汚染物質을 隨伴하는 室內空間의 氣流擧動에 관한 硏究

장문석 漢陽大學校 大學院 1993 국내박사

만성비염에 대한 대기오염물질의 영향: 시계열과 도구변수를 이용한 분석

김진엽 서울대학교 대학원 2024 국내박사

Allergic rhinitis is the most common IgE-mediated disease and is characterized by nasal symptoms such as nasal congestion, clear runny nose, itchy nose, and sneezing. Air pollutants are known to be an important factor affecting allergic diseases, and there are several studies that allergic rhinitis is also related to the concentration of air pollutants. However, the association between allergic rhinitis and air pollutants cannot be accurately determined by simple regression analysis due to their monthly differences and seasonality. Therefore, this study aims to investigate the effect of air pollutant concentration on the medical cost of allergic rhinitis through time series analysis. A time series analysis was conducted from January 2016 to December 2019 to analyze the effect of air pollutant concentration on the medical cost of allergic rhinitis using National Health Insurance data. Total medical costs were defined for medical management and outpatient prescriptions in 25 districts in Seoul. After calculating the monthly concentrations of particulate matter 10 (PM10), particulate matter 2.5 (PM2.5), ozone (O3), nitric dioxide (NO2), sulfur dioxide (SO2), and carbon monoxide (carbon oxide, CO), the effect of each air pollutant concentration on the medical cost of allergic rhinitis was evaluated through a time series analysis using seasonal autoregressive integrated moving average (SARIMA). The annual number of patients with allergic rhinitis who visited clinics or hospitals in Seoul was 1.46, 1.47, 1.49, and 1.45 million for 2016, 2017, 2018, and 2019, respectively. When monthly differences and seasonality were adjusted through time series analysis, PM10, NO2, and CO concentrations were associated with increased medical costs for allergic rhinitis (p=0.048, p=0.001, and p=0.001, respectively). The increase in allergic rhinitis medical costs increased by 6.22% (95% confidence interval [CI]: 0.0–12.37%), 11.27% (95% CI: 6.03–16.50%) and 11.05% (95% CI: 7.09–15.01%) for one standard deviation increase in PM10, NO2, and CO concentrations. From the above results, it was found that PM10, NO2, and CO were correlated with medical costs of allergic rhintiis when adjusting monthly differences and seasonality through time series analysis. This analysis revealed quantified economic losses related to the level of air pollutants, and these results may provide a better understanding of the health and economic effects of air pollutants on allergic rhinitis and useful insights for the determination of environmental policies. In the above study, the association between allergic rhinitis and the air pollutants was evaluated after adjusting the seasonality and monthly differences. Although the seasonality and monthly difference that are important factors in both allergic rhinitis and air pollution were adjusted, the causal effect of air pollutants on allergic rhinitis was not evaluated. The association between air pollutants and chronic rhinitis outpatient visits has been widely assessed in previous studies, but causal inference has not been investigated. Therefore, I attempted to evaluate the causal effect of air pollutants on chronic rhinitis through instrumental variable analysis. In the studies to evaluate associations, there are one or more confounding factors between the exposure (air pollution) and outcome (disease), which means that there are open causal paths between exposure and outcome. Therefore, in order to properly estimate the causal effect between exposure and outcome, potential confounding factors must be adjusted in the model or randomized through experiments. In studies that investigate environmental effects epidemiologically, it is virtually impossible to randomize, and instead, pseudo-randomization can be performed through statistical techniques such as instrumental variable analysis. Instrumental variable analysis is the evaluation of causal reasoning in outcomes using instrumental variables that can limit specific exposures. The important concept here is that the instrumental variable itself does not affect the outcome, but only through the exposure variable. TI affects chronic rhinitis only through air pollutants, and TI is used as an instrumental variable to analyze the causal relationship between air pollution and the number of outpatient visits for chronic rhinitis in this study. This data was conducted based on environmental disease data provided by the National Health Insurance Service, and the subjects analyzed in the study were patients who visited hospitals in Seoul due to rhinitis from January 1, 2014 to December 31, 2017. The