Investigation of soot particle deposition on domestic street trees

Abstract

국내에 주로 서식하는 가로수종의 그을음 입자 침착 특성을 분석하기 위해 실험적 방법을 통하여 연구하였다. 다양한 미세먼지 발생원 중 차량에서 발생하는 배기가스와 타이어 마모 입자를 대상으로 하였으며 수목이 그을음 입자에 노출될 폭로 체임버를 설계하기 위해 CFD 상용코드인 ANSYS FLUENT Release 17.0을 사용하여 균일한 유속과 입자 수농도가 형성되는 체임버 설계안을 도출하였다. 배기가스 입자는 확산 화염 버너(Diffusion flame burner)에 아세틸렌(C2H2) 가스와 질소(N2) 가스를 주입하여 가연성 가스의 불완전 연소를 통해 생성하였고, 타이어 마모 입자는 별도의 장치를 제작하여 회전하는 타이어와 고정된 아스팔트 시편의 물리적인 마찰을 통해 입자를 발생시켰다. 실험 대상 가로수종은 국내의 도로변 또는 도시숲에서 볼 수 있는 소나무, 사철나무, 느티나무, 조팝나무, 메타세쿼이아로 선정하였으며 체임버 내부에 세 그루씩 배치하였고, 그을음 입자는 폭로 체임버 유입구에 주입되어 수목을 지나 배기되도록 하였다. 가로수종의 그을음 입자 침착 정도 비교는 수목을 기준으로 전단부와 후단부의 입자 수농도를 측정하여 입자침착속도를 계산함으로써 확인하였다. 본 연구를 통하여 수종별로 나뭇잎과 나뭇가지의 표면 거칠기, 나뭇잎의 형태학적 특성, 나뭇가지 조밀도 등의 이유로 입자상 물질의 침착 정도에 차이가 있다는 것과 수목이 차량에서 발생하여 대기중에 부유하는 배기가스 입자와 타이어 마모 입자의 대기 중 농도 감소에 유의미한 효과가 있다는 것을 확인하였다.