시흥시 도로미세먼지 저감 실증실험

시흥시 도로 미세먼지 저감 실증실험

친환경 비산방지제를 활용한 도로 날림 미세먼지 저감 실증실험

㈜에코케미칼은 경기도 시흥시에 국내 최초로 개발한 친환경 비산방지제를 활용하여 시흥시 시화나래로 ~ 엠티브이27로 ~ 옥구천동로 5.6km 구간을 아래와 같이 제안하고 시흥시와 함께 실증실험을 하였다. (22.09.21)

▲ 시흥시 도로미세먼지 저감 실증실험  사진: (주)에코케미칼

국립환경과학원 2018년 대기오염물질 배출량(kg/yr) 조사에 따르면, 시흥시 전체 미세먼지(PM10) 배출량 중 21.26%가 도로 날림먼지에서 배출되었다. 자동차 배기가스에서 배출되는 도로이동오염원 보다 도로 날림먼지에서 2.75배 많은 미세먼지(PM10)가 배출되었습니다. 시흥시민의 건강을 위해 도로 날림먼지의 저감이 시급한 상황이다.

※ 도로이동오염원은 자동차 배기가스에서 발생하는 미세먼지

※ 도로재비산먼지는 자동차 주행이나 바람에 의해 도로에서 날리는 미세먼지

※ 비도로이동오염원은 자동차 이외의 내연기관을 가진 건설기계, 농기계, 항공기, 전철, 기차 등에서 배출

※ 적색으로 표기된 건설공사, 도로재비산, 폐기물 처리 배출 미세먼지는 생활 주변에서 발생하는 비산먼지

○ 제주시, 수원시 도로 실증실험 결과, 기존 물청소와 비교하여 비산방지제를 활용한 물청소가 평균 10배 이상 도로 날림 미세먼지를 줄이는 것이 확인되었다. 시흥시에서 운행 중인 살수차에 비산방지제를 희석하여 물청소하는 방법과 기존 물청소 방법의 도로 날림 미세먼지 저감효과를 비교·분석하여, 효과적인 저감 정책을 수립할 필요가 있다.

▲ 시흥시 친환경 비산방지제를 활용한 도로 날림 미세먼지 저감 실증실험   자료: (주)에코케미칼

1. 실험 참여 기관

1) 주관기관 : 경기도 시흥시청

2) 참여기관

- 경기도 수원시청 자원순환과 : 살수차 2대 운행

- ㈜에코케미칼 : 도로 재비산 초미세먼지(PM2.5) 측정

2. 실험목적

기존 물청소 방법과 친환경 비산방지제를 희석한 물청소 방법으로 도로 재비산 미세먼지 저감률을 비교

3. 실험도로

○ 시화나래로 ~ 엠티브이27로 ~ 옥구천동로 5.6km 구간

※ 모든 측정 구간 도로 운행속도 준수, 우측 가장자리 차로로 도로 날림 미세먼지 측정 차량 운행

(가장자리 차로에 주차 차량이 있는 도로의 경우 한 차로 안쪽 차로로 운행하면서 측정)

※ 오이도역에서 시화나래로 방향으로 운행하면서 미세먼지 측정

4. 시료 살수 및 측정 구간

○ 정왕동 오이도역 ~ 시화나래로 방면 5.6km 시료 살포 및 측정 구간 구분

※ Water - 물 살포, Blank – 시료를 살포하지 않는 구간, ECO-200SPR – 비산방지제 200배 희석액 살포 구간

※ A, B – 측정 구간 사이에 상호 영향을 최소화하기 위해 설정한 간섭방지구간으로 데이터 분석에서 제외함

※ 차량 운행속도 30~50km/s 측정 데이터를 유효 데이터로 분석에 사용하고, 나머지 데이터는 무효 데이터로 처리

※ 측정 차량 미세먼지 측정기의 데이터 저장 지연시간이 발생하기 때문에, 데이터 분석 시 반드시 지연시간 보정

○ 물 살포 구간 (옥구7교 사거리 ~ 엔에스오토텍 사거리 1,300m)

○ 간섭방지구간 A (옥구6교 사거리 ~ 옥구7교 사거리 545m

○ Blank 구간 (옥구4교 사거리 ~ 옥구6교 사거리 1,000m)

○ 간섭방지구간 B (옥구2교 사거리 ~ 옥구4교 사거리 1,000m)

○ 비산방지제 ECO-200SPR 200배 희석액 살포 구간 (송운중학교 사거리 ~ 옥구2교 사거리 1,200m)

5. 실험방법

1) 실험 도로 가장자리에 라바콘과 깃발로 측정 구간을 표시한다.

