원자로건물 내부 방사성 에어로졸 입자의 특성

김민영,박성훈 한국입자에어로졸학회 2014 Particle and Aerosol Research Vol.10 No.4

Prediction of the behavior of radioactive aerosol particles in a containment is of importance for the assessment of the consequences of nuclear power plant severe accidents because most radioactive air pollutants are emitted as aerosol particles upon severe accident. The performance of engineering safety features (ESFs) is also influenced by the characteristics of the aerosol particles. In this article, the characteristics of aerosol particles in reactor containments reported by previous studies were reviewed. The results of the experiments for postulated accidents in test reactors, for aerosol behavior analysis using artificial test aerosols, and for ESF performance evaluation were summarized. The summary of this article will be of use in designing and performance-evaluating ESFs.

고수분 환경에서 미세먼지 실시간 측정을 위한 다공 튜브형 희석장치의 개발 및 성능 평가

우창규,홍기정,김학준,김용진,한방우,안정언,강수지,천성남,Woo, Chang Gyu,Hong, Ki-Jung,Kim, Hak-Joon,Kim, Yong-Jin,Han, Bangwoo,An, Jeongeun,Kang, Su Ji,Chun, Sung-Nam 한국입자에어로졸학회 2017 Particle and Aerosol Research Vol.13 No.3

본 연구에서는 고온희석-상온희석 2단 희석의 다공 튜브형 희석장치를 제작하여 실제 배기가스와 시험챔버의 다양한 고수분 환경에서의 희석 조건에 따른 응축성 물질의 생성 억제와 생성된 응축 입자의 제거 특성에 관하여 살펴보았다. 디젤 엔진의 배출 입자는 응축 성분의 핵화 모드와 고체상의 응축성장 모드의 이중모드 분포를 나타내었고, 다공 튜브형 희석장치의 1차 고온희석 유량을 증가시킴으로써 핵화 모드 입자의 생성을 억제시키고 응축성장 모드의 입자만을 측정할 수 있었다. 석탄보일러에서 배출되는 미세먼지에 대해서도 다공 튜브형 희석장치를 적용하여 응축성 성분의 입자 생성 없이 응축성장 모드의 입자만을 측정할 수 있었고, $3{\mu}m$ 크기 이상의 입자에 대해서 기존 이젝터 방식에 비해 상대적으로 입자 손실이 적음을 확인할 수 있었다. 또한 $30m^3$ 시험챔버에서 가습기로 인위적으로 발생시킨 물입자가 측정하고자 하는 고체 입자와 공존할 때 다공 튜브형 희석장치를 사용하여 물입자를 증발시켜 제거함으로써 고체 입자만을 정확하게 분리하여 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다. Real-time measurements of fine particles from stack emission gases are necessary due to the needs of continuous environmental monitoring of PM10 and PM2.5. The porous tube dilutor using hot and cold dilutions was developed to measure fine particles without condensable particles from highly humid emission gases and compared to the commercialized ejector-type dilutor. Particle size distributions were measured at the emission gases from a diesel engine and a coal-fired boiler. The porous tube dilutor could successfully measure the accumulation mode particles including relatively large particles more than $3{\mu}m$ without nuclei particles, while the ejector dilutor detected some condensable particles and could not detect large particles. The porous tube dilutor could successfully remove the already condensed water droplet particles generated by a humidifier in a $30m^3$ chamber.

초미세먼지 주의보 시 지식산업센터 사무실의 실내 초미세먼지 농도 특성과 공기청정기와 환기장치의 영향

지준호,주상우,Ji, Jun-Ho,Joo, Sang-Woo 한국입자에어로졸학회 2020 Particle and Aerosol Research Vol.16 No.3

