울산은 국가산업단지를 포함한 대규모 산업시설이 소재한 지역으로 산업단지에서 배출되는 다양한 대기오염물질에 따라 지역 전체의 대기질이 영향을 받고 있다. 산업단지에서 다량 배출되는 휘발성유기화합물은 저농도에서도 인체에 유해하고 발암 가능성이 높은 물질을 다수 포함하므로 지속적인 모니터링과 관리가 필요하다. 또한, 화학적, 광화학적 반응으로 2차 유기에어로졸을 생성하는 초미세먼지의 주요 원인이며 오존의 전구물질로 오존 농도에 영향을 미친다. VOCs는 그 중요성에도 불구하고 측정 항목과 측정 주기가 제한적이며 울산 지역에는 측정소도 충분하지 못하여 지역의 배출원과 오염 현황을 상세하게 파악하기 어렵다.
본 연구에서는 VOCs의 실시간 정량분석이 가능한 선택적다중이온질량분석기(Selected-ion flow tube mass spectrometry, SIFT-MS)를 이용하여 울산 지역 국가산업단지에서 배출되는 VOCs 농도를 측정하고 산업단지 내 VOCs 배출 특성을 파악하고자 하였다. 또한, 오존 생성에 주요한 인자로 작용하는 VOCs의 오존생성잠재력(POCP: Photochemical Ozone Creation Potential)을 계산하여 지역의 오존 농도에 영향을 미치는 VOCs 물질을 살펴보았다. 마지막으로, 발암성 VOCs에 대한 위해성평가를 실시함으로써 위해도 측면에서 우선적으로 저감 조치가 필요한 물질을 파악하여 지역의 대기질 개선을 위한 과학적 근거 자료를 제공하고자 하였다.
울산미포국가산업단지와 온산국가산업단지를 5개 구역으로 나누어 SIFT-MS를 장착한 차량으로 이동 측정을 실시하였다. 구역별로 7~11회 측정을 실시하였고 84항목의 VOCs를 동시에 측정하였다. 측정결과 울산산업단지 내에서 고농도로 검출되는 VOCs는 알콜류와 에폭사이드류이며 특히, 메틸알코올, 산화에틸렌, 산화프로필렌의 농도가 높게 나타남을 알 수 있었다. VOCs 농도의 합(TVOCs)은 석유정제업, 석유화학업, 폐기물처리업 등 다종의 산업체가 밀집한 B 구역에서 가장 높게 나타났다.
오존생성잠재력 분석 결과 오존생성기여도가 높은 물질은 펜탄, 메탄올, 자일렌으로 나타났다. 펜탄과 메탄올은 자일렌보다 대기 배출량도 적고 POCP 지수도 낮지만 대기 중 농도가 높아 오존생성기여도가 높게 나타났다. 울산지역에는 광화학오염물질측정소가 설치되어 있지 아니하여 상시적으로 오존전구물질을 모니터링하고 있지 못하다. 지속적으로 상승하는 오존 농도를 관리하기 위해서는 오존생성기여도가 높은 물질들에 대한 상시 측정이 필수적이다.
9종의 발암성 VOCs에 대한 위해성 평가를 실시한 결과 발암위해도 값은 2.1E-4으로 초과발암위해도 기준인 1.0E-6~1.0E-4을 초과하였다. 물질별 발암위해도는 산화에틸렌, 산화프로필렌, 벤젠, 포름알데히드, 아세트알데히드, 1,3-부타디엔의 위해도가 1.0E-6을 초과하였다. 비발암위해도를 나타내는 유해지수(HQ)는 개별 물질에 대해서는 1을 초과하지 않았으나 대상 물질의 위해도를 모두 합한 통합 비발암위해도(HI)는 1을 초과하여 위해가 있는 것으로 판정되었다. 위해성 평가 결과 발암위해도가 높게 나타난 산화에틸렌, 산화프로필렌, 알데히드류에 대해서는 지속적인 모니터링과 배출원에서의 감축 방안을 마련할 필요가 있다. 이를 위해서는 현재 울산 지역내 3개소뿐인 유해대기오염물질 측정소도 추가 설치할 필요가 있으며 발암성 VOCs에 대한 주기적인 모니터링이 필요하다.
본 연구에서 산업단지 내 VOCs 측정은 낮 시간 동안만 이루어졌으므로 VOCs의 일변동 특성을 파악하기 위해서는 밤 시간에 추가 측정이 필요하다. 또한, 일부 고농도 지역에서는 고정 측정을 실시하여 VOCs 계절별 거동과 기상 영향을 파악할 필요가 있다. 본 연구의 결과를 산업단지 인근 지역과 비오염지역 VOCs 측정 결과와 비교하여 산업단지에서 배출되는 VOC의 영향을 파악하는 것도 추가 과제로 남겨두었다.