definition of rhinitis patients in the environmental cohort was based on the ICD-10 disease code. The air quality index (AQI) was calculated for the degree of air pollution using air pollutants PM10, PM2.5, O3, NO2, SO2, and CO, and the average AQI value was used as an exposure variable. The TI data measured at radiosonde in the Osan area were used as instrumental variables. The number of outpatient visits due to chronic rhinitis was 81,210,447, and the analysis was performed based on this. The relative risk of one IQR increase in AQI was significant in lag 0,3,5,6 (p < 0.01) with the largest relative risk (RR) at lag 0, followed by lag 6 (lag 0: RR 1.078, 95% CI 1.045–1.113; lag 6: RR 1.043, 95% CI 1.037–1·087). In Subgroup analysis, the age group 10-19 was the most vulnerable group and had significant RR for lag 0-7 (RR 1.039-1.161). Negative control outcome and exposure analysis demonstrated instrument variable analysis provided a robust estimation of causal effect of AQI on the number of outpatient visits to chronic rhinitis. This analysis using TI as an instrumental variable showed the causal relationship between the increase in air pollutant level and the number of chronic rhinitis outpatient visits. This analysis suggested a meaningful methodology as it can show the causal effect of air pollution, not merely the association between air pollutants and diseases that can be involved with many confounding variables. 알레르기 비염 (allergic rhinitis)은 가장 흔한 IgE-mediated 질환으로 코막힘, 맑은 콧물, 코 간지러움, 재채기 같은 코증상을 특징으로 한다. 대기오염물질 (air pollutant)은 알레르기 질환에 영향을 끼치는 중요한 요인으로 알려져 있고, 알레르기 비염도 대기오염물질 농도와 연관성이 있다는 보고들이 있다. 하지만 알레르기 비염의 경우 월별 차이와 계절성을 보이기 때문에 단순 regression 분석으로는 대기오염물질과의 연관성을 정확히 알 수 없다. 따라서 본 연구에서는 시계열 분석을 통해 대기오염물질 농도가 알레르기 비염의 의료비용에 끼치는 영향에 대해 알아보고자 한다. 2016년 1월부터 2019년 12월까지 국민건강보험 데이터를 이용해 대기오염물질 농도가 알레르기 비염의 의료비용에 미치는 영향을 분석하기 위한 시계열 분석을 시행하였다. 서울시내 25개구에서의 의료 행위 및 외래환자 처방에 대해 총 의료비용이라고 정의하였다. 월별 미세먼지 (particulate matter 10, PM10), 초미세먼지 (particulate matter 2.5, PM2.5), 오존(ozone, O3), 이산화질소(nitric dioxide, NO2), 이산화황 (sulfur dioxide, SO2), 일산화탄소 (carbone oxide, CO) 농도를 계산 후, seasonal autoregressive integrated moving average (SARIMA)을 이용한 시계열 분석을 통해 대기오염물질 농도가 알레르기 비염의 의료비용에 미치는 영향을 평가하였다. 서울 시내 의원이나 병원을 방문한 알레르기비염 환자의 연간 수는 2016년, 2017년, 2018년, 2019년 각각 146만명, 147만명, 149만명, 145만명이었다. 시계열 분석을 통해 월별 차이와 계절성을 보정했을 때, PM10, NO2, CO 농도는 알레르기 비염의 의료비용 증가와 연관성이 있는 것으로 나타났다 (각각 p=0.048, p=0.001, p=0.001). 알레르기비염 의료비용의 증가는 PM10, NO2, CO 농도가 1 표준편차만큼 증가할 때마다 각각 6.22% (95% confidence interval [CI]: 0.0–12.37%), 11.27% (95% CI: 6.03–16.50%), 11.05% (95% CI: 7.09–15.01%)만큼 증가하였다. 위 결과에서 시계열 분석을 통해 월별 차이와 계절성을 조정할 때 PM10, NO2, CO가 AR의 의료비와 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 이 분석을 통해 대기오염 물질의 수준과 관련된 정량화된 경제적 손실이 드러났으며, 이러한 결과는 대기오염 물질이 알레르기 비염에 미치는 건강 및 경제적 효과 (health and economic effect)에 대한 더 나은 이해와 환경정책 결정에 유용한 근거를 제공할 것이다. 위 연구에서는 시계열 분석을 통해서 알레르기 비염과 대기오염물질의 계절성과 월별차이를 보정한 둘 사이의 연관성에 대해서 살펴보았다. 계절성과 월별차이라는 중요한 요인들에 대한 보정이 이루어졌지만 위 연구는 대기오염물질이 알레르기 비염에 대한 영향을 인과적으로는 밝힐 수가 없었다. 이전 연구들에서도 만성비염과 대기오염물질의 연관성에 대해서는 많이 연구된 바가 있으나 그 인과 관계에 대해서는 연구된 바가 없다. 따라서 본 연구자는 대기오염물질이 만성비염에 대한 인과적 영향을 도구변수 분석이라는 분석 방법을 이용해 평가하고자 했다. 연관성을 본 연구일 경우 노출(대기오염)과 결과(질병) 사이에 하나 이상의 교란 요인이 존재하며 이는 노출과 결과 사이에 열린 인과 경로 (causal paths)가 존재한다는 것을 의미한다. 따라서 노출과 결과 사이의 인과 효과를 적절하게 추정하기 위해서는 잠재적 교란 요인을 모델에서 조정하거나, 실험을 통해 무작위화(randomized) 해야 한다. 환경의 영향을 역학적으로 보는 연구에서 사실상 무작위화는 불가능하며, 대신 도구변수 분석 등 통계적 기법을 통한 pseudo-randomization을 시행할 수 있다. 도구변수 분석이란 특정 노출을 제한할 수 있는 도구변수를 이용해 결과에 인과적 추론을 평가하는 것이다. 여기서 중요한 개념은 도구변수 자체는 결과에 영향을 끼치지 않고 오직 노출변수를 통해서만 결과에 영향을 끼친다는 것이다. 열 역전 현상 (Thermal inversion, TI)는 고도에 따른 온도 상승과 관련된 대기 현상이고 이는 지표면에서의 대기오염물질 농도 증가를 유발한다. TI는 대기오염물질을 통해서만 만성비염에 영향을 끼치며, 본 연구에서는 이를 도구변수로 사용하여 대기오염과 만성비염의 외래 방문수 간의 인과 관계를 분석하고자 한다. 본 데이터는 국민건강보험 공단에서 제공되는 환경성 질환 데이터를 바탕으로 시행했으며, 연구에서 분석한 대상자들은 2014년 1월 1일부터 2017년 12월 31일까지 비염으로 서울내 25개구의 병원을 내원한 환자를 대상으로 하였다. 환경성 코호트에서 비염 환자의 정의는 ICD-10 상병코드를 기반으로 하였다. 대기오염물질인 PM10, PM2.5, O3, NO2, SO2, CO를 이용해 대기오염 정도는 대기 질 지수 (air quality index, AQI)를 계산하였고 평균 AQI값을 노출변수로써 사용하였다. 오산 지역의 radiosonde에서 측정된 TI 자료를 사용하여 도구변수로 사용하였다. 연구 기간 동안 비염으로 인한 외래 방문수는 81,210,447회였으며 이를 바탕으로 분석을 시행하였다. AQI 증가에 따른 비염 외래 방문수는 lag 0,3,5,6에서 양의 상관 관계를 가졌으며 (p<0.01) lag 0에 상대위험도 (relative risk, RR) 가 제일 크고 그 다음 lag 6 순서였다 (lag 0: RR 1.078, 95% CI 1.045–1.113; lag 6: RR 1.043, 95% CI 1·037– 1·087). Subgroup analysis에서 10-19세 연령 때가 가장 취약한 group으로 lag 0-7까지 모두 유의한 RR 값을 가졌다 (RR 1.039-1.161). Negative control outcome과 exposure 분석 결과, 제안된 도구변수 분석은 비염 외래 방문수에 대한 AQI의 영향을 인과적으로 설명하는 강력한 추정을 제공했음을 보였다. 위 결과에서 TI를 도구변수로 이용하여 분석을 시행해 대기오염의 증가와 비염 외래 방문수 간의 인과관계를 밝혀냈다. 많은 교란변수과 관여할 수 있는 대기오염 물질과 질병 간의 단순 연관성이 아닌 대기오염의 인과적 영향을 보여줄 수 있다는데 본 분석은 의미 있는 방법론을 제시하였다.

