RTO care

1. 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, VOCs)란?

  일반적으로 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)이란 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되고 대기 중에서 질소산화물 등과 광화학 반응을 일으켜 오존, PAN 등의 광화학산화물(photochemical oxidants)을 생성함으로써 광화학 스모그를 일으키는 물질을 총칭하는 것으로서 범위가 넓고 배출원이 다양하기 때문에 그 범주를 정하기가 매우 어렵지만 각국에 따라 다음과 같이 휘발성 유기화합물을 정의하고 있다.

   

(1) 미국의 VOCs 정의: EPA(40 CFR 51.100 February 3, 1992)

  VOCs는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산, 금속성 탄산염 및 탄산 암모늄을 제외한 탄소화합물로서 대기 중에서 화학반응에 관여하는 화합물이다. 단 메탄, 에탄, 메틸클로라이드, 메틸클로로포름, 클로르플로르탄소류 및 퍼플로르탄소류 등 광화학 반응성이 낮은 화합물은 제외한다.

   

(2) 일본 탄화수소류 대책 지도지침

  탄화수소는 탄소화합물 중 다음에 열거한 유기화합물 또는 유기화합물만으로 생성되는 혼합물질이다.

가. 원유, 가솔린, 나프타 및 항공터빈 연료유 4호

나. 가 이외의 물질로 단일물질은 비점이 1기압에서 150℃이하인 물질, 혼합물질은 1기압에서 5% 유출점이 150℃이하인 물질.  

     단 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산 및 그 염류, 메탄, 에탄, 트리클로로에탄 및 트리클로르트리플로르에탄 등 광화학반응성이 없는

     물질은 제외한다.

(3) 유럽의 VOCs Control Council Directive 94/63/EC

    레이드 증기압(Reid vapor pressure, RVP)이 27.6kPa(4.01psia)이상인 석유류 제품(첨가제 유무에 무관)으로 LPG는 제외된다.

   

(4) 국내

  환경부는 '95년 12월 개정된 대기환경보전법에서 '휘발성 유기화합물의 규제'항을 신설하고 휘발성 유기화합물의 범주를 다음과 같이 정하고 있다. (대기환경보존법 제 39조)

  '휘발성 유기화합물'이란 다음 각 호의 탄화수소류 중 레이드 증기압이 10.3 kPa(1.5 psi) 이상인 석유화학제품, 유기용제 기타물질로서 환경부 장관이 정하여 고시하는 물질로 정의하고 있다.

  '98년 7월 16일 환경부 고시에 따르면 총31종의 화합물이 휘발성 유기화합물질의 규제제품 및 물질로 발표되었다. 이를 표 1에 나타내었다.

   

 표 1. 휘발성 유기화합물질의 규제제품 및 물질 (전문개정 1998. 7.16 환경부고시 제1998-77호) 

   

  

제품 및 물질명

  

분자식

CAS No.

1

아세트알데히드

Acetaldehyde

CH3CHO

75-07-0

2

아세틸렌

Acetylene

C2H2

74-86-2

3

아세틸렌 디클로라이드

Acetylene Dichloride

C2H2C12

540-59-0

4

아크롤레인

Acrolein

C3H4O

107-02-8

5

아크릴로니트릴

Acrylonitrile

C3H3N

107-13-1

6

벤젠

Benzene

C6H6

71-43-2

7

1,3-부타디엔

1,3-Butadine

C4H6

106-99-0

8

부탄

Butane

C4H10

106-97-8

9

1-부텐, 2-부텐

1-Butene, 2-Butene

C4H8[CH3CH2CHCH2)], C4H8[CH3(CH)2CH3]

106-98-9

107-01-7

10

사염화탄소

Carbon Tetrachloride

CCl4

56-23-5

11

클로로포름

Chloroform

CHCl3

67-66-3

12

사이클로헥산

Cyclohexane

C6H12

10-82-7

13

1, 2-디클로로에탄

1,2-Dichloroethane

C2H4Cl2[Cl(CH2)2Cl]

72-54-8

14

디에틸아민

Diethylamine

C4H11N[(C2H5)2NH]

109-89-7

15

디메틸아민

Dimethylamine

C2H7N

124-40-3

16

에틸알콜(공업용에한함)

Ethyl Alcohol

C2H5OH

64-17-5

17

에틸렌

Ethylene

C2H4

74-85-1

18

포름알데히드

Formaldehyde

HCHO

50-00-0

19

n-헥산

n-Hexane

C6H14

110-54-3

20

이소프로필 알콜

Isopropyl Alcohol

C3H8O[(CH3)CHOHCH3]

67-63-0

21

메탄올

Methanol

CH3OH

67-56-1

22

메틸에틸케톤

Methyl Ethyl Ketone

C4H8O[CH3COCH2CH3]

78-93-3

23

메틸렌클로라이드

Methylene Chloride

CH2Cl2

75-09-2

24

엠티비이(MTBE)

Methyl Teriary Butyl Ether

CH3OC(CH3)2CH3

  

   

25

프로필렌

Propylene

C3H6

 115-07-1

26

프로필렌옥사이드

Propylene Oxide

C3H6O

 75-56-9

27

1, 1, 1-트리클로로에탄

1,1,1-Trichloroethane

C2H3Cl3

 71-55-6

28

트리클로로에틸렌

Trichloroethylene

C2H2Cl3

 79-01-6

29

휘발유

  

   

  

  

30

납사

  

  

  

   

   

   

31

원유

  

  

  

   

   

   

  비고: CAS No.는 Chemical Abstracts Service Registry Numbers를 말한다.

2. 휘발성 유기화합물의 특성

  휘발성 유기화합물이 다른 유해 대기오염물질과 구분되는 가장 큰 특성은 대기에서 질소산화물 존재하에 하이드록시 라디칼(OH)과 연쇄반응에 참여하여 오존을 포함한 광화학 산화물을 생성시키는 것으로 다음은 휘발성 유기화합물이 대류권 오존생성의 근원임을 나타내는 주요 반응을 간단히 나타낸 것이다.

   

  일반적으로 휘발성 유기화합물은 OH와 반응하여 퍼옥시 탄화수소라디칼(RO2)를 생성한다.

   

  생성된 RO2는 NOx 존재하에서 NO와 반응하여 OH 재생연쇄반응을 형성한다. 여기서 RO는 옥시라디칼, R'C(O)R"은 휘발성 유기화합물에서 유도된 알데히드, 케톤등의 카르보닐 화합물이다.

   

  NO의 산화반응에 의해 형성된 NO2는 광화학 반응에 의해 오존을 생성시키게 된다.

   

  결국 대기중에서 휘발성 유기화합물은 NOx와의 광화학 반응에 의해 오존과 산화물(알데히드, 케톤류 등)을 생성시키는 전구물질(precursor)로 작용하므로 오존과 관련지어 휘발성 유기화합물을 광화학반응성의 정도로 평가하는 것이 일반적이며 규제대상 휘발성 유기화합물을 규정하는데도 활용된다. 휘발성 유기화합물이 대기중 광화학 반응에 참여하여 오존오염을 유발하는 정도를 오존생성능력(photochemical ozone creation potentials, POCP)이라 하는데 몇가지 제안된 POCP 평가방법중 휘발성 유기화합물이 대기중의 하이드록시 라디칼(OH)과 반응하는 정도에 의한 UCR법이 일반화되어 있다. 미국 EPA에서는 UCR법에 의해 에탄을 오존 비반응성 휘발성 유기화합물로 분류하고 에탄과 OH와의 반응성을 기초로 규제대상 휘발성 유기화합물을 선정하고 있는데 에탄보다 광화학 반응성이 큰 물질에 대부분의 석유류 제품과 유기용제가 포함되어 있어 국가마다 이들 화합물을 배출하는 배출원에서의 저감계획을 수립하고 있다.

  대기 중에서 휘발성 유기화합물의 광화학 반응성을 평가하는 또 하나의 방법은 OH 라디칼과의 반응속도이다. 한 지역의 오존농도를 낮추기 위해서는 반응성이 큰 휘발성 유기화합물의 배출감소가 우선시 되어야 하나 할로겐화 탄화수소류와 같이 광화학 반응성은 낮지만 대기 중 수명이 길어 지구적인 오존오염문제를 야기시키는 휘발성 유기화합물도 있어 오존문제 특성상 반응성이 비교적 작은 휘발성 유기화합물에 대해서도 소멸조치를 취하지 않으면 안된다. 따라서 휘발성 유기화합물은 총량삭감을 규제목표로 하는 것이 일반적이나 광화학 반응성이 큰 짧은 수명의 화합물을 감소시키는 것과 반응성은 상대적으로 작으나 긴 화합물을 감소시키는 것 중 어느 것이 오존저감에 더 효과가 있는지는 지역마다 오존오염의 심각성에 따라 달라질 것이다. 한편 전체 탄화수소의 상당부분을 차지하는 메탄은 광화학 반응성이 낮아 휘발성 유기화합물로 분류되지는 않지만 양 자체가 많고 지구온난화를 유발하는 원인물질로 알려져 있어 주목의 대상이 되고 있다.

  휘발성 유기화합물은 광화학 반응에 의해 오존이나 PAN과 같은 2차유해물질을 생성시키기도 하지만 방향족 탄화수소나 할로겐화 탄화수소와 같이 그 자체로 인체에 유해한 휘발성 유기화합물질도 있는데 많은 휘발성 유기화합물질이 작업장에서의 만성적 건강문제에 영향을 주는 것으로 밝혀졌으며, 장기간의 동물생체실험을 통해 발암물질로 밝혀진 휘발성 유기화합물질도 많다. 이와 같이 자체로 유해한 휘발성 유기화합물의 목록과 그들의 인체유해도를 표 2에 나타내었다. 대부분의 인체에 유해한 휘발성 유기화합물질이 방향족 화합물과 할로겐화 화합물에 해당함을 알 수 있다.

