따라 복합악취가 모두 낮아지는 결론 으로 판단하기는 어려우나 악취발생원 개구부에서 내 부로 빨려들어가는 기류속도는 악취물질이 외부로 확 산되는 현상을 억제하는 효과로 개구부에서 복합악취 강도가 낮아진 결과로 판단된다. 악취는 감각공해 이므 로 복합악취 감소율이 최종 악취저감 효율로 언급할 수 있다. 아울러 포집구역에서는 외기 유입에 따른 희 석효과로 복합악취 강도가 낮아지는 결과를 보이는데 본 실험에서는 0.3m/s 조건이 0.5m/s 보다 감소효율 이 상대적으로 높게 나타났다. 이는 하수도 설계기준 (2018, ME)에서 제시하는 탈취풍량 산정에서 악취발 생원 내부로 빨려들어가는 기류속도에 따라 개구부 및 포집구역에서 악취감소효과를 고려할때 악취방지시설 설계용량 및 운영비용과도 밀접한 관련성으로 악취발 생원 개구부의 기류속도는 악취탈취풍량 산정에서 중 요하게 다루어질 필요가 있다.

    3.2.2 황화수소

    가축분뇨처리시설의 슬러지저류조와 유량조정조의 개구부에서 내부로 빨려들어가는 기류속도에 따른 개 구부와 포집구역의 황화수소농도 복합악취 평가방법과 동일한 조건으로 수행하였다. 슬러지저류조의 개구부 에서 내부로 빨려 들어가는 기류속도가 0.3m/s 일 때 슬러지저류조의 개구부에서 황화수소 농도는 206.7 ppm → 5.3 ppm으로 0.1m/s 대비 97.4%가 감소되고, 0.5 m/s 일때는 5.3 ppm → 3.0 ppm으로 0.3m/s 대비 43.4%가 감소되었다. 마찬가지로 유량조정조의 개구부 에서 황화수소 농도는 17.3 ppm → 3.7 ppm으로 0.1 m/s 대비 78.6%가 감소되고, 0.5 m/s 일때는 3.7 ppm → 2.3 ppm으로 0.3m/s 대비 37.8%가 감소되었다. 다 음은 슬러지저류조의 개구부 유속이 0.3m/s 일 때 포 집구역의 황화수소 농도는 343.3 ppm → 313.3 ppm으 로 0.1m/s 대비 8.8%가 감소되고, 0.5 m/s 일때는 313.3 ppm → 293.3 ppm으로 0.3m/s 대비 6.4%가 감 소되었다. 마찬가지로 개구부 유속이 0.3m/s 일 때 유 량조정조 포집구역의 황화수소 농도는 41.3 ppm → 31.3 ppm으로 0.1m/s 대비 24.2%가 감소되고, 0.5 m/s 일때는 31.3 ppm → 27.7 ppm으로 0.3m/s 대비 11.5% 가 감소되었다. 기류속도별 복합악취 및 황화수소농도 감소는 복합악취가 상대적으로 높은 결과를 보이는데 복합악취는 냄새를 유발하는 총 물질에 대한 악취의 세기로 외부 공기의 유입량 증가는 냄새를 유발하는 전체물질에 대한 희석효과가 유발되어 감소율이 높은 반면 황화수소는 단일 물질에 대한 희석으로 감소율이 낮게 나타난 결과로 판단된다.

