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by 김하종 Jan 24. 2021

내가 바로 환경계 특급 첨단파수꾼

그린패트롤 측정기술 전격 파헤치기

그린 패트롤 측정기술이 무엇인가요?

그린 패트롤이란 수질, 대기 등 환경매체 별로 오염 정도를 실시간으로 파악하거나 적절히 예측하여 조기에 환경 피해를 알려주는 시스템을 말합니다. 그린 패트롤 측정기술은 각종 센서와 네트워크를 활용해 대기, 수질 등의 환경 변화 상태와 환경 사고를 통합적으로 모니터링합니다. 모니터링된 환경 정보를 분석하고 예측해 언제든지 시민들에게 제공할 수 있습니다. 환경 이슈에 종합적으로 대응 및 관리하는 기술이죠. 특히, 미세먼지, 이산화탄소 등 기후변화의 주요 원인이 되는 오염물질을 측정ㆍ분석하는 데 주로 활용할 수 있습니다.

현대사회에서 환경의 질을 효과적으로 측정ㆍ관리하는 그린 패트롤 측정기술은 매우 중요합니다. 기후변화 등의 범지구적 환경 이슈와 새로운 화학물질의 개발, 국제적 환경규제 강화 등 급격하게 변화하는 환경 현황과 정책 수요에 대응하기 위해서는 이를 측정ㆍ관리할 수 있는 기술이 반드시 필요하기 때문입니다.

기후변화, 도시화 등이 진행됨에 따라 환경재해가 발생하는 빈도가 급증하고 그 피해 규모가 커지고 있습니다. 특히, 구미 불산 유출사고, ‘삼성-허베이스피리트(Hebei Spirit)호’ 기름 유출 사고 등 대규모 환경 사고가 잦아짐에 따라 오염물질의 확산경로를 예측하고 피해를 최소화할 수 있는 ‘조기경보 시스템’ 수준의 기술이 필요해졌습니다.

또한, 삶의 질이 높아지고 환경에 대한 인식이 향상됨에 따라 실시간 환경 정보의 수요가 매우 증가하였습니다. 더불어 ICT(Information and Communication Technology)의 발달로 생활환경정보에 대한 접근이 쉬워지면서 환경 변화를 실시간으로 감지하고 분석하여 체계적이고 종합적인 환경재해 대응을 위한 시스템을 요구하고 있습니다. 이러한 시대 변화에 따라 그린패트롤 측정기술을 기반으로 한 환경 모니터링의 중요성은 점차 커지고 있습니다.

그렇다면 그린패트롤 측정기술의 대표적인 사례는 무엇이 있을까요?

사례 1<온라인 총유기탄소(TOC) 측정분석장치>

총유기탄소(TOC)란 물 속에 녹아 있는 유기물이 포함하고 있는 탄소의 양으로 물속에 포함된 유기물의 오염 정도를 나타냅니다. 온라인 총유기탄소(TOC) 측정분석장치는 총유기탄소(TOC)를 빠르고 정확하게 실시간으로 측정합니다. 온라인(On-Line)으로 설치가 간단하고 COD(화학적 산소요구량)나 BOD(생화학적 산소요구량) 테스트를 하는 곳이면 어디에나 응용이 가능합니다. 온라인 총유기탄소(TOC) 측정분석 기술은 앞으로 수질원격감시체계, 국가 수질자동측정망 등에 적극 활용될 예정입니다.

사례 2<복합유해물질 굴뚝자동측정기(TMS)>

복합유해물질 굴뚝자동측정기는 굴뚝자동감시체계(CleanSYS)를 구축하는데 필요한 핵심 기술로 대기 관리를 위해 배출 가스를 실시간으로 측정합니다. 특히 복합유해물질 굴뚝자동측정기는 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소 등 각종 대기오염물질을 복합적으로 측정하여 통합관리를 할 수 있습니다. 공장의 굴뚝에서 나오는 대기오염물질을 실시간으로 측정해 사업장에서 오염물질을 통제하고 측정데이터는 사업장, 환경부, 시ㆍ도와 환경관리공단 관제센터에 온라인으로 연결하여 공유하고 배출상황을 24시간 관리합니다. 2050 탄소중립 선언과 많은 기업들의 탈석탄 선언 이후 온실가스 저감을 통한 저탄소 사회로의 전환이 기대되는 시점인데요. 이에 복합유해물질 굴뚝자동측정기(TMS)는 상당한 도움이 될 것으로 예상합니다.