   

 표 2. 유해한 휘발성 유기화합물의 인체 유해도

휘발성 유기화합물

인체 유해도

 Acetaldehyde*

 피부, 눈, 점막 및 기관지에 자극성, 마취성 물질

 Acetamide

 피부, 눈에 자극 및 각막에 피해

 Acetonitrile*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 위해, 피부, 눈, 코, 목에 자극적

 Acetophenone

 복막 및 피하계통에 독극물, 피부 및 눈에 심한 장애, 돌연변이가능

 Acrolein*

 최루성 물질, 흡기,섭취,피부흡수시 독성가능성

 Acrylamide

 섭취 및 흡기시 독성, 신경독성제,  가열시 질소산화물, 암모니아 등 방출

 Acrylic acid*

 부식성 물질,흡기,섭취,피부흡수시 위해

 Acrylnitrile

 흡기, 섭취, 피부흡수시 극히 위험, 최루성물질, 분해가열시 극도유해 가스 방출

 Allyl chloride*

 흡기, 섭취, 피부흡수시 매우 위험, 최루성물질

 Aniline*

 흡기, 섭취, 피부흡수시 위험,  체내축적현상, 강한 독성 및 allergin

 Benzene*

 흡기, 섭취, 피부흡수시 극히 위험, 피부, 눈, 코, 목에 피해, 발암물질

 Benzotrichloride*

 흡기시 위험, 부식성 및 자극성

 Benzyl chlroride*

 용식성 및 극도의 자극성 물질, 접촉시 피부, 눈, 점막에 화상증세, 최루성

 1,3-Butadiene*

 고농도에서 자극성,마취성 물질,피부로 흡수가능

 Caprolactam*

 자극성

 Chlorobenzene*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 위해, 강한 마취성

 Chloroform*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 유독, 자극성

 Chloroprene*

 섭취시 유해, 흡기시 일반독성, 돌연변이성, 호흡기장애, 중추신경장애

 Cresols*

 피부흡수시 매우 위험, 인체에 용식성 및 자극성

 Cumene

 섭취시 일반독성, 흡기 및 피부접촉시 약한독성, 냄새감각 및 신경계  장애

 Dizaomethane*

 실험실상 종양성, 발암성, 돌연변이성, 흡기시독성강함, 폐수종

 1,4-Dichlorobenzene*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 유독, 자극성 및 조직파괴

 Diethanolamine*

 용식성, 독성 및 피부염증

 Diethyl sulfate*

 피하주사시 독약, 섭취, 피부접촉시, 흡기시 일반독성, 발암물질, 자극성

 Dimethyl sulfate

 흡기, 섭취, 정맥주사시 독약, 실험실 발암성, 종양성, 기형성, 돌연변이성, 용식성

 Epichlorohydrin*

 용식성이며 피부에 자극성, 흡기, 섭취, 피부접촉시 유독

 Ethyl acrylate*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 위험, 최루성, 자극성, 용식성

 Ethyl benzene

 자극성, 최루성, 흡기, 섭취, 피부접촉시유해, 고농도에서 마취성

 Ethylene dichloride*

 섭취, 흡기, 피부접촉 독성, 피부, 눈, 기관지에 자극성

 Ethylene oxide*

 흡기시 자극성

 Hexane*

 자극성이며 고농도시 혼수상태

 Methanol

 자극성이며 독성, 피부를 통해 흡수, 졸도야기

 Methyl chlroride*

 피부로 흡수가능, 독성, 자극성

 Methyl ethyl ketone*

 흡기, 섭취, 피부흡수시 유해

 Methyl methacrylate*

 최루성, 자극성, 감광성

 Methylene chloride*

 모든 경로에 대해 위해, 자극성, 피부로 쉽게 흡수

 Nitrobenzene*

 피부로 쉽게 흡수, 접촉시 자극성, 증기는 독성

 4-Nitrophenol

 소화, 흡기, 피부흡수시 독성, 가열분해시 자극성 및 용식성

 2-Nitropropane

 자극성

 Phenol*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 치명적, 자극성, 용식성

 Phenylene diamine

 자극성, 섭취 또는 흡기시 유독

 Propionaldehyde*

 독성이며 자극성

 Propylene dichlororide*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 유독, 자극성, 고농도에서 졸도

 Propylene oxide

 섭취, 흡기, 피부접촉시 일반독성, 혈액, 피부, 호흡계에 피해, 자극성

 Styrene

 자극성, 고농도시 졸도, 가열분해시 매우연기 방출

 Styrene oxide*

 용식성, 화상, 섭취, 흡기, 피부흡수시 독성, 피부에 서서히 흡수

 1,1,2,2-Tetrachloroethane*

 섭취, 흡기, 피부흡수시 매우 독성, 모든경로에 대해 흡수, 용식성

 Tetrachloroethylene*

 피부, 눈, 코, 목에 자극성, 최루성, 고농도시 졸도

 Toluene*

 독성, 자극성, 흡시, 섭취, 피부흡수시 유독, 가열분해시 유독가스 방출

 2,4-Toluene diamine*

 눈, 피부에 염증, 피부에흡수, 암모니아방출, 동물실험시 발암성

 1,2,4-Trichlorobenzene

 섭취, 흡기, 피부흡수시 유독, 피부, 눈, 폐에 자극성

 Trichloroethylene*

 흡기, 섭취, 피부접촉시 독성, 자극성, 피부흡수가능성

 Triethylamine

 독성, 심한자극성, 눈물분비

 2,2,4-Trimethylpentane

 고농도시졸도, 가열분해시 매운연기 및 자극성연기방출, 독성

 Vinyl acetate

 독성이며 가열분해시 졸도

 Vinyl bromide*

 독성이며 자극성

 Vinyl chloride

 독성이며 자극성

 Vinylidene chlroride*

 독성, 자극성, 최루성, 고농도시 졸도

 Xylenes

 자극성이며 섭취시 유독, 고농도시 졸도

 Formaldehyde

 피부,눈,점막에 자극성, 호흡경로에 자극성, 피부에 흡수가능, 열분해시 CO 방출

* : 가열시 유해가스를 발생시키는 휘발성 유기화합물질

 

3. 국내 휘발성 유기화합물의 규제 현황 및 전망

  국내의 휘발성 유기화합물 관련 규제는 '95년 대기환경보전법에 규제 관련 근거를 마련하였으며 '99년부터 대기환경보전법 제 8조의 2의 규정에 의한 대기환경 규제지역에서 휘발성 유기화합물을 규제토록 되어 있다. 현재 국내의 휘발성 유기화합물 관련 규제는 대기환경 규제지역과 특별 대책지역으로 나누어 볼 수 있으며 대기환경 규제지역은 광역규제가 필요한 대도시 및 공단 지역을 대상으로 하며 주로 오존의 생성에 기여하는 광화학 반응성 물질의 규제에 중점을 두고 있다. 국내 대기환경보전법상에 명시된 오존의 환경기준은 8시간 평균 0.08ppm이하, 1시간 평균은 0.1ppm 이하이며 특히 l시간 평균치의 경우 연간 3회 이상 그 기준을 초과하여서는 안 된다고 규정되어 있다.

  1988년부터 1994년까지 환경부에서 측정한 자동 측정망의 오존오염도 자료를 활용하여 분석한 결과에 의하면 대부분 서울, 신도시 등 수도권지역과 공단 지역이 단기기준 3회 이상 초과되는 것으로 나타났으며 주요도시의 단기환경기준 초과횟수는 매년 증가( '90년 31회, '94년 54회 ) 추세에 있다. 1994년의 경우 국내 오존환경기준 미 달성 지역(단기기준 3회 이상 초과지역)으로 분류될 수 있는 지역은 13개 지역(서울, 수원, 안양, 성남, 인천, 부천, 광명, 구리, 대구, 김천, 여천, 여수, 광양 )으로 나타났다. 오존의 단기환경기준 초과지역과 횟수는 휘발성 유기화합물의 주요배출원인 자동차운행과 용제사용의 급증으로 증가될 것으로 예상된다. 현재 대기환경규제지역에서의 규제제품 및 물질은 32종이다. 특별대책지역은 주로 공단을 끼고 있는 배출원의 규제에 중점을 두고 지정 및 규제가 되고 있으며 현재 '96년 여천산업단지 지역과 '97년 울산, 온산산업단지 지역이 규제대상으로 되어 있다. 이들 지역에서는 광화학 반응성 물질과 인체 유해성 물질을 대상으로 규제가 되고 있으며 규제대상 제품 및 물질의 수도 47개로 대기환경규제지역보다도 많은 실정이다. 그리고 '97년 12월 대기환경보전법 시행령 제39조 제1항을 개정하여 휘발성 유기화합물의 정의를 탄화수소류 중 레이드 증기압이 27.6 kPa 이상인 물질에서 10.3 kPa 이상인 물질로 강화하고 제 2항에 주유소를 추가하여 2004년부터 규제토록 하는 등의 관련 규제가 확대, 강화되고 있는 실정이다. 환경부의 향후 휘발성 유기화합물 관련 관리 지침은 특별대책지역의 경우 수처리 설비의 경우 규제 완화와, 방지설비나 후 처리설비의 도입에 외자가 필요한 경우 규제의 유예를 검토 중이다. 그리고 규제지역의 확대 및 규제수단, 규제물질의 지정 등의 경우는 연구용역을 통해서 재조정할 계획이다.

  대기환경규제지역의 경우는 오존농도 달성지역과 오존농도 미달성 지역으로 구분하여 미달성 지역의 경우 연도별 감축목표를 정하여 이를 달성할 수 있도록 휘발성 유기화합물에 대하여 규제 예정이다. 대기환경보전법 제 28조 2항에 명시된 '휘발성 유기화합물질의 규제' 규정및 동법 시행령, 시행규칙에 구체적인 VOC 규제대상물질, 규제지역, 규제시설 및 휘발성 유기화합물 방지시설의 설치기준 등을 준비중이다. 동법 제 28장 2항의 내용은 다음과 같다.

   

가. 대기환경규제지역 안에서 휘발성 유기화합물질을 배출하는 시설로서 대통령령이 정하는 시설을 설치하고자 하는 자는 환경부령

     이 정하는 바에 따라 관할 시도지사에게 신고하여야 한다.

   

나. 제 1항의 규정에 의한 시설을 설치하고자 하는 자는 휘발성 유기화합물질의 배출을 억제 또는 방지하는 시설을 설치하는 등 휘발

     성 유기화합 물질의 배출로 인한 대기환경상의 피해를 방지하기 위한 조치를 하여야 한다.

   

다. 제 2항의 규정에 의한 휘발성 유기화합물의 배출을 억제방지하기 위한 시설 설치의 기준등에 관하여 필요한 사항은 환경부령으로

     정한다.

