개념 한 쪽
산업시설의 대기오염 저감과 안전한 확산을 위해 굴뚝 설계, 분산모델 활용, 악취 물질 처리 방법을 이해해야 한다. 굴뚝의 유효높이와 통풍력, 주변 장애물과의 관계가 지표면 농도와 시민 노출에 직접적 영향을 미친다. 분산모델은 오염원 중심의 예측 도구로서 입력 변수의 중요성을 인지해 활용해야 한다.
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출제기준 단원 「기타 산업시설의 대책 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 분산모델의 입력·한계 판별 | 1 | 분산모델이 지형과 조업조건을 고려하는지 판단하기 |
| 유효굴뚝 높이 정의 적용 | 1 | 유효굴뚝 높이의 정의를 묻고 설명을 선택하게 하기 |
| 유효높이와 농도 관계 계산 | 1 | 유효굴뚝 높이 변화에 따른 최대지표농도 변화 계산하기 |
분산모델은 대기 중 오염물질의 확산을 수학적으로 시뮬레이션하여 미래의 대기질을 예측하는 도구이다. 이 모델은 오염물질의 배출량뿐만 아니라 지형과 오염원의 조업 조건(배출 높이, 온도, 속도 등)을 입력하여 결과가 달라지므로 입력 변수에 민감하게 반응한다. 분산모델은 2차 오염물 생성까지 포함할 수 있으나 단기간 분석에는 한계가 있을 수 있다.
유효굴뚝 높이(Effective Stack Height)는 굴뚝의 물리적 높이에 연기가 부력과 운동량에 의해 추가로 상승한 높이를 더한 값으로 정의한다. 이 값은 지표면에서의 최대착지농도 계산의 핵심 변수이며, 유효굴뚝 높이와 최대지표농도는 역제곱 관계를 갖는다. 즉 유효높이를 √n배 높이면 농도는 1/n으로 감소하고, 높이가 3배면 농도는 1/9로 감소한다.
굴뚝 설계 시 주변 건물에 의해 발생하는 다운드래프트나 와류(vortex)에 의한 연기 하강을 방지하려면 풍하방향 건물 높이의 일정 배율 이상으로 굴뚝 높이를 설정해야 한다. 일반적인 설계 기준에서는 풍하 방향 건물 높이의 2.5배 이상을 권고하여 건물 뒤의 와류 영향권에서 벗어나게 한다.
굴뚝의 통풍력은 주로 연기 온도에 따른 부력과 굴뚝 높이에 따른 압력차에 의해 결정된다. 굴뚝 내부가 직선일수록 마찰 손실이 적어 통풍력이 크고, 외기 온도가 낮을수록 내부와 외부의 온도차가 커져 통풍력이 증가한다. 반면 외기 주입량이 많은 조건은 자연 통풍을 방해하여 통풍력 증가와는 거리가 멀다.
악취 유발 물질 중 인체에 독성이 있는 성분이 포함된 경우에는 냄새를 위장하는 방법은 부적합하다. 위장은 냄새를 다른 냄새로 덮어일으키는 방식으로 유해 물질 자체를 제거하지 않으므로 독성 물질 처리에는 제거 방식(흡착, 흡수 등)이나 국소환기 등의 차단 방법을 적용해야 한다.
유효굴뚝 높이가 50m인 공장에서 최대지표농도를 1/2로 줄이고자 할 때의 계산 과정을 보인다. 최대지표농도는 유효굴뚝 높이의 제곱에 반비례하므로 농도를 1/2로 줄이려면 유효굴뚝 높이를 √2배로 높여야 한다. 따라서 50m × √2 ≈ 70.7m로 약 71m가 필요하다.
풍하방향 건물 높이가 50m인 경우 다운드래프트를 방지하기 위한 최소 굴뚝 높이는 건물 높이의 2.5배 기준을 적용하여 50m × 2.5 = 125m 이상이어야 한다.
오염원 영향평가 방법중 분산모델에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?
정답 ② · 문제는 분산모델에 대한 설명 중 부적절한 것을 찾는 것이다. 분산모델은 오염원의 배출을 바탕으로 대기 중 오염물질 농도를 예측하는 도구이므로 미래 대기질 예측이 가능하고 지형이나 조업조건의 영향을 많이 받으며 단기간 분석에 어려움이 있을 수 있다.
분산모델은 오염원 입장에서 대기질을 예측하므로 수용체 입장의 현실적인 평가는 아니다.
다음은 대기오염물질의 확산에 관한 설명이다. 바르게 설명된 것은?
정답 ③ · 문제는 대기오염 확산 관련 설명 중 옳은 것을 묻고 있다. 유효굴뚝 높이는 굴뚝의 물리적 높이에 연기의 상승 높이를 더한 값으로 정의되며 실제 배출물이 대기 중에서 도달하는 높이를 반영한다.
유효굴뚝 높이는 실제 굴뚝 높이에 연기의 부력에 의한 수직 상승 높이를 더한 값으로 정의됩니다.
'분산모델'에 관한 설명으로 알맞지 않은 것은?
정답 ③ · 문항은 분산모델에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 것이다. 분산모델은 입력으로 지형, 기상, 오염원 특성 및 조업조건 등을 반영하여 미래 대기질 예측과 2차 오염물의 형성 가능성 평가가 가능하며 새로운 오염원이 생길 때마다 재평가가 필요하다.
분산모델은 지형과 조업조건 등 물리적 요소를 반드시 고려하므로, 영향을 받지 않는다는 3번 설명이 틀렸다.
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