Estimation of Emission Factors from Traffic Sources Using Sensor Array: A Tunnel Study Based on Multi-Point Measurements

Abstract

대기오염의 주요 원인에서 도로이동오염원은 도시지역에서 주요한 오염원 중 하나이다. 차량의 연료 연소로 배출되는 대기오염물질은 O3 및 미세먼지 형성의 주요 전구물질로 작용하는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 물질들은 인체에 부정적인 영향을 미치기 때문에 물질별 오염원과 오염원별 배출량을 정량화 하기 위한 연구가 진행되었다. 최근 저비용 대기질센서를 이용한 공간적으로 고해상도를 갖는 자료에 대한 검증과 연구에 활용하고자 하는 시도가 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 차량 배출량을 추정하기 위해 터널 내에 저비용 센서 어레이를 구축하였다. 터널은 차량에서 배출되는 오염물질이 갇혀 주변의 공기와 희석이 최소화되고 실제 도로의 조건을 반영한다는 장점이 있는 실험 환경이다. 본 연구에서는 터널 내 7개 지점에 저비용 센서 노드를 설치하여 대기오염물질 (CO, NO2, NO, O3, PM2.5, PM10) 및 온·습도에 대한 모니터링을 수행하였다. 또한 터널 내부에 3차원 초음파 풍향·풍속계를 설치하여 바람 및 차량 유발 난류가 오염물질 분포에 미치는 영향을 조사하였다. 터널 내부의 공기 흐름은 차량 유발 난류가 지배적인 것으로 나타났다. 기존 연구에서 두 지점의 농도 차이를 배출량 추정 식, CO2 농도 차이를 이용한 식과 CAPSS(Clean Air Policy Support System)의 도로이동오염원 배출량 산정 방법을 이용하여 배출량을 계산하였다. 기존 터널 스터디의 배출량 추정 방법을 보완하기 위해 Slope 차이를 이용한 배출량 추정 방법을 사용하였다. 이 외에 두 가지 추정 방법(CO2 농도 고려한 방법, 국가배출량 산정 방법)을 사용해 배출량을 비교하였다. 추정 방법과 지점에 따른 배출량이 달라질 수 있어 추정에 이용할 지점 설정 기준에 대한 필요를 제시한다.