1. 서 론

1.1 연구 배경 및 목적

미세먼지의 위험성이 밝혀지면서 비산먼지에 대한 관심이 높아지고 있다. ^{Ministry of Environmrnt(2017)} 비산먼지 관리 매뉴얼에 따르면 전국 미세먼지 발생량 중 비산먼지가 46 %를 차지하고 있고, 그 중 건설공사에서 발생하는 비산먼지 발생량은 32 %로, 도로재비산 다음으로 크게 나타났다. 특히 ^{Ministry of Environmrnt(2017)} 비산먼지 관리 선진화 방안 연구에서는 수도권 지역은 전체 미세먼지 배출량 중 비산먼지가 차지하는 비중이 약 70 %인 것으로 조사되어 건설현장이 밀집되어있는 도심지가 비산먼지의 영향을 크게 받고 있다.

전국 공사 현장 중 연면적 1,000 $m^2$ 미만인 공사장이 대부분을 차지하는데 이는 비산먼지 신고 대상기준에 못 미쳐 관련 규정과 법적 장치가 미비하여 제대로 된 관리가 이뤄지지않아 민원과 피해사례가 속출하고 있어 소규모 공사장에 대한 비산먼지 저감 대책 수립 필요한 것이 본 연구의 배경이다.

본 연구의 목적은 서울시 내 소규모 공사장에서 발생하는 비산먼지를 측정하고 분석함으로써 소규모 공사장 비산먼지 저감방안을 제시하고 관리 규제 수립 기여 할 수 있는 기초자료를 제공하고자 한다.

1.2 연구 범위 및 방법

본 연구 범위는 2020년 4월부터 12월까지 서울시 내 1,000 m² 미만 소규모 토공 굴착작업 공사장 3곳이며 작업 진행 시 발생하는 비산먼지의 PM-1, PM-2.5 PM-10 농도를 대상으로 연구를 수행했다.

본 연구 방법은 첫째, 선정된 공사장에 미세먼지 간이 측정기를 장애물이 없는 공간과 담장이나 펜스 뒤에 하나씩 설치하고 둘째, 공사 시작부터 종료될 때까지 측정한다. 셋째, 측정된 비산먼지 농도값을 시간별 그래프로 나타낸다. 넷째, 나타낸 각 현장의 PM-10 농도-시간 그래프에서 농도 최고치, 농도 감소율, 감소하는데 걸린 시간을 비교·분석하여 비산먼지 발생 특성을 파악하고 저감방안을 제시한다. 연구순서는 Fig. 1과 같다.

2. 선행연구조사

비산먼지 관련 기존 선행연구들은 아래와 같다.

^{Yu et al.(2004)}은 건설현장의 공정과 건설기계 종류에 따른 비산먼지 발생정도와 비산먼지로 인한 피해를 조사했고 비산먼지 저감 대책 보완을 주장했다. ^{Im and Yu(2018)}는 기존 비산먼지 측정방법을 분석하여 건설현장의 특성에 적합한 비산먼지 측정 기술을 제시하고자 했으며, ^{Yang et al.(2019)}은 건설현장에서 광산란방식의 비산먼지 측정 연구를 통해 광산란법 측정기기의 적합성과 사용조건을 제시했다. ^{Kim and Kang(2018)}은 중국 대기질 데이터가 국내 미세먼지 오염에 상관관계가 있으며 미세먼지 예측 모델의 정확도를 높이는 것을 확인하고 황산화물, 질산화물의 농도가 미세먼지 오염도에 큰 영향을 주는 것으로 분석했다. ^{Cha and Kim(2018)}은 대기질 관측데이터와 기상데이터를 이용하여, PM-2.5와 기상인자 변수를 선정 후 SPSS를 이용해 농도량과 인자간의 양·음적 선형관계를 분석했다. ^Park(2017)은 수도권의 미세먼지 농도량, 관측소 위치, 기상조건 자료를 바탕으로 미세먼지 농도 발생량과 확산에 기상 조건이 미친 영향을 통계적으로 분석했다. ^{Yoon et al.(2009)}은 자동기상관측장비와 AERMOD를 이용하여 공사 시 비산먼지가 풍속 및 계절에 따라 인근 주민에게 미치는 피해를 예측하고 이를 유출계수를 통하여 별도로 산정한 비산먼지 발생량과 비교·분석하였다. ^{Choi et al.(2010)}은 석탄회 야적장의 매립 조건과 기상 조건이 매립 석탄회 비산에 큰 영향을 끼치는 것을 분석했고 방풍벽 설치가 비산먼지 감소에 효과적인 것을 확인했다. ^{Noh and Yu(2017)}는 건설현장 비산먼지 규정 개선을 위해 국내외 비산먼지 규정을 분석을 통해 개선방안을 도출하였고, 전문가 인터뷰를 통해 효과성을 입증하고자 했다. ^{Kim et al.(2018)}은 공사 현장 주변에 방풍벽 설치가 대기오염물질의 영향을 저감시키며 방풍벽의 높이에 따라 흐름과 확산에 미치는 영향 범위가 달라지는 것을 확인했다.

