플레어스텍 매연 기준, OGI 카메라

플레어스텍 매연 관리

 

 1  매연의 기준

대기환경보전법 시행규칙 별표8 대기오염물질의 배출허용기준 

오염물질	대상시설	배출허용기준
매연	모든 배출시설	링겔만비탁표 2도 이하  2시간안에 5분이상

 

 2  대상

대기환경보전법 시행령 별표 9의 2에서 정한 업종에 속하고

구분	업종	업종별 적용물질
Ⅰ업종	1) 원유 정제처리업 2) 파이프라인 운송업 3) 위험물품 보관업	메탄올, 메틸에틸케톤, 엠티비이(MTBE), 톨루엔, 자일렌(o-, m-, p- 포함)
	4) 석유화학계 기초화학물질 제조업 5) 합성고무 제조업 6) 합성수지 및 기타 플라스틱물질 제조업	톨루엔, 자일렌(o-, m-, p- 포함), 나프탈렌
Ⅱ업종	1) 제철업 2) 제강업	입자상물질(먼지), 망간화합물, 톨루엔, 자일렌(o-, m-, p- 포함)
	1) 접착제 및 젤라틴 제조업	톨루엔, n-헥산, 이소프로필 알콜, 메탄올, 아크릴산 에틸, 메틸에틸케톤
	2) 그 외 기타 고무제품 제조업 3) 플라스틱 필름, 시트 및 판 제조업 4) 벽 및 바닥 피복용 플라스틱제품 제조업 5) 플라스틱 포대, 봉투 및 유사제품 제조업 6) 플라스틱 적층, 도포 및 기타 표면처리 제품 제조업 7) 그 외 기타 플라스틱 제품 제조업 8) 적층, 합성 및 특수표면처리 종이 제조업 9) 벽지 및 장판지 제조업	톨루엔, 메틸에틸케톤, 자일렌(o-, m-, p- 포함)
Ⅲ업종	10) 축전지 제조업 11) 기타 절연선 및 케이블 제조업	톨루엔, 자일렌(o-, m-, p- 포함)
	12) 직물 및 편조원단 염색 가공업 13) 그 외 기타 전자부품 제조업	메틸에틸케톤, 톨루엔
	14) 냉간 압연 및 압출 제품 제조업  15) 알루미늄 압연, 압출 및 연신제품제조업 16) 강관 제조업 17) 도장 및 기타 피막처리업 18) 그 외 기타 분류안된 금속가공제품 제조업 19) 자동차용 동력전달장치 제조업 20) 그 외 기타 자동차 부품 제조업	톨루엔, 자일렌(o-, m-, p- 포함), 메탄올
Ⅳ업종	1) 강선 건조업 2) 선박 구성부분품 제조업 3) 기타 선박 건조업	톨루엔, 자일렌(o-, m-, p- 포함)

▷공통 적용물질 : 별표 2 제1호부터 제35호까지의 특정대기유해물질

 

 3  플레어스텍 (Flare stack)

• 이 관리기준은 플레어스택의 용량(flare load)이 1.26 × 107 kcal/hr(50 MMBTU/hr) 이상인 시설을 대상으로 한다.
• 자동점화시설을 설치하여 기능이 완전하게 유지되도록 하거나 온도계, 자외선센서, 적외선센서 또는 폐쇄회로 텔레비전 등을 설치하여 플레어의 점화불꽃이 항상 유지되도록 모니터링한다.
• 플레어스택의 비정상 가동 시 발생하는 매연이 대기오염공정시험기준 중 링겔만비탁표 2도 이상을 2시간에 총 5분을 초과하여서는 안 된다.
• 사고발생시 대상시설, 최초 발생 시간, 발생 원인에 대해 최초 발생 시점부터 2시간 이내에 관할 행정기관에 보고(전화, 팩스 등)하여야 하며, 비정상 가동이 종료될 경우 종료 시점부터 48시간 이내(토요일 또는 공휴일에 해당하는 날의 0시부터 24시까지의 시간은 제외한다)에 대상시설, 최초 발생시간, 발생원인, 추정 발생가스 성상 및 최대 배출 추정량에 대한 최종보고서를 서면으로 제출하여야 한다.