우리나라는 그린 패트롤 측정기술 개발을 위한 노력을 꾸준히 하고 있습니다. 지난 2014년 12월 26일에 환경계측장비 핵심기술 개발을 위한 환경부 산하 ‘그린패트롤 측정기술개발사업단’이 출범하였습니다. 사업단이 출범할 당시에만 해도 사업장의 대기오염물질을 자동으로 관리하는 첨단 환경정보시스템인 굴뚝자동감시체계(CleanSYS)의 온라인 자동측정기는 90%가 외국에서 들여온 제품이었습니다.

특히 우리나라에서 사용되는 미세먼지 측정ㆍ분석 장비 대부분은 수입품이었습니다. 2018년 말까지 국가에서 운영되는 대기오염 측정소 약 400곳에서 사용되던 초미세먼지 농도 자동측정기는 모두 외국산이었지요. 값도 비싸고, 한 번 고장이라도 나면 고치는 데 배송기간까지 평균 3개월이 걸렸습니다. 하지만 국산 제품이 없는 탓에 소비자들은 울며 겨자 먹기로 외국 제품을 사용할 수밖에 없었습니다.

더군다나 최근 미세먼지에 대한 국민적 관심도가 늘면서 미세먼지 측정기에 대한 수요도 폭증하였습니다. 우선, 올해 4월부터 '실내공기질 관리법'의 개정에 따라 전국 모든 지하철 역사 승강장의 초미세먼지(PM2.5) 농도를 실시간으로 측정해야 합니다.

세계보건기구는 미세먼지 자체를 1급 발암물질로 정의했습니다. 경유 차량에서 나오는 배기가스뿐만이 아니고 도심에 있는 대기오염 자체를 1급 발암물질로 정의하였는데요. 그 안에 발암성 중금속이라든가 굉장히 독성이 강한 물질들이 포함되어 있습니다. 미세먼지는 제대로 된 정책을 통해서 빠른 시일 내에 해소하지 않으면 거대한 사회적 참사로 이어질지도 모릅니다. 과연 이러한 미세먼지는 어떻게 해결할 수 있을까요?

사례 3<초미세먼지(PM2.5) 측정분석장치>

미세먼지 해결의 첫걸음은 신속ㆍ정확하게 측정하여 흐름을 파악하고 조기에 경보할 수 있는 체계를 갖추는 것입니다. 그래야지만 시민들이 일상생활을 하면서 마스크를 착용하는 등 재빠르게 대응을 할 수 있기 때문입니다. 초미세먼지 연구와 조기 경보체계를 구축하기 위해서는 측정장치가 가장 필수적일 텐데요. 2019년 1월, 그린패트롤 측정기술개발사업단은 3년여간의 연구기간을 거쳐 초미세먼지(PM2.5) 측정분석장치를 국산화하는데 성공하였습니다. 시료채취부, 검출부, 신호처리부 등 측정기에 쓰이는 90% 이상의 부품을 국산화한 기술로 국내 기술로는 최초로 환경부로부터 형식승인을 취득하였습니다.

또한 장비가 이전보다 작아져 지하철, 주차장 등 장소에 구애받지 않고 사용할 수 있습니다. 사물인터넷(IoT)과의 연계를 통해 시민에게 실시간으로 신속한 정보를 제공할 수도 있습니다. 그뿐만 아니라 무인 연속측정이 가능해 24시간 내내 무정지 상태로 가동할 수 있고, 스마트 히팅 시스템을 장착한 덕분에 대기의 온도 · 습도에 맞춰 평형을 이룰 수 있습니다.

특히, 미국을 비롯한 선진국에서 가장 많이 채택하고 있는 베타레이 흡수법을 미세먼지 측정 기준시험법으로 적용하였습니다. 베타레이 흡수법은 방사선인 베타선(β-Ray)을 활용하는데 어떤 물질을 통과할 때 질량이 클수록 더욱 많이 스며드는 성질을 이용해 대기 중의 미세먼지 농도를 측정합니다. 국제 규격인 만큼, 높은 데이터 신뢰도를 자랑합니다.

