본 연구는 호기성 연속회분식반응기(SBR)에서 낙농폐수의 생물학적처리 과정에서 발생되는 휘발성 유기물질 발생량을 분석한 것이다. 호기성처리 상태에서 악취성분인 휘발성 지방산(VFAs) 및 휘발성 유기물질(VOCs)은 원래 상태보다도 크게 감소하였다 호기성 연속회분식반응기에서 휘발성지방산은 1,450 mg/L 이하를 나타내고 있었다. 축산폐수처리과정에서 악취처리는 호기성연속회분식반응기(SBR) 처리 기술이 효과적인 방법이라고 확인되었다. 호기성 연속회분식반응기 시스템은 고액분리된 액상물의 악취물질 제거에 사용될 수 있었다.
현재 많은 산업현장에서 휘발성 유기용제를 사용하고 있다. 국내 환경부에서 규제대상 VOC로 고시하고 있는 물질(환경부고시, '98. 7.1.)은 레이드 증기압, 광화학반응성, 물질사용량, 발암성 등 유해성을 감안하여 31개를 선정하여 규제하고 있으며 앞으로 규제대상 물질을 점차로 확대하여 나갈 계획으로 있다. 이에 한정된 자원의 고갈을 방지하고 환경의 보존을 위해 공정상에서 유기용제의 사용을 대체하는 것이 가장 이상적이나, 현재의 여건으로는 맡은 시간이 소요되므로 효율적인 휘발성 유기용제 처리공정 개발이 시급한 실정이다. (중략)
최근 들어 서울을 중심으로 한 수도권 지역에서는 여름철 오존주의보 발령이 빈번해지면서 광화학 반응에 의한 대기중 오존농도 상승에 많은 관심을 보이고 있다. 휘발성 유기물질 (Volatile Organic Compounds)은 광화학 반응을 통해 오존을 생성시키는 대표적인 대기오염 물질로 알려져 있으며 주로 자동차, 석유정제, 석유화학, 도장산업 등에서 배출되는 것으로 알려져 있다. 이렇나 VOC는 $NO_x$와 함께 대기중 오존농도 저감을 위한 대상물질로써 NOx 배출량 규제와 동시에 VOC 농도 및 특성 또한 면밀히 검토되어야 한다.(중략)
산업의 고도화에 따른 경제성장으로 인류의 삶의 질은 많이 좋아졌지만 경제활동으로 인한 각종 환경 오염물질은 상대적으로 많이 배축된 것이 사실이다. 특히 대기오염물질의 주 요인이 되고있는 질소산화물과 아황산가스 등 많은 오염물질이 있지만 최근 더욱더 문제가 되고있는 것이 휘발성 유기화합물질로써 대기중의 탄화수소 화합물의 총칭으로 광 화학 옥시던터와 오존 등으로 인한 대기오염으로 인체에 미치는 영향이 아주 심각하며, 발생장소도 대규모 석유화학 장치산업의 원유를 정제하는 정제공정에서부터 저유소 및 중간 제품공정, 그리고 소비자가 직접 접하는 전국각지에 산재되어 있는 주유소 등에서 많은 량의 휘발성 유기화합물질이 발생되고 있다. 이에 대한 대책으로 정부차원에서 우선 대규모 석유화학단지를 휘발성 유기화합물질 배출저감을 위한 종합대책지역으로, 전남 여천지역은 1996. 9. 20일, 울산지역은 1997. 7. 1일에 지정고시 하였다. 울산지역의 경우 당초 대상물질이 47개 항목에서 시행초기에 보완적인 차원에서 크실렌 및 초산 등 일부물질이 수정된 31개 항목으로 변경고시 되었으며, 이에 대해 사업장에서는 해당물질에 따른 처리시설을 설치 가동 중에 있다. 그러나 휘발성 유기화합물질의 발생조건과 발생량, 각 물질의 혼합시 안전성문제 등이 공정조건상 일정하지 않아 방지시설 선정설치에 많은 에로사항이 있었다. 기존의 시설에 방지시설을 추가한다는 것은 화학공장 특성상 여러 가지 조건이 있으며, 그 동안 많은 시행착오를 하면서 설치하였다. 그러나 일부시설은 아직도 완벽한 방지효과를 얻기에는 부족하므로 향후 계속적인 기술 및 설비투자와 관리대책이 보완되어야 할 것으로 사료된다.
