1. 서 론
대한민국에서는 생활 수준과 삶의 질이 향상되어 시민들이 악취에 대한 관심이 증가하고 있다(Choi et al., 2014). 악취는 다른 오염물질과 다르게 후각으로 인지되는 감각공해라는 특성이 있기 때문에, 농도가 낮아도 특정 냄새 자체로 사람에게 정신적인 스트레스를 유발하여 두통, 메스꺼움, 호흡곤란, 식욕감퇴 및 알레르기 현상 등으로 인지할 수 있는 증상이 나타난다(Lee et al., 2016;Byeon et al., 2009;Yeon et al., 2016). 2000 년대 이후 산업단지의 악취배출량을 산정하고 주변 지역의 악취 영향을 평가하고 저감 방법을 제안하는 연구들이 수행되었다(Choi, 2022). 대한민국은 국토의 면적이 좁아 대부분의 악취 민원이 산업단지와 주거단지가 인근지역에서 발생하는 경우가 대다수라 산업단지의 악취를 효율적으로 관리하는 것이 중요한 쟁점이 되고 있는 상황이다(Shin et al., 2011). 악취는 대기오염 물질과 다르게 기상상황에 따라 국지적, 빠르게 발생하고 소멸한다는 특징이 있고 대기배출시설의 배출구 뿐만아니라 다른 공정에서도 발생하고, 악취의 원인 물질이 다양하고 복합적이라는 특성으로 인하여 기존 대기오염물질 관리방식으로 해결하는데는 한계가 있다는 지적이 있었다(Song et al., 2009;Kim, 2011). 대한민국에서는 악취를 악취방지법으로 관리하고 있다. 악취방지법에서 악취는 “메르캅탄류, 황화수소, 아민류 등 그 밖에 자극성이 있는 물질이 사람의 후각을 자극하여 불쾌감과 혐어감을 주는 냄새”로 정의되어 있고, 주요 악취물질로는 지정악취물질 22종(메틸메르캅탄, 암모니아, 다이메틸설파이드, 황화수소, 다이메틸 다이설파이드, 트라이메틸아민, 아세트알데하이드, 프로피온알데하이드, 스타이렌, 뷰틸알데하이드, n-발레 르알데하이드, i-발레르알데하이드, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 자일렌, 메틸아이소뷰틸케톤, 프로피온산, i-뷰틸 알코올, n-뷰틸산, n-발레르산, 뷰틸아세테이트, i-발레르산)이 해당된다(ME, 2015). 이러한 악취 물질의 채취는 흡착관, canister, tedlar bag, 등을 이용하고, Gas Chromatograpgy/Mass Spectrometry (GC-MS) 등을 이용해서 분석하는데 해당 방법은 채취된 시료를 실험실까지 이동하는 등 많은 시간이 소요되어 악취물질을 실시간으로 분석하는데 한계가 있다. 최근 환경부에서는 이러한 한계를 극복하기 위해서 악취물질을 실시간으로 분석할 수 있는 selceted ion flow tube mass spectrometers (SIFT-MS)를 차량에 탑재하여 산업단지 주변의 VOCs 농도를 측정하고 고농도 배출의심사업장을 선별하여 점검하고 있다(Shin et al., 2020a). 본 연구에서는 해당장비를 이용해서 사업장 및 악취민원지역의 지정악취물질의 분석을 진행하였다. SIFT-MS를 이용해서 민원발생지역 등에 실시간으로 지정악취물질을 측정하여 배출허용기준이 초과하는지 여부를 확인할 수 있고 실제로 악취민원지역에서 악취강도가 강한 부지경계지역 및 고농도 악취배출원을 선별이 가능할 것으로 판단된다. 선별된 부지경계지역 및 배출원에서 복합악취포집 등을 통해 법적인 허용기준을 판단하는 관리방법을 만들 수 있을것이라 판단된다.
2. 연구방법
2.1 선택적다중이온질량분석기(SIFT-MS) 분석방법
선택적 다중이온 질량분석기(SIFT-MS) 분석원리는 대기 중에 존재하는 산소, 질소, 수분을 마이크로파 플라즈마(microwave plasma)를 이용해서 이온화시켜 3개의 반응이온을 생성하고 생성된 이온들을 필터링하여 매스필터를 통해서 검출기로 들어간다. SIFT-MS는 생성이온의 양과 반응이온의 양, 각각 화합물의 고유 반응 속도 상수를 통해서 실시간으로 악취물질의 양을 정량, 감지 선별하여 화합물의 농도 측정이 가능하고 악취물질을 분석 할 때 표준물질을 이용한 교정없이 다양한 물질을 신뢰성 있게 분석 할 수 있다는 장점이 있다(Son et al., 2018;Syft technologies korea, 2017;Yu et al., 2019). 최근 연구에서 SIFT-MS의 측정 신뢰도를 높이기 위해 10가지 표준물질을 4가지 구간으로 희석하여 농도를 분석한 결과 10가지 물질 전부 결정계수 0.99 이상의 높은 신뢰성을 확보하였다(Shin et al., 2024). SIFT-MS 분석 조건은 차량의 상부에 약 3.3m 높이 위치한 측정공에서 25mL/min으로 공기를 샘플링하고 최소검출한계는 0.05 ppb, 플로우튜브 압력은 약 70 Torr~130 Torr 사이를 유지하였고 고순도질소 (99.999%)를 운반가스로 사용하였다.