Removal of emerging contaminants in water by adsorption and biodegradation

이상훈 Graduate School, Yonsei University 2016 국내박사

최근 몇 년간, 수계 내 음용수에서 유기 및 무기물 성분의 신규오염물질이 검출 되었다. 무기화합물, 농약, 의약품 등의 신규오염물질은 현대 생활의 중요하고 필수 불가결한 요소를 포함되는 것을 보고 되고 있다. 이 오염물질들은 환경, 식품, 인체 조직 내 축적되어 건강에 위험이 될 수 있다고 보고되고 있다. 신규오염물질들은 기존 환경에서 배출되는 것을 포함하여 공장 등에서 발생되는 새로운 화합물질들이 수계 내 배출됨으로 인하여 수계 환경 내에 계속적으로 추가되고 있다. 이들 물질들은 분석 기술의 발달로 인하여 미량의 단위 (ng/L) 까지 검출 한계가 높아 짐에 따라 수계 내 미량으로 존재하는 다수의 오염물질들이 발견되었다. 환경에 배출된 대부분의 오염물질들에 대한 새로운 기준 농도를 정하고 있지만, 지속적인 오염물질 배출과 만성오염에 대한 지식 부족으로 인하여 연구가 지속적으로 이루어 지고 있다. 이런 이유로 인하여 최근 들어 많은 연구자 들은 미량으로 존재하는 신규오염물질에 대한 연구를 진행하고 있다. 본 연구에서는 이런 신규오염물질들의 기초 연구를 통해 기본적인 제거성능을 제공하고, 다양한 처리기술의 연구를 통해 수계 내 신규오염물질 제거를 연구의 목표로 하고 있으며, 기존 모델의 개량을 통해 오염물질 제거 예측을 위한 개량된 모델을 제공하고자 한다. 국내 수계에서 발생하는 신규오염물질들은 알려진 정보가 많이 부족하기 때문에 제거를 위한 처리정보가 많이 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 수계에서 최근 많이 발생하는 농/의약품을 기준으로 국내에서 주로 사용하는 입상활성탄을 이용하여 오염물질의 흡착 거동을 확인하였다. 이들 물질은 미량으로 존재하여 분석이 어렵고, 활성탄에 대한 제거성능이 높음에 따라 장기적인 컬럼 운전은 결과를 얻기 힘들었다. 따라서 신규오염물질의 대체 물질로 페놀을 모델 컴파운드로 하여 연구를 수행하였다. 연구는 다양한 조건에서 진행하였으며, 이 연구 결과를 바탕으로 연구 결과를 바탕으로 기존에 보고된 Thomas 모델을 변형하여 유입농도와 유속을 바탕으로 한 실험적 컬럼 흡착 모델을 제작하였다. 이후 분말활성탄을 이용하여 수계 내 신규오염물질이 유입될 경우 유입된 오염물질의 농도와 분말활성탄의 농도를 바탕으로 흡착모델을 개발을 통해, 실제 모델로서 구현을 확인하였으며, 이를 웹 기반으로 제작하여 실제 공정에서 사용할 수 있도록 하였다. 흡착 공정으로 제거가 되지 않는 물질 중 하나인 과염소산을 소화조에서 분리/동정한 미생물을 이용하여 제거를 하였다. 다양한 조건에서 미생물 제거 조건을 확인하였으며, 반연속 공정을 통해 실제 규모에서 운영할 수 있는 다양한 변수를 확보하여 장기운전에 대한 노하우를 확보하였다. 이러한 연구에서 확보한 결과는 정수장 내 유입수 공정에서 오염물질 유입 될 경우 빠른 시간 내 처리가 유용하다고 사료되며, 더불어 향후 신규오염물질 처리기술을 개발하는데 기본적은 자료로 사용될 것이라 판단된다. In the last few years, emerging contaminants have been detected in organic and inorganic compounds in public drinking water systems. The emerging contaminants such as inorganic compounds, pesticide and pharmaceutical have been reported to contain important and indispensable elements of modern life. They can build up in the environment, foodstuffs and human tissue and become a health hazard. Emerging contaminants are explained to environmental emerging concern sine class of products comprises not only new compounds commercially available, but also many substances that were recently detected, due to the development of sensitivity analytical strategies that decrease the detection limits at the under part per thousand level (ng/L). The maximum concentration admissible for emerging contaminants in the environment is, in most cases, most probably because there is a lack of knowledge about the long-term effects of continuous exposure to these compounds and their metabolites. Thus, researchers are studying emerging contaminants at trace level in the environment. This thesis is focused on emerging contaminants removal from aqueous system by various technologies and useful as the basis for a further extension of such effectively perform. Emerging contaminants were detected for high frequency that has become a problem for environment and human. However, information of emerging contaminants for adsorption about these contaminants has been reported less. The adsorption study of granular activated carbon should be useful as the basis for a further extension of such effectively perform their adsorbent function for adsorbing emerging contaminants. The modified Thomas column model and isotherm-kinetic model for phenol as model pollutant were calculated for multiple factors. Based on the experimental data onto the various factor was calculated to make constant value, and was developed for experimental equation model using base on theoretical model. The results of modified model would be helpful in preparing a guideline for pollutant spill accident into drinking water treatment system. Biological reduction of aqueous perchlorate at high concentration by an isolated bacterium Rhodococcus sp. YSPW03 was investigated in the presence of acetate as an electron donor. The reduction parameters such as acetate concentration, optical density (bacterial growth), medium pH and ORP affected the perchlorate reduction in semi-continuous reactor. These results will help to improve the design of perchlorate bio-reactor and suggest operating conditions for achieving higher perchlorate reduction efficiency. In conclusion, results for these studies can be used to operate for drinking water treatment system. In addition, the study should be useful as the basis for a further extension of such effectively.

폐금속광산의 토양오염물질 위해성평가에 관한 연구 : 옥령광산을 중심으로

홍지수 전남대학교 2024 국내석사

현재 우리나라는 토양 및 수질 오염을 발생시킬 가능성이 있는 폐금속광산이 전국적으로 산재되어 있다. 광산 활동이 중단된 폐금속 광산지역 대부분은 많은 폐석과 광미가 있으며, 광산배수를 통해 중금속을 함유한 각종 오염물질을 배출하여 인근 농경지나 하천으로 유입되어 주변 환경 및 생태계에 부정적인 영향을 미치고 있다. 한편, 우리나라의 토양오염 조사 및 관리는 「토양환경보전법」의 토양환경평가를 통하여 기초조사, 개황조사, 정밀조사로 구분해 평가를 실시한다. 이들 중, 2015년 환경부의 정밀조사 결과 옥령광산은 토양정화가 필요한 5개의 광산 중 하나로서 강원도 평창군에 위치하며 주요 오염물질은 As, Pb인 광산이다. 본 연구에서는 해당 옥령광산을 중심으로 주변 토양으로부터 유출된 중금속 오염물질의 오염도를 조사하고, 그 결과를 바탕으로 일일평균노출량, 비발암위해도인 총 위협지수, 발암위해도인 총 초과발암위해도를 산출하여 토양오염물질 위해성평가를 실시하였다. 구체적으로 본 연구에서는 옥령광산의 토양, 수질시료의 전처리 및 분석, 그리고 토양오염물질 위해성평가 지침에 따라 유해성 확인, 노출평가, 독성평가, 위해도 결정 순서로 위해성평가를 진행하였으며, 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구대상지의 발암위해도는 허용가능 총 초과발암위해도 기준(10⁻⁶ ~ 10⁻⁵)보다 높은 성인 5.44×10⁻⁵, 어린이 5.81×10⁻⁵ 로 산정되어 발암위해도가 있는 것으로 나타났다. 둘째, 비발암위해도의 합인 위험지수(HI)는 성인 7.26×10⁻², 어린이 7.38×10⁻² 로 위험지수기준 1 미만으로 비발암위해도는 없는 것으로 나타났다. 셋째, 노출경로 별 위해도에 대한 기여도(%)에서 발암위해도는 성인과 어린이 모두 토양접촉 > 토양 + 농작물 섭취 > 실외 비산먼지 흡입 순으로 나타났으며, 비발암위해도는 성인과 어린이 모두 토양 + 농작물 섭취 > 토양접촉 > 실외 비산먼지 흡입 순으로 나타났다. 넷째, 중금속 별 인체 위해도에 대한 기여도(%)에서 발암위해도는 As에 의한 영향으로 나타났다. 마지막으로, 정화목표치는 허용가능 초과발암위해도(10⁻⁵)를 기준으로 성인과 어린이를 고려하여 As의 경우 노출경로 중 토양접촉 경로에서 계산된 10.26 ㎎/㎏로 나타났다. 이상의 결과를 토대로 본 연구자는 옥령광산이 국내 폐금속광산과 유사하게 As가 주요 토양오염물질로 위해성이 큰 것으로 평가하였으며, 이에 따라 추가적인 위해성평가 연구가 필요하다는 점, 그리고 오염된 대상부지의 복원을 위해 안정화공법 등 적절한 관리가 필요하다는 점을 시사하였다.