   

라. 시도지사는 제 2항의 규정을 위반하는 자에 대하여 휘발성 유기화합물질을 배출하는 시설 또는 그 배출의 억제방지를 위한 시설

     의 개선 등 필요한 조치를 명할 수 있다. 제 28조 2항에서 '대통령령이 정하는 시설'이라 함은 지금까지 배출허용기준 규제대상에

     서 제외되어 왔던 석유 저장시설 및 출하시설, 주유소, 도장시설, 인쇄시설 및 세탁시설등이 새로운 규제대상에 포함되었다. 철강

     비철금속 제조업의 경우는 유기용제 사용시설, 유류유기용제 및 유기용제 함유물질 저장시설이 해당된다고 볼 수 있다.

   

  환경부에서 '휘발성 유기화합물질의 규제'신설과 함께 마련한 각 배출원별 휘발성 유기화합물질 배출 억제, 방지시설에 관한 기준등(제64조 관련)의 주요 내용을 살펴보면 다음과 같다.

   

  석유정제 및 석유화학제품제조업의 제조시설의 경우는 펌프, 압축기, 압력완화장치, 검사용 시료채취장치, 배수 및 집수조, 중간집수조(junction box), 하수구(sewer line)등에서의 누출이 최대한 방지될 수 있도록 규정을 하고 있으며, 폐수처리장의 유수 분리조나 저장탱크는 부유지붕을 설치, 운영하거나 상부덮개를 설치하여야 하며 상부덮개를 설치한 경우에는 덮개와 유체표면과의 사이의 공간에서 발생된 휘발성 유기화합물을 포집, 처리할 수 있는 시설을 설치하거나 제어할 수 있는 제어시설을 설치, 운영하여야 한다.

  저장시설의 경우는 내부부상지붕(internal floating roof)형 저장시설, 외부부상지붕(external floating roof)형 저장시설, 기존의 고정형 지붕형(fixed roof) 저장시설의 경우를 각각 구분하여 휘발성 유기화합물질의 대기 중으로 직접 배출 방지를 자세하게 규정하였다. 이외에도 출하시설, 저유소, 세탁시설 등에 관련된 배출원별 관리방안도 마련되어 있다.

   

   

   

   

출처: <http://user.dankook.ac.kr/~enerdine/jaryo4.htm>

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휘발성 유기화합물

   

   

가. 성상

   

  (1) 정의 : 휘발성유기화합물(VOC)은 증기압이 높아 대기중으로 쉽게 증발되고, 대기중에서 질소산화물과 공존시 태양광의 작용을 받아 광화학반응을 일으켜 오존 및 PAN 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질의 총칭이다. 현재 국내에서는 탄화수소류중 레이드 증기압이 10.3 킬로파스칼 (또는 1.5 psia)이상인 석유화학제품유기용제 또는 기타 물질로 정의되어 있다. VOC는 수많은 화합물의 총칭이고, 발생원도 다양하여 그 범주를 정하기는 어렵지만 미국 및 일본에서는 다음과 같이 정의하고 있다.

    (가) 미국 EPA(40 CFR 51.100, February 3, 1992) :  VOC는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산, 금속성 탄산염 및 탄산 암모늄을 제외한 탄소화합물로서 대기중에서 태양광선에 의해 질소산화물(NOx)과 광화학적 산화반응을 일으켜 지표면의 오존농도를 증가시켜 스모그현상을 일으키는 유기화합물질이다. 대표적인 물질들로서 벤젠, 톨루엔, 프로판, 부탄, 헥산 등 광화학반응성이 에탄보다 큰 318종의 물질과 이들 물질이 포함된 진증기압(True Vapor Pressure : TVP)이 1.5psia 이상인 석유화학제품 및 유기용제 등이다. 단 메탄, 에탄, 메틸클로라이드, 메틸클로르포름, 클로르플로르탄소류 및 퍼플로르탄소류 등 광화학반응성이 낮은 화합물은 제외한다.

    (나) 일본 탄화수소류 대책 지도지침 : 탄소화합물중 일산화탄소, 이산화탄소 , 탄산 등 염류를 제외한 유기화합물질(단, 메탄은 제외)로 다음의 화합물이 해당된다.

      1) 원유, 가솔린, 나프타 및 항공터빈연료유 4호(JP-4) : 원유 등 석유제품

      2) 1) 이외의 물질로 단일물질은 비점이 1기압에서 섭씨 150oC 이하인 물질, 혼합물질은 1기압에서 5퍼센트 유출점이 섭씨 150oC 이하인 물질,  단 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산 및 그 염류, 메탄, 에탄, 트리클로로에탄 및 트리클로르트리플로르에탄 등 광화학반응성이 없는 물질은 제외한다.

    (다) 유럽(VOC Control Directive 94/63/EC)

  레이드증기압(Reid Vapor Pressure : RVP)이 27.6kPa(4.01 psia) 이상인 석유류 제품(첨가제 유무에 무관)으로 액화석유가스는 제외한다.

   

  (2) 특징 : 휘발성유기화합물은 산업체에서 많이 사용되고 있는 용매와 화학 및 제약공장 플라스틱의 건조공정에서 배출되는 유기가스 등까지 매우 다양하며, 저비점 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족화합물등 우리 생활주변에서 흔하게 사용되는 탄화수소류들이 거의 VOC이다. VOC는 독성화학 물질이고(특히 방향족화합물 및 할로겐화 탄화수소물질), 광화학산화물의 전구물질이며(olefin류의 탄화수소가 광화학반응성이 큼) 성층권의 오존층 파괴물질이기도 하며 또한 지구온난화에도 영향을 미치는 물질이기도 하다.

   

  (3) 규제대상 VOC : 현재 국내 환경부에서 규제대상 VOC로 고시하고 있는 물질(환경부고시, '98. 7.1.)은 레이드 증기압, 광화학반응성, 물질사용량, 발암성등 유해성을 감안하여 31개를 선정하여 규제하고 있으며 앞으로 규제대상 물질을 점차로 확대하여 나갈 계획으로 있다. 표 3.9.1에 국내에서 규제하고 있는 31종의 VOC 물질들을 나타내었고 표 3.9.2와 표 3.9.3에는 유럽 및 미국에서의 오존생성 전구물질인 VOC를 나타내었다.

   

   

표 3.9.1  국내의 규제대상 VOC 물질 (31종)

   

Acetaldehyde

Acetylene

Acetylene dichloride

Acrolein

Acrylonitrile

Benzene

1,3-Butadiene

Butane

1-Butene, 2-Butene

Carbon Tetrachloride

Chloroform

Cyclohexane

1,2-Dichloroethane

Diethylamine

Dimethylamine

Ethyl Alcohol

Ethylene

Formaldehyde

n-Hexane

Isopropyl Alcohol

Methanol

Methyl Ethyl Ketone

Methylene Chloride

Methyl Tertiary Bytyl Ether

Propylene

Propylene Oxide

1,1,1-Trichloroethane

Trichloroethylene

휘발유

납사

원유

  

   

표 3.9.2  Preliminary European list of target VOC ozone precursors. (26종)

   

  Ethane

1-Butene

Isoprene

Ethyl Benzene

  Ethylene

trans-2-Butene

n-Hexane

o-Xylene

  Acetylene

cis-2-Butene

2-Methylpentane

m-Xylene

  Propane

n-Pentane

3-Methylpentane

1,2,4-Trimethylbenzene

  Propene

i-Pentane

n-Heptane

1,3,5-Trimethylbenzene

  n-Butane

trans-2-Pentane

Benzene

  

  i-Butane

cis-2-Pentene

Toluene

  

   

표 3.9.3 US EPA list of target VOC ozone precursors. (55종)

   

  Ethene

2-Methyl-2-butene

trans-2-Hexene

2-Methylheptane

  Ethylene

Cyclopentene

cis-2-Hexene

3-Methylheptane

  Ethane

trans-2-Pentene

Methylcyclopentane

n-Octane

  Propylene

3-Methyl-1-pentene

2,4-Dimethylpentane

Ethyl benzene

  Propane

1-Pentene

Benzene

m-Xylene

  iso-Butane

cis-2-Pentene

Cyclohexane

p-Xylene

  n-Butane

2,2-Dimethylbutane

2-Methylhexane

Styrene

  trans-2-Butene

3-Methylpentane

2,3-Dimethylpentane

o-Xylene

  1-Butene

2-Methylpentane

3-Methylhexane

n-Nonane

  iso-Butene

2,3-Dimethylbutane

2,2,4-Trimethylpentene

iso-Propylbenzene

  cis-2-Butene

Isoprene

n-Heptane

n-Propylbenzene

  Cyclopentane

4-Methyl-1-pentene

Methylcyclohexane

1,3,5-Trimethylbenzene

  iso-Pentane

2-Methyl-1-pentene

2,3,4-Trimethylpentane

1,2,4-Trimethylbenzene

  n-Pentane

n-Hexane

Toluene

  

나. 자연계분포(환경용량) 및 오염원

   

  (1) 자연적 배출원

    (가) 습지 등 혐기성 조건하에서 박테리아의 분해를 통해서 메탄이 생성되어 배출되거나

    (나) 수목류로부터는 terpene 등이 배출되며

    (다) 초지(grass land)에서는 주로 ester와 ketone 등이 배출된다.

   

  (2) 인위적 배출원

    (가) 고정배출원(점오염원, 면오염원)

  용제를 사용하는 도장시설, 석유정제 및 석유화학제품 제조시설, 정유사 및 저유소의 저장시설과 출하시설 및 주유소, 세탁소 및 인쇄소 등 면오염원에서도 일부분 배출된다. 또한 인간의 일상생활과 밀접한 관계가 있는 소비상품(예 : 실내공기 청정물질, 스프레이), 건축자재(예 : 페인트, 접착제) 등에서도 배출된다.

    (나) 이동배출원

  자동차, 기차, 선박, 비행기 등의 배기가스에도 다량 포함되어 있다.

   

  (3) 배출원별 VOC 배출량

     국가마다 약간씩 차이는 있지만 일반적으로 이동배출원인 자동차에서 30~40%, 도장시설등 용제를 다량 사용하는 시설에서 30~40%, 주유소 및 석유 저장.출하시설에서 10~20% 를 차지하며, 세탁소 및 기타 배출원에서 나머지 10~20% 정도가 배출되고 있다.