본 연구에서는 초미세먼지 주의보가 발효된 2019년 3월 4일~7일까지 약 80시간 동안 국내 지식산업센터 사무실 내 실내 미세먼지와 초미세먼지 농도를 측정하였다. 측정이 이루어지는 동안 공기청정기와 환기장치의 구동에 의한 영향을 확인하였고, 초미세먼지 주의보 날의 실내와 실외의 입자 크기분포를 분석하였다. 사무실의 테라스 쪽 이중 창문과 복도쪽 입구 출입문을 모두 닫은 밀폐 조건에서 실외 대비 실내의 초미세먼지 농도비는 약 40% 정도를 유지했다. 초미세먼지 주의보의 시기에 중성능급 필터가 장착된 환기장치의 풍량을 1단이나 2단으로 운전한 경우에도 외기 대비 실내 초미세먼지 농도는 환기하지 않고 밀폐만 했을 때의 조건과 비슷했다. 환기장치를 구동하지 않고, 문을 닫아둔 조건에서 공기청정기를 가동하면 실내 초미세먼지 농도를 초미세먼지 주의보 시에도 대기 초미세먼지 농도대비 약 20% 수준으로 감소시킬 수 있었지만, 환기장치의 풍량을 증가시켜 가동하면, 상대적으로 환기를 통해 미세먼지를 공급하는 공기량이 증가하여, 공기청정기의 효과가 감소하였고, 실내외 농도비를 약 36%로 유지하는 것을 확인하였다. 사무실 내 실내 부유 먼지의 크기분포의 분석 결과 1 ㎛ 보다 큰 입자의 농도는 매우 낮았다. 대기의 입자 크기분포는 1 ㎛ 이하의 입자의 봉우리와 1~10 ㎛ 입자의 봉우리의 두 부분으로 나타나는데 비해, 실내 입자의 크기분포에서는 1~10 ㎛ 입자의 봉우리가 사라지고 1 ㎛ 이하의 입자의 봉우리만 남는 형태로 상대적으로 큰 입자의 농도가 미미했다. 사무실의 밀폐가 초미세먼지 농도의 감소에 효과가 있었지만, 대부분은 1 ㎛ 보다 큰 입자가 제거되었고, 인체에 더 영향을 미치는 1 ㎛ 이하의 입자는 실내로 쉽게 침투하였다. 결국 밀폐된 사무실 실내에서 공기청정기의 사용은 1 ㎛ 이하의 인체에 더 해로운 크기의 입자를 제거하는데 큰 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 단지 80시간의 짧은 시간의 실증 데이터를 분석한 결과이지만, 초미세먼지 주의보가 1년 중 1주일 이내로 발생하는 한정된 기간에 발생한다는 점에서 측정 및 분석 데이터가 중요한 의미를 갖는다고 생각된다. 또한 실내 초미세먼지 농도에 영향을 미치는 다양한 변수들을 고려하여 측정 계획을 작성하여 실증 측정이 이루어졌기 때문에 비교적 신뢰성 있는 분석데이터를 제시할 수 있었다. In this study, the indoor fine dust concentration in an office of the Korea Knowledge Industry Center was measured for about 80 hours when the concentration of atmospheric PM_2.5 was very high. The effect of the operation of the air cleaner and the forced ventilation system on the indoor PM_2.5 was investigated, and the particle size distribution of the indoor and outdoor particles was analyzed. When forced ventilator and air purifiers were partially used, the indoor PM_2.5 concentrations were maintained between 27.7 ㎍/㎥ and 32.9 ㎍/㎥ when the atmospheric PM_2.5 was 127.7 ㎍/㎥ to 141.6 ㎍/㎥ during working hours. It is more effective to operate the air purifier without operating the forced ventilation system when the concentration of the PM_2.5 is high since the PM_2.5 penetrating the installed filter is continuously introduced indoor from the outside.

고효율 호흡보호구의 나노물질 입경별 제거 효율

이광재,지준호,김원근,육세진,김종규,김정호,Lee, Gwang-Jae,Ji, Jun-Ho,Kim, Won-Geun,Yook, Se-Jin,Kim, Jong-Kyo,Kim, Jung-Ho 한국입자에어로졸학회 2016 Particle and Aerosol Research Vol.12 No.3

