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표제지
목차
요약문 3
I. 서론 12
1. 연구의 배경 및 필요성 12
2. 연구 목표 및 범위 13
2.1. 연구목표 13
2.2. 연구범위 13
2.3. 연구추진체계 14
II. 연구 수행내용 및 결과 15
1. 국내ㆍ외 굴뚝 미세먼지 측정방법 조사 15
1.1. 국내ㆍ외 대기 배출사업장 관리제도 및 운영현황 조사 분석 15
1.1.1. 국외 대기 배출사업장 관리제도 및 운영현황 15
1.1.2. 국내 대기 배출사업장 관리제도 24
1.1.3. 미세먼지 저감기술 동향 25
1.2. 굴뚝 미세먼지 측정방법 28
1.2.1. 입자상 물질 28
1.2.2. 굴뚝 배출가스 중 미세먼지(PM10, PM2.5) 측정방법 29
1.2.3. 굴뚝 배출가스 중 미세먼지 측정방법 비교측정 사례 39
1.3. 시료채취관 형태의 장ㆍ단점 분석을 통한 국내 도입대상 시료채취관 선정 43
2. 국내 실정을 반영한 PM10, PM2.5 시료채취관 설계 및 평가 44
2.1. 미국 EPA 201A 방법: 사이클론 방법의 역사 및 개요 44
2.2. 전산 유체 역학(CFD)을 이용한 PM10, PM2.5 시료채취관 설계 52
2.2.1. 일반적인 사이클론 설계이론 52
2.2.2. 미국 EPA 201A 사이클론 형상 및 제원 53
2.2.3. 국내 실정을 반영한 굴뚝 미세먼지 사이클론 설계 방향 57
2.2.4. 굴뚝 미세먼지 시료채취관 개선 설계안 57
2.3. 전산 모사를 통한 PM10, PM2.5 시료채취관 성능 평가 60
2.3.1. 3D 모델링 및 격자 작업 60
2.3.2. 수치해석 모델 및 조건 62
2.3.3. 모사 결과 및 절단입경 평가 62
2.3.4. 향후 보완 연구 및 파급 효과 검토 66
3. 현장 실측을 통한 굴뚝 미세먼지 측정방법 비교평가 68
3.1. 연구개요 68
3.2. 연구방법 68
3.2.1. 실험방법 68
3.2.2. 현장 실측 대상 배출시설 76
3.3. 현장실측 결과 및 측정방법의 비교검토 77
3.3.1. 먼지농도 측정결과 77
3.3.2. 먼지 측정결과와 TMS 자료 비교 79
3.3.3. 굴뚝 미세먼지 측정방법의 실측결과 비교 검토 80
4. 국내 굴뚝 미세먼지 측정방법 및 시료채취관 개선방안 83
4.1. 국내 실정을 고려하여 개선한 사이클론 시료채취관 적용방안 83
4.2. 국내 굴뚝 배출원의 미세먼지(PM10, PM2.5) 측정자료 구축 83
4.3. 국내 굴뚝 미세먼지 측정 공정시험기준 개선방안 84
III. 결론 87
참고문헌 89
〈Table 2-1-1〉 미국 배출규제 기준 19
〈Table 2-1-2〉 환경기준 달성 여부에 따른 오염물질 배출규제 방법 19
〈Table 2-1-3〉 미국의 BACT 적용체계 19
〈Table 2-1-4〉 미국 보일러에 적용되는 주요 NSPS와 MACT 기준, 시설, 오염물질 21
〈Table 2-1-5〉 굴뚝 배출가스 중 PM10 및 PM2.5 측정방법 30
〈Table 2-1-6〉 시료채취 절단 직경(D50) 34
〈Table 2-1-7〉 굴뚝 미세먼지 측정방법의 비교 38
〈Table 2-1-8〉 Stack particulate concentrations for recovery furnaces and power boilers 42
〈Table 2-2-1〉 5단 사이클론 절단입경(조건: 25℃, 28.3 LPM, ρ=1.00g/c㎥) 47
〈Table 2-2-2〉 배출원 PM10 사이클론 평가 성능 규격 48
〈Table 2-2-3〉 배출원 PM2.5 사이클론 평가 성능 규격 50
〈Table 2-2-4〉 PM2.5 사이클론 유량 계산식 50
〈Table 2-2-5〉 미국 EPA 201A PM10 및 PM2.5 사이클론 제원 54
〈Table 2-2-6〉 현재 미국 EPA 201A 사이클론 제원과 개선 사이클론 제원 58
〈Table 2-2-7〉 선행 연구에서의 굴뚝 미세먼지 측정시 샘플링 및 노즐 조건 60
〈Table 2-3-1〉 시료채취 절단 직경(D50) 71
〈Table 2-3-2〉 현장 실측 배출시설 개요 76
〈Table 2-3-3〉 현장 실측기간의 굴뚝 배출가스 조건(#3) 77
〈Table 2-3-4〉 현장 실측 입경별 먼지(TPM, PM10, PM2.5) 농도 측정결과 78
〈Table 2-3-5〉 현장 실측 입경별 먼지 농도(TPM, PM10, PM2.5) 평균 비교 79
〈Table 2-3-6〉 현장실측 측정 먼지(TPM) 농도와 TMS 자료 비교 80
〈Table 2-3-7〉 측정방법에 따른 입경분율 비교 검토 81
〈Fig 2-1-1〉/〈Fig 1-1-1〉 미국의 발전산업 부문에 적용되는 환경규제 20