   

다. 독성 영향

   

  (1) VOC가 유발하는 최대효과는 NOx 존재하에서 OH 라디칼 연쇄반응에 관여하여 오존을 시발로하는 광화학적 산화성 물질을 생성하는 것인데 일반적으로 VOC의 대기중 광화학반응은 다음과 같이 표시될 수 있다.

   

         VOC + 2NO + 2O2 R'C(O)R" + 2NO2   

         NO2 +  hv (<400nm) NO + O

         O + O2 + M O3 + M

        

         VOC + 3O2 R'(C(CO)R" + 2O3

   

  (2) 휘발성유기화합물들은 물질에 따라 광화학스모그을 유발시키는 정도가 다른데 이러한 대기중에서의 광화학반응성 정도는 일반적으로 에틸렌을 기준물질(POCP = 100)로 하여 오존생성능력(POCP : photochemical ozone creating potential )으로서 표현되며 개별 화합물들의 POCP는 표 3.9.4와 같다. 표에서 살펴보면

    (가) 1,2,4-Trimethylbenzen 및 Acrolein이 120으로 제일 높은 POCP 값을 나타내고 있고

    (나) 일반적으로 올레핀 탄화수소류와 방향족 탄화수소류가 높은 POCP 값을 나타낸다.

    (다) 한편, 메탄 및 클로르포름 등 할로겐화탄화수소류는 낮은 POCP 값을 나타낸다.

    (라) Benzaldehyde는 다른 VOC 들과는 달리 대기중의 NOx와 반응하여 Peroxybenzoyl Nitrate를 생성하는데 이 물질은 대기중의 질소산화물을 감소시켜 오존생성을 억제시키므로 POCP 값이 음수(-35)로 나타나고 있다.

  (3) 대류권 오존생성에 영향을 미치는 VOC는 광화학반응성이 높은 물질이 문제가 되는데, 반응성을 평가하는 수법의 기준이 되는 것은 OH 라디칼과의 반응속도이다. 표 3.9.5 에 주요 VOC의 반응속도와 대기중의 존재시간(반감기)를 나타내었는데 표에서 알수 있듯이 염소계용제는 광화학반응성은 낮지만 대기중 수명이 길어 오존층 파괴, 지구온난화 유발물질로 인식되고 있고, 또한 인체에 대한 직접적인 발암성도 더 큰 것으로 나타나고 있다.

    

  (4) 방향족 탄화수소와 할로겐화탄화수소 등은 그 자체로서 건강에 유해하며, 특히 다고리방향족 탄화수소류는 대기중에 미량으로 존재하더라도 발암가능성이 있다. 발암성이 인정되는 몇가지 VOC에 대한 발암위험성을 표 3.9.6에 나타내었다.

   

 표 3.9.4 몇몇 VOC의 오존생성능력(POCP) (1991)

   

VOC

POCP

VOC

POCP

Alkanes

Methane

Ethane

Propane

n-Pentane

Isopentane

n-Hxane

2,3-Dimethylbutane

Branched C12 alkanes

   

Cycloalkanes

Cyclopentane

Methylcyclopentane

Cyclohexane

   

Olefins

Ethylene

Propylene

1-Butene

2-Butene

1-Pentene

2-Methylbut-2-ene

1,3-Butadiene

Isoprene

α-Pinene

β-Pinene

   

Acetylenes

Acetylene

   

  1

 10

 40

 40

 30

 50

 40

 40

   

   

 50

 50

 25

   

   

100

105

 95

100

 70

 80

105

100

 50

 50

   

   

 15

Aromatic hydrocarbons

Benzene

Toluene

Ethybenzene

0-Xylene

m-Xylene

p-Xylene

1,2,3-Trimethylbenzene

1,2,4-Trimethylbenzene

C10-Trisubstituted benzene

   

Ozygenated hydrocarbons

Formaldehyde

Acetaldehyde

Propinonaldehyde

Acrolein

Benzaldehyde

Acetone

Methanol

Ethanol

n-Oropanol

   

Chlorinated hydrocarbons

Methylene chloride

Choroform

Methyl chloroform

   

   

  

   

 20

 55

 60

 65

105

 90

115

120

115

   

   

 40

 55

 65

120

-35

 20

 10

 25

 45

   

   

 1

 1

 0

   

   

   

  표 3.9.5. 주요 VOC의 반응속도와 대기중의 존재시간(반감기)

   

화   합   물

반응속도(cm3/molc.sec)

대기중 수명 τ(일)

 n-헥산

 n-헵탄

 초산에테르

 벤젠

 톨루엔 

 에틸벤젠

 o-크실렌

 m-크실렌

 p-크실렌

 사염화탄소

 1,1,1-트리클로로에탄

 트리클로로에틸렌

 테트라클로에틸렌

5.58 x 10~12

7.2  x 10~12

1.82 x 10~12

1.28 x 10~12

6.19 x 10~12

7.5 x 10~12

14.7 x 10~12

24.5 x 10~12

15.2 x 10~12

1.0 x 10~15

1.19 x 10~13

2.36 x 10~12

1.67 x 10~13

2.07 

1.61 

6.36 

9.04 

1.87 

1.54 

0.79 

0.47 

0.76 

(31년)

97.26 

4.90 

69.31 

   

표 3.9.6  주요 VOC에 대한 발암위험 

   

  

환경농도1

(μg/m3)

실험방법

발암위험2

단위위험

(U.S.EPA)

 벤젠

   

   

 클로로포름

                     

   

   

 트리크로로에틸렌

                      

   

   

 테트라크로로

 에틸렌

                      

   

 사염화탄소

                       

   

   

 1,2-디클로로에탄

   

 벤조피렌

대표치 16.35

최대치 68.71

   

대표치  0.30

최대치  3.37

(도시지역 0.79)

   

대표치  0.50

최대치  8.81

(도시지역 2.43)

   

대표치 0.07

최대치  4.18

(도시지역 2.68)

   

대표치  0.17

최대치  0.97

(도시지역 0.88)

   

(도시지역 0.25)

   

대표치 0.001

최대치 0.008

흡입

   

   

경구

   

   

   

흡입

   

   

   

흡입

   

   

   

경구 

   

    

      

경구

130.8

549.7

   

 10.2

114.6

(26.9)

   

  0.4

  7.8

(2.1)

   

  0.7

 41.8

(26.8)

   

  3.7

 21.3

(19.4)

   

(4.8)

   

  3.3

 26.4

8.0 x 10~6

   

   

2.3 x 10~6

   

   

   

1.3 x 10~5

   

   

   

4.8 x 10~7

   

   

   

1.5 x 10~5

   

   

   

2.6 x 10~5

   

3.3 x 10~3

   

   

   

  1 : (도시지역)은 인구 백만이상의 도시의 평균치

  2 : 백만명당 발생가능한 위험성

   

   

   

   

라. 규제 법규 및 각종 기준

  (1) 한국의 휘발성유기화합물 규제 현황

 (가) 점오염원 (대형배출원)

 1) 레이드증기압 기준을 삭제하고

 2) 도장, 세정, 저장등 대형배출원(제조업)으로 업종 특성에 맞게 배출억제방지시설 설치기준으로 규제(대기환경보전법 28조의2)하며

 3) 휘발성유기화합물질에 대한 규제가 1999년부터 본격적으로 시작되는 점을 감안, 대기오염물질배출시설(대기환경보전법 별표 2) 이상의 규모인 배출시설을 우선적으로 규제키로 한다.

 (나) 비점오염원

 1) 주유소세탁소정비소인쇄소등 소형배출시설과 건물도장, 아스팔트 포장, 폐기물 매립장등의 배출원 중에서

   가) 유해성이 큰 물질을 다량 배출하는 주유소세탁소정비소를 우선 규제하고

   나) 건물도장등 비점오염원은 수용성페인트로 전환, 용제사용 저감 및 대체 등 오염예방을 유도한다.

 (다) 이동오염원

 1) 자동차에서 배출되는 증발가스를 제작차에 대한 테스트 기준을 통해 미국, 일본,유럽과 동일한 수준으로 관리(대기환경보전법 시행규칙 별표 20)하며

 2) 지방자치단체별로 운행차대상 정기검사(Inspection and Maintenance), 지역 자동차운행량 삭감계획(5부제등)등을 수립시행 예정으로 있다.

   

  (2) 미국의 휘발성유기화합물 규제 현황

    (가) 미국에서는 연방 대기정화법(CAA)이 1977년 개정되면서 년간 100톤 이상의 VOC를 배출하는 대규모 발생원에 대하여 배출을 제한하고 있고

    (나)  각주는 환경기준을 달성하기 위하여 법을 제정할때 지침으로서 11개 업종에 대하여 제어 기술가이드라인(CTG)을 정하였으며, 이들 업종중 기존배출원에 대하RACT (Reasonable Available Control Technology : 합리적이용가능제어기술)을 적용하고 있다.

    (다)  한편 환경에 중대한 영향을 미치는 다량의 오염물질을 배출하는 주요 배출원에 대해서는 NSPS(New Source Performance Standard : 신규발생원실시기준)을 제정하여 적용하고 있으며

    (라)  1990년 CAA가 개정되면서 오존환경기준 미달성지역을 대폭 해소하기위해 지역을 5 단계로 구분하고 그 수준에 대응하는 RACT를 적용받는 대상의 규모를 종래 100톤에서 최저 10톤으로 하여 규제를 강화하였으며, 자동차 등 이동배출원에 대한 규제를 강화하였다.

     (마) 주유소인 경우 주유시 VOC 회수가 의무화되어 대부분의 주에서 실시하고 있고, 연방오존기준치 0.12 ppm 미달성지역중 일부에서는 자동차에서 배출되는 VOC 회수를 요구하고 있다.

   

  (3) 일본의 휘발성유기화합물 규제 현황

  일본에서는 각 현마다 탄화수소류 대책 지도지침을 제정.운영하여 VOC를 관리하고 있는데, VOC를 배출하는 저장시설, 급유시설, 이동저장시설, 세탁시설 및 제조시설에 대하여 관리하고 있다.