SWAT 모형을 이용한 비점오염물질배출계수 적용성 평가

이은정 청주대학교 대학원 2010 국내석사

본 연구에서는 오염총량관리에 적용 가능한 유역모형인 SWAT 모형을 이용하여 금강상류 유역에 대한 비점오염물질배출계수의 적용성을 평가하였다. SWAT 모형의 보정 결과 금본A유역에 대하여 유량 0.96, SS 0.91, BOD 0.61, TN 0.59, TP 0.90의 상관관계를 나타내었으며, 초강A유역은 유량 0.94 SS 0.90, BOD 0.57, TN 0.53, TP 0.65의 상관관계로 금본A 및 초강A유역 모두 모형의 결과값과 실측값이 양호한 상관관계를 나타내는 것으로 평가되었다. 금본A유역은 평수월 5월, 저수월 12월, 초강A유역은 평수월 4월, 저수월 1월로 선정하였으며, 선정된 해당 월의 배출부하량과 비점오염물질배출계수를 적용한 연평균 배출부하량을 비교한 결과 금본A·초강A유역 모두 비점오염물질배출계수를 적용한 배출부하량이 특정유량시기의 배출부하량보다 크게 산정되었으며, 금강상류 유역에 대하여 특정유량시기의 해당 월과 비점오염물질배출계수를 적용한 연평균 배출부하량이 같은 값을 갖기 위해서는 비점오염물질배출계수를 금본A유역은 평수기 0.42, 저수기 0.10, 초강A유역은 평수기 0.24, 저수기 0.10을 적용해야 하는 것으로 산정되었다.현재 기술지침에 수록되어 있는 비점오염물질배출계수의 적용성을 평가하기 위하여 본 연구의 대상유역인 금본A·초강A 단위유역에 대하여 총량관리소유역별로 특정유량시기에 따라 선정된 월에 해당하는 모형 결과인 비점배출부하량과 연평균 비점배출부하량에 비점오염물질배출계수를 적용하여 비교한 결과 금본A유역은 평수기 0.41, 저수기 0.13으로 산정되었고, 초강A유역은 평수기 0.36, 저수기 0.11로 산정되었다. 금강상류 유역내에 포함되어 있는 금본A유역과 초강A유역은 전반적으로 평균경사, 평균표고, 집중강우시기 등의 유역특성이 비슷하지만 평수월 및 저수월 선정에도 차이가 나타났으며, 비점오염원의 배출량 및 유출정도의 차이를 나타냈다. 따라서 3대강 수계에서 범용적으로 적용되고 있는 비점오염물질배출계수는 현실성이 낮은 것으로 판단되며, 강우량, 강우강도, 지형, 경사, 토지피복과의 관계를 고려하여 산정하는 것이 타당하기 때문에 유역모형을 이용하여 공간적인 분포, 지형적인 변수들이 고려된 비점오염물질배출계수를 산정하는 것이 하나의 대안이 될 수 있을 것이다. The Discharge of nonpoint pollutants is caused by amount of rainfall, rainfall moving, rainfall intensity. And the discharge pattern of nonpoint pollutants is affected by the distribution of rainfall during the year. The purpose of this study is to evaluate applicablity of nonpoint pollutants discharge coefficient in the upstream of the Keum river using the SWAT model which is available Total Maximum Daily Load(TMDL). The selected study area is Keumbon A and Chogang A of the TMDL watershed. Keumbon A is located in the upstream of the Yongdam reservior and Chogang A is located in the upstream of the Daecheong reservior. The result of the nonpoint discharge loading compared annual average nonpoint discharge loading applied nonpoint pollutants discharge coefficient and nonpoint discharge loading of SWAT model in Keumbon A and Chogang A. The annual average nonpoint discharge loading applied nonpoint pollutants discharge coefficient is more estimated than the nonpoint discharge loading of SWAT model. It suggested that nonpoint pollutants discharge coefficient based on TMDL Technical guideline is inappropriate in Keumbon A and Chogang A. The nonpoint pollutants discharge coefficient of Keumbon A estimated 0.41 in the normal water season, 0.13 in the low water season by SWAT model. And Chogang A estimated 0.36 in the normal water season, 0.11 in the low water season. Following the study, the watershed characteristics of the Keumbon A and Chogang A in the upstream of Keum river are similar to each other. But nonpoint characteristic discharges and pollutants loading are different to each other. Therefore, nonpoint pollutants discharge coefficient based on TMDL Technical guideline is not realistic, The alternative of nonpoint pollutants discharge coefficient estimation can use the watershed model by building amount of rainfall, rainfall intensity, geographical features, slope, landuse.

