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[Tech Trend] "도심지 도로공사 비산먼지 저감 기술"
  • 게시일2021-02-23
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경제적이고 안전한 건물 외벽시스템

 

 

▲  인프라안전연구본부 수석연구원 백철   ▲  인프라안전연구본부 수석연구원 양성린
▲  인프라안전연구본부 박사후연구원 이종원   ▲  인프라안전연구본부 학생연구원 한수현

 

 

기술 배경 및 필요성

먼지는 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하며, 일정한 배출구 없이 대기 중에 직접 배출되는 경우를 비산먼지 또는 날림먼지라고 한다. 비산먼지는 주로 건설업, 시멘트·석탄·토사·골재 공장 등에서 발생하며 일반적인 먼지와 마찬가지로 입자 크기(직경)에 따라 50μm 이하인 총 먼지, 10μm 이하인 미세먼지, 2.5μm 이하인 초미세먼지 및 1μm 이하인 극 초미세먼지로 구분된다. 비산먼지와 관련된 환경문제로는 먼지 돔 효과(Dust Dome Effect), 가시악화, 진폐증 등의 호흡기 질환 유발과 설비의 열화 등이 있다. 미세먼지(PM10) 농도 10μg/m³ 증가 시 뇌혈관 질환 사망률 10% 증가, 뇌혈관질환 사망률 10% 증가, 천식 악화 증상 29% 증가 등 미세먼지의 농도가 증가할수록 인체에 악영향을 미친다.

그림1-비산먼지 배출량 현황(2017)

 

세계보건기구(WHO)는 1987년부터 미세먼지에 대한 가이드 라인을 제시해 왔으며, WHO 산하의 국제암연구소(IARC)는 2013년에 미세먼지를 1군 발암물질로 분류하였다. 환경부는 미세먼지 발생원 중에서 국외영향(중국)이 30%~50%이고, 나머지 국내배출의 경우 수도권 기준 경유차가 29%, 전국적으로는 공장 등 사업장이 41%로 차지하는 것으로 분석하고 있다. 특히, 서울시와 같은 도심지 미세먼지 농도는 도로변 미세먼지 농도가 도시 대기 측정 농도와 비교하면 4~11μg/㎥ 높은 것으로 나타났으며, 이는 자동차 배출가스에 의한 영향과 도로 비산먼지에 의한 영향인 것으로 나타났다. 국립환경과학원 「국가 대기오염물질 배출량」 에서는 2015년 이후, 비산먼지를 대기오염물질로 정의하고 배출량을 제시해 왔으며 가장 최근의 자료인 그림 1의 2017년 비산먼지 배출량 현황을 살펴보면, 건설공사 및 도로 재비산먼지에 의한 비산 먼지 배출량이 60% 이상을 차지함을 알 수 있다. 따라서 건설공사와 도로 재비산에서 발생하는 비산먼지에 대한 저감 방안/기술과 모니터링 방법에 대한 연구 필요성 증대되고 있다.

 

 

도로공사 비산먼지 저감 기술 개발


정부에서는 그림 2와 같이 2013년부터 비산먼지에 대한 정책과 매뉴얼 등을 통해 비산먼지 관리를 시행 중이며 지속적으로 강화하고 있다. 특히, 지난 2019년부터 겨울철(12월~3월)을 미세먼지 고농도 기간으로 지정하여 집중적으로 미세먼지 및 비산먼지 관리를 시행하고 있다.

 

그림2-연도별 비산먼지 관리 정부 정책 추진 체계

 

비산먼지를 저감하기 위해서는 미세먼지의 전구물질인 NOx, SOx 및 미세먼지(PM10, PM2.5) 등을 상시로 감소시킬 수 있는 기술 확보가 시급히 요구된다. 도로포장공사는 대부분 인구, 교통량, 산업이 밀집되어 있는 서울 등 도심지를 중심으로 진행되고 있으며, 신설보다는 유지보수와 관련되어 있어 생산-시공 단계에서 비산/재비산먼지 발생율이 높고, 포장된 도로에서 발생되는 재비산되는 비산먼지의 많은 부분을 차지하고 있다.

