표제지

國文抄錄

목차

제1장 서론 17

제1절 연구의 배경 및 목적 17

제2절 연구의 내용 및 방법 19

제2장 이론적 고찰 21

제1절 도시 대기오염 현황 21

1. 대기오염물질의 인체 유해성 21

2. 대기오염 현황 28

제2절 대기환경 관련 법규 및 정책동향 39

1. 대기환경 관련법규 및 규제 39

2. 관련 정책 및 동향 41

제3절 도시와 산업단지 개발 및 정책동향 43

1. 도시개발과 도시환경 43

2. 도시개발 동향 45

3. 산업단지 개발 동향 47

제4절 선행 연구검토 56

1. 대기질 관련 56

2. 도시형태와 대기질 관련 58

3. 녹지와 온도관련 62

제3장 연구의 방법 64

제1절 연구의 전제 64

제2절 분석 모델 67

1. 모델 개요 67

2. 모델링 수행체계 71

3. 기초자료 구축 72

제3절 연구 대상지역 현황 84

1. 지리적 위치와 지형 84

2. 인구 88

3. 기후 90

4. 산업활동 91

5. 대기오염현황 93

제4장 모델링 결과분석 및 산단 인접지역 주거계획 방향 101

제1절 대기확산 모델링 결과 102

1. 이격거리에 따른 오염도 분석 102

2. 건물 높이에 따른 오염도 분석 106

3. 각 지점의 높이 별 오염도 비교 114

4. 풍향에 따른 오염도 분석 117

제2절 대기오염물질 확산을 고려한 산업단지 인접지역의 주거입지계획 방향 135

1. 대기오염물질 확산의 주요 영향인자 135

2. 산업단지로부터의 이격거리 141

3. 산업단지와 배후도시 간의 완충녹지 149

4. 풍향 160

5. 쾌적한 도시환경 조성을 위한 입지계획 방향 163

제5장 결론 166

제1절 요약 및 결론 166

제2절 연구의 한계 및 향후 연구과제 169

1. 연구의 한계 169

2. 향후 연구과제 170

참고문헌 171

부록 179

(부록 1) ISCST3 모델 입력 자료 생성 방법 179

(부록 2) ISCST3 모델 결과 전처리 방법 : 숫자 정리 코드 191

(부록 3) ISCST3 모델 결과 후처리 방법 : 농도 정리 코드 193

ABSTRACT 197

〈표 1-1〉 연구의 흐름 20

〈표 2-1〉 미세먼지에 의한 인체 영향 22

〈표 2-2〉 이산화황(SO₂)에 의한 인체 영향 24

〈표 2-3〉 이산화질소(NO₂)에 의한 인체 영향 25

〈표 2-4〉 오존(O₃) 농도에 따른 인체 영향 26

〈표 2-5〉 전국 시도별 대기오염물질 배출량(2012년) 29

〈표 2-6〉 전국 대기오염도 현황(2013년 기준) 30

〈표 2-7〉 안산시 및 시흥시 도시대기 측정망별 위치 35

〈표 2-8〉 대기환경기준 39

〈표 2-9〉 대기질 관련 선행연구 요약 56

〈표 2-10〉 도시특성과 대기오염의 국외 연구 60

〈표 2-11〉 도시특성과 대기오염의 국내 연구 62

〈표 2-12〉 녹지와 온도관련 국내·외 연구 63

〈표 3-1〉 기상대별 풍속 및 기온 측정자료 73

〈표 3-2〉 CAPSS 배출원 분류체계(대분류) 75

〈표 3-3〉 시화산업단지 사업장별 굴뚝 PM-10 배출량 정보 77

〈표 3-4〉 시흥시 용도별 현황 85

〈표 3-5〉 시흥시 수리적 위치 85

〈표 3-6〉 시흥시 지형표고분석 85

〈표 3-7〉 시흥시 지형경사분석 86

〈표 3-8〉 시흥시 정왕동 인구수 89

〈표 3-9〉 시흥시 기상현황 90

〈표 3-10〉 연도별 시흥시 정왕동 내 광공업체 및 제조업체수 92

〈표 3-11〉 연도별 대기오염물질 연평균농도 95

〈표 3-12〉 시흥시 PM-10 및 NO₂ 대기환경기준 초과횟수 96

〈표 3-13〉 시흥시 대기오염물질(CO) 연도별 배출량 98

〈표 3-14〉 시흥시 대기오염물질(NOx) 연도별 배출량 98

〈표 3-15〉 시흥시 대기오염물질(SOx) 연도별 배출량 99