본 연구에서는 호흡용 보호구 필터의 나노물질에 대한 여과특성을 측정하기 위해서 소금(NaCl)과 은나노입자(Ag)를 대상으로 입경별 집진효율을 평가하였다. 호흡용 보호구 필터는 특급 방진마스크와 1급 방진마스크의 두 가지 안면부 여과식 방진마스크인 사용하였고, 마스크의 배기밸브 부분을 제외한 필터 여재 부분을 직경 47 mm로 잘라내어 필터홀더에 부착하여 입경별 입자제거효율을 시험하였다. 시험입자는 일반적으로 시험 입자로 사용되는 소금입자는 분무형 입자발생장치를 사용하여 발생하였고 중화기를 통과시켜 입자의 하전특성을 볼츠만 분포로 만들어 공급하였다. 은나노입자의 경우, 기화-응축 방법을 이용한 금속나노입자 생성방법인 ISO10801 방법을 사용하였다. 작업장의 은나노입자의 고농도 노출을 모사하기 위해, 중화기를 통과하지 않은 나노입자를 시험입자로 사용하였다. 은나노입자의 경우 소금입자로 만들기 어려운 20nm 이하의 입자를 안정적으로 효과적으로 만들어 시험에 적용하였고, 나노 크기에서도 매우 안정적인 데이터를 확보할 수 있었다. 1급 마스크 필터와 특급 마스크 필터에 대한 소금입자의 평가에서, 입경별 최소효율이 30~50nm 사이에서 나타나는 특성은 기존 연구와 비슷한 결과를 얻었다. 반면, 은나노입자의 경우 1급 마스크 필터와 특급 마스크 필터 모두에서 비슷한 크기의 소금 입자와 비교할 때 높은 효율을 나타냈다. 이것은 소금 입자의 경우 중화기를 통과시켜 시험입자로 사 용한 반면, 은나노입자의 경우 중화기를 통과시키지 않았기 때문이다. 본 연구에서는 작업장에서 은나노 입자가 고농도로 노출될 경우를 모사하여, 기화-응축에 의한 방법의 은나노입자 발생장치를 사용하였는데, 이 때 상대적으로 높게 대전된 입자들이 많이 만들어진다(Jung et al., 2006). 이로 인해, 정전필터인 마스크 필터의 포집 효과가 상대적으로 크기 때문에, 입경별 효율이 높아진 것으로 생각된다. 본 연구에서 평가한 1급 및 특급 방진마스크 여재의 최소 포집효율은 유럽 EN 149 기준인 95 LPM 유량 기준을 만족하는 것으로 나타났지만, 이것은 여재에 대한 평가 결과로, 실제 마스크에 대해서는 여재의 구조적인 불균일성이나 마스크를 착용하는 과정에서 밀착이 되지 않아 누출될 가능성은 마스크 사용에 고려되어야 한다. 불시에 발생할 수 있는 작업장 내 안전사고의 예방을 위하여 적절한 보호구의 선택과 올바른 착용 및 유지관리가 필요할 것으로 생각된다. Controlling exposures to occupational hazards is important for protecting workers. Certified facepiece respirators are recommended when engineering controls do not adequately prevent exposures to airborne nanomaterials. The objective of this study is to carry out the experimental performance test to investigate the fractional efficiencies of the filter media for two grades of facepiece respirators. Experimental performance evaluations were carried out for the test NaCl particles and silver nanoparticles. For media of respirator filter, the penetration of NaCl particles was less than 5% and the most penetrating particle size occurred at about 40 nm. For silver nanoparticles, the most penetrating particle size was about 20nm with higher efficiency than those of NaCl particles. Charge characteristics of airborne nanoparticles is important because the media of respirator filter is made by the electret filter media.

바이오에어로졸에 대한 항균 기술의 현황과 발전 방향

박철우 한국입자에어로졸학회 2010 Particle and Aerosol Research Vol.6 No.2

실내환경 기술은 2009년 1월 정부의 녹색기술 연구개발 종합대책에서 선정한 27대 중점육성기술의하나(유해성물질 모니터링 및 환경정화 기술)에 해당되고, ‘저탄소 녹색성장(Low carbon, Green growth)’의 대표적 분야인 Green building, Green home, Green car와 밀접하게 관련되며, 건강하고 안전한 실내환경의 구현을 통하여 생활환경의 질을 선진국 수준으로 향상시키고, IT, NT, BT를 융합한 환경기술(ET)을 기반으로 저탄소 고품질 실내환경 신산업을창출하여 세계시장을 선도할 수 있는 녹색성장의주축이 되는 기술 분야이다. 열악한 실내공기 질에 의해 환경성질환인 천식,아토피 피부염, 알레르기 비염의 환자가 증가하는추세이다(Table 1). 2002년 대비 2006년 알레르기 비염 환자는 35.6%, 천식 환자는 16.6% 증가하였고, 특히 저항력이 낮은 9세 이하인 아동의 진료비율은 천식의 경우 5명 중 1명(19.6%), 아토피 피부염의 경우9명 중 1명(11.4%), 알레르기 비염의 경우 6명 중 1명(16.3%)으로 높다. 실내공기질의 사회적 중요성이크게 부각됨에 따라 환경부에서는 2003년 ’다중이용시설 등의 실내 공기질 관리법‘을 제정하여 실내 공기질을 관리할 수 있는 제도적인 기틀을 마련하였고, 2004년 ‘1차 실내 공기질 관리 기본계획’을 수립하고 ‘실내 환경 개선협의회’를 구성하여 범정부 차원의 실내 공기질 관리체계를 구축하였으며(Table 2) 2009년에는 환경성 질환 증가 및 기후변화문제대응 등 그간 변화된 국내・외 여건19.응하고자 ‘2차실내 공기질 관리 기본계획’을 수립・추진하였다. 환경부는 또한 2008년에는 4계 민감군 시설19.하여 진균의 오염분포와 종을 조사하였고 2009년에는 전국적으로 17개 다중이용시설19.하여 실내환경19있어서 세균염의진균의 오염도를 파악하면서 그 유해성을 평가하고 있다. 실내 오염 물질 중 현재 바이오에어로졸(Bioaerosol), 휘발성 유기 화합물(Volatile organic compounds, VOCs), 미세먼지(나노입자)가 주된 연구대상으로 다루어지고 있다. 본 연구에서는바이오에어로졸에 대한 항균 기술 내용을 다룰 것이다.