이처럼 비산먼지에 영향을 끼치는 요인, 측정방식, 저감방안 등 다양한 연구가 꾸준히 진행되고 있으나 선행연구 대부분 대규모 공사장에 초점이 맞춰져 있어 소규모 공사현장에 대한 연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구는 소규모 현장에서 발생하는 비산먼지 발생량을 직접 측정하고자 한다.

3. 비산먼지 측정 및 분석

비산먼지 측정은 여름, 가을, 겨울에 각기 다른 공사장에서 한 번씩 진행했으며 순서대로 A, B, C로 이름을 붙였다. 또한 공사장에서 장애물이 없는 공간과 담장이나 펜스 뒤에 설치한 측정기를 각각 측정기1, 측정기2라고 명명하였다.

3.1 A 현장

서울시 동작구 사당동에 위치한 A 현장은 연면적 424.92 $m^2$의 소규모 단독주택 건설현장으로 터파기 작업에서 발생하는 비산먼지를 약 9시간동안 측정하였다. 공사 현장은 건물 철거 후 작업을 진행하여 흙 외에도 건물 잔해가 남아있었으며 굴착 작업과 더불어 건물 잔해를 부수는 작업도 진행하였다. 공사 현장 인근에는 도로와 주택단지가 접해있어 주민들에게 그대로 노출되어 있었으며 현장에서는 살수 작업 진행 및 간이 펜스를 설치하였다. Figs. 2 and 3은 각각 A 현장의 측정기1과 측정기2에서 측정한 비산먼지 농도-시간 그래프이다.

측정기1과 측정기2의 비산먼지 농도가 증가하고 감소할 때의 최고치 농도값 및 정상화 농도값, 정상화되는 시간, 농도 감소율을 Tables 1 and 2에 나타냈다.

Table 1에서 PM-10 최고 농도는 5,272 μg/m³이며 73 μg/m³으로 감소하는데 4분이 소요되었고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때까지 걸리는 시간은 1분에서 12분 사이로 평균 4.8분 걸렸고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때 농도 감소율은 68~99 %로 평균 89 % 감소하는 것으로 나타났다. Table 2에서 PM-10 최고 농도는 474 μg/m³으로 58 μg/m³으로 감소하는데 3분이 소요되었고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때까지 걸리는 시간은 1분에서 23분 사이로 평균 5.8분 걸렸고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때 농도 감소율은 48~88 %로 평균 64 % 감소하는 것으로 나타나 측정기2의 비산먼지가 측정기1보다 낮게 측정되었다.

3.2 B 현장

서울시 동작구 상도동에 위치한 B 현장은 연면적 338.30 $m^2$의 소규모 단독주택 건설현장으로 CIP 작업으로 발생하는 비산먼지를 약 5시간동안 측정하였다. 공사 현장은 인근에는 도로와 주택단지가 접해있어 주민들에게 그대로 노출되어 있었으며 살수 작업 진행 및 간이 펜스는 설치하지 않았다. 아래 Figs. 4 and 5는 각각 B 현장의 측정기1과 측정기2에서 측정한 비산먼지 농도-시간 그래프이다.

측정기1과 측정기2에서 비산먼지 농도가 증가하고 감소할 때의 최고치 농도값 및 정상화 농도값, 정상화되는 시간, 농도 감소율을 Tables 3 and 4에 나타냈다.

Table 3에서 PM-10 최고값은 457 μg/m³이며 24 μg/m³으로 감소하는데 2분이 소요되었다. PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때까지 걸리는 시간은 1분에서 3분 사이로 평균 1.8분 걸렸고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때 농도 감소율은 58~87 %로 평균 76 % 감소하는 것으로 나타났다. Table 4에서 PM-10 농도 최고값 105 μg/m³이며 18 μg/m³으로 감소하는데 2분이 소요되었고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때까지 걸리는 시간은 1분에서 2분 사이로 평균 1.3분 걸렸고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때 농도 감소율은 64~82 %로 평균 69 % 감소하는 것으로 나타나 측정기2의 비산먼지 농도값이 측정기1보다 낮게 측정되었다.

