대기오염물질의 종류와 측정

Air Pollutants and Measurement

연소는 열뿐 아니라 SOx·NOx·먼지·CO 같은 오염물도 만들어요. 농도 단위 환산이 측정값 해석의 첫 관문이에요. 대기오염 방지 과목의 측정·판정 기초예요. 농도 단위 환산 조작으로 보고 단위를 맞춰 봐요.

연소가 만들어 내는 네 가지 오염물질

연료가 타면 열만 나오는 것이 아닙니다. 연료 속 황은 황산화물로, 높은 화염 온도는 공기 중 질소를 질소산화물로, 다 못 탄 탄소는 먼지와 일산화탄소로 나옵니다. 방지의 첫걸음은 무엇이 왜 나오는지, 그리고 어떻게 재는지 아는 것입니다.

👀 발생원이 곧 저감 실마리

①황산화물(SOₓ)은 연료 속 황이 원인 → 저황 연료·탈황으로 대응

②질소산화물(NOₓ)은 고온 연소가 원인 → 연소온도 관리·탈질로 대응

③먼지·일산화탄소(CO)는 불완전 연소가 원인 → 완전연소·집진으로 대응

④원인을 알면 어디를 손봐야 줄어드는지 보인다

오염물질과 발생원 짝짓기

💡 측정 방법 짝

①황산화물(SOₓ), 자외선 형광법

②질소산화물(NOₓ), 화학 발광법

③먼지, 중량법·베타선 흡수법

④일산화탄소(CO), 비분산 적외선(NDIR)법

농도 단위 환산: ppm ↔ mg/Sm³

ppm은 부피비(백만분율), mg/Sm³은 표준상태 기체 1세제곱미터당 질량입니다. 같은 오염 정도를 두 단위로 오가려면 기체 1몰의 표준 부피 22.4 L와 분자량만 있으면 됩니다.

농도100 ppm

농도 단위 환산

C = ppm × M22.4

C = mg/Sm³, M = 분자량(g/mol), 22.4 = 표준상태 1몰 부피(L)

현재 값

100 ppm = 285.7 mg/Sm³

SO₂ 기준 (분자량 64)

핵심 공식과 관계

질량 농도 환산

mg/Sm³ = ppm × M22.4

부피 농도 ppm을 표준상태 질량 농도로

역환산

ppm = mg/Sm³ × 22.4M

질량 농도를 다시 부피 농도로

분자량이 큰 SO₂(64)는 같은 ppm에서 질량 농도가 크고, 작은 CO(28)는 작습니다. Sm³의 S는 표준상태(Standard) 기준이라는 뜻으로, 온도·압력을 0°C·1기압으로 보정한 부피입니다.

핵심 정리와 시험 포인트

🎯 시험 포인트

①연소 4대 오염물질: 황산화물(SOₓ)·질소산화물(NOₓ)·먼지·일산화탄소(CO)

②환산식 mg/Sm³ = ppm × 분자량 / 22.4 는 암기 필수

③분자량: SO₂=64, NO₂=46, CO=28, NO=30

④측정: SOₓ 자외선형광, NOₓ 화학발광, 먼지 중량·베타선, CO 비분산적외선(NDIR)

⑤Sm³은 표준상태(0°C, 1atm) 기준 부피

📝 대표 기출문제

①[기출유형] SO₂ 100 ppm은 몇 mg/Sm³인가? (답: 100×64/22.4 ≒ 285.7 mg/Sm³)

②[기출유형] CO 200 ppm의 질량 농도는? (답: 200×28/22.4 = 250 mg/Sm³)

③[기출유형] 일산화탄소의 주요 발생 원인은? (답: 산소 부족에 의한 불완전 연소)