터널 내 자동차 유종에 따른 휘발성유기화합물 배출계수 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A Study on the emission factors of volatile organic compounds from automobiles of different fuel types in Tunnel

Kim, Taeyun
Dept. of Environmental Engineering
The Graduate School
Yonsei University

This study aimed to determine the emission factors of volatile organic compounds (VOCs) based on different types of vehicles inside a tunnel. Many studies have been conducted on determining emission factors of vehicles in tunnels to calculate emission factors under real driving conditions. Pollutants inside a tunnel are influenced solely by the emissions from vehicles passing through it, excluding external pollution and photochemical reactions. Particularly, the advantage of tunnel study is that various types of vehicles are mixed is present under actual driving conditions, thus ca be taken into consideration in a comprehensive manner.

In this study, 56 types of morning precursor substances, which are measurement items of the Photochemical Assessment Monitoring Stations (PAMS) established by the US EPA, were analyzed using the canister method and Tenax tubes with GC-MS. For vehicle types, diesel high-emission vehicles, diesel low-emission vehicles, gasoline vehicles, LPG vehicles, electric vehicles, LPG, hybrid vehicles, and motorcycles were classified to calculate the emission factors. The concentration of captured carbon monoxide (CO) was measured in the range of 0 to 200 ppm using a carbon monoxide analyzer (EC9890T, Ecotech). In cases where the number of vehicles passing through exceeded 1,200 per hour, a decrease in vehicle speed due to traffic congestion was observed. Furthermore, higher CO values were observed during periods of traffic congestion, and the CO concentration was twice as high as the data from the roadside monitoring network in the adjacent Jongno-gu area during the same period. A decrease in CO concentration was confirmed as the vehicle speed increased.

Regarding the classification of vehicle types and fuel types, real-time recorded video inside the tunnel was visually examined. In cases where visual judgment was not possible, vehicle classification was based on the vehicle registration statistics provided by the Seoul Government. The estimated emission factors of tunnel vehicles showed that Alkanes, Alkenes, and Aromatic compounds had the highest emission factors in that order. These results were similar to the vehicle emission factors estimatedin previous studies conducted in The Lepold II Tunnel and Fu-Gui Mountain Tunnel.

국문 초록 (Abstract)

터널 내 자동차 유종에 따른 휘발성유기화합물 배출계수 연구

본 연구는 터널을 실험 장치로 사용하여 실제교통 상황에서 자동차 유종에 따른 휘발성유기화합물(VOCs) 배출계수를 통계적으로 추산하고 제시하였다. 오늘날 차량 배출은 도시 대기오염의 주범으로 알려져 있으며 자동차 배출가스에 의한 대기오염을 방지하기 위한 여러 가지 정책과 대책이 강구되고 있다. 터널 내 오염물질은 외부 오염과 광화학반응을 제외한 터널을 통행하는 차량의 배출에 의해서만 영향을 받는다. 특히 차량의 실 주행조건에서 다양한 종류의 차량이 혼합된 환경에서 배출되는 물질을 분석할 수 있는 장점이 있다.
본 연구에서는 미국 EPA의 PAMS(Photochemocal Assessment Monitoring Stations) 측정항목인 오전전구물질 56종을 캐니스터법과 테낙스튜브를 이용하여 GC-MS로 분석을 진행하였다. 자동차 차종의 경우 디젤 고배기량, 디젤 저배기량, 휘발유 차량, LPG, 전기차, LPG, 하이브리드 차량과 오토바이로 분류하여 배출계수를 산정하였다.
포집된 CO의 농도는 carbon Monoxide Analyzer(EC9890T, Ecotech)를 이용하여 0~200ppm 범위에서 측정하였고, 차량 통과 대수가 1,200대 이상의 경우 교통 체증으로 인해 차속이 감소하는 경우가 관찰되었다. 또한 차량 정체 현상이 관찰된 시간대에 높은 CO값을 보였으며 인접한 종로구 소재 도로변 측정망 동일 시간대 자료값 보다 2배 더 높았고 차속이 증가함에 따라 CO 농도의 감소를 확인하였다.
차량의 차종 및 유종의 분류의 경우 터널에서 실시간 녹화된 영상을 이용하여 육안으로 구분하였으며 육안으로 판단할 수 없는 경우 서울시 자동차 등록현황 통계를 이용하여 차량을 분류하였다. 터널 차량의 배출계수 산정 결과 Alkane, Alkene, Aromatic 순으로 배출계수가 높았으며 외국 선행된 연구 결과 The Lepold ll tunnel과 Fu-Gui Mountain tunnel에 산출된 자동차 배출계수와 유사한 수준으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 차 례
• 표 차례 ⅲ
• 그림 차례 ⅴ
• 국문요약 ⅵ
• 제1장. 서론 1
• 1.1. 수도권의 VOC배출 현황 1
• 1.2. VOCs 배출원 2
• 제2장. 이론적 배경 5
• 2.1. 선진국의 VOCs 규제 및 동향 5
• 2.1.1. 미국의 VOCs 규제 동향 5
• 2.1.2. 유럽의 엔진별 차량 규제 6
• 2.2. 국내 차량 유종별 현황 및 VOCs 배출 8
• 제3장. 연구방법 10
• 3.1. 실험 장소 설정 10
• 3.2. Emission factor 산정 11
• 3.3. 터널 통과 차량 분석 방법 12
• 3.4. 터널 통과 풍속 12
• 3.5. 터널 내부 CO 농도 측정 14
• 3.5.1. 터널 내부 CO가스 포집 14
• 3.5.2. 포집한 CO 가스 분석 15
• 3.6 터널 VOC-PAMS 56종 분석 방법 17
• 3.6.1 캐니스터법과 고체흡착법 17
• 3.6.2. 캐니스터와 테낙스 튜브 GC/MSD/TD 분석 19
• 제4장. 연구결과 25
• 4.1. 시료 포집 25
• 4.2 유종에 따른 차량 분류 및 교통량 산정 26
• 4.2.1 차량 유종 분류 기준 26
• 4.2.2 터널을 통과한 차량의 차종 및 유종 29
• 4.3 터널 내 온습도 결과 32
• 4.4 터널 내부 부피 33
• 4.5 터널 내 CO농도 결과 34
• 4.6 터널 내 CO 농도와 차속 38
• 4.7 터널 내 VOCs 배출계수 산정 39
• 4.8 자하문터널과 상도터널 VOCs 농도 비교 43
• 4.9 외국의 자동차 배출계수 비교 47
• 제5장. 결론 51
• 참고문헌 52
• 영문 요약 55