계장기술(PROCON)

계장포커스 대기오염물질 원격 측정 위해 영국 연구진과 맞손

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 98회 작성일 22-12-14 16:33

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- 환경과학원·영국 국립물리연구소, 첨단 광학기술 활용 공동조사


환경부 소속의 국립환경과학원(원장 김동진)이 지난 11월 1일부터 11일까지 ‘영국 국립물리연구소(National Physical Laboratory)’ 연구진과 공동으로 첨단 광학기술을 활용하여 사업장 및 매립지에서 배출되는 대기오염물질을 공동으로 조사한다고 밝혔다.

이번 공동조사는 첨단 광학 원격 측정의 원천 기술을 보유하고 있는 ‘영국 국립물리연구소’에서 올해 8월에 도입한 ‘차등흡광탐지측정기*의 국내 적용성 평가 및 활용도를 높이기 위해 마련됐다.
* 적외선과 자외선을 조사하여 빛의 흡수율 차이를 통해 질소산화물, 이산화탄소, 벤젠 등에 대한 농도 측정

양 기관은 우리나라 산업 현장의 특성에 맞춰 광학 원격 측정이 구현될 수 있도록 최적의 시스템 구성 방안에 대해 공동연구를 진행할 계획이다.

차등흡광탐지측정기는 원거리에서 자외선(UV) 또는 적외선(IR) 레이저를 이용해 특정 파장에서 흡수되는 질소산화물 등의 대기오염물질의 흡광량을 측정함으로 사람의 접근이 어렵거나, 안전상의 위험이 있는 배출원의 오염물질 농도를 산출할 수 있다.
※ 분광학적 측정 기법은 영국 등 주요 선진국에서 사업장 배출가스 측정을 위해 도입·활용하는 기술

이번 공동조사를 통해 국립환경과학원 연구진은 차등흡광탐지측정기가 탑재된 이동측정차량을 활용하여 ‘영국 국립물리연구소’의 배출원 측정 기술과 경험을 배우고, 우리나라 기후와 지형적 특성에 맞는 현장 측정 기법을 개발할 계획이다. 앞으로 국립환경과학원은 첨단 장비를 활용한 원격측정체계 마련을 위한 연구에 이번 차등흡광탐지측정 장비를 적극적으로 활용할 예정이다.

또한, 첨단 광학기술을 활용하여 대기오염물질뿐만 아니라 메탄, 아산화질소 등 기후변화 유발 물질을 동시에 측정할 수 있는 융합 기술 연구를 추진할 계획이다. 이를 통해 사업장 대기오염물질 배출량 산정의 정확도를 높이고, 기후변화 유발 물질 배출원 관리 방안을 마련하고자 한다.
 김동진 국립환경과학원장은 “이번 공동연구는 첨단 기술을 활용한 대기 배출원 관리의 선진화를 위한 좋은 기회”라며, “앞으로도 국립환경과학원은 기후변화 유발 물질과 대기오염물질의 배출원을 관리하고, 배출량을 저감할 수 있는 방안에 대해 지속적으로 연구를 진행해 나갈 것”이라고 말했다.
DIAL(Differential Absorption Lidar, 차등흡광탐지측정기)

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1) 측정 원리
두 개의 서로 다른 파장에서 레이저(UV/IR) 광원을 사용하며 하나의 파장은 측정 대상 오염물질에 흡수되도록 선택(Laser ON)하고, 다른 하나는 흡수되지 않는 파장(Laser OFF)을 선택, 두 파장 사이의 흡수량 차이를 이용해 스펙트럼 분석한다.

2) 주요 기능 및 측정 물질
(비산 배출 측정) 모바일 기반의 DIAL을 통해 정유, 매립지 등 사업장의 다양한 오염물질의 농도 지도 작성 및 배출량 측정이 가능하다.

(측정 거리) UV(자외선) 이용 시 500~1,000m, IR(적외선) 이용 시 300~800m이다.
※ 측정 기기와 고도차가 큰 경우 측정이 어려워 수직 측정이 가능한 타 기술과의 결합 등 보완 필요

(측정 소요 기간) 단순한 사업장은 1~2일, 복잡한 사업장은 1~2주이다.

(주요 장점) ① 비산누출지점 발견 및 배출량 측정, ② 사람이 실측하기 어렵거나 위험한 배출원 관리, ③ 원료 절약과 환경 보전 동시 달성 등이다.

(장비의 특성) 약 500~1000m 거리에서 45m 폭의 면 측정이 가능, ppb 단위 분석, 10~20분 소요, DIAL 측정에서 얻은 Data는 풍향 정보와 결합하여 화학 종의 배출량을  계산한다.

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라이다(LiDAR) 기술
펄스레이저 신호를 사물에 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 반사체의 거리, 속도, 온도, 분포, 농도 등을 측정할 수 있는 기술이다. 이를 활용하여 화학물질 분석뿐만 아니라 자율주행, 항공·우주 산업 등 다양한 분야에 응용되고 있다.
첨단 장비 원격감시체계
사업장 굴뚝에서 배출되는 대기오염물질을 센서나 분광학 장비 등 첨단 장비를 활용하여 굴뚝을 원격에서 측정·감시하는 시스템으로 사업장의 상시 관측이 가능하고, 배출원 관리 업무의 효율을 향상시킬 수 있는 차세대 배출원 감시체계이다.