 4  플레어스텍 (Flare stack) 매연 배출에 따른 벌칙

구분	배출허용기준 초과 (매연) 행정처분	비산배출시설 관리기준 준수 의무 불이행 행정처분
대기오염물질 배출 사업장	지자체 환경과	-
HAPs 대상사업장	지자체 환경과	지방유역환경청

 

위반사항 배출시설 또는 방지시설의 결함·고장 또는 운전미숙 등으로 인하여 배출허용기준을 초과한 경우	근거 법령	행정처분기준 1차 → 2차 →3차 → 4차
특별대책지역 외에 있는 사업장인 경우	법 제34조	개선명령 → 개선명령 → 개선명령 → 조업정지
특별대책지역 안에 있는 사업장인 경우	법 제36조	개선명령 → 개선명령 → 조업정지 → 허가취소/폐쇄

※ 1, 2, 3, 4차의 적용 누적 기준은 2년간 동안 적용 

매연의 측정방법 (광학기법 추가 2018.12.07)

 1  링겔만탁도에 의한 측정방법 : 기존 측정방법

• 대기오염공정시험기준 ES 01313.1a
• 배출가스 중 매연(Smoke in Flue Gas) 
• 굴뚝 등에서 배출되는 매연을 링겔만 매연 농도표 (Ringelmenn smoke chart)에 의해 비교 측정하기 위한 시험방법이다.
• 매연

공기 중에 부유하며 강하게 빛을 흡수 및 산란하는 미립자상 물질을 말하며 기본적인 형태로 탄소를 포함한다 (참고자료 US Interior Bureau of Mines; KS M ISO 9835).
• 측정위치의 선정
될 수 있는 한 바람이 불지 않을 때 굴뚝 배경의 검은 장해물을 피해 연기의 흐름에 직각인 위치에 태양광선을 측면으로 받는 방향으로 부터 농도표를 측정치의 앞 16 m에 놓고 200 m 이내 (가능하면 연도에서 16 m)의 적당한 위치에 서서 굴뚝배출구에서 (30 ～ 45) cm 떨어진 곳의 농도를 측정자의 눈높이의 수직이 되게 관측 비교한다
• 측정방법
1. 링겔만 매연 농도법
보통 가로 14 cm 세로 20 cm의 백상지에 각각 0 mm, 1.0 mm, 2.3 mm, 3.7 mm, 5.5mm 전폭의 격자형 흑선을 그려 백상지의 흑선부분이 전체의 0 %, 20 %, 40 %, 60%, 80 %, 100 %를 차지하도록 하여 이 흑선과 굴뚝에서 배출하는 매연의 검은 정도를 비교하여 각각 (0 ～ 5) 도까지 6종으로 분류한다.
2 불투명도법
코크스로, 용광로 등을 사용하는 제철업 및 제강업종에서 입자상 물질이 시설로부터 제일 많이 새어나오는 곳을 대상으로 하여 측정한다. 이때 태양은 측정자의 좌측 또는 우측에 있어야 하고 측정자는 시설로부터 배출가스를 분명하게 관측할 수 있는 거리에 위치해야 한다.(그 거리는 아무리 멀어도 1 km를 넘지 않아야 한다.) 불투명도 측정은 링켈만 매연농도표 또는 매연 측정기(smoke Scope)를 이용하여 30초 간격으로 비탁도를 측정한 다음 불투명도 측정용지(별지서식)에 기록한다. 비탁도는 최소 0.5° 단위로 측정값을 기록하며 비탁도에 20 %를 곱한 값을 불투명도 값으로 한다.

 

ES 01313.1a 배출가스 중 매연.pdf

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 2  광학기법에 의한 측정방법 : 추가 제정

 

• 대기오염공정시험기준 ES 01313.2
• 배출가스 중 매연 - 광학기법 (Smoke in Flue Gas - Digital Optical Method)
• 굴뚝 등에서 배출되는 매연을 측정하는 방식으로 광학기법을 이용하여 불투명도를 산정하는 것을 목적으로 한다.
• 용어