2) 시료 살포를 위해 물 8톤을 적재한 살수차 1대와 물 8톤에 비산방지제 40L를 희석한 살수차 1대가 현장에 도착하여 대기한다. (시흥시청, 9시 30분까지 현장 도착)

3) 시료 살포 前, 각 측정 구간의 도로 재비산 PM10, PM2.5 농도를 30분간 측정한다. 모든 측정 구간에서 측정 차량은 30~50km/h 속도를 준수한다

4) 살수차를 이용하여 Water 구간에 물 8톤을 살포한다. 이때, 살수차는 30km/h 주행속도를 유지하고 살포 구간 전 차로에 전방 고압 살수 방법으로 살포한다. (시흥시청)

5) 물 살포와 같은 시간에 비산방지제 희석액을 동일한 방법으로 ECO-200SPR 구간에 살포한다. (시흥시청)

6) 시료 살포 후 도로 노면의 물 입자가 차량 주행으로 날리지 않을 정도로 건조되었을 때, 각 측정 구간PM10 및 PM2.5 농도를 30분 동안 측정한다. 측정 후 30분 휴식한다.

7) 이후 1시간 단위로 30분 측정과 30분 휴식을 반복한다.

8) 기상상황, 실험 도로 차량 통행량 등에 따라 실험 연장 또는 종료 여부를 결정한다.

6. 도로 재비산 PM10, PM2.5 측정방법

1) 측정값 및 구간 구분 예시

※ S3 = 배경농도, S4 = 비산농도, Section = 측정 구간 구분 데이터

2) 측정값 및 구간 구분 예시

각 측정구간 시작 지점과 끝 지점에 깃발을 설치하여, 측정 구간을 구분하여 저장한다.

(키패드 버튼을 이용해 측정구간을 구분하거나 GPS 위치정보를 이용해 측정구간 구분 가능)

※ Section : 0 = 측정구간 외, 30 = Water 측정구간, 60 = Eco 측정구간, 90 = Blank 측정구간

※ T_PM2.5 = 차량 상부 측정 농도(대기( 중 초미세먼지 농도)

R_PM2.5 = 오른쪽 타이어 뒤쪽 측정 농도(=대기(= 중 초미세먼지 농도 + 도로 재비산 초미세먼지 농도)

L_PM2.5 = 왼쪽 타이어 뒤쪽 측정 농도(=대기(= 중 초미세먼지 농도 + 도로 재비산 초미세먼지 농도)

도로 재비산 초미세먼지 농도 = SS = (R_PM2.5 + L_PM2.5)/2 – T_PM2.5

※ 실제 데이터 분석 시 20분 측정 평균 농도로 도로 재비산 PM10, PM2.5 데이터 산출

7. 데이터 분석

1) 각 측정기의 측정 농도 지연시간 계산 및 Section 데이터 보정

- 측정기 전면부(공기 흡입구)에 미세먼지 대체물질을 분사한 후, 각 센서에 측정된 농도가 피크(Peak)가 될 때까지의 시간을 측정(측정기별 농도 측정 지연시간 확인)

- 10회 연속 측정하여 지연시간 평균값을 측정기의 지연시간으로 결정

- 각 측정 구간을 표시하는 Section 데이터를 지연시간만큼 뒤로 이동하여 최종 데이터 분석

2) 살수 전후 도로 재비산 미세먼지(PM10) 측정 결과 분석

아래 측정 데이터는 2021년 7월 28일 인천광역시청과 인천보건환경연구원이 참여한 도로 실증실험 결과 보고서에서 발췌한 데이터.

※ 시료 살수 중 실험 구간 내외부에서 시멘트를 사용하는 소규모 보수공사가 진행되어, 시료 건조 후 첫 측정 데이터인 2.5H(시료 살수 후 2.5시간 경과) 평균 농도가 물 살수 구간과 비산방지제 희석액 살수 구간에서 동시에 급격히 증가함.