   

  (4) 유럽의 휘발성유기화합물 규제 현황

  유럽경제공동체(EU)에서는 1994년 석유의 저장, 출하 및 판매시설에서 발생되는 VOC 배출제어에 관한 EU 법률을 통과시켜 유럽전체의 VOC 배출량을 감축하기 위해서 노력하고 있으며, 또한 국가별로 별도의 VOC 관리방안을 운영하여 시설별 VOC 배출량 저감을 위해 노력하고 있다.

    (가) 독일

  일반적으로 유해성 정도에 따라 VOC를 3 Class로 분류하여 각각에 대한 질량농도 한계치를 Class I은 20 ㎎/㎥, Class II는 50 ㎎/㎥, Class III는 100 ㎎/㎥을 설정하고, 각 Class의 합은 150 ㎎/㎥을 초과해서는 안 되는 것으로 되어있다. 예로서 도장용제는 Class II 또는 Class III에 포함된다.

  또한 생산 및 저장용량이 연간 10,000㎥ 이상되는 정유시설에 대하여 VOC의 배출량을 최소화 시킬 수 있는 증기회수장치(vapor recovery facility)를 갖추도록 법으로 규정하고 있다.

    (나) 영국

  1990년 제정된 환경보호법에 대기유해물질로 VOC를 지정하여, 해당되는 제조과정에 대하여 규제하고 있으며, 행정지침으로서 Process Guidance Note(PG6/20(92))를 발효하여 시행하고 있다.

    (다) 네덜란드

  VOC 삭감계획인 [KWS2000]을 제정하여 VOC 배출량을 1981년 배출량의 50%로 삭감하기 위하여 VOC 배출원별 삭감목표를 정하여 실시하고 있다.

    (라) 기타

  주유소에서의 주유시 VOC 규제는 스위스가 '89년, 스웨덴이 '90년, 독일이 '91년에 실시되고 있으며, 유럽전체에 대한 규제는 아직 없다.

   

마. 오염 현황

   

  VOC가 많이 발생되는 휘발유 및 유기용제의 년도별 사용량과 1993년 VOC 배출량 추정    치는 각각 표 3.9.7 및 표 3.9.8과 같다.

   

표 3.9.7 VOC 원인물질인 유류, 유기용제 사용량 추이                            (단위 : 천㎘)

   

년  도

90

91

92

93

휘발유

1,287

1,650

1,856

2,178

페인트

-

 581

 619

1,288

표 3.9.8  VOC 발생량('93년 추정치)                                      (단위 : 톤/년)

   

배 출 시 설

전국

서울

자동차배출가스

페인트

주유 및 저장시설

아스팔트

기타(잉크, 세탁)

140,454(48.1)

95,695(32.8)

22.134(7.6)

11,200(3.8)

22,481(7.7)

31,008(45.6)

23,924(35.2)

5,289(7.8)

2,800(1.4)

4,974(7.3)

합       계

291,964

67,995

바. 문제점 및 대책

   

  (1) 휘발성유기화합물은 단일물질이 아니고 여러 화합물의 총칭이며, 또한 일반 대기오염물질과 다르게 배출원이 굴뚝으로 고정되어 있지 않고 저장시설, 수송수단 및 공정중에서의 증발 및 누출 등 불특정 배출원으로부터 배출되는 오염물질이므로

  (2) 배출원 관리는 주요 배출원별 방지기술 등 시설관리가 주 관리 방법이며 개별 VOC 화합물별 배출량 산정 및 분석에 어려움이 뒤따른다.

  (3) VOC 화합물들은 광화학 반응성 및 인체에 대한 발암성 등 유해성이 다르므로 개별 VOC 화합물의 배출현황 및 배출량 산정이 매우 중요하며, 또한 배출되는 수많은 화합물을 측정하기위한 측정방법의 확립, 분석기기 및 분석요원이 확보되어야 한다.

   

   

참고문헌

       

1. H.J.Th.Bloemend, J.Burn(1997) Chemistry and Analysis of Volatile Organic Compounds in the Environment.

2. 국내 VOC 관리의 현황과 문제점(1997), 한국대기환경학회

3. 유해대기오염물질 규제에 관한 국내 대응방안 연구(1994), 한국환경기술개발원

4. 휘발성유기화합물 방지기법 세미나(1996), 한국정보기술원

5. 유해가스 배출량 산정에 관한 조사연구(I) & (II)(1995,1996), 국립환경연구원

6. 휘발성유기화합물 저감대책 기술의 국제동향 조사보고서(1997), 한국에너지기술연구소

7. 대기환경규제지역 휘발성유기화합물질 배출시설 규제 업무편람(1999), 환경부

8. 자원환경대책(일본)(1994), Vol.29, No.2, 1~22

9. 도장공학(일본)(1992), Vol.27, No.8, 374~395

10. 울산의 휘발성유기화합물 현황과 정책 전망(1999), 울산지역 환경기술개발센터

   

   

   

작성자 : 대기공학과 환경연구관 차준석(공학박사)

출처:국립환경연구원

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Volatile organic compound

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Volatile organic compounds (VOCs) are organic chemicals that have a high vapor pressure at ordinary room temperature. Their high vapor pressure results from a low boiling point, which causes large numbers of molecules to evaporate or sublimate from the liquid or solid form of the compound and enter the surrounding air. For example, formaldehyde, which evaporates from paint, has a boiling point of only –19 °C (–2 °F).

VOCs are numerous, varied, and ubiquitous. They include both human-made and naturally occurring chemical compounds. Most scents or odours are of VOCs. VOCs play an important role in communication between plants, [1] and messages from plants to animals. Some VOCs are dangerous to human health or cause harm to the environment. Anthropogenic VOCs are regulated by law, especially indoors, where concentrations are the highest. Harmful VOCs typically are not acutely toxic, but have compounding long-term health effects. Because the concentrations are usually low and the symptoms slow to develop, research into VOCs and their effects is difficult.

Contents

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Definitions[edit]

Diverse definitions of the term VOC[2] are in use.

The definitions of VOCs used for control of precursors of photochemical smog used by the EPA, and states in the US with independent outdoor air pollution regulations include exemptions for VOCs that are determined to be non-reactive, or of low-reactivity in the smog formation process. EPA formerly defined these compounds as reactive organic gases (ROG) but changed the terminology to VOC.[citation needed]

In the USA, different regulations vary between states - most prominent is the VOC regulation by SCAQMD and by the California Air Resources Board.[3] However, this specific use of the term VOCs can be misleading, especially when applied to indoor air quality because many chemicals that are not regulated as outdoor air pollution can still be important for indoor air pollution.

Canada[edit]

Health Canada classes VOCs as organic compounds that have boiling points roughly in the range of 50 to 250 °C (122 to 482 °F). The emphasis is placed on commonly encountered VOCs that would have an effect on air quality.[4]

European Union[edit]

A VOC is any organic compound having an initial boiling point less than or equal to 250 °C (482 °F) measured at a standard atmospheric pressure of 101.3 kPa[5] and can do damage to visual or audible senses.[citation needed]

US[edit]

VOCs (or specific subsets of the VOCs) are legally defined in the various laws and codes under which they are regulated. Other definitions may be found from government agencies investigating or advising about VOCs.[6] The United States Environmental Protection Agency (EPA) regulates VOCs in the air, water, and land. The Safe Drinking Water Act implementation includes a list labeled "VOCs in connection with contaminants that are organic and volatile."[7] The EPA also publishes testing methods for chemical compounds, some of which refer to VOCs.[8]

In addition to drinking water, VOCs are regulated in discharges to waters (sewage treatment and stormwater disposal), as hazardous waste,[9] but not in non industrial indoor air.[10] The United States Department of Labor and its Occupational Safety and Health Administration (OSHA) regulate VOC exposure in the workplace. Volatile organic compounds that are hazardous material would be regulated by the Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration while being transported.

Biologically generated VOCs[edit]

Not counting methane, biological sources emit an estimated 1150 teragrams of carbon per year in the form of VOCs.[11] The majority of VOCs are produced by plants, the main compound being isoprene. The remainder are produced by animals, microbes, and fungi, such as molds.

The strong odor emitted by many plants consists of green leaf volatiles, a subset of VOCs. Emissions are affected by a variety of factors, such as temperature, which determines rates of volatilization and growth, and sunlight, which determines rates of biosynthesis. Emission occurs almost exclusively from the leaves, the stomata in particular. A major class of VOCs is terpenes, such as myrcene.[12] Providing a sense of scale, a forest 62,000 km2 in area (the U.S. state of Pennsylvania) is estimated to emit 3,400,000 kilograms of terpenes on a typical August day during the growing season.[13] Induction of genes producing volatile organic compounds, and subsequent increase in volatile terpenes has been achieved in maize using (Z)-3-Hexen-1-ol and other plant hormones.[14]

Anthropogenic sources[edit]

Anthropogenic sources emit about 142 teragrams of carbon per year in the form of VOCs.[11]

Specific components[edit]

Paints and coatings[edit]

A major source of man-made VOCs are coatings, especially paints and protective coatings. Solvents are required to spread a protective or decorative film. Approximately 12 billion litres of paints are produced annually. Typical solvents are aliphatic hydrocarbons, ethyl acetate, glycol ethers, and acetone. Motivated by cost, environmental concerns, and regulation, the paint and coating industries are increasingly shifting toward aqueous solvents.[15]

Chlorofluorocarbons and chlorocarbons[edit]

Chlorofluorocarbons, which are banned or highly regulated, were widely used cleaning products and refrigerants. Tetrachloroethene is used widely in dry cleaning and by industry. Industrial use of fossil fuels produces VOCs either directly as products (e.g., gasoline) or indirectly as byproducts (e.g., automobile exhaust).[citation needed]

Benzene[edit]

Main article: Benzene

One VOC that is a known human carcinogen is benzene, which is a chemical found in environmental tobacco smoke, stored fuels, and exhaust from cars. Benzene also has natural sources such as volcanoes and forest fires. It is frequently used to make other chemicals in the production of plastics, resins, and synthetic fibers. Benzene evaporates into the air quickly and the vapor of benzene is heavier than air allowing the compound to sink into low-lying areas. Benzene has also been known to contaminate food and water and if digested can lead to vomiting, dizziness, sleepiness, rapid heartbeat, and at high levels, even death may occur.[citation needed]

Methylene chloride[edit]