2.2 측정개요
수도권에 위치한 산업단지에서 악취민원이 발생한 사업장에서 측정을 진행하였으며 사업장 부지경계 및 주변 민원발생지역 사업장 내부로 측정지점을 선정하였다. 본 연구는 SIFT-MS에서 측정가능한 지정악취물 질 17가지에 대해서 측정을 진행하였으며 측정전 SIFTMS의 자체 검교정 기능을 통하여 장비를 교정하고 약 30분간 안정화시킨 후 지점당 5분 정차하여 측정된 데이터의 평균값으로 측정데이터를 산정하였다. 측정을 진행한 지정악취물질 22종 중 17종과 배출허용기준(공업지역, 기타지역)을 Table 1에 정리하였다.
측정지역은 인천 남동산업단지 내 위치한 소각사업장의 사업장 부지경계 부분을 대표하는 지점1과 사업장 배출구 주변인 지점2, 지점3, 지점4를 2024년 4월부터 6월까지 월 1회씩 총3회 측정을 진행하였다.
3. 연구결과
3.1 A사업장 측정결과
사업장 부지경계 지역은 지점1 포함한 4지점에서 측정을 진행하였고 측점 지점을 Fig. 2. 에 표시하고 지점별 측정결과를 Table 2에 정리하였다.
측정결과 1회차 측정에서 지점4의 트리메틸아민, 황화수소, 메틸메르캅탄의 측정값이 공업지역의 부지경계 지정악취 배출허용기준보다 높게 측정되었다. 지점 4의 측정값은 사업장 부지 내의 측정값으로 실제 사업장 부지경계지역에 해당하는 지점1의 배출허용기준을 초과하진 않았다. 1회차 측정 결과를 정리하고 해당사 업장을 현장점검하여 지점4의 배출시설인 폐수처리공정에서 트리메틸아민이 사용되고 최소감지농도인 0.1 ppb보다 약 500배 높게 측정되어 악취유발물질로 추정 되었다. 해당공정의 개선을 지시하여 해당 공정을 운영하지 않도록 개선하고 1달, 2달 뒤에 진행한 2회차, 3회차 측정에서는 모든 지점의 측정값이 배출허용기준 이내로 측정되었다.
3.2 실시간 대기질 측정장비를 이용한 악취관리 방안
인천 남동산업단지 내 사업장의 부지경계와 내부에서 실시간 대기질 측정장비를 이용해서 측정한 결과 악취의 원인이 되는 배출시설과 배출구를 선별할 수 있으며 해당 배출시설의 개선을 통해서 악취물질이 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 추후 연구에는 다양한 배출원이 있는 사업장의 지정악취물질 측정과 복합악취포집 등과 병행하여 실제 악취원인물질이 복합악취에 얼마나 영향을 미치는지에 대한 연구 등을 병행한다면 실시간 대기질 측정장비의 측정데이터를 이용해서 악취 발생의 원인이 되는 배출구를 선별하고 복합악취 측정을 통해 초과되는 배출구의 행정적 조치까지 가능할 것으로 판단된다.
4. 결 론
본 연구는 악취관리에서 기존의 측정방법은 채취된 시료를 분석하는데까지 많은 시간이 걸리는 문제를 해결하기 위하여 산업단지의 악취민원 발생 사업장에서 실시간 대기오염물질 측정장비인 SIFT-MS를 이용해서 지정악취물질 측정을 진행하였다. 기존의 연구에서 SIFT-MS를 이용하여 취약시간대 고농도 VOCs 및 악취물질 배출을 추적할 수 있다는 결론이 있었다(Shin et al., 2020b). 측정결과 악취 민원이 발생한 사업장 내부에서 실제 지정악취물질이 배출허용기준 이상으로 발생되는 지역이 측정되었고 현장에서 개선 조치 사항에 대한 지적결과 다음 측정시부터 배출허용기준 이내로 측정되는 긍정적인 결과가 있었다. 추후 연구를 진행한 다면 기존에 악취민원이 발생하고 해당지역에서 바로 복합악취를 측정하지 못해 점검기관에서 포집지점을 잘 선별하지 못한다는 단점이 있었으나 해당 측정결과를 바탕으로 주변 배출구 및 부지경계지역에서 복합악취 측정을 진행하여 초과하는 사업장의 행정조치가 가능할 것이다. 실시간 대기질 측정장비를 이용하여 관할 지역의 악취민원 발생사업장의 측정결과를 바탕으로 우선순위 관리대상 사업 위주로 관리하여 악취발생사업장의 효율적인 관리가 될 것으로 판단된다.