이 연구의 목적은 유치원에서 총 휘발성 유기화합물의 농도를 평가하고, 총 휘발성 유기화합물 농도와 대표적인 8개 방향족 화합물의 상관관계를 조사하는데 있다. 도시에 위치한 11개 유치원의 실내와 실외에서 각각 30개, 11개의 지역시료를, 시골에 위치한 4개 유치원에서는 각각 10개, 4개의 시료를 테낙스 튜브를 이용하여 오전에 1-2시간 채취하였다. 채취한 시료는 열탈착하여 가스크로마토그래피-질량분석기로 분석하였다. 13가지 물질을 각각의 표준물질로 개별 정량하여 이중 빈번히 발견되는 8가지 방향족 유기화합물은 상관관계 평가에 사용하였다. 총 휘발성 유기화합물은 톨루엔을 기준으로 정량하였다. 도시에 위치한 유치원 실내의 총 휘발성 유기화합물 농도가 높았고, 조사 건수의 50%가 환경부 및 교육인적자원부의 가이드라인($400{\mu}g/m^{3}$)을 초과하였다. 도시지역의 유치원 실내 및 실외의 기하평균은 각각 $387.9{\mu}g/m^{3}$과 $134.9{\mu}g/m^{3}$이었고, 시골지역 유치원에서는 각각 $189.6{\mu}g/m^{3},;74.4{\mu}g/m^{3}$이었다. 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 정량한 유기 화합물 총합, 총 휘발성 유기화합물은 기하정규분포를 하였다. 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌(BTEX)은 도시에 위치한 유치원에서 농도도 높고, 총 휘발성 유기화합물중 함량도 높았고, 시골지역에서는 농도와 상대적 함량이 낮았다. 도시지역에서는 총 휘발성 유기화합물 중 BTEX의 비중이 25.2%였고 정량한 13가지 유기화합물 중에서는 35.6%를 차지하였다. BTEX 각각 개별물질은 미국 환경보호청이 제시하는 일일 노출 기준량(Reference Concentration; RfC) 보다는 현저히 낮았다. 총 휘발성 유기화합물읜 농도는 실내가 실외 보다 높았다(I/O ratio 2.5). BTEX의 상대적 함량도 실내가 실외보다 높아 실내에도 발생원이 있음을 암시하고 있다. 자료 분석결과 유치원 실내의 벤젠은 실외로부터 유입되고 있었고, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌은 실외뿐 아니라 실내에서도 발생하고 있었다. 정량한 8개 화합물 각각과 총 휘발성 유기화합물의 스피어만 상관계수는 벤젠을 제외하고는 모두 유의하였다. 이중 톨루엔과 크실렌은 총 휘발성 유기화합물과 좋은 상관성 (톨루엔 0.76, 크실렌, 0.87)을 나타내었다. 이 연구는 톨루엔과 크실렌이 총 휘발성 유기화합물의 좋은 지표를 사용될 있고, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌 등 많은 휘발성 유기화합물의 발생원은 실외뿐 아니라 실내에도 있음을 나타내고 있다.
급격한 도시화와 산업화는 필연적으로 화석연료의 사용량 증가를 초래하였고 적절한 제어 대책이 마련되지 않는 한 결과적으로 인구가 집중된 도시 지역에서는 각종 대기 오염물질과 함께 환경 대기중의 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds VOCs)의 농도도 직접 혹은 간접적으로 증가하고 있다. VOC는 스모그 형성의 주요 원인물질인 오존의 전구물질일 뿐만 아니라 현재개선이 되지 않고 있는 시정 장애와 관련이 있는 물질이고 최근 수치상의 대기질 개선에도 불구하고 실제 피부로 느껴지게 하는 주요 원인물질이다. (중략)
본 기술은 각종 산업시설과 환경 기초 시설로부터 대기중으로 배출되는 악취 및 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Chemicals; VOC)을 미생물의 분해 작용을 활용하여 제거하는 장치로 오염 물질의 분해과정에서 미생물의 과다생장에 의한 악취 및 휘발성 유기화합물 제거장치의 막힘현상을 미생물 고정화 담체의 교반과 살수과정을 통해 담체표면의 생물막을 효과적으로 제거하는 방법을 이용하여 오염 가스속에 함유되어 있는 악취 및 휘발성 유기화합물을 효율적으로 제거할 수 있는 기술이다. 특히, 미생물 담체의 교반 장치는 미생물 고정화 담체를 교반시켜 생물막을 탈리 시킴으로써 미생물의 생장에 의한 막힘 현상과 이로 인한 압력 손실 증가와 악취 및 휘발성 유기화합물의 제거성능의 저하를 근본적으로 해결할 수 있다.