유기오염물질과 중금속을 동시에 제거하기 위한 수착제 개발에 관한 연구

이정주 이화여자대학교 과학기술대학원 2001 국내석사

점토 광물은 매립지 침출수로부터 유해한 오염물질을 제거하고 고정화시키기 위한 흡착제로서 많이 이용되어져 왔다. 점토 광물 중에서 상업적으로 많이 사용되고 있는 벤토나이트는 그 구성 물질인 점토 광물 내의 interlayer에 존재하는 금속 양이온들과 침출수 내에 존재하는 중금속들과의 이온교환을 통해 흡착되므로 중금속을 쉽게 제거할 수 있다. 그러나, 금속 양이온들은 자연환경 상태에서 물에 의해 쉽게 수화되기 때문에 점토입자의 내부를 친수성으로 만들어서 유기오염물질을 제거하기에 어려움이 있어서, 유기오염물을 더 효과적으로 제거할 수 있는 유기 벤토나이트가 개발되었는데, 이는 벤토나이트 내에 존재하는 금속 양이온들을 양이온성 계면활성제와 이온 교환시켜서 점토 내부에 유기적인 환경을 조성한 것이다. 이러한 유기 벤토나이트를 사용하면 interlayer 부분의 유기환경으로 유기물이 쉽게 흡수되기 때문에 유기오염물질을 제거시키기에 매우 효과적이지만, 기존 금속 양이온들이 양이온성 계면활성제로 대체됨에 따라 중금속의 흡착능은 확연히 감소하게 된다. 따라서, 천연 벤토나이트나 유기 벤토나이트 모두 유기오염물질과 중금속을 동시에 제거시키기에는 효과적이지 못하다고 하겠다. 따라서, 본 연구에서는 유기오염물질과 중금속을 모두 효과적으로 제거할 수 있는 최적의 계면활성제의 양을 결정하기 위해서 천연 벤토나이트와 CEC의 25%, 50%, 75%, 100%에 해당되는 양의 HDTMA를 벤토나이트에 흡착시킨 유기 벤토나이트, 이렇게 5 종류의 점토에 따라 유기 오염물질인 클로로벤젠과 중금속인 납의 제거 양상이 어떻게 변화하는지 관찰하였다. 그 결과 클로로벤젠은 첨가된 HDTMA 양이 증가할수록 더 많이 제거되었고 납은 반대의 현상이 나타났다. 중금속과 유기 오염물이 공존할 때 그 둘 사이의 상호작용에 대해서도 실험하였는데, 납과 클로로벤젠 모두 서로에 의해 영향받지 않았다. 따라서 중금속과 유기 오염물 사이에 경쟁 흡착이 일어나지 않는다고 하겠다. 초기농도에 의한 영향에서는 클로로벤젠보다는 납이 많은 영향을 받음을 알 수 있었다. 납은 초기농도가 100mg/L 이하에서는 100%-벤토나이트에서도 80% 이상 제거되었지만, 초기 농도가 증가함에 따라 천연 벤토나이트에서조차 제거율이 현저하게 감소하였다. 따라서, 현장 적용을 위해서는 오염지역의 납의 농도를 정확히 조사하여야 할 것으로 생각된다. 그러나 국내의 대부분 오염지역, 심지어 광내수의 중금속 농도도 50mg/L를 벗어나지 않으므로, 100%유기 벤토나이트일 때가 유기오염물질과 중금속 모두의 제거를 위해 효과적일 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 중금속과 유기오염물질을 동시에 제거할 수 있는 새로운 매립지 라이너 물질로서 유기 벤토나이트의 적용에 대해 중요한 역할을 할 것이다. There are many heavy metal species and organic contaminants in the environment, especially in the landfill leachate, which can be hazardous to human nature and contaminate the groundwater. Increasing concern about pollution of landfill and groundwater by these contaminants has led to research on the use of various adsorbents as components of earthen landfill liners. The use of natural clays has been a favored method of reducing or eliminating such hazardous contaminants in the leachate from landfills. While natural clays can easily adsorb heavy metals via ion exchange reactions, they are often ineffective in removing organic contaminants from water. Organoclays modified with surfactants are powerful sorbents for organic contaminants, compared with natural clays, but they are known to be ineffective sorbents for heavy metals. As a result, neither natural clays nor organoclays are expected to be able to effectively sorb both heavy metals and organic contaminants. Therefore, the objective of this study is to determine the optimal amount of conventional surfactant addition to the clay mineral for the achievement of reasonable removal of both organic contaminant and heavy metal, and examine the change in the sorbed amount of the organic contaminant and heavy metal as the amount of cationic surfactant added to the bentonites varies. It also has been investigated for the competitive sorption between heavy metal and organic contaminant, when organic components and heavy metal species coexist in solution. For this purpose, Na-bentonite prepared from natural clay and hexadecyltrimethylammonium(HDTMA) as the cationic surfactant were used, and chlorobenzene and lead ion(Pb^2+) were selected as representative contaminants. Experimental results showed that chlorobenzene sorption increased with the amount of HDTMA added to the bentonite. This was thought to be due to the increase in the organic carbon content and interlayer spacing of the organobentonite. That is more hydrophobic conditions are achieved in the interlayer environment of bentonite as the HDTMA addition increases and most of organic contaminants are presumably sorbed into the organic phase of the interlayer, therefore, the sorption of chlorobenzene on the bentonite enhances. On the contrary, the removal rate of lead ion by adsorption decreased as the amount of HDTMA increased. The reason for this may come from the stronger adsorption of HDTMA onto bentonite than Na^+, so that the adsorption of lead gradually decreased as the amount of HDTMA added onto the bentonite increases. The adsorption of lead was not affected by chlorobenzene, and vice versa. The competitive sorption was not shown between the heavy metal and the organic contaminant. This is because chlorobenzene and lead have diferent removal mechanisms. While chlorobenzene is partitioned into the organic phase of interlayer space, lead is exchanged by inorganic cations or chemisorbed with sianol, aluminol, and other edge sites. The removal of chlorobenzene was influenced by the amount of HDTMA added to the bentonites rather than initial concentration of chlorobenzene, The removal rate of chlorobenzene was slightly increased with increased initial concentrations, and the removal rate of chlorobenzene by 100%-organoclay was about four times higher than that of chlorobenzene by natural bentonite. However, the removal of lead was much more influenced by the initial concentration of lead. At low concentration (less than 100mg/L), the removal rate of lead was more 80% regardless of natural clay or 100%-organoclay, but the removal rate decreased progressively when the initial concentration of Pb^2+ increased from 100mg/l to 1000mg/l. Therefore, the concentration of heavy metals should be investigated in the site contaminated with mixed wastes as to determine the optimal amount of surfactant added to the clay mineral. It can be suggested that the use of 100%-organobentonite is more favorable method for removing both organic contaminant and heavy metals because the concentration of heavy metals is very low in real environment.

(A) Study on elevated planetary boundary layer associated with long range transport process of air pollutants over Northeast Asia