그린패트롤 측정기술개발사업단은 환경과 관련한 기존의 계측 및 관리시스템 분야에 원격 측정 및 제어 시스템을 구축하고 있습니다. 또한 대기오염, 수질오염, 유해화학물질 측정 분야의 센서ㆍ계측기기ㆍ측정 장비의 국산화율은 90%까지 높이고 이와 동시에 수출형 제품을 개발하기 위해 박차를 가하고 있습니다. 사업단은 기술 개발에서 사업화ㆍ수출화 지원까지 전 과정에 걸친 전폭적인 집중 투자를 하고 있습니다. 이를 통해 세계 일류 수준의 측정기술을 확보하고, 수출 및 산업화를 할 수 있는 기술을 선정하여 환경 정책을 뒷받침한다고 합니다.

지금까지 환경계 특급 파수꾼 역할을 톡톡히 하고 있는 그린 패트롤 측정기술을 알아보았는데요! ‘지피지기면 백전불태’라는 말처럼 앞으로 환경재해를 예방하고 각종 환경 이슈에 대응하는 데 큰 도움이 될 것으로 예상합니다. 환경계 특급 첨단파수꾼, 그린패트롤! 기후변화 대응을 비롯하여 민감해진 생태 환경을 개선하는데 또 어떤 역할을 해낼지 벌써부터 기대가 되지 않으신가요?

*참고용어

1. COD(화학적 산소요구량)

물의 오염 정도를 나타내는 기준. 하천이나 바다 등에 폐수가 방류되면 유기 물질에 의하여 물이 오염된다. 이 물에 과망간산칼륨이나 중크롬산칼륨 등의 수용액을 산화제로 첨가하면 유기물이 산화된다. 이때 소비된 산화제의 양에 대하여 요구되는 산소의 양을 말하며, 백만분율 단위인 ppm(1ppm=0.0001%)으로 나타낸다.

[네이버 지식백과] (토목용어사전, 1997. 2. 1., 토목관련용어편찬위원회)

2. BOD(생화학적 산소요구량)

물이 오염된 정도를 나타내는 지표로, 호기성(好氣性) 박테리아가 일정 기간(보통 섭씨20도에서 5일간) 동안 수중의 유기물을 산화ㆍ분해시켜 정화하는 데 들어가는 산소량을 ppm(백만분율)으로 나타낸 것이다. 물의 오염이 많이 진행되었을수록 유기물의 양이 많기 때문에 그만큼 박테리아 분해에 소비되는 산소량도 증가한다. 즉 BOD가 높을수록 오염이 많이 진행된 물이다. 1ℓ의 물에 1mg의 산소가 필요한 것을 1ppm이라 하는데 일반적인 하천에서는 5ppm이 되면 자정(自淨)능력을 잃으며 10ppm을 넘으면 악취가 난다.

[네이버 지식백과] (시사상식사전, pmg 지식엔진연구소)

* 참고자료

국가환경산업기술정보시스템

그린패트롤 측정기술개발사업단

그린패트롤 측정기술개발사업 소개 및 추진계획(김조천, 한국대기환경학회 학술대회 논문집, 2015.8, 27-28.)

한국환경공단 : 굴뚝원격감시체계

https://www.keco.or.kr/kr/business/climate/contentsid/1531/index.do

한국환경산업기술원 공식 블로그:특명! 초미세먼지를 감지하라

https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=lovekeiti&logNo=221766476312&categoryNo=58&parentCategoryNo=0&viewDate=&currentPage=2&postListTopCurrentPage=1&from=postList&userTopListOpen=true&userTopListCount=5&userTopListManageOpen=false&userTopListCurrentPage=2

한국환경산업기술원 공식 블로그:신속 정확하게 대기를 확인하는 스마트한 방법

https://blog.naver.com/lovekeiti/221844478013

한국환경산업기술원 보도자료:오염물질 측정장비 핵심부품 국산화율 90% 달성 목표