■ 대기오염개론(3)

1. Down Wash(=세류현상)

- 굴뚝 아래로 오염물질이 휘날리어 굴뚝 밑부분에 오염물질의 농도가 높아지는 현상

- 발생하지 않는 조건 : 오염물질의 토출속도가 굴뚝높이에서 풍속의 2.0배 이상일 때

 

2. Down Draft(=역류현상, 다운드래프트)

- 굴뚝의 높이가 건물보다 낮은 경우 건물 뒤편에 공동현상이 생기고, 이 공동에는 대기오염물질의 농도가 높아지는

현상

- 발생하지 않는 조건 : 굴뚝 높이를 주변 건물 높이의 2.5배 이상 높이면 해결

 

3. 열섬현상

- dust dome effect, 직경 10km 이상의 도시에 잘 나타남

- 바람이 없는 맑은 날 야간에 잘 발생한다

- 도시지역 표면의 열적 성질의 차이 및 지표면에서의 증발잠열의 차이 등으로 발생

- 도시의 지표면은 시골보다 열용량이 크고 열전도율이 낮아 열섬효과의 원인이 된다

- 태양의 복사열에 의해 도시에 축적된 열이 주변지역에 비해 크기 때문에 형성

- 대도시에서 발생, 온도가 높고, 비가 많이오고, 안개가 자주 발생

 

4. 가장 이른 시간에 하루 중 최대 농도를 나타내는 물질은?

- NO

- 1차성 물질

 

5. 대기의 안정도

- fanning(부채형) : 역전(매우 안정) 조건

ㄱ. 고도가 높을 수록 온도가 높아짐

ㄴ. 아침과 새벽에 잘 발생

ㄷ. 오염도는 적은 편이나, 굴뚝의 높이가 낮으면 심각한 대기오염문제를 발생

ㄹ. 기온역전 현상을 보이는 경우 연직운동이 억제되어 발생

- fumigation(훈준형)

ㄱ. 하층의 대류가 활발하여 불안정해지나 그 상층은 아직 안정상태로 남아 있는 경우 나타남

ㄴ. 지표부근의 일시적인 고농도 현상을 초래

ㄷ. 보통 30분 이상 지속 되지 않음

ㄹ. 해가 뜬 후 지표면이 가열되어 대기가 지면으로부터 열을 받아 지표면 부근부터 역전층이 해소되는 현상

- coning(원추형, 종형) : 중립, 미단열, 등온 조건

ㄱ. 구름이 많이 낀 날 밤/낮 구별없이 생김

ㄴ. 오염의 단면분포가 전형적인 가우시안분포를 나타냄

- looping(=환상형, 루프형, 파상형) : 과단열(매우 불안정) 조건

ㄱ. 불안정일때 오염물질이 가장 잘 확산

ㄴ. 고도가 높을 수록 온도가 낮아짐

ㄷ. 대기가 과단열감률 상태일 때 나타나므로 맑은 날 오후에 발생하기 쉽다

-lofting(지붕형, 처마형) : 하층-역전(매우 안정), 고공-과단열(매우 불안정)

ㄱ. 고기압지역에서 하늘이 맑고 바람이 약한 경우 초저녁 부터 아침에 걸쳐 잘 발생

 

6. 유효굴뚝 높이

- 유효굴뚝높이 증가 방안

ㄱ. 배출가스의 토출속도를 높인다

ㄴ, 굴뚝 배출구의 직경을 줄인다

ㄷ. 배출가스의 온도를 높인다

 

7. 대기오염물질의 분류

- 1차 오염물질 : 발생원으로부터 대기 중에 직접 배출되는 가스상 물질이나 입자상 물질

ㄱ. N2O3, SO2, HC, NaCl, NH3, HCl, CO2, CO, CH4, SiO2, 방향족 탄화수소, 금속산화물

- 2차 오염물질 : 발생원에서 배출된 1차오염물질이 대기 중 화학반응에 의해 다른 물질로 생성된 물질

ㄱ. NOCl, O3, 케톤, PAN, 아크로레인, HCHO, H2O2

- 1차/2차 오염물질 : 발생원에서 배출되기도 하고, 화학반응에 의해 재 생성되기도 하는 물질

ㄱ. NO, NO2, SO2, H2SO4, 알테히드, 케톤, 유기산

 

8. 대기의 성질

- 지표면의 온도는 약 15도 정도이나 상공 12km 정도의 대류권계면에서는 약 -55도 정도까지 하강한다

- 성층권계면에서의 온도는 지표보다는 약간 낮으나 성층권계면 이상의 중간권에서 기온은 다시 하강한다

- 중간권 이상에서의 온도는 대기의 분자운동에 의해 결정된 온도로서 직접관측된 온도와는 다르다

 

9. 성층권

- 하층부의 밀도가 커서 매우 안정한 상태를 유지하므로 공기의 상승이나 하강 등의 연직운동은 억제된다

- 화산분출 등에 의하여 미세한 분진이 이 권역에 유입되면 수년간 남아 있게 되어 기후에 영향을 미치기도 한다

- 고도에 따라 온도가 상승하는 이유는 성층권으로 오존이 태양 광선 중의 자외선을 흡수하기 때문이다

- 오존의 밀도는 일반적으로 지상으로부터 20~30km부근이 가장 높고, 이와같이 오존이 많이 분포한 층을 

오존층이라 한다

 

10. 고도에 따른 대기층의 명칭

- 지표 -> 대류권 -> 성층권 -> 중간권 -> 열권

- 대류권 : 지표면에서 발생하여 방출된 열로 인해 고도가 낮은 곳은 온도가 높고 높아질수록 기온은 내려간다

- 성층권 : 상부에서는 높이에 따라 기온이 증가하는데 그 이유는 오존층이 태양의 자외선을 흡수하기 때문이다

- 중간권 : 대기권에서 가장 기온이 낮은 곳으로 이 층에서 유성이 관측 됨

- 열권 : 오로라가 관측되기도 하고 인공위성의 궤도로 이용

- 오존층의 두께 단위 : Dobson, DU

ㄱ. 1mm = 100DU

ㄴ. 자외선 흡수파장 : 200~400nm

 

11. 가솔린 엔진에서 많이 발생하는 조건

- 질소산화물(NOx) 가속시

- 탄화수소(HC) 감속시

- 일산화탄소(CO) 공회전시

- 일반적으로 인산화탄소가 제일 많이 배출 된다

 

12. 공연비

- 공기와 연료의 이상적인 화학적 필요량으로 질량비로 기준

- AFR = (공기 * mol) / (연료 * mol)

- 최적의 공연비보다 공기주입량이 낮아지면 NOx는 감소하고, CO, HC는 증가한다

- 최적의 공연비보다 공기주입량이 증가하면 산소량이 급격하게 증가하게 되는데 이를 과잉공기 주입으로 인한

열손실과 연료손실이 발생할 수 있다