 

그림3-도로포장 전주기 비산먼지 저감 기술 개발

 

이를 위해 도로포장 전주기 비산먼지 저감 기술은 2019년부터 2023년까지 5년간 국토교통과학기술진흥원의 국가연구개발사업인 「도로 미세먼지 저감 기술 개발 및 실증연구」의 세부과제로서 한국건설기술연구원 외 14개 기관에서 수행하고 있다. 연구단 사업 참여를 통해 ‘생산단계 비산먼지 30% 이상 저감(Nox 등 전구체 저감 포함), 시공/운영단계 10% 이상 저감’을 목표로 그림 3과 같이 도로포장 전주기(생산단계, 시공단계, 운영단계)의 비산먼지 저감 기술 개발을 수행하고 있다.그간의 연구를 통해 플랜트 내 설비(연소기, 집진설비 등), 친환경 비산먼지 저감제, 보도용 비산먼지 제거 차량(시작품), 도로포장 비산먼지 발생량 시험기 등을 개발하였다. 또한, 개발기술의 현장 시범 사업, 제도화, 타부처 연계 등을 통해 실용화에 대한 구체적인 계획을 수립하고 있다(그림 4 참조).

 

그림4-제도화를 통한 기술 확산 전략 및 타부처 연계 방안

 

특히, 포스코 건설에서 개발한 친환경 비산먼지 저감제의 경우, 실리케이트 하이브리드계 폴리머와 식물성 야자유 기반 역학성능 및 환경성능을 증진시킨 신규 배합기법을 제안하여 개발된 비산먼지 저감제로, 세계최고제품대비 경제성 80% 절감, 비산먼지 저감 손실률 2.54배 수준이 개선되었다. ㈜대일텍에서 개발한 보도용 비산먼지 제거차량은 소형화, 고압 살수, 무선 컨트롤러 조종 등의 기능을 갖추고 있으며 현재 서울시 협조를 통해 운영 중인 보도에서 검증을 시행하고 있다. 한국도로 공사 도로교통연구원에서 개발한 도로포장 비산먼지 발생량 시험기의 경우, 타이어와 포장재료를 직접 마모시켜 발생되는 비산먼지를 측정하는 장비로, 타이어 마모 저감 기술 개발에 기반이 되는 장비이다(그림 5 참조).

 

그림5-개발된 주요 시작품

 

생산단계(플랜트)에서는 도로포장 재료 생산 설비별 비산먼지 저감 기준 법제화를 통해 비산먼지를 저감하고 전구체(NOx) 저감 기술의 국가 기준 및 제도를 추진하여 국내 시장에 적용 및 활성화를 진행하고 시공단계에서는 도로포장 공사에서 발생하는 비산먼지를 저감 할 수 있는 요소기술, 제품, 가이드라인 등을 제시한다. 운영단계에서는 보도 및 도로노면의 비산먼지를 저감할 수 있는 제품, 운영방법 등을 개발한다. 본 연구단은 생산단계에서 시공 및 운영까지 각 단계별로 발생되는 비산먼지 저감 기술과 비산/재비산먼지 배출량을 측정할 수 있는 시스템을 개발하는 것에 목표를 두고 있다.

 

 

맺음말


최근 서울시는 자치구 6곳(서초구, 은평구, 중구, 금천구, 동작구, 영등포구)을 미세먼지 집중관리구역으로 지정하고, 지정된 미세먼지 집중관리구역에 대해 지역주민이 체감할 수 있고 실효성 있는 다양한 미세먼지 저감·보호 방안을 마련하고 있다. 이처럼 도심부 도로에서 발생하는 미세먼지는 도로변을 걷는 보행자와 차량 운전자의 건강에 직접적인 영향을 주는 심각한 환경문제로 자리매김하였다. 본 연구를 통해 도로포장 전주기(생산-시공-운영)에서 발생하는 비산먼지를 저감시켜 도로변의 대기환경을 개선하고 보행자들의 먼지로 인한 피해를 최소화할 수 있을 것으로 기대된다

 

 

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