Methylene chloride is another VOC that is highly dangerous to human health. It can be found in adhesive removers and aerosol spray paints and the chemical has been proven to cause cancer in animals. In the human body, methylene chloride is converted to carbon monoxide and a person will suffer the same symptoms as exposure to carbon monoxide. If a product that contains methylene chloride needs to be used the best way to protect human health is to use the product outdoors. If it must be used indoors, proper ventilation is essential to keeping exposure levels down.[citation needed]

Perchloroethylene[edit]

Perchloroethylene is a volatile organic compound that has been linked to causing cancer in animals. It is also suspected to cause many of the breathing related symptoms of exposure to VOCs.[citation needed] Perchloroethylene is used mostly in dry cleaning. While dry cleaners recapture perchloroethylene in the dry cleaning process to reuse it, some environmental release is unavoidable. Studies show that people breathe in low levels of this VOC in homes where dry-cleaned clothes are stored and while wearing dry-cleaned clothing.[citation needed]

MTBE[edit]

MTBE was banned in the US around 2004 in order to limit further contamination of drinking water aquifers primarily from leaking underground gasoline storage tanks where MTBE was used as an octane booster and oxygenated-additive.[citation needed]

Indoor air[edit]

Main article: Indoor air quality

Since many people spend much of their time indoors, long-term exposure to VOCs in the indoor environment can contribute to sick building syndrome.[16] In offices, VOC results from new furnishings, wall coverings, and office equipment such as photocopy machines, which can off-gas VOCs into the air.[17][18] Good ventilation and air-conditioning systems are helpful at reducing VOCs in the indoor environment.[17] Studies also show that relative leukemia and lymphoma can increase through prolonged exposure of VOCs in the indoor environment.[19]

There are two standardized methods for measuring VOCs, one by the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) and another by Occupational Safety and Health Administration (OSHA). Each method uses a single component solvent; butanol and hexane cannot be sampled, however, on the same sample matrix using the NIOSH or OSHA method.[20]

The aromatic VOC compound benzene, emitted from exhaled cigarette smoke is labeled as carcinogenic, and is ten times higher in smokers than in nonsmokers.[17]

The United States Environmental Protection Agency (EPA) has found concentrations of VOCs in indoor air to be 2 to 5 times greater than in outdoor air and sometimes far greater. During certain activities indoor levels of VOCs may reach 1,000 times that of the outside air.[21] Studies have shown that individual VOC emissions by themselves are not that high in an indoor environment, but the indoor total VOC (TVOC) concentrations can be up to five times higher than the VOC outdoor levels.[22] New buildings especially, contribute to the highest level of VOC off-gassing in an indoor environment because of the abundant new materials generating VOC particles at the same time in such a short time period.[16] In addition to new buildings, we also use many consumer products that emit VOC compounds, therefore the total concentration of VOC levels is much greater within the indoor environment.[16]

VOC concentration in an indoor environment during winter is three to four times higher than the VOC concentrations during the summer.[23] High indoor VOC levels are attributed to the low rates of air exchange between the indoor and outdoor environment as a result of tight-shut windows and the increasing use of humidifiers.[24]

Regulation of indoor VOC emissions[edit]

In most countries, a separate definition of VOCs is used with regard to indoor air quality that comprises each organic chemical compound that can be measured as follows: Adsorption from air on Tenax TA, thermal desorption, gas chromatographic separation over a 100% nonpolar column (dimethylpolysiloxane). VOC (volatile organic compounds) are all compounds that appear in the gas chromatogram between and including n-hexane and n-hexadecane. Compounds appearing earlier are called VVOC (very volatile organic compounds) compounds appearing later are called SVOC (semi-volatile organic compounds). See also these standards: ISO 16000-6, ISO 13999-2, VDI 4300-6, German AgBB evaluating scheme, German DIBt approval scheme, GEV testing method for the EMICODE. Some overviews over VOC emissions rating schemes [25] have been collected and compared.

France and Germany have enacted regulations to limit VOC emissions from commercial products, and industry has developed numerous voluntary ecolabels and rating systems, such as EMICODE,[26] M1,[27] Blue Angel[28] and Indoor Air Comfort[29] In the United States, several standards exist; California Standard CDPH Section 01350[30] is the most popular one. Over the last few decades, these regulations and standards changed the marketplace, leading to an increasing number of low-emitting products: The leading voluntary labels report that licenses to several hundreds of low-emitting products have been issued (see the respective webpages such as MAS Certified Green.- Certified Products[31]).

Formaldehyde[edit]

Many building materials such as paints, adhesives, wall boards, and ceiling tiles slowly emit formaldehyde, which irritates the mucous membranes and can make a person irritated and uncomfortable.[17] Formaldehyde emissions from wood are in the range of 0.02 – 0.04 ppm. Relative humidity within an indoor environment can also affect the emissions of formaldehyde. High relative humidity and high temperatures allow more vaporization of formaldehyde from wood-materials.[32]

Health risks[edit]

Respiratory, allergic, or immune effects in infants or children are associated with man-made VOCs and other indoor or outdoor air pollutants.[33]

Some VOCs, such as styrene and limonene, can react with nitrogen oxides or with ozone to produce new oxidation products and secondary aerosols, which can cause sensory irritation symptoms.[17][34] Unspecified VOCs are important in the creation of smog.[35]

Health effects include eye, nose, and throat irritation; headaches, loss of coordination, nausea; damage to liver, kidney, and central nervous system. Some organics can cause cancer in animals; some are suspected or known to cause cancer in humans. Key signs or symptoms associated with exposure to VOCs include conjunctival irritation, nose and throat discomfort, headache, allergic skin reaction, dyspnea, declines in serum cholinesterase levels, nausea, emesis, epistaxis, fatigue, dizziness.[citation needed]

The ability of organic chemicals to cause health effects varies greatly from those that are highly toxic, to those with no known health effects. As with other pollutants, the extent and nature of the health effect will depend on many factors including level of exposure and length of time exposed. Eye and respiratory tract irritation, headaches, dizziness, visual disorders, and memory impairment are among the immediate symptoms that some people have experienced soon after exposure to some organics. At present, not much is known about what health effects occur from the levels of organics usually found in homes. Many organic compounds are known to cause cancer in animals; some are suspected of causing, or are known to cause, cancer in humans.[36]

Reducing exposure[edit]

To reduce exposure to these toxins, one should buy products that contain Low-VOCs or No VOCs. Only the quantity which will soon be needed should be purchased, eliminating stockpiling of these chemicals. Use products with VOCs in well ventilated areas. When designing homes and buildings, design teams can implement the best possible ventilation plans, call for the best mechanical systems available, and design assemblies to reduce the amount of infiltration into the building. These methods will help improve indoor air quality, but by themselves they cannot keep a building from becoming an unhealthy place to breathe.[citation needed]

While proper building ventilation is a key component to improving indoor air quality, it cannot do the job on its own. As stated earlier, awareness is the key component to improving air quality, when choosing building materials, furnishings, and decorations. When architects and engineers implement best practices in ventilation and mechanical systems, the owner must maintain good air quality levels thereafter.[citation needed]

Limit values for VOC emissions[edit]

Limit values for VOC emissions into indoor air are published by e.g. AgBB, AFSSET, California Department of Public Health, and others. These regulations have prompted several companies to adapt with VOC level reductions in products that have VOCs in their formula, such Benjamin Moore & Co. in the paint industry and Weld-On in the adhesive industry.[citation needed]

Chemical fingerprinting[edit]

The exhaled human breath contains a few hundred volatile organic compounds and is used in breath analysis to serve as a VOC biomarker to test for diseases such as lung cancer.[37] One study has shown that "volatile organic compounds ... are mainly blood borne and therefore enable monitoring of different processes in the body."[38] And it appears that VOC compounds in the body "may be either produced by metabolic processes or inhaled/absorbed from exogenous sources" such as environmental tobacco smoke.[37][39] Research is still in the process to determine whether VOCs in the body are contributed by cellular processes or by the cancerous tumors in the lung or other organs.

VOC Sensors[edit]

Main article: VOC Sensors

VOCs in the environment or certain atmospheres can be detected based on different principles and interactions between the organic compounds and the sensor components. There are electronic devices that can detect ppm concentrations despite the non-selectivity. Others can predict with reasonable accuracy the molecular structure of the volatile organic compounds in the environment or enclosed atmospheres[40] and could be used as accurate monitors of the Chemical Fingerprint and further as health monitoring devices.

Solid-phase microextraction (SPME) techniques are used to collect VOCs at low concentrations for analysis.[41]

See also[edit]

   

출처: <http://en.wikipedia.org/wiki/Volatile_organic_compound>

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9. 휘발성 유기화합물

   

가. 성상

(1) 정의 : 휘발성유기화합물(VOC)은 증기압이 높아 대기중으로 쉽게 증발되고, 대기중에서 질소산화물과 공존시 태양광의 작용을 받아 광화학반응을 일으켜 오존 및 PAN 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질의 총칭이다. 현재 국내에서는 탄화수소류중 레이드 증기압이 10.3 킬로파스칼 (또는 1.5 psia)이상인 석유화학제품·유기용제 또는 기타 물질로 정의되어 있다. VOC는 수많은 화합물의 총칭이고, 발생원도 다양하여 그 범주를 정하기는 어렵지만 미국 및 일본에서는 다음과 같이 정의하고 있다.

(가) 미국 EPA(40 CFR 51.100, February 3, 1992) : VOC는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산, 금속성 탄산염 및 탄산 암모늄을 제외한 탄소화합물로서 대기중에서 태양광선에 의해 질소산화물(NOx)과 광화학적 산화반응을 일으켜 지표면의 오존농도를 증가시켜 스모그현상을 일으키는 유기화합물질이다. 대표적인 물질들로서 벤젠, 톨루엔, 프로판, 부탄, 헥산 등 광화학반응성이 에탄보다 큰 318종의 물질과 이들 물질이 포함된 진증기압(True Vapor Pressure : TVP)이 1.5psia 이상인 석유화학제품 및 유기용제 등이다. 단 메탄, 에탄, 메틸클로라이드, 메틸클로르포름, 클로르플로르탄소류 및 퍼플로르탄소류 등 광화학반응성이 낮은 화합물은 제외한다.

(나) 일본 탄화수소류 대책 지도지침 : 탄소화합물중 일산화탄소, 이산화탄소 , 탄산 등 염류를 제외한 유기화합물질(단, 메탄은 제외)로 다음의 화합물이 해당된다.