〈표 3-16〉 시흥시 대기오염물질(PM-10) 연도별 배출량 99

〈표 3-17〉 시흥시 대기오염물질(VOC) 연도별 배출량 100

〈표 4-1〉 이격거리에 따른 오염도(오염물질 농도) 102

〈표 4-2〉 이격거리에 따른 오염도(연평균 농도 10% 증가) 105

〈표 4-3〉 건물 높이에 따른 오염도(0.0km 지점) 106

〈표 4-4〉 건물 높이에 따른 오염도(0.5km 지점) 107

〈표 4-5〉 건물 높이에 따른 오염도(1.0km 지점) 108

〈표 4-6〉 건물 높이에 따른 오염도(1.5km 지점) 109

〈표 4-7〉 건물 높이에 따른 오염도(2.0km 지점) 111

〈표 4-8〉 건물 높이에 따른 오염도(2.5km 지점) 112

〈표 4-9〉 건물 높이에 따른 오염도(3.0km 지점) 113

〈표 4-10〉 건물 높이에 따른 오염도(3.5km 지점) 114

〈표 4-11〉 각 지점의 건물 높이에 따른 오염도 115

〈표 4-12〉 각 지점의 건물 높이에 따른 오염도(이격거리 세분화) 116

〈표 4-13〉 등급 분류의 영향도 범위 119

〈표 4-14〉 풍향에 따른 등급별 오염도 120

〈표 4-15〉 동풍 기준 각 풍향에 따른 오염도 순위 122

〈표 4-16〉 서풍 기준 각 풍향에 따른 오염도 순위 123

〈표 4-17〉 남풍 기준 각 풍향에 따른 오염도 순위 124

〈표 4-18〉 북풍 기준 각 풍향에 따른 오염도 순위 125

〈표 4-19〉 동풍일 때 이격거리 별 건물 높이에 따른 오염도 127

〈표 4-20〉 서풍일 때 이격거리 별 건물 높이에 따른 오염도 128

〈표 4-21〉 남풍일 때 이격거리 별 건물 높이에 따른 오염도 129

〈표 4-22〉 북풍일 때 이격거리 별 건물 높이에 따른 오염도 130

〈표 4-23〉 풍향에 따른 월별 오염도 132

〈표 4-24〉 시화산업단지 연돌의 높이 현황 136

〈표 4-25〉 시화산업단지 수림대 조성사업의 개요 139

〈표 4-26〉 이격거리에 따른 미세먼지(PM-10)의 농도 및 농도 감소율 142

〈표 4-27〉 이격거리에 따른 미세먼지(PM-10)의 농도 감소율 145

〈표 4-28〉 이격거리 1.5km과 2.0km의 수용지 높이별 미세먼지 농도변화 146

〈표 4-29〉 각 지점의 건물 높이에 따른 오염도(이격거리 세분화) 147

〈표 4-30〉 산업단지 개발계획의 작성기준 150

〈표 4-31〉 산업단지 개발계획의 작성기준 151

〈표 4-32〉 수용지지점별 미세먼지의 시간에 따른 농도변화 추이 153

〈표 4-33〉 완충녹지의 폭에 따른 기온 변화값 155

〈표 4-34〉 완충녹지 폭에 따른 수용지점별 오염물질의 농도 156

 산업단지와 인접한 배후 주거지역은 산업단지에서 배출되는 대기오염물질의 영향으로 인하여 악화된 대기질이 주민 건강에 영향을 미칠 수 있다. 대기오염물질에 의한 사회적 비용지출은 막대한 것으로 보고되고 있다. 반면, 산업단지에서 배출되는 대기오염물질은 도시구조에 따라 확산 정도가 크게 달라질 수 있음에도 불구하고 관련된 연구나 정책수립을 위한 방법론의 개발은 미흡한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 경기 시흥시 정왕동을 대상지역으로 선정하여 산업단지(시화산업단지)에서 배출되는 대기오염물질이 배후 주거지역으로 확산되는 특성을 분석하여 향후 도시계획 수립 시 대기오염물질에 의한 영향을 최소화하기 위해 고려할 사항을 도출하고자 하였다.

대기 중 오염물질의 확산현상을 분석하기 위하여 대기확산모델로서 ISCST3 모델을 이용하였으며, 입력자료는 2011년 인천기상대의 기상자료와 2012 CAPSS 배출량 자료를 이용하였고 이를 적용모델에 입력하여 1)이격거리에 따른 오염도 분석, 2)건물 높이에 따른 오염도 분석, 3)풍향에 따른 오염도 분석, 4) 완충녹지 폭에 따른 오염도 분석을 수행하였다.