〈Fig 2-1-2〉 연소장치에서 발생하는 미세먼지의 저감기술 분류 26
〈Fig 2-1-3〉 입자상 물질 개요 28
〈Fig 2-1-4〉 배출원 굴뚝과 일반 대기 중에서의 PM2.5 모니터링 비교 모식도 29
〈Fig 2-1-5〉 미국 EPA 201A 방법(여과성 PM 측정) 32
〈Fig 2-1-6〉 미국 EPA 202 방법(응축성 PM 측정) 32
〈Fig 2-1-7〉 Dilution sampling systems 32
〈Fig 2-1-8〉 굴뚝 입경분립장치에 대한 기본 원리 33
〈Fig 2-1-9〉 Cyclone PM10 & PM2.5 combination device 34
〈Fig 2-1-10〉 시료채취 절단입경을 위한 유량비 곡선 34
〈Fig 2-1-11〉 ISO 23210 측정방법 36
〈Fig 2-1-12〉 Cascade impactor particle sizing device(ISO 23210) 36
〈Fig 2-1-13〉 Virtual impactor particle sizing device(ISO 13271) 37
〈Fig 2-1-14〉 입경분리 장치 특징 비교 38
〈Fig 2-1-15〉 Bergmans et al.(2014) 연구에 사용된 굴뚝 미세먼지 입경분립장치 39
〈Fig 2-1-16〉 Bergmans et al.(2014) 측정결과 비교 40
〈Fig 2-1-17〉 Wada et al.(2009, 일본)의 실험결과 41
〈Fig 2-1-18〉 Paprican' dilution tunnel. 42
〈Fig 2-2-1〉 사이클론 장치의 측정구 적용시 문제점 44
〈Fig 2-2-2〉 고정 배출원 먼지 측정에 대한 impactor 방식의 문제점 45
〈Fig 2-2-3〉 미국 EPA/SRI의 5단 사이클론(1978) 46
〈Fig 2-2-4〉 미국 EPA/SRI의 5단 사이클론의 입자 포집효율 곡선(1978) 47
〈Fig 2-2-5〉 PM10 사이클론 샘플러의 입자포집효율 성능곡선 49
〈Fig 2-2-6〉 PM10과 PM2.5 조합의 절단입경을 만족하기 위한 샘플링 조건(온도 및 유량) 51
〈Fig 2-2-7〉 미국 EPA 201A 사이클론의 유래 52
〈Fig 2-2-8〉 미국 EPA 201A PM10 사이클론 형상 54
〈Fig 2-2-9〉 미국 EPA 201A PM2.5 사이클론 형상 54
〈Fig 2-2-10〉 EPA 201A 사이클론의 절단입경 범위를 만족하는 유량 조건(25℃, 1atm) 56
〈Fig 2-2-11〉 EPA 201A 사이클론의 절단입경 범위를 만족하는 유량 조건(100℃, 1atm) 56
〈Fig 2-2-12〉 기존 EPA 201A 사이클론 조합 및 본 연구 개선안의 형상 및 크기 비교 59
〈Fig 2-2-13〉 수정설계한 사이클론 3D 모델링 61
〈Fig 2-2-14〉 수정설계한 사이클론의 격자 작업의 예 61
〈Fig 2-2-15〉 Mod. PM10-1 모사 결과의 예 63
〈Fig 2-2-16〉 Mod. PM10-2 모사 결과의 예 63
〈Fig 2-2-17〉 Mod. PM2.5 모사 결과의 예 64
〈Fig 2-2-18〉 Mod. PM10-1의 입자포집효율 결과 65
〈Fig 2-2-19〉 Mod. PM10-2의 입자포집효율 결과 65
〈Fig 2-2-20〉 Mod. PM2.5의 입자포집효율 결과 66
〈Fig 2-3-1〉 연구방법 개요 68
〈Fig 2-3-2〉 굴뚝에서의 TSP 시료채취장치 모식도 70
〈Fig 2-3-3〉 굴뚝에서의 PM10 및 PM2.5 시료채취장치 모식도 70
〈Fig 2-3-4〉 PM10 및 PM2.5 시료채취 사이클론 연결 모식도 및 사진 71
〈Fig 2-3-5〉 시료채취 절단입경을 위한 유량비 곡선 72
〈Fig 2-3-6〉 굴뚝에서의 PM10 및 PM2.5 시료채취장치 모식도 73
〈Fig 2-3-7〉 PM10 및 PM2.5 2단 cascade impactor 연결 모식도 및 사진 74
〈Fig 2-3-8〉 ISO 23210에 따른 독일 Johnas II impactor 74
〈Fig 2-3-9〉 본 연구의 동시측정 예시 75
〈Fig 2-3-10〉 현장 실측사진 (#3) 75
〈Fig 2-3-11〉 현장 실측 시료채취 여지 사진(예시) 76
〈Fig 2-3-12〉 현장 실측 측정결과(cyclone)와 TMS 자료 비교 80
〈Fig 2-3-13〉 측정방법에 따른 입경별 먼지 농도 비교 81
〈Fig 2-3-14〉 배출시설에 따른 국내 공정시험기준 및 ISO 23210 측정방법 현장실측결과 비교 82
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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