1) 원유, 가솔린, 나프타 및 항공터빈연료유 4호(JP-4) : 원유 등 석유제품

2) 1) 이외의 물질로 단일물질은 비점이 1기압에서 섭씨 150oC 이하인 물질, 혼합물질은 1기압에서 5퍼센트 유출점이 섭씨 150oC 이하인 물질, 단 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산 및 그 염류, 메탄, 에탄, 트리클로로에탄 및 트리클로르트리플로르에탄 등 광화학반응성이 없는 물질은 제외한다.

(다) 유럽(VOC Control Directive 94/63/EC)

레이드증기압(Reid Vapor Pressure : RVP)이 27.6kPa(4.01 psia) 이상인 석유류 제품(첨가제 유무에 무관)으로 액화석유가스는 제외한다.

(2) 특징 : 휘발성유기화합물은 산업체에서 많이 사용되고 있는 용매와 화학 및 제약공장 플라스틱의 건조공정에서 배출되는 유기가스 등까지 매우 다양하며, 저비점 액체연료, 파라핀, 올레핀, 방향족화합물등 우리 생활주변에서 흔하게 사용되는 탄화수소류들이 거의 VOC이다. VOC는 독성화학 물질이고(특히 방향족화합물 및 할로겐화 탄화수소물질), 광화학산화물의 전구물질이며(olefin류의 탄화수소가 광화학반응성이 큼) 성층권의 오존층 파괴물질이기도 하며 또한 지구온난화에도 영향을 미치는 물질이기도 하다.

(3) 규제대상 VOC : 현재 국내 환경부에서 규제대상 VOC로 고시하고 있는 물질(환경부고시, '98. 7.1.)은 레이드 증기압, 광화학반응성, 물질사용량, 발암성등 유해성을 감안하여 31개를 선정하여 규제하고 있으며 앞으로 규제대상 물질을 점차로 확대하여 나갈 계획으로 있다. 표 3.9.1에 국내에서 규제하고 있는 31종의 VOC 물질들을 나타내었고 표 3.9.2와 표 3.9.3에는 유럽 및 미국에서의 오존생성 전구물질인 VOC를 나타내었다.

표 3.9.1 국내의 규제대상 VOC 물질 (31종)

   

Acetaldehyde

Acetylene

Acetylene dichloride

Acrolein

Acrylonitrile

Benzene

1,3-Butadiene

Butane

1-Butene, 2-Butene

Carbon Tetrachloride

Chloroform

Cyclohexane

1,2-Dichloroethane

Diethylamine

Dimethylamine

Ethyl Alcohol

Ethylene

Formaldehyde

n-Hexane

Isopropyl Alcohol

Methanol

Methyl Ethyl Ketone

Methylene Chloride

Methyl Tertiary Bytyl Ether

Propylene

Propylene Oxide

1,1,1-Trichloroethane

Trichloroethylene

휘발유

납사

원유

  

   

   

표 3.9.2 Preliminary European list of target VOC ozone precursors. (26종)

   

Ethane

1-Butene

Isoprene

Ethyl Benzene

Ethylene

trans-2-Butene

n-Hexane

o-Xylene

Acetylene

cis-2-Butene

2-Methylpentane

m-Xylene

Propane

n-Pentane

3-Methylpentane

1,2,4-Trimethylbenzene

Propene

i-Pentane

n-Heptane

1,3,5-Trimethylbenzene

n-Butane

trans-2-Pentane

Benzene

  

   

i-Butane

cis-2-Pentene

Toluene

  

   

   

표 3.9.3 US EPA list of target VOC ozone precursors. (55종)

   

Ethene

2-Methyl-2-butene

trans-2-Hexene

2-Methylheptane

Ethylene

Cyclopentene

cis-2-Hexene

3-Methylheptane

Ethane

trans-2-Pentene

Methylcyclopentane

n-Octane

Propylene

3-Methyl-1-pentene

2,4-Dimethylpentane

Ethyl benzene

Propane

1-Pentene

Benzene

m-Xylene

iso-Butane

cis-2-Pentene

Cyclohexane

p-Xylene

n-Butane

2,2-Dimethylbutane

2-Methylhexane

Styrene

trans-2-Butene

3-Methylpentane

2,3-Dimethylpentane

o-Xylene

1-Butene

2-Methylpentane

3-Methylhexane

n-Nonane

iso-Butene

2,3-Dimethylbutane

2,2,4-Trimethylpentene

iso-Propylbenzene

cis-2-Butene

Isoprene

n-Heptane

n-Propylbenzene

Cyclopentane

4-Methyl-1-pentene

Methylcyclohexane

1,3,5-Trimethylbenzene

iso-Pentane

2-Methyl-1-pentene

2,3,4-Trimethylpentane

1,2,4-Trimethylbenzene

n-Pentane

n-Hexane

Toluene

  

   

   

나. 자연계분포(환경용량) 및 오염원

(1) 자연적 배출원

(가) 습지 등 혐기성 조건하에서 박테리아의 분해를 통해서 메탄이 생성되어 배출되거나

(나) 수목류로부터는 terpene 등이 배출되며

(다) 초지(grass land)에서는 주로 ester와 ketone 등이 배출된다.

(2) 인위적 배출원

(가) 고정배출원(점오염원, 면오염원)

용제를 사용하는 도장시설, 석유정제 및 석유화학제품 제조시설, 정유사 및 저유소의 저장시설과 출하시설 및 주유소, 세탁소 및 인쇄소 등 면오염원에서도 일부분 배출된다. 또한 인간의 일상생활과 밀접한 관계가 있는 소비상품(예 : 실내공기 청정물질, 스프레이), 건축자재(예 : 페인트, 접착제) 등에서도 배출된다.

(나) 이동배출원

자동차, 기차, 선박, 비행기 등의 배기가스에도 다량 포함되어 있다.

(3) 배출원별 VOC 배출량

국가마다 약간씩 차이는 있지만 일반적으로 이동배출원인 자동차에서 30∼40%, 도장시설등 용제를 다량 사용하는 시설에서 30∼40%, 주유소 및 석유 저장.출하시설에서 10∼20% 를 차지하며, 세탁소 및 기타 배출원에서 나머지 10∼20% 정도가 배출되고 있다.

   

다. 독성 영향

(1) VOC가 유발하는 최대효과는 NOx 존재하에서 OH 라디칼 연쇄반응에 관여하여 오존을 시발로하는 광화학적 산화성 물질을 생성하는 것인데 일반적으로 VOC의 대기중 광화학반응은 다음과 같이 표시될 수 있다.

VOC + 2NO + 2O2 → R'C(O)R" + 2NO2

NO2 + hv (<400nm) → NO + O

O + O2 + M → O3 + M

------------------------------------------

VOC + 3O2 → R'(C(CO)R" + 2O3

(2) 휘발성유기화합물들은 물질에 따라 광화학스모그을 유발시키는 정도가 다른데 이러한 대기중에서의 광화학반응성 정도는 일반적으로 에틸렌을 기준물질(POCP = 100)로 하여 오존생성능력(POCP : photochemical ozone creating potential )으로서 표현되며 개별 화합물들의 POCP는 표 3.9.4와 같다. 표에서 살펴보면

(가) 1,2,4-Trimethylbenzen 및 Acrolein이 120으로 제일 높은 POCP 값을 나타내고 있고

(나) 일반적으로 올레핀 탄화수소류와 방향족 탄화수소류가 높은 POCP 값을 나타낸다.

(다) 한편, 메탄 및 클로르포름 등 할로겐화탄화수소류는 낮은 POCP 값을 나타낸다.

(라) Benzaldehyde는 다른 VOC 들과는 달리 대기중의 NOx와 반응하여 Peroxybenzoyl Nitrate를 생성하는데 이 물질은 대기중의 질소산화물을 감소시켜 오존생성을 억제시키므로 POCP 값이 음수(-35)로 나타나고 있다.

(3) 대류권 오존생성에 영향을 미치는 VOC는 광화학반응성이 높은 물질이 문제가 되는데, 반응성을 평가하는 수법의 기준이 되는 것은 OH 라디칼과의 반응속도이다. 표 3.9.5 에 주요 VOC의 반응속도와 대기중의 존재시간(반감기)를 나타내었는데 표에서 알수 있듯이 염소계용제는 광화학반응성은 낮지만 대기중 수명이 길어 오존층 파괴, 지구온난화 유발물질로 인식되고 있고, 또한 인체에 대한 직접적인 발암성도 더 큰 것으로 나타나고 있다.

(4) 방향족 탄화수소와 할로겐화탄화수소 등은 그 자체로서 건강에 유해하며, 특히 다고리방향족 탄화수소류는 대기중에 미량으로 존재하더라도 발암가능성이 있다. 발암성이 인정되는 몇가지 VOC에 대한 발암위험성을 표 3.9.6에 나타내었다.