분무 에어로졸 반응을 이용한 입자 및 입자구조체 제조의 최근 동향

강동준,안기웅,김선근 한국입자에어로졸학회 2007 Particle and Aerosol Research Vol.3 No.2

This review has been summarized for recent trends and perspectives on sprayed aerosol reaction technology. Its principles and mechanisms were illustrated by preparation of metal particles using spray pyrolysis. Its application to the self assembly of mesoporous and macroporous structures was also discussed.

GC×GC/TOF-MS를 이용한 서울 대기 중 유기 에어로졸의 분류 및 동정

전소현,임형배,최나래,이지이,안윤경,김용표,Jeon, So Hyeon,Lim, Hyung Bae,Choi, Na Rae,Lee, Ji Yi,Ahn, Yun Kyong,Kim, Yong Pyo 한국입자에어로졸학회 2018 Particle and Aerosol Research Vol.14 No.4

기존 대기 에어로졸에서의 유기성분 분석은 분석 기기로 파악한 피크 가운데 동정 가능한 성분 개수에 제한이 있었다. 이 문제를 극복하는 방법의 하나로 2DGC를 활용하여 보다 많은 성분을 동정하고, 이들 성분들의 특성 파악을 용이하게 하기 위해 검출된 피크들을 휘발도에 따라 3개, 극성도에 따라 2개로 분리하여 총 6개의 그룹으로 구분하고, 각 그룹의 피크를 정성/정성 분석하여 화학 특성에 따른 클래스로 구분하는 방법론을 제시하였다. 제시한 방법론을 서울에서 2013년 여름과 2014년 겨울에 측정한 대기 에어로졸의 유기 성분을 2DGC로 분석한 결과에 적용하여 특성 파악 연구를 수행하였다. 정성/정량 분석 결과 유기 성분을 8개의 클래스로 구분할 수 있었다. 이 성분들은 계절별 유사성과 차별성을 보여주었다. 한 예로 고극성-휘발성유기화합물(HP-VOC)의 정성분석 결과 여름에는 furanone 성분이 대부분이었으나, 겨울에는 furanone 성분이 검출되지 않았다. 저극성 반휘발성유기화합물(LP-SVOC)의 정성적 특징은 VOC와 OVOC가 대부분을 차지하고 있는 것이었으며 OVOC가 VOC보다 더 많은 종류로 검출되었다. 그러나 상대적 정량분석에서는 반대로 OVOC보다 VOC가 두 배 더 많은 양을 차지하고 있었다. 즉 LP-SVOC에서 OVOC는 더 다양한 종류가 발견되나 정량적으로 봤을 때는 VOC가 대부분을 차지하고 있다고 할 수 있다. 이러한 분석 결과는 보다 다양한 성분의 유기성분 분석과 함께 정성/정량 분석의 통합적 활용이 필요함을 보여주고 있다. 이 연구에서 2DGC 시스템 결과를 6개의 그룹으로 구분하여 미지 성분 피크를 그 그룹의 특성을 가진 것으로 정성/정량 분석하여 어느 정도 결과를 도출하였다. 그러나 각 그룹의 경계에 있는 성분들이 비슷한 특성을 갖는 경우가 나타났고, 정량 분석에는 아직도 미흡한 부분이 있는 제한점을 보였다. 이 부분에 대한 보다 심도 깊은 연구가 필요하다. 또한 2DGC 시스템은 단일 GC 시스템보다 검출 한도가 높은 제한점을 가지고 있으며, 정량이 아직 확실하지 않은 단점이 있다. 이들 문제점을 해결하기 위해서는 분석 시스템 자체에 대한 심도 깊은 연구가 필요하다. To identify a variety of organic compounds in the ambient aerosols, the two-dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry (GCxGC) system (2DGC) has been applied. While 2DGC provides more peaks, the amount of the generated data becomes huge. A two-step approach has been proposed to efficiently interpret the organic aerosol analysis data. The two-dimensional 2DGC data were divided into 6 chemical groups depending on their volatility and polarity. Using these classification standards, all the peaks were subject to both qualitative and quantitative analyses and then classified into 8 classes. The aerosol samples collected in Seoul in summer 2013 and winter 2014 were used as the test case. It was found that some chemical classes such as furanone showed seasonal variation in the high polarity-volatile organic compounds (HP-VOC) group. Also, for some chemical classes, qualitative and quantitative analyses showed different trends. Limitations of the proposed method are discussed.