    3.2.3 악취물질 측정결과의 해석

    악취발생원 개구부에서 악취강도에 영향을 주는 요 인으로 악취물질 농도와 기류속도가 복합적으로 작용 하나 기류의 영향이 더 지배적인 것으로 사료된다. 먼 저 악취물질 농도의 영향으로 개구부에서 기류속도에 따른 악취농도는 고농도 일 때는 감소율이 높은 반면, 저농도 조건은 상대적으로 낮게 나타났다. 이는 고농도 일 때 기류속도가 느리면 악취물질의 일부가 외부로 확산되어 개구부에서 악취가 높게 측정되나 기류속도 가 빨라지면 기류방향은 대부분 악취발생원 쪽으로 바 뀌어 개구부에서 악취강도가 낮아진 결과로 해석할 수 있으며 포집구역에서 악취강도가 낮아지는 원인은 악 취물질 농도보다는 외기 유입으로 악취물질과 희석되 어 배기된 결과로 판단된다. 반면 저농도 조건은 악취 감소율이 상대적으로 낮은 결과를 보이는데 발생농도 와 배경농도가 유사할 경우 기류속도가 빨라지면 외기 유입량은 증가되나 주변에 정체된 악취물질이 혼입된 결과와 낮은 농도에서 희석효과는 고농도 조건보다는 감소율에 대한 비례성이 낮은 요인으로 추정된다. 다음 은 기류속도 영향으로 0.3m/s와 0.5m/s 조건에서 악 취물질 농도와 관계없이 0.3m/s가 0.5m/s보다 높은 감소율을 보이고 있다. 이는 외기가 유입되는 초기 조 건은 악취강도가 빠르게 낮아지나 농도가 낮아질수록 외부에서 유입되는 공기량이 증가해도 비례해서 감소 되지 않음을 알 수 있었다. 즉 악취발생원 개구부에서 내부로 유입되는 외기의 영향으로 악취농도는 감소되 나 외기유입량과 악취농도의 감소는 비례식이 성립되 지 않는 결과로 악취발생원 개구부의 기류속도는 악취 농도 감소와 포집풍량 산정에 있어서 중요한 의미를 부여하고 있다. 연구시설의 운전조건에서 0.1m/s ≤기 류속도에서 악취물질의 일부가 외부로 확산되고 Fig. 3 의 실험결과도 유사한 경향을 보이고 있다. 3.1항에서 0.3 m/s일 때 포집풍량은 하수도설계기준의 권장풍량보 다 2.1배~9.7배, 0.5 m/s는 3.4배~16.2배 많은 풍량이 요구되나 기류속도에 따른 악취물질의 강도변화 결과 를 볼 때 복합악취와 황화수소는 0.3 m/s 조건에서 감 소효과가 높은 결과로 나타났다.

    3.3 악취발생원의 개구부 기류속도와 복합악취의 상관 관계 분석

    악취발생원 개구부의 기류속도와 복합악취의 상관관 계를 분석하기 위해 개구부 유속에 따른 일원배치분산 분석(ANOVA)과 기류속도 변화에 따른 복합악취 강도 변화를 평가하기 위해 기류속도 별 쌍 표본 t-검증을 실시하였다. 일원배치분산분석은 기류속도에 따라 복 합악취강도에 유의한 차이가 있으면 유의확률(P value) 이 0.05보다 작고, 유의한 차이가 없으면 유의확률이 0.05보다 크게 분석된다. 쌍표본 t-검증에서도 유의확 률(P value)가 0.05보다 작으면 기류속도에 따라 복합 악취에 유의한 차이가 있는 것으로 해석된다.

    개구부 기류속도 변화에 따른 유속별 12개의 복합악 취결과를 이용한 ANOVA분석결과로 개구부는 유속 변화에 따라 복합악취 강도가 감소되는 것으로 분석되 었으나(P값 0.024), 포집덕트 복합악취는 기류속도에 크게 영향을 받지 않은(P값 0.177)것으로 분석되었다 (Table 7). 즉, 개구부에서 기류속도가 증가하면 외부공 기가 유입되어 개구부의 복합악취는 감소되나, 포집구 역은 외부에서 유입되는 기류의 영향보다는 악취발생 원 내부의 환경변화에 더 큰 영향을 받는 결과로 해석 되었는데 실험과정에서 자동으로 운전되는 펌프가동 등으로 실험조건을 일정하게 유지하기 어려운 여건도 있었다.

    악취발생원에서 복합악취강도를 줄일 수 있는 개구 부 기류속도를 추정하기 위한 쌍 표본 t-검증결과에서 (Table 8), 기류속도 0.1m/s와 0.3m/s 조건의 P-값으로 개구부의 복합악취는 0.031, 포집구역의 복합악취는 0.0186으로 모두 유의적으로 감소된 결과를 보이고 있 다. 반면 기류속도 0.3m/s와 0.5m/s 조건의 P-값으로 개구부의 복합악취는 0.061, 포집구역의 복합악취는 0.0866으로 모두 유의한 변화가 없는 것으로 해석되었 다. 악취발생원의 개구부에서 기류속도를 증가시킬수 록 복합악취는 반비례하여 감소될 것으로 예상하였으 나, 쌍 표본 t-검증결과는 기류속도를 0.3m/s 이상으로 증가시켜도 개구부의 복합악취는 반비례하여 감소하지 않음을 알 수 있었다. 또한 악취발생원 내부는 온도 및 작업조건에 따라 악취발생량 및 강도가 달라짐에도 개 구부에서 일정수준의 기류속도가 확보된 조건에서는 복합악취 강도가 낮아지는데 본 연구의 기류속도 실험 결과는 개구부 유속이 0.3m/s 이상에서는 복합악취 감 소에 유의적인 영향은 낮은 것으로 해석되었다. 악취발 생원 개구부의 기류속도에 따른 악취 농도변화 실험에 서 쌍 표본 t-검증 결과는 의미 있는 결과로 하수도설 계기준에서는 개구부가 있는 악취발생원의 탈취 풍량 은 개구부의 기류속도를 0.6m/s로 설계하도록 권장하 고 있으나 0.3 m/s 조건도 악취 저감 효과를 기대할 수 있고 0.3m/s 이상의 조건은 유량증가에 비해 추가적인 복합악취 감소는 낮은 수준으로 나타났다. 따라서 개구 부가 있는 악취발생원의 탈취 풍량으로 제시하고 있는 0.6 m/s는 과도한 유량이 악취방지시설에 유입되어 용 량이 증가되는 경제적 모순이 발생될 소지가 있으므로 악취발생원의 탈취 풍량으로 개구부의 기류속도는 0.3 m/s 정도의 범위에서 설계하는 것이 타당할 것으로 판 단된다.