이종재 부산대학교 대학원 2014 국내박사

대기 경계층은 오염물질의 장거리 수송 과정에서 매우 중요한 역할을 하며, 경계층의 성장 정도에 따라 그 지역의 오염물질의 농도를 결정하기도 한다. 특히 서해상의 경계층의 변화는 중국에서 배출된 오염물질의 연직 분포를 결정하여, 오염물질의 장거리 수송에 결정적인 역할을 한다. 따라서 본 연구에서는 항공기 자료, 고층기상 관측 자료, 모델링 시스템을 이용하여 서해상에서의 장거리 수송과 연관된 성층경계층에 대하여 연구하였다. 1997~2013년 항공기 관측 자료를 이용하여 오염물질의 연직 분포를 살펴본 결과, 대기오염물질이 장거리 수송이 되는 경우 연직으로 2개의 고농도 값이 관측되는 경우가 자주 발생하였으며, 그 고도는 1.5 km 와 2.5km 부근이었다. 이러한 특성은 장거리 수송이 우세한 겨우 사계절 모두 관측되었다. 장거리 이동되는 오염물질과 해상에서의 대기경계층 특성과의 관계를 살펴보기 위하여 고층기상관측소 (백령도) 자료와 덕적도에서 집중 관측된 고층 기상관측 및 항공기 대기오염물질 측정자료를 이용하였다. 그 결과 해양 대기경계층 상층 600hPa 지오퍼텐셜 고도까지의 온위의 변화가 건조기온감율과 비슷하거나 크고 (8 C km-1) 상대습도가 증가하는 층이 자주 관측되었으며, 이를 본 연구에서 상층(하부)혼합층 (Elevated Mixed Layer located at Lower 600hPa; l-EML)으로 정의하고 오염물질이 장거리 수송 될 때의 항공기 측정 자료의 연직 분포특성을 잘 설명하였다. l-EML의 발생을 2013년을 대상으로 그 발생빈도를 조사한 결과 총 212회 발생하였으며, 이중 서풍이 우세한 봄, 겨울철에 약 70%정도 나타났다. 이는 풍상측인 중국으로부터 풍하측인 우리나라로 오염물질이 자주 장거리 수송되는 계절과 일치하여 l-EML 이 장거리 이동 메커니즘과 매우 연관성이 있음을 보였고, 항공기 측정 결과 나타나는 오염물질 고농도 고도와 l-EML의 고도가 잘 일치하는 양상을 보였다. l-EML이 발생한 사례를 대상으로 발생 당일 및 그 이전의 종관 기상 상태, 중국 및 한반도 서해안의 고층 기상자료, 모델링 자료를 이용하여 l-EML의 발생 메커니즘을 준경험적으로 분류하였다. 그 결과 l-EML발생은 단일층으로 발생하는 경우가 28.8 %였고, 4.5%는2층이상으로 존재하기도 하였다. 단일층의 경우 중국 대륙에서 성장한 혼합층이 이류되어 대부분 발생한 것으로 나타났으며, 2층이상으로 존재하는 경우 황사 발생 및 이동과 같은 하루 이상의 대기경계층 발달 과정 혹은 하층 수렴과 상승 등 구름 형성과정과 연관되는 것으로 판단되었다. 중규모 기상 모델인 WRF를 이용하여 l-EML의 형성과정을 모의하였다. 그 결과 MYJ 대기경계층 scheme과 YSU 대기경계층 scheme 모두 l-EML을 모의하였으나, 상대습도의 모의 결과에 따라 l-EML의 일 변화 모의 결과의 차이가 나타나 구름 물리 과정의 정확한 모의가 l-EML모의 에 중요한 인자임을 보였다. 본 연구에서 밝혀진 l-EML의 생성과 발달 기작에 대한 정보는 동북아시아지역에서의 대기경계층 연구뿐만 아니라 풍상측으로부터 한반도로 장거리 이동하는 대기오염물질의 예측 및 평가에 중요한 인자로 작용할 것으로 판단된다.

지역에 따른 대기오염 배출량과 암 발생의 연관성

성광모 아주대학교 보건대학원 2008 국내석사

목적 : 암발생에 영향을 주는 대기오염물질을 확인하고, 발암성 유해화학물질의 노출량과 암발생 간의 상관성을 평가하였다. 연구내용 및 방법 : 본 연구는 1999년부터 2002년까지 환경부 대기오염 통계자료와 보건복지부 암발생 통계자료를 사용하였다. 흡연에 대한 영향을 보정할 수 없는 취약점은 있지만, 연구기간, 비용, 인력 및 지역 단위의 비교를 고려여 생태학적 접근 방법을 선택하였으며, 대기오염물질 중 발암물질은 US EPA의 위해성 평가 방법론을 적용하여 발암물질의 호흡 노출량과 암발생 간의 상관성 분석을 시도하였다. 결과 : 암발생에 주요하게 영향을 끼치는 대기오염물질은 NOx와 PM10이었으며, 농도가 증가함에 따라 암발생률비(Cancer Incidence Ratio)가 유의하게 증가하였다. NOx가 10㎍/㎥ 증가함에 따라 CIR은 성인 남성에서 1.36배(p-value 0.002), 여성에서 2.34(p-value 0.000)로 나타났다. 또한, PM10이 10㎍/㎥ 증가함에 따라 소아 여성에서 1.35배(p-value 0.029), 성인 남성에서 1.95배(p-value 0.000), 여성에서 2.72배(p-value 0.000) CIR이 통계적으로 유의하게 증가하는 것으로 확인되었다. 대기 중 농도가 상대적으로 낮은 SOx, VOCs는 소아 남성그룹을 제외한 모든 그룹에서 CIR과 양의 상관관계를 나타냈지만 통계적으로 유의하지는 않았다. 발암성 유해화학물질의 경우, 점오염원만을 고려했을 때는 모든 그룹에서 발암물질 노출량과 CIR 간에 음의 상관관계를 보였지만, 점오염원과 비점오염원을 모두 고려했을 때는 통계적으로 유의하지는 않았지만 소아 남성그룹을 제외한 모든 그룹에서 양의 상관관계를 나타냈다. 결론 : 본 연구결과 암발생에 주요 영향인자는 NOx와 PM10으로 나타났으며, NOx와 PM10의 농도가 증가함에 따라 CIR이 유의하게 증가하는 것으로 나타나 NOx와 PM10으로 인한 오염이 심한 지역일수록 암 발생 위험성이 큰 것으로 확인되었다. 또한, 발암성 유해화학물질은 CIR과 유의한 상관관계가 나타나지는 않았지만 암발생에 대한 비점오염원의 기여도가 점오염원 이상으로 큰 것으로 확인되었다. 이를 토대로 대기오염, 특히 비점오염원에서 배출되는 발암성 유해화학물질에 의한 피해를 저감하기 위한 예방대책이 수립되어야 하며, 어린이나 노약자와 같은 취약계층부터 시작하여 사회적 부담을 줄일 수 있도록 단계별 대책이 수립되어야 한다. 또한, 사회가 발전함에 따라 유해화학물질의 사용·배출량이 지속적으로 증가하고 있으므로 이에 대한 잠재 유해영향을 저감하기 위한 정부차원의 지속적인 연구와 관심이 필요하다. Objectives : This study investigated the relation between air pollution and cancer incidence in Korea to determine the pollutants at which incidence rates increase and to find out the influence of carcinogens on cancer incidence. Methods : This study carried out the examination of relation between cancer incidence and air pollutants through ecologic study. Also the influence of carcinogens on cancer incidence were analyzed by risk assessment method. Result : This study found that NOx and PM10-related pollution were mainly associated with cancer. The more concentration of NOx and PM10 were higher, the more cancer incidence ratio increased significantly. Each 10㎍/㎥ elevation in NOx and PM10 air pollution was associated with approximately 1.36 and 1.95 times for adult male and 2.34 and 2.72times for adult female increased risk of cancer, respectively. In carcinogens, relation between exposure quantity and cancer incidence ratio was negative when point source was only considered. But that was positive when exposure quantity was calculated by point and non-point source. Conclusion : This study found that NOx and PM10 were associated with cancer and that carcinogens by non-point source had influence on cancer much more than by point source. This result suggests the necessity of the more comprehensive research for prevention of air pollution, specially carcinogens by non-point source, on population.