산업의 발달과 더불어 각종 화학물질들이 여러 산업공정에서 다양한 용도로 이용되고 있다. 인체에 유해한 독성 무기ㆍ유기화합물의 유출 사고나 부적절한 매립 등에 의해 이들 물질이 환경오염을 야기하는 것으로 보고되고 있다. 휘발성 유기화학물의 처리는 물리ㆍ화학적 방법이나 생물학적 방법으로 제거할 수 있다. 생물여과 공정은 오염된 가스를 반응기에 유입하여 고정된 충진물에 형성된 적절한 미생물 층을 이용하여 오염물질을 제거하는 것이다(Deshusses et al., 1995). (중략)
식육의 독특한 맛 성분과 향기성분의 전구물질은 각각 적육과 지방 조직의 수용성 물질이라고 보고되어 있으며(도변(渡邊) 과 좌등(佐藤), 1974), 가열육의 기호성에 관여하는 향미는 복합적인 전구물질들이 열처리 과정에서 일어나는 여러 가지 반응에 의하여 많은 휘발성 물질들이 생성되면서 얻어지는 것으로 알려져 있다. 식육향에 관여하는 휘발성 성분들은 약 600개 이상이 동정되어 있고, 식육의 종류, 품종, 연령, 성별, 사료 등이 이러한 향기에 영향을 주며, 또한 도살 후 저장되는 동안에 휘발성 성분들의 변화 양상은 가열육의 향기에 절대적인 영향을 주게 된다. 일반적으로 냉장육의 경우는 자기 소화에 의한 숙성 효과로 연도와 풍미가 향상되게 되며 숙성된 육은 비숙성육보다 기호성이 우수하다. 우육의 기호성은 향기, 맛 및 조직감이 상호작용하여 결정되는데 우육에 함유되어 있는 지질 및 지방산 조성은 우육의 맛과 풍미에 많은 영향을 미친다(Waldam 등, 1968). 도변(渡邊) 과 좌등(佐藤)(1974)은 지질이나 유리지방산 등에서 생성되는 화합물들과 지방산의 불포화도, 지방산의 자동 산화 정도 등이 우육 향기에 관여하고 있다고 하였다. 본 연구 결과는 저장온도가 낮을수록 저장성을 증가시킬 수 있다는 김 등(1996)의 보고와 일치하였다.
본 연구에서는 국내 휘발성 유기화합물질의 주요 취급시설에 대한 조사를 통하여 배출원별 배출메카니즘을 정립하고, 새로운 배출량산정모델을 제안하였다. 또한 각 배출원에 적용가능한 배출저감기술과 각 기술의 경제성 평가기법을 제안하였다. 여기에 배출원 DB, 화학물질물성치 DB, 기상정보 DB, 배출계수 DB 등의 정보를 연계하여 휘발성유기화합물질 배출량산정 및 관리 소프트웨어 VEER(VOCs Emission Estimation and Reduction)를 개발하였다. 결국 본 연구를 통해 개발된 VEER를 이용하여, 휘발성 유기화합물질 취급업체, 관리기관, 연구기관 등에서 쉽고 정확하게 배출원 인벤토리를 구축하고, 배출량을 산정하며, 계산된 결과를 바탕으로 각 배출원의 배출유량과 농도에 적합한 휘발성 유기화합물질 배출 저감기술을 선택하고, 여러 저감기술들에 대한 경제성을 평가함으로써, 저비용의 배출량 저감 및 배출원 관리기술을 선택하고, 설계할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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