3.3 C 현장

서울시 영등포구 양평동에 위치한 C 현장은 연면적 424.92 $m^2$의 소규모 단독주택 건설현장으로 터파기에서 발생하는 비산먼지를 약 4시간 동안 측정하였다. 공사현장은 인근에는 도로와 주택단지가 접해있어 주민들에게 그대로 노출되어 있었으며 살수 작업 진행 및 간이 펜스는 설치하지 않았다. Figs. 6 and 7은 각각 C 현장의 측정기1과 측정기2에서 측정한 비산먼지 농도-시간 그래프이다.

측정기1과 측정기2의 비산먼지 농도가 증가하고 감소할 때의 최고치 농도값 및 정상화 농도값, 정상화되는 시간, 농도 감소율을 아래 Tables 5 and 6에 나타냈다.

Table 5에서 PM-10 농도 최고값은 550 μg/m³이며 52 μg/m³으로 감소하는데 3분이 소요되었고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때까지 걸리는 시간은 1분에서 4분 사이로 평균 2.5분 걸렸고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때 농도 감소율은 37~81 %로 평균 64 % 감소하는 것으로 나타났다. Table 6에서 PM-10 농도 최고치는 95 μg/m³이며 17 μg/m³으로 감소하는데 4분이 소요되었고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때까지 걸리는 시간은 3분에서 4분 사이로 평균 3.7분 걸렸고 PM-10 농도 최고치에서 정상화 될 때 농도 감소율은 44~82 %로 평균 60 % 감소하는 것으로 나타나 측정기2의 비산먼지 농도값이 측정기1보다 낮게 측정되었고 특히 공사 진행 시 비산먼지 농도가 확연한 차이 발생하였다.

3.4 측정 데이터 분석

3개 현장 데이터에서 PM-2.5, PM-1의 경우 작업 진행에 따른 농도 변화가 PM-10과 비슷한 경향을 보이지만 변화폭이 PM-10에 비해 상대적으로 적게 나타남에 따라 소규모 현장 굴착 공사 시 PM-10의 발생량이 비산먼지 변동에 많은 부분을 차지하며 비산되는 형태 또한 광범위한 것을 확인하였다.

A 현장 측정기1 PM-10 농도가 1,000 μg/m³를 넘는 횟수가 11번이나 측정된 반면 측정기2는 대부분 300 μg/m³ 미만으로 측정, PM-10 최고치 농도는 측정기1에서 5,272 μg/m³이며 측정기2 최고치는 474 μg/m³으로써 약 11배 차이를 보였다.

B 현장도 측정기1 PM-10 농도는 80 μg/m³를 넘는 횟수가 6번 측정된 반면 측정기2에서는 대부분 75 μg/m³ 미만으로 측정, PM-10 최고치 농도는 측정기1에서 457 μg/m³이며 측정기2에서는 105 μg/m³으로써 4배 차이가 나타났다.

C 현장 또한 측정기1의 PM-10 농도는 100 μg/m³를 넘는 횟수가 5번 측정된 반면 측정기2에서는 대부분 100 μg/m³ 미만으로 측정되었고, PM-10 최고치 농도는 측정기1에서 550 μg/m³이며 측정기2에서는 95 μg/m³으로써 4배 차이 발생하여 모든 현장이 공통적으로 측정기2의 비산먼지 농도가 적게 측정되었다.

위 분석을 통해 담장과 같은 구조물이 현장 주변 비산먼지를 감소시키는 효과를 확인했으며 이에 소규모 현장 비산먼지 감소 방안으로 간이 펜스 설치가 효과적일 것으로 예상된다.

4. 결 론

현재 소규모 공사 현장에 대한 비산먼지 규제방안이 없어 민원이 지속적으로 제기되고 있으며, 이를 해결하기 위해서는 소규모 공사 현장 비산먼지 규정 수립이 필요하지만 관련 연구나 기초자료가 부족한 실정으로 이에 본 연구는 기초자료를 제공하고자 서울시 소규모 굴착 현장을 대상으로 공사 수행 시 발생하는 비산먼지 측정하고 분석하였다.

측정을 통해, 소규모 공사장에서 작업 수행 시 발생하는 비산먼지는 PM-10 농도가 큰 변화를 보이는 것과 비산먼지 농도 변화 양상을 확인했으며 현장 모두 측정기2가 측정기1보다 비산먼지 농도가 낮게 측정된 것 즉 담장과 같은 구조물이 공사현장에서의 비산먼지 감소에 효과가 있는 것으로 나타났다.

이와 같은 연구 결과를 바탕으로 소규모 공사 현장에서 간이 펜스를 설치 방안이 비산먼지 저감 대책으로 효과가 클 것으로 기대되며, 간이 펜스 설치 시 공사 현장과 도로 및 주택과 맞닿는 경계면에 설치하는 것이 비산먼지 감소 효과 발생할 것으로 예상된다.