도시지역에서 포장도로 재비산먼지의 배출 및 화학적 특성에 관한 연구
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2012
학위논문사항
학위논문(박사)-- 인하대학교 대학원 : 환경공학과 2012. 8
발행연도
2012
작성언어
한국어
DDC
628.53 판사항(21)
발행국(도시)
인천
기타서명
A Study on the Emissions and Chemical Characteristic of Resuspended Dust from Paved Roads in Urban Areas
형태사항
190p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:정용원
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
참고문헌 : p.176-190
소장기관
포장도로에서 차량운행에 의해 발생하는 도로재비산먼지는 도시지역의 주요 미세먼지 배출원으로 알려져 있으나, 도로재비산먼지의 특성에 관한 국내 연구는 부족한 상황이다. 이에 본 연구는 이동먼지측정시스템을 이용하여 도시지역 포장도로 재비산먼지의 배출 및 화학조성 특성 등을 파악하기 위한 목적으로 수행되었다.
본 연구에서는 이동먼지측정시스템을 이용하여 대표적인 도시지역인 수도권의 광범위한 포장도로를 대상으로 약 3년간 silt loading 측정을 수행하였는데, 용도지역 및 도로특성 등에 따라 대표적인 측정도로를 선정하여 포장도로 silt loading의 시간적․공간적 변화특성 등을 파악하였다. 구체적으로 장기간 및 단기간 시간 변화, 도시 및 용도지역, 차로수 및 교통량 등의 도로특성, 도로청소 및 강우 등에 대해 측정도로구간들의 평균 silt loading의 변화특성을 살펴보았으며, 측정결과를 기초로 국내 도로재비산먼지 배출계수 산정을 위해 도시지역의 대표적인 silt loading 값을 제안하였다.
본 연구의 포장도로 silt loading의 측정결과는 계절뿐만 아니라 측정일 및 시간 등의 단기간 동안에도 변화하는 경향을 보였는데, 측정지역 및 도로특성에 따라 다른 변동특성을 나타냈다. 전반적으로 교통량, 도로주변 비산먼지 배출원, 도로청소 등이 포장도로 silt loading의 시간변화 및 지역적 특성을 나타내는데 중요한 역할을 하는 것으로 파악되었다. 또한 차량속도에 따른 포장도로 재비산먼지의 입경분포 측정결과는 차속증가에 따라 도로재비산먼지 농도가 증가하는 경향을 보였으며, 조대입자영역(PM2.5-10)에서 재비산이 크게 일어나는 특성을 보였다. 광산란 방식 및 필터기반 측정결과의 포장도로 재비산먼지의 PM2.5/PM10 비는 측정방법 및 지역에 따라 0.10~0.40의 범위를 보였으며, 평균값은 0.20을 보였다. 이러한 측정결과는 이동먼지측정시스템을 이용한 silt loading 측정결과와 함께 국내 도로재비산먼지 배출량을 산정하고 개선하는데 중요한 기초자료를 제공할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 도로재비산 PM2.5 및 PM10의 화학조성 파악을 위해 실제 도로에서 도로재비산먼지를 입경별로 직접 포집할 수 있는 이동차량을 이용한 새로운 샘플링 방법과 진공흡입 방식의 샘플링 방법을 시도하였으며, 원소 및 탄소 성분을 중심으로 화학적 특성을 파악하고 화학성분구성비를 마련하였다. 도로재비산 미세먼지의 화학조성은 입경 및 지역별로 다소 차이를 보였는데, 교통량 증가에 따라 타이어 및 브레이크 마모 입자와 관련된 원소들이 상대적으로 높게 분포하는 것으로 파악되었다. 이와 같은 도로재비산먼지의 직접 샘플링 방법과 분석결과는 향후 도로재비산먼지의 수용모델 등을 통한 기여도 평가 및 위해성 평가연구에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
Fugitive dust arising from the resuspension of deposited materials on paved roads by vehicle travel has been regarded as one of the major PM10 sources in urban areas. However, few domestic studies have been conducted on the characteristics of resuspended road dust. The objective of this study is to investigate the emissions and chemical characteristics of resuspended dust from paved roads in urban areas.
In this study, using a mobile dust monitoring system, the temporal and spatial characteristics of silt loading were investigated on the representative paved roads in the Seoul metropolitan areas over a period of three years. The test routes were designed to reflect the characteristics of each city in terms of land use and traffic volume as closely as possible. Changes in the average silt loading values were measured in terms of the temporal resolution of data acquisition(i.e., seasonal, daily, three-hour scale), city and land use, the road characteristics including the number of lanes and traffic volume, street cleaning, and rainfall. Based on the overall silt loading measurements, the representative silt loading values in urban areas were suggested for domestic emission factors of resuspended dust from paved roads.
As a result of the silt loading measurements, average silt loading values of the test routes changed in short-term scale as well as seasonal long-term scale with the different magnitude of silt loading variation depending on land use and road characteristics. On the whole, it was found that traffic volume, nearby PM emission sources, and street cleaning actions played major roles in determining the time-dependent and site-specific characteristics of silt loading in this study. In addition, particle size distributions according to vehicle speed showed that as the vehicle speed increases, the concentration of resuspended road dust increases and its increment is dominated by coarse mode particles(PM2.5-10). The PM2.5/PM10 ratio of resuspended road dust using light scattering and filter-based methods ranged from 0.10 to 0.40 with average value of 0.2, depending on sampling methods and sampling sites. Together with the representative silt loading measurements, these results will be employed as an important basic information to estimate and improve the resuspended PM emissions from paved roads in urban areas.
In this study, a new sampling method using a mobile dust monitoring system, which can directly collect size fractions of resuspended road dust in real traffic situations, and a vacuum-based sampling method were employed for chemical analysis of resuspended PM from paved roads. Element and carbon components of samples were analysed for source profiles of resuspended PM2.5 and PM10. The results of chemical analysis demonstrated that specific source profiles for resuspended road dust exist according to sampling sites as well as particle size range. Especially, it turned out that the relative abundance of components related to tire and brake wear particles increases with an increase of traffic volume in sampling sites. The direct sampling methods and source profile results in this study could be useful for further studies on the source apportionment and health risk assessment of resuspended road dust.
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