    4. 결 론

    본 연구는 공공환경시설 악취발생원의 개구부에서 내부로 유입되는 기류속도에 따른 악취농도 특성에 대 한 고찰로, 개구부의 기류속도에 따라 전체적으로 악취 농도는 낮아지나 포집 풍량이 증가되는 결과로 나타났 다. 본 연구는 악취발생원 개구부에서 내부로 유입되는 기류속도를 0.1m/s, 0.3m/s, 0.5m/s로 변화시켰을 때 악취농도 특성에 대한 평가로 0.1m/s는 보편적 운영방 법으로 기류속도가 느려 악취물질의 일부가 외부로 확 산되어 개구부에서 악취농도가 높은 결과로 나타났다. 0.3 m/s와 0.5m/s 조건에서는 0.3m/s 일때 악취농도 감소율은 높은 반면 포집 풍량 증가는 낮게 나타났다. 이는 악취발생원의 악취물질 누설방지 및 적정한 탈취 풍량에 대한 가이드라인에서 제시한 악취발생원에 개 구부가 있는 경우 기류속도를 0.6 m/sec로 권장하고 있 으나 기류속도 0.6m/s는 본 실험의 0.5m/s와 마찬가 지로 악취농도 감소효과는 제한적이고 포집 풍량이 과 도하게 증가하는 측면이 있을 수 있기 때문에 개구부 가 있는 악취발생원에서 내부로 유입되는 기류속도는 0.3 m/s가 적정한 속도로 사료된다. 공공환경시설의 악 취발생원은 가급적 밀폐관리가 바람직하나 유지관리를 목적으로 개구부 설치가 요구되는 경우 포집풍량 제어 및 개구부 크기를 조절하여 기류속도를 0.3m/s로 운영 할 경우 악취물질의 외부확산 방지가 가능하고 포집구 역에서도 포집풍량 및 악취농도가 감소되어 악취방지 시설 운영관리비용 절감이 가능한 관리수단으로 사료 된다.

    감사의 글

    이 연구 논문은 2019년도 서울시립대학교 연구 년 교수 연구비에 의해 연구되었음.

    Figure

    JOIE-19-3-329_F1.gif

    The inflow of gas stream into the opening of malodor emission source.

    JOIE-19-3-329_F2.gif

    The schematic diagram of the test malodor emission source.

    JOIE-19-3-329_F3.gif

    Observation of air inflow according the change of air inflow velocity using test fog.

    JOIE-19-3-329_F4.gif

    Complex odor concentrations measured at the opening and duct according to the air inflow velocity.

    JOIE-19-3-329_F5.gif

    H2S concentrations measured at the opening and duct according to the airflow velocity.

    Table

    Operating conditions of the test malodor emission sources

    The size of openings of each malodor emission source

    Gas volume to be collected according to the air inflow velocity in livestock manure treatment facility

    Gas volume to be collected according to the air inflow velocity in food wastement treatment facility

    Complex odor concentrations measured in opening and duct according to the airflow velocity

    ※ Remark] Reduction ratio of 0.3 means that compared with the result of 0.1 and that of 0.5 means that compared with the result of 0.3

    H2S concentrations measured at the opening and duct according to the air inflow velocity

    ANOVA analysis results of complex odor concentration and air inflow velocity

    T-test results of complex odor concentration and opening airflow velocity

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