이격거리에 따른 오염도 분석은 오염원을 기준으로 배출되는 오염물질을 대상으로 오염도가 주변 배후 주거지역으로 확산되는 영향을 분석하기 위해 오염원을 기준으로 영향범위에 포함되는 전 지역을 0.0km(오염원 배출농도), 0.5km, 1.0km, 1.5km, 2.0km, 2.5km, 3.0km, 3.5km 거리대로 구분하여 결과를 산업단지와 인접한 배후 주거지역은 산업단지에서 배출되는 대기오염물질의 영향으로 인하여 악화된 대기질이 주민 건강에 영향을 미칠 수 있다. 대기오염물질에 의한 사회적 비용지출은 막대한 것으로 보고되고 있다. 반면, 산업단지에서 배출되는 대기오염물질은 도시구조에 따라 확산 정도가 크게 달라질 수 있음에도 불구하고 관련된 연구나 정책수립을 위한 방법론의 개발은 미흡한 실정이다.

따라서 본 연구에서는 경기 시흥시 정왕동을 대상지역으로 선정하여 산업단지(시화산업단지)에서 배출되는 대기오염물질이 배후 주거지역으로 확산되는 특성을 분석하여 향후 도시계획 수립 시 대기오염물질에 의한 영향을 최소화하기 위해 고려할 사항을 도출하고자 하였다.

대기 중 오염물질의 확산현상을 분석하기 위하여 대기확산모델로서 ISCST3 모델을 이용하였으며, 입력자료는 2011년 인천기상대의 기상자료와 2012 CAPSS 배출량 자료를 이용하였고 이를 적용모델에 입력하여 1) 이격거리에 따른 오염도 분석, 2) 건물 높이에 따른 오염도 분석, 3) 풍향에 따른 오염도 분석, 4) 완충녹지 폭에 따른 오염도 분석을 수행하였다.

이격거리에 따른 오염도 분석은 오염원을 기준으로 배출되는 오염물질을 대상으로 오염도가 주변 배후 주거지역으로 확산되는 영향을 분석하기 위해 오염원을 기준으로 영향범위에 포함되는 전 지역을 0.0km(오염원 배출농도), 0.5km, 1.0km, 1.5km, 2.0km, 2.5km, 3.0km, 3.5km 거리대로 구분하여 결과를 도출하였다.

또한, 건물 높이에 따른 오염도 분석에서는 이격거리 지점에서의 건물 높이를 1층(1m), 5층(15m), 10층(30m), 15층(45m), 20층(60m)으로 구분하여 높이에 따른 오염도 영향을 분석하였고, 각 지점의 높이별 오염도를 비교하여 최적의 영향 범위를 도출하였다.

마지막으로 풍향에 따른 오염도 분석에서는 모델링 지역 내 기상인자인 풍향에 따라 오염원에서 배출되는 오염물질이 확산되는 경향을 분석하여 영향도를 도출하였다. 특히, 풍향에 따른 오염도 분석은 주 풍향별 오염도 확산 특성과 풍향에 따른 영향 등급별 오염도 특성, 풍향에 따른 각 지점의 높이 별 오염도 특성 그리고 풍향에 따른 1년간의 오염도 특성 등 4개의 경우로 세분화하여 풍향에 따른 오염도의 확산 특성 변화를 분석하였다.

이격거리에 따른 오염도 분석 결과 산업단지 내 오염원(0.0km)을 기준으로 주변 배후 주거지역으로 갈수록 오염도가 낮아지는 것으로 나타났다. 특히, 오염원으로부터 반경 1.0km 내에 조성된 완충녹지에 의해 배후 주거지역으로 오염물질의 확산을 차단하여 이격거리에 따라 오염도가 감소하는 것으로 분석되었다.

건물 높이에 따른 오염도 변화 특성은 오염원으로부터의 이격거리가 0.0km~1.5km까지는 상층부(15m 이상)의 오염도가 높게 나타나고, 2.0km 이상에서는 상층부의 오염도가 하층부보다 낮은 것으로 분석되었다. 1.5km 지점과 2.0km 지점 사이의 이격거리를 세분화하여 오염도의 감소 특성을 모사한 결과 1.7km 지점에서 건물의 높이에 따른 오염도가 거의 일치하는 것으로 나타났고, 1.9km 지점부터 상층부와 저층부의 오염도의 영향이 역전되는 현상이 나타났다.