불투명도	대기 중 배출되는 가스 흐름을 투과해서 물체를 식별하고자 할 때 불명확하게 하는 정도를 말하며, 매연이 배출되는 지점과 배경지점을 카메라로 촬영한 후, 비교하여 산정하며, 결과는 0-100% 사이에서 5% 단위로 나타낸다.
매연	공기 중에 부유하며 강하게 빛을 흡수 및 산란하는 미립자상 물질을 말하며 기본적인 형태로 탄소를 포함한다(참고자료 US Interior Bureau of Mines; KS M ISO 9835).
카메라와 액세서리	매연 불투명도 사진 촬영을 위해 1천만 화소 이상의 이미지센서를 탑재한 디지털 일안 반사식 사진기 (DSLR, digital single lens reflex camera)를 이용한다. 사진 촬영 시 흔들리지 않도록 카메라 고정용 삼각대가 필요하다.
분석 소프트웨어와 컴퓨터(노트북)	카메라로 측정한 영상을 통해 불투명도를 산정해주는 분석 소프트웨어는 200 KB용량의 실행프로그램으로, Window 7이상의 운영체계를 갖춘 컴퓨터나 노트북에 설치가 가능하다. 카메라와 컴퓨터를 연동하면 카메라에서 촬영한 사진이 실시간으로 컴퓨터로 전송되어 불투명도 분석을 신속하게 할 수 있다.
타이머/시계	사진 촬영을 하는 동안에는 불투명도 판독 사이에 15초 간격의 시간이 필요하다. 시계를 사용하거나 스톱워치를 이용할 수 있다. 타이머는 휴대하고 다니는 스마트폰으로도 대체 가능하다.
거리측정기	촬영 시 굴뚝과 카메라의 거리 측정에 사용되며 시중에 판매하는 거리측정기를 사용하여 굴뚝과 카메라의 거리를 측정한다.
각도계	촬영 시 카메라와 매연 촬영지점(굴뚝포함)의 각도 관측을 위해 각도계를 사용한다.

• 측정위치의 선정
1. 매연 촬영 시 되도록 바람이 불지 않을 때 관측자는 깨끗한 시야를 확보할 수 있는 시점에서 굴뚝높이의 3배 이상 떨어진 거리에서 촬영한다. 카메라와 매연의 촬영지점의 관측 각도 (매연측정지점과 관측자의 눈높이와의 각)가 18°이상일 경우 추가적인 보정(보정식의 경우 8.1 결과 산정에 포함)이 필요하다.

 

ES 01313.2 배출가스 중 매연 - 광학기법.pdf

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2. 굴뚝에서 140° 이내 각도에서 태양을 등지고 서야한다. 관찰자는 카메라를 매연 확산 방향에 가능한 한 수직이 되도록 놓은 후 매연과 배경지점이 잘 대조되는 지점이 나타나도록 촬영한다.

• 시료측정 절차
1. 관측하기 전에 측정위치의 선정에 따라 적합한 관찰위치를 선정한다. 배경, 바람의 방향, 그리고 태양과 관련된 측정대상의 위치를 선택한다.
2. 관측하고자 하는 굴뚝으로부터 측정대상을 결정하고 기록지에 측정대상을 기록한다. 그리고 측정대상 근처에 있는 방해 요소가 되는 매연이나 비산물질 등을 구분해야 한다.
3. 관찰자는 배출원의 공장이름, 배출지점, 시설유형, 관찰자의 이름, 소속, 배출원에서의 카메라의 방향, 날짜를 기록한다. 시간, 배  출 위치의 추정거리, 대략적 풍향, 기상상태(구름의 색과 상태), 배경 등을 현장에서 측정용지(별지서식)에 기록한다.
4. 불투명도 촬영은 배가스의 흐름을 고려하여, 육안으로 관찰했을 때 매연이 심한 곳을 선택하여, 15초 간격으로 최소 12번 촬영하며 매연과 매연이 없는 대조지역이 동시에 촬영되어야 한다. 불투명도는 0-100% 사이에서 5% 단위로 분석된다(가장 가까운 5 % 단위). 최종 불투명도는 12번 연속 촬영의 평균값으로 결정된다.

 

• 시료측정 시 주의사항
1. 바람에 의해 매연이 카메라 쪽으로 불어오는 상황에서는 촬영할 수 없다.
2. 카메라의 각종 필터 사용은 불투명도값에 영향을 주기 때문에 사용할 수 없다.
3. 카메라 뒤로 140° 안에 태양이 위치할 때에만 촬영할 수 있다.
4. 촬영 각도가 수직 상승 매연으로부터 18° 이상일 경우 보정이 필요하다.
5. 촬영하고자 하는 매연에 다른 매연이 겹쳐있는 상황에서는 촬영할 수 없다.
6. 불빛이 없는 새벽시간이나 늦은 오후에는 측정하지 않으며, 비나 눈 또는 안개가 꼈을 때에도 측정하지 않는다.

