대기오염공정시험기준 - 굴뚝배출가스 중 질소산화물 연속자동측정 방법

1. 용어

1) 시료채취형(Extractive System)

 - 굴뚝으로부터 시료가스를 추출하여 지상 또는 일정지점에 설치되어 있는 분석부에 유입하여 측정하는 형식

 

 - 고정형(시료채취점에 고정하여 장기적으로 연속측정함)과 이동형(여러개의 시료채취점을 대상으로 이동하면서 비교적 단기간동안 측정함)이 있다.

 

2) 굴뚝부착형(In-situ System)

 - 분석부가 굴뚝에 부착되어 있으며 광원으로부터 나온 입사광이 굴뚝내부를 가로질러 통과한다. 이때 대상가스상 오염물질이 그 빛을 흡수하는 성질을 이용하여 그 농도를 측정한다.

 

 - 이러한 방식의 측정기는 공존하는 먼지, 액적, 광학계의 오염으로 인한 입사광의 감쇄현상이 문제가 되므로 이것을 보정하기 위한 광학계를 갖추고 있는 것이 특징이다.

 

 

 

 

2. 측정방법의 종류

 1) 설치방식에 따라 : 시료채취형, 굴뚝 부착형

 2) 측정원리에 따라 : 화학발광법, 적외선흡수법, 정전위전해법

 

 

 

3. 분석계

1) 화학발광분석계

① 원리

 - 일산화질소와 오존이 반응하면 이산화질소가 생성되는데 이때 590 ~ 875nm 에 이르는 폭을 가진 화학발광이 발생한다. 이 발광강도를 측정하여 시료가스 중 일산화질소 농도를 연속적으로 측정한다.

 

 - 질소산화물 농도는 시료가스를 환원장치로 통과시켜 이산화질소를 일산화질소로 환원한 다음 측정하여 구한다.

② 분석계 구성

 - 유량제어부, 반응조, 검출기, 오존발생기 등으로 구성된다.

 

 

 

2) 적외선 흡수분석계

① 시료채취형

 : 비분산적외선 가스분석법에 따른다

② 굴뚝부착형

ⓐ 원리

 - 비분산적외선(5.25㎛)을 굴뚝내부에 조사하고 수광부와 검출기 사이에 대조셀과 가스필터 상관셀이 교대로 오도록 한다. 입사광은 굴뚝 내부를 통과한 후 반대편에 있는 반사경에 의해 다시 수광부쪽으로 돌아온다. 이때 대조셀로는 일산화질소에 의해 감쇄된 빛에너지(S)와 먼지를 비롯한 공존물질에 의해 감쇄된 바탕빛에너지(B)의 합을 측정하고 가스필터 상관셀로는 바탕빛에너지만을 측정한다.

 

 - 이 측정값들로부터 S/B 를 구하고 미리 교정용 스팬셀과 20% 셀로 구한 S/B 대 일산화질소농도 검정곡선에 대입하여 시료 중 일산화질소의 농도를 구한다.

 

 - 단, 배출가스 중 일산화질소의 분율이 질소산화물의 10%를 넘는 시설에 대해서는 이산화질소농도를 별도로 구하고 그 농도를 합한다.

 

ⓑ 분석계 구성

  - 광원, 광학계, 가스셀 터릿, 검출기 등으로 구성된다.

 

 

 

3) 자외선 흡수분석계

① 원리

 - 일산화질소는 195 ~ 230nm, 이산화질소 350 ~ 450nm 부근의 자외선을 흡수하는 성질을 이용한다.

 

 - 질소산화물의 농도를 구하기 위하여 일산화질소와 이산화질소의 농도를 각각 측정하여 그것들을 합하는 방식(다성분 합산방식)과 시료가스 중 일산화질소를 이산화질소로 산화시킨 다음 측정하는 방식(산화방식)이 사용된다.

 

② 분석계 구성

 - 다성분 합산형(분산형), 산화형(비분산형)이 있으며, 광원, 분광기, 광학필터, 시료셀, 검출기, 합산증폭기, 오존발생기 등으로 구성되어 진다.

 

 

 

4) 정전위전해 분석계

① 원리

 - 가스투과성 격막을 통하여 전해질 용액에 시료가스 중의 질소산화물을 확산흡수 시키고 일정한 전위의 전기에너지를 부가하면 질산이온으로 산화된다. 이때 생성되는 전해전류는 온도가 일정할 때 시료가스 중 질소산화물의 농도에 비례한다.

 

② 분석계 구성

 - 전해셀, 정전위전원, 증폭기로 구성된다.