은나노 입자를 이용한 복합 대기오염물질의 제거

강정희 세종대학교 대학원 2010 국내석사

본 연구에서는 은나노 입자가 첨착된 활성탄과 은나노 입자가 분산된 수용액 스크러버를 적용한 실험실 규모 정화장치를 이용하여, 빌딩증후군(sick house syndrome) 유발물질인 톨루엔, 포름알데히드, 부유대장균을 대상으로 오염물질 제거효율을 확인하였다. 은나노의 효과를 대조 실험하기 위해, 은나노가 첨착되지 않은 활성탄과 증류수 스크러버를 적용하여 대상 오염물질의 제거 효율을 측정하였다. 일반 활성탄만을 단독 적용한 경우 톨루엔 및 부유세균의 제거는 용이하였으나 흡착능이 낮은 포름알데히드의 제거율은 매우 낮았다. 증류수 스크러버만 을 단독 적용하여 실험한 결과 친수성인 포름알데히드는 유입 부하 량의 25% 가량이 지속적으로 제거되었다. 반면 스크러버 운전에서는 소수성이 강한 톨루엔은 거의 제거되지 않았다. 스크러버 에서의 부유세균에 대한 실험결과 초기 50% 수준의 제균 효율 을 보이지만 시간이 지남에 따라 제균 효율이 감소하다가 실험시작 약 20시간 후부터 유출농도가 유입농도보다 증가하는 경향을 나타내었다. 증류수 스크러버를 지속 운전하였을 때 수용액에 많은 수의 미생물이 증식하였으며, 증식한 미생물이 스크러버 후단에 비산 배출되는 것으로 판단된다. 은 나노 활성탄에서는 일반 활성탄에 비해 톨루엔 흡착 량이 38%가량 흡착 량이 감소하였다. 이는 은 나노 입자의 첨착에 의해 감소된 활성탄 표면적 때문으로 생각된다. 포름알데히드에 대해 유속을 0.01㎧로 줄여 실험한 결과, 포름알데히드 제거 량이 일반 활성탄에서는 1.03 g/g, 은 나노 활성탄에서는 2.13 g/g로 은나노 활성탄에서 2배 가량 제거율이 향상되어 은 나노 입자에 의한 포름알데히드 산화효과를 확인하였다. 부유세균에 대해서는 은나노 활성탄이 90%로 일반 활성탄보다 15% 가량 향상된 제균효율을 보였다. 은 나노 수용액 스크러버를 단독 적용하여 실험한 결과 포름알데히드는 증류수 스크러버 에 비해 제거율이 약 10% 증가하여 은나노 입자에 의한 추가적인 포름알데히드 제거를 확인하였다. 부유세균에 대한 실험결과 증류수 스크러버 에서와 같은 제균효율의 감소 경향이 나타나지 않았으며, 수용액에서의 미생물 증식량을 확인한 결과에서도 증류수 스크러버 에 비해 은 나노 입자가 포함된 수용액에서는 적은 수의 미생물이 증식하여 은나노 입자가 미생물 생장 억제효과가 있었다. 톨루엔, 포름알데히드, 부유세균 동시유입 실험 결과 활성탄이 파과된 후에도 포름알데히드는 스크러버 에 의해 지속적으로 제거되었다. 그러나 톨루엔은 활성탄이 파과 된 후 제거가 되지 않았다. 통합정화장치에서 톨루엔의 흡착량 이 다소 감소하는 경향을 나타내었는데 이는 스크러버 에서 발생한 수증기가 활성탄에 나쁜 영향을 미쳤기 때문으로 판단된다. 이에 활성탄과 스크러버 의 순서를 변경하여 1단에서 활성탄을 2단에서 스크러버 를 통과하도록 하여 실험한 결과 톨루엔 및 부유세균에 대한 제거효율이 증가하여 통합정화장치 설계 시 적용하여야 할 것으로 판단된다. Silver nano-particles, that were either attached on granular activated carbon or dispersed in a liquid solution, were applied to investigate the removal of major indoor air pollutants including toluene, formaldehyde, and bioaerosol. Lab-scale experiments were performed by using an integrated treatment system consisting of an activated carbon column and a scrubber module. A column test using normal activated carbon showed higher removal efficiency on the toluene and bioaerosol. However, formaldehyde was not removed well. A scrubber module was not able to remove toluene introduced because of toluene's hydrophobic property. However 25% of formaldehyde was consistently removed when distilled water was used in the module. In the experiment of bioaerosol using distilled water, a removal efficiency of 50% was observed initially; however, it declined gradually and the outlet bacterial quantity was even higher than that of the inlet. This result was mainly due to the accumulation of bacteria in the recirculating solution. Another column test using silver-attached activated carbon showed that a decrease of toluene adsorption quantities of approximately 38% was observed. On the contrary, the removal quantities of formaldehyde were 1.03 and 2.13 g/g for normal activated carbon and Ag-activated carbon, respectively, at the air linear velocity of 0.01 ㎧ This was mainly due to the oxidation of formaldehyde by the silver nano-particles. In the bioaerosol removal tests, the antibacterial efficiency was 90%, which was up to 15% higher removal efficiency than that observed using normal granular activated carbon, indicating the silver nano-particles were effective for the bioaerosol control. Additionally, in the scrubber module with a silver nano-particle solution, the formaldehyde removal efficiency increased by 10%. In addition, another scrubber experiment using silver nano particles showed that an antibacterial efficiency of 66% was maintained over a 3-day period. Silver nano-particles were able to minimize the growth of microorganisms in the spray solution. When the three indoor air pollutants, i.e., toluene, formaldehyde and bioaerosol, were mixed and introduced to the integrated system, formaldehyde was removed steadily, but toluene was not removed after a short breakthrough time in the activated carbon column. The decrease of toluene adsorption quantity was observed, presumably because of water vapor generated in the scrubber module. As a result, the order of the activated carbon column and the scrubber module was switched, and the removal efficiencies of toluene and bioaerosol were enhanced. Consequently, a great caution needs to be given for a design of the indoor air control device, and a removal capacity of the device should be carefully determined at an appropriate operating condition.