표 3.9.4 몇몇 VOC의 오존생성능력(POCP) (1991)

   

VOC

POCP

VOC

POCP

Alkanes

Methane

Ethane

Propane

n-Pentane

Isopentane

n-Hxane

2,3-Dimethylbutane

Branched C12 alkanes

Cycloalkanes

Cyclopentane

Methylcyclopentane

Cyclohexane

Olefins

Ethylene

Propylene

1-Butene

2-Butene

1-Pentene

2-Methylbut-2-ene

1,3-Butadiene

Isoprene

α-Pinene

β-Pinene

Acetylenes

Acetylene

   

1

10

40

40

30

50

40

40

   

50

50

25

   

100

105

95

100

70

80

105

100

50

50

   

15

Aromatic hydrocarbons

Benzene

Toluene

Ethybenzene

0-Xylene

m-Xylene

p-Xylene

1,2,3-Trimethylbenzene

1,2,4-Trimethylbenzene

C10-Trisubstituted benzene

Ozygenated hydrocarbons

Formaldehyde

Acetaldehyde

Propinonaldehyde

Acrolein

Benzaldehyde

Acetone

Methanol

Ethanol

n-Oropanol

Chlorinated hydrocarbons

Methylene chloride

Choroform

Methyl chloroform

   

   

20

55

60

65

105

90

115

120

115

   

40

55

65

120

-35

20

10

25

45

   

1

1

0

   

표 3.9.5. 주요 VOC의 반응속도와 대기중의 존재시간(반감기)

   

화 합 물

반응속도(cm3/molc.sec)

대기중 수명 τ(일)

n-헥산

n-헵탄

초산에테르

벤젠

톨루엔

에틸벤젠

o-크실렌

m-크실렌

p-크실렌

사염화탄소

1,1,1-트리클로로에탄

트리클로로에틸렌

테트라클로에틸렌

5.58 x 10∼12

7.2 x 10∼12

1.82 x 10∼12

1.28 x 10∼12

6.19 x 10∼12

7.5 x 10∼12

14.7 x 10∼12

24.5 x 10∼12

15.2 x 10∼12

1.0 x 10∼15

1.19 x 10∼13

2.36 x 10∼12

1.67 x 10∼13

2.07

1.61

6.36

9.04

1.87

1.54

0.79

0.47

0.76

(31년)

97.26

4.90

69.31

   

표 3.9.6 주요 VOC에 대한 발암위험

   

  

   

환경농도1

(mg/m3)

실험방법

발암위험2

단위위험

(U.S.EPA)

벤젠

   

클로로포름

   

   

트리크로로에틸렌

   

   

테트라크로로

에틸렌

   

사염화탄소

   

   

1,2-디클로로에탄

벤조피렌

대표치 16.35

최대치 68.71

대표치 0.30

최대치 3.37

(도시지역 0.79)

대표치 0.50

최대치 8.81

(도시지역 2.43)

대표치 0.07

최대치 4.18

(도시지역 2.68)

대표치 0.17

최대치 0.97

(도시지역 0.88)

(도시지역 0.25)

대표치 0.001

최대치 0.008

흡입

   

경구

   

   

흡입

   

   

흡입

   

   

경구

경구

130.8

549.7

10.2

114.6

(26.9)

0.4

7.8

(2.1)

0.7

41.8

(26.8)

3.7

21.3

(19.4)

(4.8)

3.3

26.4

8.0 x 10∼6

   

2.3 x 10∼6

   

   

1.3 x 10∼5

   

   

4.8 x 10∼7

   

   

1.5 x 10∼5

   

   

2.6 x 10∼5

3.3 x 10∼3

1 : (도시지역)은 인구 백만이상의 도시의 평균치

2 : 백만명당 발생가능한 위험성

   

라. 규제 법규 및 각종 기준

(1) 한국의 휘발성유기화합물 규제 현황

(가) 점오염원 (대형배출원)

1) 레이드증기압 기준을 삭제하고

2) 도장, 세정, 저장등 대형배출원(제조업)으로 업종 특성에 맞게 배출억제て방지시설 설치기준으로 규제(대기환경보전법 28조의2)하며

3) 휘발성유기화합물질에 대한 규제가 1999년부터 본격적으로 시작되는 점을 감안, 대기오염물질배출시설(대기환경보전법 별표 2) 이상의 규모인 배출시설을 우선적으로 규제키로 한다.

(나) 비점오염원

1) 주유소て세탁소て정비소て인쇄소등 소형배출시설과 건물도장, 아스팔트 포장, 폐기물 매립장등의 배출원 중에서

가) 유해성이 큰 물질을 다량 배출하는 주유소て세탁소て정비소를 우선 규제하고

나) 건물도장등 비점오염원은 수용성페인트로 전환, 용제사용 저감 및 대체 등 오염예방을 유도한다.

(다) 이동오염원

1) 자동차에서 배출되는 증발가스를 제작차에 대한 테스트 기준을 통해 미국, 일본,유럽과 동일한 수준으로 관리(대기환경보전법 시행규칙 별표 20)하며

2) 지방자치단체별로 운행차대상 정기검사(Inspection and Maintenance), 지역 자동차운행량 삭감계획(5부제등)등을 수립て시행 예정으로 있다.

(2) 미국의 휘발성유기화합물 규제 현황

(가) 미국에서는 연방 대기정화법(CAA)이 1977년 개정되면서 년간 100톤 이상의 VOC를 배출하는 대규모 발생원에 대하여 배출을 제한하고 있고

(나) 각주는 환경기준을 달성하기 위하여 법을 제정할때 지침으로서 11개 업종에 대하여 제어 기술가이드라인(CTG)을 정하였으며, 이들 업종중 기존배출원에 대하RACT (Reasonable Available Control Technology : 합리적이용가능제어기술)을 적용하고 있다.

(다) 한편 환경에 중대한 영향을 미치는 다량의 오염물질을 배출하는 주요 배출원에 대해서는 NSPS(New Source Performance Standard : 신규발생원실시기준)을 제정하여 적용하고 있으며

(라) 1990년 CAA가 개정되면서 오존환경기준 미달성지역을 대폭 해소하기위해 지역을 5 단계로 구분하고 그 수준에 대응하는 RACT를 적용받는 대상의 규모를 종래 100톤에서 최저 10톤으로 하여 규제를 강화하였으며, 자동차 등 이동배출원에 대한 규제를 강화하였다.

(마) 주유소인 경우 주유시 VOC 회수가 의무화되어 대부분의 주에서 실시하고 있고, 연방오존기준치 0.12 ppm 미달성지역중 일부에서는 자동차에서 배출되는 VOC 회수를 요구하고 있다.

(3) 일본의 휘발성유기화합물 규제 현황

일본에서는 각 현마다 탄화수소류 대책 지도지침을 제정.운영하여 VOC를 관리하고 있는데, VOC를 배출하는 저장시설, 급유시설, 이동저장시설, 세탁시설 및 제조시설에 대하여 관리하고 있다.

(4) 유럽의 휘발성유기화합물 규제 현황

유럽경제공동체(EU)에서는 1994년 석유의 저장, 출하 및 판매시설에서 발생되는 VOC 배출제어에 관한 EU 법률을 통과시켜 유럽전체의 VOC 배출량을 감축하기 위해서 노력하고 있으며, 또한 국가별로 별도의 VOC 관리방안을 운영하여 시설별 VOC 배출량 저감을 위해 노력하고 있다.

(가) 독일

일반적으로 유해성 정도에 따라 VOC를 3 Class로 분류하여 각각에 대한 질량농도 한계치를 Class I은 20 ㎎/㎥, Class II는 50 ㎎/㎥, Class III는 100 ㎎/㎥을 설정하고, 각 Class의 합은 150 ㎎/㎥을 초과해서는 안 되는 것으로 되어있다. 예로서 도장용제는 Class II 또는 Class III에 포함된다.

또한 생산 및 저장용량이 연간 10,000㎥ 이상되는 정유시설에 대하여 VOC의 배출량을 최소화 시킬 수 있는 증기회수장치(vapor recovery facility)를 갖추도록 법으로 규정하고 있다.

(나) 영국

1990년 제정된 환경보호법에 대기유해물질로 VOC를 지정하여, 해당되는 제조과정에 대하여 규제하고 있으며, 행정지침으로서 Process Guidance Note(PG6/20(92))를 발효하여 시행하고 있다.

(다) 네덜란드

VOC 삭감계획인 [KWS2000]을 제정하여 VOC 배출량을 1981년 배출량의 50%로 삭감하기 위하여 VOC 배출원별 삭감목표를 정하여 실시하고 있다.

(라) 기타

주유소에서의 주유시 VOC 규제는 스위스가 '89년, 스웨덴이 '90년, 독일이 '91년에 실시되고 있으며, 유럽전체에 대한 규제는 아직 없다.

마. 오염 현황

VOC가 많이 발생되는 휘발유 및 유기용제의 년도별 사용량과 1993년 VOC 배출량 추정 치는 각각 표 3.9.7 및 표 3.9.8과 같다.

표 3.9.7 VOC 원인물질인 유류, 유기용제 사용량 추이 (단위 : 천㎘)

   

년 도

90

91

92

93

휘발유

1,287

1,650

1,856

2,178

페인트

-

581

619

1,288

표 3.9.8 VOC 발생량('93년 추정치) (단위 : 톤/년)

   

배 출 시 설

전국

서울

자동차배출가스

페인트

주유 및 저장시설

아스팔트

기타(잉크, 세탁)

140,454(48.1)

95,695(32.8)

22.134(7.6)

11,200(3.8)

22,481(7.7)

31,008(45.6)

23,924(35.2)

5,289(7.8)

2,800(1.4)

4,974(7.3)

합 계

291,964

67,995

   

바. 문제점 및 대책

(1) 휘발성유기화합물은 단일물질이 아니고 여러 화합물의 총칭이며, 또한 일반 대기오염물질과 다르게 배출원이 굴뚝으로 고정되어 있지 않고 저장시설, 수송수단 및 공정중에서의 증발 및 누출 등 불특정 배출원으로부터 배출되는 오염물질이므로

(2) 배출원 관리는 주요 배출원별 방지기술 등 시설관리가 주 관리 방법이며 개별 VOC 화합물별 배출량 산정 및 분석에 어려움이 뒤따른다.

(3) VOC 화합물들은 광화학 반응성 및 인체에 대한 발암성 등 유해성이 다르므로 개별 VOC 화합물의 배출현황 및 배출량 산정이 매우 중요하며, 또한 배출되는 수많은 화합물을 측정하기위한 측정방법의 확립, 분석기기 및 분석요원이 확보되어야 한다.

   

참고문헌

1. H.J.Th.Bloemend, J.Burn(1997) Chemistry and Analysis of Volatile Organic Compounds in the Environment.

2. 국내 VOC 관리의 현황과 문제점(1997), 한국대기환경학회

3. 유해대기오염물질 규제에 관한 국내 대응방안 연구(1994), 한국환경기술개발원

4. 휘발성유기화합물 방지기법 세미나(1996), 한국정보기술원

5. 유해가스 배출량 산정에 관한 조사연구(I) & (II)(1995,1996), 국립환경연구원

6. 휘발성유기화합물 저감대책 기술의 국제동향 조사보고서(1997), 한국에너지기술연구소

7. 대기환경규제지역 휘발성유기화합물질 배출시설 규제 업무편람(1999), 환경부

8. 자원환경대책(일본)(1994), Vol.29, No.2, 1∼22

9. 도장공학(일본)(1992), Vol.27, No.8, 374∼395

10. 울산의 휘발성유기화합물 현황과 정책 전망(1999), 울산지역 환경기술개발센터

   

   

작성자 : 대기공학과 환경연구관 차준석(공학박사)

   

   

   

원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-9.htm>

   

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