1. 배경

■ 수송 타당성의 정의

미국 연방정부의 CAA섹션 176(c)에서는 성취하기 어려운 운송 프로젝트에 대해 보다 효과적인 유지 관리 기능을 요구하고 있다. 타당성 관련 규칙은 운송 계획 및 조언 등에 대한 요구사항을 설정하고, 미국 연방정부의 유지 관리 프로젝트를 지지할 수 있는 다음과 같은 핫스팟 분석(hot-spot analysis)을 요구한다.

- 새로운 대기 품질기준의 위반원인에 대한 분석

- 대기 품질의 악화 원인에 대한 분석

- 국가 대기환경 품질 기준 또는 준수시점에 대한 분석

■ 핫스팟 분석의 정의

지속가능하며 잠재성이 있는 미래 환경오염 물질에 대한 농도를 측정하여 NAAQS(National Ambient Air Quality Standards : 미국국립주변공기품질표준)에서 제시하고 있는 표준과 비교한 결과를 제시해야 한다. 미국 연방정부의 대기의 질 악화와 관련하여 가장 문제가 되고 있는 대기 중의 PM2.5, PM10, 및 Co(코발트) 성분에 대한 유지 관리 및 프로젝트 구현을 의미한다. 아울러 소규모 지역의 공기 품질 측정지수 등을 평가하여 프로젝트에 반영하는 것이다.

■ 가이드라인 및 모델

2010. 12. 20일 EPA(Environmental Protection Agency : 미국환경보호국)에서는 두 기술문서

를 시리즈로 발표한바 있다. 하나는 대기 중의 PM2.5, PM10, 및 Co(코발트) 성분에 대한 분석

결과에 대한 MOVES 2010(Motor Vehicle Emission Simulator 2010) 발표이고, 다른 하나는 CAA섹션에서 분석한 핫스팟 분석(hot-spot analysis) 결과에 대한 EMFAC 2007(The EMission FACtors 2007) 발표이다. 아울러 다음과 같은 가이드라인을 제시하였다.

- 계량 가능한 PM2.5, PM10에 대한 hot-spot 가이드

- 프로젝트 레벨의 Co(코발트) MOVES에 대한 가이드

- 2012. 12. 20일을 시점으로 2년 단위의 타당성 유예 기간에 대한 가이드

■ 핫스팟 분석(hot-spot analysis)의 요구사항

제안된 프로젝트의 AQ농도를 비교하여 시나리오를 구축하고 이를 근거로 NAAQS(미국국립주변공기품질표준)을 수용할 수 있는 기준을 다음과 같이 제시하고 있다.

- NAAQS 기준 : 대기 중의 공기 35μg/m3당 오염물질 비율

- 프로젝트 수행 결과 설정기준 : 대기 중의 공기 36μg/m3당 오염물질 비율

- 프로젝트 수행 결과와 무관한 기준 : 대기 중의 공기 37μg/m3당 오염물질 비율

2. 가이드의 개요

핫스팟 분석(hot-spot analysis)의 요구사항을 수용하기 위한 분석과정을 <그림 1>에 나타낸다.

* 자료 : US Environmental Protection Agency, “Guidance on Quantitative PM Hot-spot Analyses for Transportation Conformity”, 2011. 2. 9, p.47.

[그림 1] PM 핫스팟 분석 과정

- 1단계에서는 분석 지역의 대기 품질을 평가할 수 있는 기준치(각종 물리상수 등)에 대한 측정을 수행한다.

- 2단계에서는 1단계의 측정결과를 기반으로 해결방법을 모색하기 위한 모델링과 데이터 조건을 결정한다.(지리적인 영역과 배출구, 일반적 분석 접근법, 분석 연도, PM NAAQS의 평가항목, PM 방사타입의 모델링, 대기 품질 모델링 및 접근방법, 평가분석을 위한 스케줄링 등)

- 3단계에서는 2단계의 모델링 결과를 기반으로 각 추정치에 대한 실제 자동차와의 비교를 통해 자동차의 배기구, 브레이크 및 타이어의 마모상태 등에 대한 개선기준을 도출한다.

- 4단계에서는 3단계에서 도출된 개선 기준을 수용할 수 있는 도로 상의 분진 등에 대한 허용 추정치를 결정한다.

- 5단계에서는 4단계에서 결정된 추정치를 기반으로 대기의 품질에 대한 기준모델을 통해 측정 데이터와 비교를 수행한다. (대기의 질 모델, 배기가스 방사 소스의 특징, 주행 중인 자동차 배기가스의 질 등)

- 6단계에서는 선택지역의 대기 이산화탄소 농도에 영향을 미치는 소스들에 대한 CTM(Chemical Transport Model) 모델링을 통해 v의 PM 핫스팟 분석에 대한 기준치를 도출한다.

- 7단계에서는 PM 핫스팟 분석을 위한 설계 값을 NAAQS의 기준치와 비교하여 미래 대기품질을 결정짓는 이상화탄소의 농도를 기술한 통계치를 계산한다. 이를 통해 대기 품질에 대한 모니터링 데이터를 도출한다.

- 8단계에서는 대기오염 물질 배출기준의 완화조치가 필요한 지역에 대한 측정범위 등을 고려하여 NAAQS에 반영하도록 권고한다.

- 9단계에서는 PM 핫스팟 분석에 사용된 모든 문서에 대한 검증을 수행하여 각 국가표준에 반영할 수 있도록 권고안을 작성한다. 여기에는 프로젝트의 분석 연도, 대기오염 물질 방사 모델링, 대기의 분진 소스에 대한 모델링, 대기 품질 모델링 데이터와 비교한 허용 이산화탄소 농도 결정치, 기타 요구사항 등)

3. hot-spot 분석사례

* 자료 : US Environmental Protection Agency, “Guidance on Quantitative PM Hot-spot Analyses for Transportation Conformity”, 2011. 2. 9, pp.53~59.