대기오염물질 총량관리제도 도입여부가 배출량 저감에 미치는 영향

은성희 서울대학교 대학원 2024 국내석사

This study empirically analyzed the effect of the introduction of the Air Pollutant Emission-Cap Regulation on the reduction of air pollutant emissions in the cement sector. Utilizing emission data from the cement industry from 2017 to 2022, the study examined changes in emissions before and after the policy's implementation and compared these changes between regions where the policy was implemented and those where it was not. The independent variable was the implementation of the Air Pollutant Emission-Cap Regulation, with the dependent variable being emissions per discharge point in the facilities. The analysis controlled for variables such as type of discharge point, company sales, and cement production performance to isolate the effect of economic size and production activity. The analysis revealed that the introduction of the Air Pollutant Emission-Cap Regulation did not significantly affect emission reductions in the cement sector. Consequently, the study further examined emission trends in other industries and the effect of other environmental policies. Although some industries showed partial effects from the policy on emission reductions, consistent effects across all industries and regions were challenging to observe. Significantly, in 2020, various policies such as the strengthening of emission standards, the introduction of a basic levy, and the nationwide expansion of the emission-cap regulation were implemented simultaneously, leading to a notable decrease in emissions. This period's analysis confirmed through government press releases suggested that the interaction of these policies might produce unforeseen results. Additionally, interviews with industry experts overseeing actual plant operations illuminated the practical impacts and implementation challenges of the policies. The multifaceted policy analysis indicated that while the combined implementation of various policies could temporarily reduce air pollutant emissions, assessing the sustained effect of these measures proved complex. The application and exemption scopes of specific policies varied, complicating the assessment of each policy's effectiveness and their interactions. The policy implications derived from this research are as follows: First, the importance of coherent policy design that considers the compatibility between different regulations is emphasized. Poorly coordinated policies could lead to unintended consequences. Second, policymakers must recognize that introducing new regulations in contexts where emission reductions have already been preliminarily reflected could lead to diminishing returns. Third, the allocation method of the emission-cap regulation, which initially assigns a larger quota that decreases over time, necessitates long-term monitoring and evaluation to adapt and optimize regulatory mechanisms effectively. Limitations and suggestions for future research include the need to extend the study to various industries and pollutants due to the lack of statistical significance and the complexity of policy interactions. Furthermore, there is a need for long-term data collection and continuous monitoring to evaluate the long-term effects of policies adequately. Overall, this study provides a comprehensive analysis of the effects of air pollutant management policies on emission reductions and offers significant insights for policymakers in designing more effective environmental strategies. The findings are expected to contribute to the formulation of more effective environmental policies. Keywords: Air Pollutant Emission-Cap Regulation, air pollutant emissions, Difference-in-Differences, environmental regulation, air policy, policy effectiveness. Student Number : 2023-24654 본 연구는 대기오염물질 총량관리제도의 도입이 시멘트 업종의 대기오염물질 배출량 저감에 미치는 영향을 실증 분석하였다. 본 연구는 2017년부터 2022년까지의 시멘트 업종 배출량 데이터를 사 용하여, 제도 도입 전‧후 및 도입 지역과 비도입 지역 간의 배출 량 변화를 이중차분법(Difference-in-Differences, DID)을 통해 분 석하였다. 독립변수로 대기오염물질 총량관리제도 도입 여부를, 종 속변수로는 사업장 배출구별 대기오염물질의 배출량을 설정하였으 며, 배출구 종류, 사업장 매출액, 시멘트 생산 실적 등을 통제변수 로 설정하여 경제적 규모와 생산 활동의 영향을 통제하였다. 분석 결과, 총량관리제도의 도입이 시멘트 업종의 대기오염물질 배출량 저감에 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않았다는 결론이 도출되었다. 이 결과에 따라 추가적으로 타 업종의 배출량 추이와 총량관리제도 이외에 다른 환경 정책들의 영향을 분석하였으며, 일부 업종에서는 제도의 도입이 배출량 감소에 일부 영향을 미칠 수 있다는 결과를 얻었지만, 모든 업종 및 지역에서 일관된 효과 는 관찰하기 어려웠다. 특히, 2020년에는 배출허용기준 강화, 기본부과금 도입, 총량관 리제도 전국 확대와 같은 다양한 정책이 동시에 도입되었으며, 이 시기에 가장 두드러진 배출량 감소가 있었다는 사실을 정부 보도 자료 분석을 통해 확인하였다. 이러한 배경에서, 다양한 정책이 각 기 다른 방식으로 시행되면서 이들 정책 간의 상호작용이 예상치 못한 결과를 초래할 수 있음을 발견하였다. 또한, 연구 과정에서 실제 사업장 운영에 관여하는 업종 전문가와의 인터뷰를 실시하여 제도의 실질적인 영향력과 실행상의 문제점을 조명하였다. 다각적인 제도 분석 결과, 복합적인 정책 도입은 단기적으로는 대기오염물질 배출량 저감에 효과를 나타낼 수는 있으나 지속적인 저감 효과를 가져온다고 평가하기는 어려웠다. 또한 세부정책별 적용 및 면제 범위가 달라 각 정책이 미치는 효과성 및 정책간 상 호작용 효과를 파악하는 것은 어려웠던 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 도출된 정책적 함의는 다음과 같다. 첫째, 제도 간 정합성을 고려한 정책 설계의 중요성이 강조되었다. 여러 정책 이 복합적으로 시행될 경우, 각 정책의 상호작용을 충분히 고려하 지 못하고 설계된 정책은 예상치 못한 효과를 발생시킬 수 있다. 따라서 정책 설계자들은 정책 간의 조화와 일관성을 확보하는 것 이 필요하다. 둘째, 제도 도입 이전에 이미 배출 저감 효과가 선반 영되어 있는 상황에서 새로운 제도의 도입은 한계효용의 체감을 초래할 수 있다는 점을 인지해야 한다. 셋째, 총량관리제도의 할당 방식은 초기년도에는 할당량을 많이 주고 시간이 지남에 따라 삭 감하는 방식을 취하고 있으므로, 이러한 규제의 특성을 고려한 중 장기적인 모니터링과 평가가 필요하다. 연구의 한계 및 후속연구로는, 첫째, 통계적 유의성의 부재로 인 해 다양한 업종과 오염물질에 대한 연구의 확장이 필요하다. 둘째, 정책 간 상호작용의 복잡성 문제가 존재하므로 정책의 다양한 상 호작용을 분석하여 각 정책의 상호작용이 미칠 수 있는 효과를 보 다 정확하게 이해할 수 있도록 해야 할 것이다. 셋째, 데이터의 시 간적 한계가 존재하므로 정책의 장기적 효과를 평가하기 위해 장 기간에 걸친 데이터 수집과 연속적인 모니터링이 필요할 것이다. 종합적으로, 본 연구는 대기오염물질 총량관리제도와 관련된 정 책들이 대기오염물질 배출 저감에 미치는 영향을 다각도로 분석하 고, 이를 통해 정책의 효과성, 상호작용 및 지속 가능성을 분석하 였다. 연구 결과는 향후 정책 결정자들에게 중요한 시사점을 제공 하며, 보다 효과적인 환경 정책을 설계하는 데 기여할 것으로 기 대된다. 주요어 : 대기오염물질 총량관리제도, 대기오염물질 배출량, 이중차분법, 환경 제도, 대기 정책, 정책 효과 학 번 : 2023-24654