총탄화수소 농도(배출량)계산

H&K Environment, K 작성

총탄화수소

1) 탄소와 수소로 이루어진 화합물의 총칭

2) 메테인, 에테인, 석유, 벤젠,나프탈렌 등 다양한 물질로 구성

3) 다환방향족탄화수소(PAHs), 휘발성유기화합물(VOCs) 등도 총탄화수소의 일종

4) 총탄화수소 중 올레핀계 탄화수소나 포화지방족 탄화수소는 대기 속의 오존과 반응, 광화학 스모그의 원인 물질이 됨

5) 타르에 함된 3,4-벤조피렌 (BP)이 강력한 발암성을 갖는다는 것이 인정된 것은 20세기 초이지만, 그 후의 연구에 의하면 3,4-벤조피렌을 대표로 하는 다환방향족탄화수소(PAHs) 가운데 주로 4개～6개의 고리를 갖는 것에서 발암성이 인정되고 있음

6) 이들은 미립자의 표면에 침착하여 어떤 것은 나이트로화되어 방향족 나이트로화합물이 되고, 중금속과 함께 폐 속으로 침입하는 것으로 여겨짐

(대기오염공정시험기준 ES 01507.b, 배출가스 중 총탄화수소)

 

총탄화수소 분석방법

1) 불꽃이온화검출기(flame ionization detector)

- 연료를 연소하는 배출원에서 채취된 시료를 여과지 등을 이용하여 먼지를 제거한 후 가열채취관을 통하여 분석기로 유입한 후 분석

- 시멘트 소성로, 소각로, 연소시설, 도장시설 등에서 배출되는 배출가스 중의 총탄화수소(THC)를 분석하는 방법으로써, 알케인류(alkanes), 알켄류(alkenes) 및 방향족(aromatics) 등이 주성분인 증기의 총탄화수소를 측정하는데 적용됨

- 결과 농도는 프로페인 또는 탄소등가농도로 환산하여 표시함

 

2) 비분산적외선분광분석법(non-dispersive infrared analyzer)

- 연료를 연소하는 배출원에서 채취된 시료를 여과지 등을 이용하여 먼지를 제거한 후 가열채취관을 통하여 비분산형적외선분석기(non-dispersive infrared analyzer)로 유입한 후 분석

- 시멘트 소성로, 소각로, 연소시설, 도장시설 등에서 배출되는 배출가스 중의 총탄화수소(THC)를 분석하는 방법으로써, 알케인류(alkanes)가 주성분인 증기의 총탄화수소를 측정하는데 적용됨

- 결과 농도는 프로페인 또는 탄소등가농도로 환산하여 표시함

- 비분산적외선분광분석법으로 분석 시 배출가스 성분을 파악할 수 있는 분석이 선행되어야 함

 

총탄화수소 계산방법

총탄화수소 농도는 ppm(프로페인 또는 다른 교정가스)로 표시하고,

측정농도를 ppm(탄소)로 나타낼 경우에는 다음 식으로 계산한다.

 

CC = K × C측정

 

여기서, CC : 총탄화수소 농도(ppm (탄소)), C측정 : 측정한 총탄화수소 농도(ppm), K : 탄소 등가 교정계수 (다른 교정가스에 대한 적절한 반응계수로 메테인=1, 에테인=2, 프로페인=3, 뷰테인=4)

(대기오염공정시험기준 ES 01507.1c 불꽃이온화검출기법, ES 01507.2d 비분산적외선분광분석법)

 

계산예시 - 1

측정기기에서 프로판 교정을 한 후 총탄화수소를 측정했을 때,

농도가 100ppmv(as propane)로 나타난 경우 탄소등가 농도(Cc, ppm)로 환산하게 되면

 

Cc ppmc =K(3) * 100ppmv(as propane)으로 환산됨

 

따라서, Cc(총탄화수소 농도)는 300ppm임

 

 

계산예시 – 2

계산예시 – 1에서 산정된 농도로 유량이 400S㎥/일 일때 총탄화수소 배출량(kg/일)을 계산하시오.

 

총탄화수소 일일배출량(kg/일)=측정농도(ppm)×일일유량(S㎥/일)×10^-6(1/ppm)×16(kg)÷22.4(S㎥)

 

300(ppm)×400(S㎥/일)×10^-6(1/ppm)×16(kg)÷22.4(S㎥) = 0.08571kg/일

 

* 16은 메탄의 분자량 (총탄화수소 농도는 메탄값으로 환산하기 때문에)