홍라이프 계산기배출가스 표준산소농도 보정 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
질소산화물, 일산화탄소, 황산화물, 먼지 같은 굴뚝 배출 허용기준은 대부분 정해진 표준산소농도를 기준으로 합니다. 이 계산기는 측정한 농도를 그 표준산소농도 조건으로 환산해, 보일러나 소각로가 공기를 많이 섞어 농도를 낮추는 방식으로 기준을 피하지 못하도록 합니다.
계산 방법
- C = C측정 × (20.9 − O₂표준) ÷ (20.9 − O₂측정)
- C측정은 측정 농도(mg/Sm³, ppm 등)이며 결과도 같은 단위로 나옵니다.
- O₂측정은 배출가스의 실측 산소농도(%, 보통 건조가스 기준), O₂표준은 해당 시설에 정해진 표준산소농도입니다.
- 20.9는 건조한 대기의 산소 농도(%)입니다. 국내 배출허용기준 산식처럼 21을 쓰는 규정도 있습니다.
원리
연소에 필요한 양보다 공기를 더 넣어도 오염물질의 발생량은 그대로인데, 가스 부피가 늘어나 농도만 낮아집니다. 20.9 − O₂는 연소로 소비된 산소의 양을 뜻합니다. 산소가 0%인 희석되지 않은 가스에서는 20.9, 순수한 공기에서는 0입니다. 따라서 (20.9 − O₂표준) ÷ (20.9 − O₂측정)은 두 희석 상태의 가스 부피 비이고, 이를 곱하면 산소가 정확히 표준값만큼 있을 때의 농도로 바뀌어 모든 시설을 같은 조건에서 비교할 수 있습니다.
예제 풀이
- 입력값: 측정 농도 150, 실측 산소 9%, 표준산소 6%입니다.
- 분자는 20.9 − 6 = 14.9, 분모는 20.9 − 9 = 11.9입니다.
- 보정 농도 = 150 × 14.9 ÷ 11.9 = 150 × 1.2521 = 187.8이며, 단위는 측정값과 같습니다.
- 참고로 21을 쓰면 150 × 15 ÷ 12 = 187.5로 차이는 작습니다.
| 측정 O₂ (%) | 보정 농도 |
|---|---|
| 2.25 | 119.8391421 |
| 4.5 | 136.2804878 |
| 6.75 | 157.95053 |
| 9 | 187.8151261 |
| 11.2 | 231.6062176 |
| 13.5 | 302.027027 |
| 18 | 770.6896552 |
결과 해석
실측 산소가 표준산소보다 높으면 예제처럼 보정 농도가 측정값보다 커지고, 낮으면 작아집니다. 배출허용기준과는 반드시 보정한 값으로 비교합니다. 표준산소농도는 시설과 연료 종류마다 다르므로(예: EU 규정은 고체연료 연소시설 6%, 액체·기체연료 3%, 가스터빈 15%, 폐기물 소각 11%), 허가 조건이나 관련 기준에서 정확한 값을 확인하셔야 합니다.
흔한 실수
- 습윤가스 기준 산소농도와 건조가스 기준 농도를 섞어 씁니다.
- 실측 산소가 20.9%에 가까울 때 보정합니다. 분모가 0에 가까워져 결과를 믿을 수 없습니다.
- 희석과 무관한 배출량(kg/h)까지 보정합니다.
- 연료나 시설에 맞지 않는 표준산소농도를 적용합니다.
자주 묻는 질문
보정하면 농도가 더 나빠지는 이유는 무엇인가요?
표준보다 과잉공기를 많이 넣고 운전하기 때문입니다. 희석으로 낮아진 효과를 없애는 것이 보정의 목적입니다.
ppm에도 적용할 수 있나요?
네. 보정계수에는 단위가 없으므로 ppm과 mg/Sm³ 모두에 쓸 수 있습니다.
20.9와 21 중 무엇을 써야 하나요?
적용받는 규정에 적힌 값을 쓰셔야 합니다.
출처: Directive 2010/75/EU on industrial emissions, Annexes V and VI · EN 15259:2007, Air quality — Measurement of stationary source emissions