입자 균등성 확보를 위한 시험 챔버의 유동 시뮬레이션 및 이를 이용한 기상 부유균 저감 특성의 실험적 연구

박대훈,현준호,황정호 한국입자에어로졸학회 2014 Particle and Aerosol Research Vol.10 No.2

Since airborne bacteria have been known to aggravate indoor air quality, studies on reducing bacteria particles increase recently. In this study, a chamber(0.8m x 0.8m x 1.56m) system was built in order to simulate real conditions for reducing airborne bacteria, and evaluated by a simple aerosol reduction test. A method utilizing CFD(Computational Fluid Dynamics) simulation was used to detect the horizontal cross-sectional area which represents particle distribution in the chamber. Then an air-cleaner with HEPA filter and Carbon Fiber Ionizer was located on that area for aerosol reduction test. The CFD result found the area was located at 0.2m height from the bottom of the chamber, and the test showed aerosol reduction efficiencies using measurements of number concentration and CFU(colony forming unit) per each case. At the measurement of number concentration, the reduction efficiency of air-cleaner with filter and ionizer(Case 3) was about 90% after 4 minutes from the stop of the bacteria injection, and that with only filter(Case 2) was about 90% after 8 minutes from the beginning. Lastly, that without filter and ionizer(Case 1) was about 30%

공기연소 분위기와 순산소 연소 분위기에서 입자 크기와 습도가 CaCO3 흡착제 입자의 반응특성에 미치는 영향 분석

정성하,이강수,길상인,윤진한,김상수 한국입자에어로졸학회 2014 Particle and Aerosol Research Vol.10 No.2

It is necessary to find out the reaction characteristics of CaCO3 sorbent particles in air and O2/CO2 atmospheric conditions in order that an in-furnace desulfurization technique can be applied to oxy-fuel combustion system. In this study, rate of change of GMD(geometric mean diameter) and specific surface area of CaCO3 sorbent particles reacted in DTF(drop tube furnace) experimental setup were analyzed to investigate the effect of particle size and humidity on the reaction characteristics of them. In air atmospheric condition, calcination process occurs actively within shorter residence times as the particle size increases. On the contrary, in O2/CO2 atmospheric condition, a calcination process is delayed as particle size increases. The increment of humidity accelerates calcination process in an air atmospheric condition and increase rate of calcination in an O2/CO2 atmospheric condition.

분광학적 방법을 이용한 바이오매스 연소 배출 유기 입자의 화학적 특성

손세창,박태언,박승식 한국입자에어로졸학회 2021 Particle and Aerosol Research Vol.17 No.4

Fresh PM2.5 smokes emitted from combustion of four biomass materials (pellet, palm fruit fiber (PFF), PKS, and sawdust) in a laboratory-controlled environment were characterized using an attenuated total reflectance-fourier transform infrared (ATR-FTIR) technique. In smoke samples emitted from combustion of pellets, PFF and PKS, which is being used as boiler fuels for greenhouses in rural areas, the organic carbon/elemental carbon (OC/EC) ratios in PM2.5 were very high (14.0-35.5), whereas in sawdust smoke samples they were significantly low (<4.0) due to the combustion method close to flaming combustion. ATR-FTIR analysis showed that OH(3400-3250 cm-1), CH3(2958-2840 cm-1), CH2(2910 cm-1 and 2850 cm-1), ketone(1726-1697 cm-1), C=C(1607-1606 cm-1 and 1515-1514 cm-1), lignin (1463-1462 cm-1 and 1430-1428 cm-1) and –NO2(1360-1370 cm-1) peaks were identified in all biomass burning (BB) smoke samples. However, additional peaks appeared depending on the type of biomass. Among the four types of biomass materials, an additional peak of the methylene group CH3(2872-2870 cm-1) appeared only in PFF and PKS smoke samples, and a peak of C=O(1685 cm-1) was also confirmed. And in the case of PKS smoke samples, a peak of aromatic C=C(1593 cm-1 and 1476 cm-1) that did not appear in other BB samples was also observed. This indicates that the molecular structure of organic compounds emitted during BB differs depending on the type of biomass materials. The results of this study are expected to provide valuable information to more specifically reveal the effect of BB on PM2.5 collected in the atmospheric environment.