• 분석절차
1. 관측 시작
관찰자는 기록지를 작성한다. 기록지에 촬영 날짜를 적고 시작한 시간을 기록한다. 관찰자는 15초 간격으로 총 12장의 사진을 촬영해야한다. 촬영에 방해되는 요인은 따로 기록해야 한다. 촬영이 끝나면 촬영 종료시간을 기록하고 관찰자 소속을 작성한다. 분석이 완료된 기록지는 확인 후 서명한다.
2. 불투명도 계산 방법
불투명도는 연속으로 촬영된 12개의 사진의 불투명도 값에 대한 평균으로 결정된다. 촬영이 끝나면 분석프로그램(국립환경과학원 홈페이지에서 제공)을 이용하여 촬영한 각각의 사진에 대하여 불투명도 값의 분석을 진행한다.
3. 불투명도 측정용 기록지 작성
기입할 수 있는 모든 항목을 전부 작성할 때까지 양식에 서명을 하지 않는다. 만약 필수항목(*) 중 누락된 것이 있으면, 유효한 불투명도 촬영으로 인정되지 않는다.

 

OGI 카메라

※ OGI 카메라 (Optical Gas Imaging; 광학가스화상 카메라)
광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 메탄과 육플루오르화황, 기타 산업용 수 백 가지의 가스를 빠르고 신속하고 안전하게 탐지해낼 수 있고, 기존 접촉식 측정 도구로는 닿기 어려운 넓은 장비 부위와 조사 지역들을 스캔할 수 있습니다. 또한 광학 가스 화상 (OGI) 카메라는 눈에 보이지 않는 가스들을 연기 구름으로 보여주며 안전 거리에서 누출을 탐지해낼 수 있습니다.


 1   대기법 vs HAPs 법

대기환경보전법 대상 사업장  • 배출허용기준 준수  • 측정법 : 링겔만비탁표 2도 이하 또는 불투명도 40% 이하  • 위반 시 : 개선명령 개선명령 → 조업정지 → 허가취소 또는 폐쇄  • 조업정지 : 개선완료일까지

비산배출시설관리제도(HAPs) 대상 사업장  • 폐쇄회로 텔레비전으로 플레어 불꽃이 유지되는지 1회/월 확인 (운영기록부 작성)  • OGI 카메라를 이용 1회/일 모니터링 하여 기록매체에 3년간 저장/보관 • 5분측정/일 : 적외선 5분 + 가시광선 1분 운영기록부 작성  • 매연은 링겔만 매면 도표 2도 이상 또는 불투명도 40% 이상 시간에 5분 초과 금지 • 위반시 : 경고 → 조업정지 10일 → 조업정지 20일  • 500만원 이하의 과태료  <비상시> - 비정상 가동 시점부터 최소 2시간 이상을 매연을 측정하고, 폐쇄회로 텔레비전으로 상황을 기록 보관  - 비정상 가동 시점부터 2시간 이내에 환경청장에게 전화 팩스로 보고 (대상시설 비정상 가동 시점 발생원인)  - 비정상 가동 종료 시점부터 48시간 이내에 환경청장에게 서면 보고 (토요일/공휴일 제외, 대상시설 비정상 가동시 발생원인/플레어스택 설계자료 발생가스 성상 최대 배출량)

 2   OGI 카메라와 CCTV

OGI 카메라 (Optical Gas Imaging; 광학가스화상 카메라) 법적 기준

냉각방식	• 냉각소자방식 (-270℃ 수준으로 낮춰주는 기능)
적외선 파장	• 3~4㎛
열 민감도	• 0.015도 이하
온도 필터링 기능	• 해당
설치위치	• 플레어스텍 높기의 1배 이상 떨어진 위치에 설치 • 140도 이내 각도로 태양을 등진 위치에 설치 • 모니터링 영상은 플레어스텍 최상단에서 부터 상공으로 50m이상 관찰이 가능하도록 설치

※ OGI는 5분/일 측정하고, 기록을 3년간 보존
※ CCTV는 1회/월 측정하고. 기록 보존에 관한 기준은 없음
※ 매연이 링겔만탁도 2도 이상 배출되면 CCTV 영상을 제출해야 한다.

출처 : FLIR

출처 : FLIR

 

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