※ 아무 시료도 살포하지 않은 Blank 구간과 물 살수 구간의 농도 증감 패턴이 일치하지만, 비산방지제 희석액 살포 구간의 농도는 시간이 경과함에 따라 지속적으로 감소하고 있음.

3) 살수 전후 도로 재비산 초미세먼지(PM2.5) 측정 결과 분석

아래 측정 데이터는 2021년 7월 28일 인천광역시청과 인천보건환경연구원이 참여한 도로 실증실험 결과 보고서에서 발췌한 데이터.

※ 시료 살수 중 실험 구간 내외부에서 시멘트를 사용하는 소규모 보수공사가 진행되어, 시료 건조 후 첫 측정 데이터인 2.5H(시료 살수 후 2.5시간 경과) 평균 농도가 물 살수 구간과 비산방지제 희석액 살수 구간에서 동시에 급격히 증가함.

※ 아무 시료도 살포하지 않은 Blank 구간과 물 살수 구간의 농도 증감 패턴이 일치하지만, 비산방지제 희석액 살포 구간의 농도는 시간이 경과함에 따라 지속적으로 감소하고 있음.

※ 대기 농도가 높거나 주변 환경의 영향으로 배경농도가 높은 경우 살수 전과 같이 도로 재비산 PM2.5 농도가 음의 값이 될 수 있음. (이러한 경우도 측정 시스템에서 데이터를 무효 처리하지 않고 그대로 저장하기 때문)

8. 기능성 평가

1) 살수 후 도로 재비산 미세먼지(PM10) & 초미세먼지(PM2.5) 농도증감

※ 살수 전과 비교하여 경과 시간별 도로 재비산 미세먼지(PM10) 농도 증감을 나타내는 그래프

2) 시료 살수 전 농도와 비교하여 시료 살수 후 5.5시간 평균 농도 비교

- 시료 살수 전과 비교하여 시료 살수 후 5.5시간 동안 도로 재비산 미세먼지(PM10) 평균농도 변화 값을 비교해보면, 물 살수 도로는 87.51㎍/m³ 증가하였고, 시료를 뿌리지 않은 Blank 도로는 23.43㎍/m³ 증가하였다.

반면, 비산방지제 200배 희석액 살수 도로에서는 4.82㎍/m³ 농도가 감소하였다. 특히, ‘1) 살수 후 도로 재비산 미세먼지(PM10) & 초미세먼지(PM2.5) 농도증감’ 그래프에서 볼 수 있듯이 3.5시간 경과 시점부터 도로 재비산 미세먼지(PM10) 농도가 살수 전 농도보다 지속적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다

- 시료 살수 전과 비교하여 시료 살수 후 5.5시간 동안 도로 재비산 초미세먼지(PM2.5) 평균 농도 변화 값을 비교해보면, 물 살수 도로는 41.49㎍/m³ 증가하였고, 시료를 뿌리지 않은 Blank 도로는 13.56㎍/m³ 증가하였다.

반면, 비산방지제 200배 희석액 살수 도로에서는 6.35㎍/m³ 농도가 감소하였다. 특히, ‘1) 살수 후 도로 재비산 미세먼지(PM10) & 초미세먼지(PM2.5) 농도증감’ 그래프에서 볼 수 있듯이 3.5시간 경과 시점부터 도로 재비산 초미세먼지(PM2.5) 농도가 살수 전 농도보다 지속적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

대한민국 전역에서 미세먼지 차단숲 이라는 사업을 대대적으로 하고 있다. 거대한 산으로도 막을 수 없는 대기 중 미세먼지를 나무를 심어 미세먼지를 차단한다고 한다. 도시 정화 사업으로는 충분히 이해를 할 수 있다. 하지만 미세먼지 저감 사업이라는 미명 아래 국민의 혈세가 낭비되고 있다.

지금도 도로에서 만들어지고 날리고 있는 도로 미세먼지가 상당히 심각하다. 이제는 실효성 있는 미세먼지 저감 정책으로 국민의 건강을 지켜주면 좋겠다. 마지막으로 도로미세먼지 저감 실증실험에 도움을 주신 시흥시 모든 관계자분들께 감사를 전합니다.

국내 최초 친환경 도로미세먼지 저감제 개발,  (주)에코케미칼

주식회사 에코케미칼