대기와환경

[대기오염물질] - 질소산화물(NOx)

뚝심쟁이 2023. 7. 17. 22:19
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목차

* 질소산화물(NOx)란?

* 주요 발생 원인

* 발생 형태별 분류

* 질소산화물의 위험성

* 규제현황

 

질소산화물(NOx)?

질소와 산소의 화합물로 NO, NO₂,N₂O,N₂O₃ 등 다양한 종류가 있지만 NO(일산화질소), NO₂(이산화질소)가 대부분을 차지하고 있으며 통칭 NOx로 표기합니다.

 

1. NO(일산화질소) 

자극성 냄새를 가진 무색 기체이나, 대기 중 농도가 높을 경우 갈색을 띱니다. 휘발성 유기화학물(VOCs)와 반응하여 오존(O₃)를 생성하는 전구물질 역할을 합니다.

 

2. NO₂(이산화질소)

자극성 냄새를 가진 적갈색 기체이며, NO보다 독성이 5~10배  강합니다.

 

주요 발생 원인

1. 공업 및 교통 : 공장, 발전소, 자동차 운행 등에서 발생하는 연소과정에서 생성됩니다.

2. 농업 : 질소를 포함한 화학비료 또는 가축 배설물의 분해 과정에서 주로 생성됩니다.

3. 기타 : 가정 및 산업용 난방, 화재 발생, 목재의 연소 과정 등에서 생성됩니다.

 

발생 형태별 분류

1. Thermal NOx 

공기 중 산소가 고온에서 질소분자를 산화시켜 발생하는 것으로, 대기 중에는 항상 산소와 질소 분자가 포함되어 있으므로 온도 조건이 맞는다면 거의 모든 장소에서 발생할 수 있습니다.

 

반응식

N₂ + O -> NO + N

N + O₂ -> NO + O

 

발생조건

- 연소온도가 높을 때(1300도 이상에서 급격히 증가)

- 연소영역에서 산소 농도가 높을 때

- 고온 영역에서 가스체류시간이 길 때

 

2. Fuel NOx

연료 중에 포함된 질소가 연소과정에서 산화되어 NOx를 생성하는 형태입니다. Thermal NOx의 설명과 같이 질소산화물은 산소가와 질소가 고온의 조건에서 결합하여 생성된ㄴ데, 연소과저잉 고온의 조건을 만족시키기 때문에 NOx가 생성될 수 있는 것입니다.

석탄 및 유기질소화합물 등의 연소 시 발생 빈도가 높으며, 일반적으로 석탄 >석유 >LPG,LNG 순으로 생성됩니다. 연소 온도의 영향은 크게 없지만, 산소 농도에 비례하여 발생량이 증가하는 경향이 있습니다.

 

3. Prompt NOx

연료 중의 탄화수소(HC)가 공기 중 질소와 반응하여 생성되는 형태입니다. 탄화수소는 CN, HCN 등의 형태로 변환된 후 NOx를 생성하며 반응식은 아래와 같습니다.

- HC + N₂ -> HCN + N

- C + N₂ -> CN + N

- N + O₂ -> NO + O

 

질소산화물의 위험성

 

1.인체에 미치는 영향

- 폐의 점막을 자극하며 심하면 폐쑤종, 폐렴, 폐출혈, 혈압상승을 일으킵니다.

- 기침, 인후통, 현기증, 두통, 구토 등을 발생시킵니다.

- 저농도에서 장기간 노출 시 기관지염, 위장병, 불면증 등이 발생합니다.

 

2. 식물에 미치는 영향

- 식물세포를 파괴하여 잎에 갈색이나 흑갈색의 반점이 생기게 합니다.

 

규제현황

대기환경보전법 시행규칙 제2조(대기오염물질) [별표1]에서 대기오염물질로 규정하고 있으며, 동법 시행규칙 [별표8] "대기오염물질의 배출허용기준"을 통해 보일러, 발전시설, 폐수*폐기물*폐가스 소각처리시설 등 산업시설의 질소산화물 배출 허용기준을 명시하여 각 산업시설이 과도하게 배출하지 못하도록 규제하고 있습니다.

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