한편, 주 풍향을 동풍, 서풍, 남풍, 북풍으로 조절한 모사 결과 시화산업단지의 대기오염물질 배출이 정왕동 주거지역으로의 확산보다 인천 남동구 고잔동 쪽으로 확산되는 결과를 나타내었다. 특히, 산업단지 배후지역에 거주하는 주민들이 장기간 노출에 의한 인체 영향을 받을 수 있는 40ug/㎥ 이상의 오염도를 나타내는 분포가 동풍과 남풍이 기준 풍향일 경우에는 북서 방향으로 밀집되어 있고, 이에 반해 서풍과 북풍이 기준 풍향일 경우에는 남서 방향으로 밀집되어 있는 것으로 나타났다. 주 풍향에 따른 오염도 분포 특성은 동풍과 남풍일 때, 서풍과 북풍일 때 각각 유사한 특성을 나타내는 것으로 나타났다.

모델링 결과를 통해 도출된 대기오염물질의 확산특성을 고려하여 산업단지와 인접한 도시계획 시 입지선정 방향을 제시하였다. 첫째, 대기오염 배출원으로부터의 거리에 따라 건축물의 층고를 다양하게 설정할 필요가 있다. 둘째, 산업단지와 산업단지 인접도시 간에 대기오염물질의 확산특성을 고려하여 적정 높이의 완충녹지를 설치할 필요가 있으며, 완충녹지의 폭에 대한 최적화 과정이 필요하다. 셋째, 지형적 특성에 따른 기상조건 등을 고려하여 계획도시의 입지를 선정함으로써 대기오염물질의 확산에 의한 영향 정도를 저감시킬 필요가 있다. 도출하였다.

또한, 건물 높이에 따른 오염도 분석에서는 이격거리 지점에서의 건물 높이를 1층(1m), 5층(15m), 10층(30m), 15층(45m), 20층(60m)으로 구분하여 높이에 따른 오염도 영향을 분석하였고, 각 지점의 높이별 오염도를 비교하여 최적의 영향 범위를 도출하였다.

마지막으로 풍향에 따른 오염도 분석에서는 모델링 지역 내 기상인자인 풍향에 따라 오염원에서 배출되는 오염물질이 확산되는 경향을 분석하여 영향도를 도출하였다. 특히, 풍향에 따른 오염도 분석은 주 풍향별 오염도 확산 특성과 풍향에 따른 영향 등급별 오염도 특성, 풍향에 따른 각 지점의 높이 별 오염도 특성 그리고 풍향에 따른 1년간의 오염도 특성 등 4개의 경우로 세분화하여 풍향에 따른 오염도의 확산 특성 변화를 분석하였다.

이격거리에 따른 오염도 분석 결과 산업단지 내 오염원(0.0km)을 기준으로 주변 배후 주거지역으로 갈수록 오염도가 낮아지는 것으로 나타났다. 특히, 오염원으로부터 반경 1.0km 내에 조성된 완충녹지에 의해 배후 주거지역으로 오염물질의 확산을 차단하여 이격거리에 따라 오염도가 감소하는 것으로 분석되었다.

건물 높이에 따른 오염도 변화 특성은 오염원으로부터의 이격거리가 0.0km~1.5km까지는 상층부(15m 이상)의 오염도가 높게 나타나고, 2.0km 이상에서는 상층부의 오염도가 하층부보다 낮은 것으로 분석되었다. 1.5km 지점과 2.0km 지점 사이의 이격거리를 세분화하여 오염도의 감소 특성을 모사한 결과 1.7km 지점에서 건물의 높이에 따른 오염도가 거의 일치하는 것으로 나타났고, 1.9km 지점부터 상층부와 저층부의 오염도의 영향이 역전되는 현상이 나타났다.

한편, 주 풍향을 동풍, 서풍, 남풍, 북풍으로 조절한 모사 결과 시화산업단지의 대기오염물질 배출이 정왕동 주거지역으로의 확산보다 인천 남동구 고잔동 쪽으로 확산되는 결과를 나타내었다. 특히, 산업단지 배후지역에 거주하는 주민들이 장기간 노출에 의한 인체 영향을 받을 수 있는 40ug/㎥ 이상의 오염도를 나타내는 분포가 동풍과 남풍이 기준 풍향일 경우에는 북서 방향으로 밀집되어 있고, 이에 반해 서풍과 북풍이 기준 풍향일 경우에는 남서 방향으로 밀집되어 있는 것으로 나타났다. 주 풍향에 따른 오염도 분포 특성은 동풍과 남풍일 때, 서풍과 북풍일 때 각각 유사한 특성을 나타내는 것으로 나타났다.