PRTR 자가진단: 배출량 계산 엑셀 수식 공개

이 글의 목적은 사업장에서 PRTR 배출·이동량 산정을 스스로 점검할 수 있도록 엑셀 시트 구조와 검증 로직, 단위 변환, 대표 수식을 체계적으로 공개하는 것이다.

1. PRTR 산정의 전제와 전체 로드맵

PRTR 배출량 산정은 크게 물질수지법, 배출계수법, 농도·유량법으로 구분되는 산정 법리를 엑셀에서 일관되게 구현하는 일이다. 사업장 단위로는 공정별 활동자료 입력 → 배출원 분류(대기·수계·토양·이동) → 제어설비 적용 → 연간 합산 → 검증 및 자기점검 순서를 따른다. 본 글은 엑셀에서 바로 적용 가능한 표 구조와 수식을 공개하고, 각 단계별 자가진단 체크 항목을 제시한다.

2. 엑셀 시트 구조 제안

산정의 일관성과 감사 추적성을 위해 다음과 같이 시트를 구성하는 것을 권장한다.

0_기본정보: 사업장명, 기준연도, 운영일수, 가동시간, 기압·온도 가정값, 방지시설 목록을 기록한다.
1_물질목록: CAS, 물질명, 분자량(MW), 비중, 증기압, 규제여부, PRTR 대상 여부를 정리한다.
2_활동자료: 공정명, 사용량, 생산량, 용제 함량, VOC 함량, 배출계수, 운전시간 등 원시 데이터를 모은다.
3_대기배출: 굴뚝별 농도, 유량, 가동시간, 산소보정, 방지시설 효율을 반영해 kg/yr를 산출한다.
4_수계배출: 방류수 농도, 유량, 연간운전시간, 전처리·본처리 제거효율을 반영한다.
5_이동량: 폐기물 위탁량, 성상별 함량, 수탁업체, 회수·재활용량을 포함한다.
6_물질수지: 입고, 재고, 제품·부산물 함유량, 폐기물 배출량을 기반으로 배출량을 역산한다.
7_요약: 물질별·매체별 연간 합계, 전년 대비 증감, 검증지표를 집계한다.

3. 단위 변환과 핵심 상수

표준상태(25°C, 1기압) 가정하에 사용되는 변환식을 정리한다.

항목	수식	설명
ppm→mg/m³	mg/m³ = ppm × MW / 24.45	기체 농도 환산식이다.
mg/m³→ppm	ppm = mg/m³ × 24.45 / MW	역환산식이다.
대기 배출량	kg/yr = mg/m³ × Nm³/h × h/yr ÷ 1,000,000	농도·유량법 기본식이다.
수계 배출량	kg/yr = mg/L × m³/yr × 0.001	1 m³ = 1,000 L을 반영한다.
혼합 효율	η_overall = 1 − ∏(1 − η_i)	직렬 방지시설 결합효율이다.
산소보정	C_ref = C_meas × (20.9 − O₂_ref)/(20.9 − O₂_meas)	건식 기준, 부피% 기준이다.

4. 바로 쓰는 엑셀 수식 20선

기체농도 환산(ppm→mg/m³)
=B2*C2/24.45
B2=ppm, C2=분자량(MW)이다.
대기배출량(농도·유량법)
=B2*C2*D2/1000000
B2=mg/m³, C2=Nm³/h, D2=연간가동시간(h/yr)이다.
대기배출량(ppm 직접 환산식)
=(B2*C2/24.45)*D2*E2/1000000
B2=ppm, C2=MW, D2=Nm³/h, E2=h/yr이다.
산소보정 후 농도
=B2*(20.9-$E$1)/(20.9-C2)
B2=측정농도, C2=측정 O₂%, $E$1=기준 O₂%이다.
방지시설 결합효율
=1-(1-B2)*(1-C2)
B2=장치1 효율, C2=장치2 효율(소수)이다.
방지시설 적용 후 배출량
=B2*(1-C2)
B2=무방지 배출량, C2=결합효율이다.
수계 배출량
=B2*C2*0.001
B2=mg/L, C2=m³/yr이다.
활동도×배출계수
=B2*C2*(1-D2)
B2=활동도, C2=배출계수, D2=제거효율(소수)이다.
물질수지 배출량
=MAX(0,B2 + C2 - D2 - E2 - F2 - (G2 - H2))
B2=입고, C2=생성, D2=제품함유, E2=부산물함유, F2=폐기물반출함유, G2=기말재고, H2=기초재고(모두 kg/yr)이다.
용제 사용 VOC 배출량(비포집분)
=B2*C2*(1-D2)*(1-E2)
B2=용제사용량(kg/yr), C2=VOC wt%, D2=포집효율, E2=제거효율이다.
혼합 배출원 가중평균 농도
=SUMPRODUCT(B2:B10,C2:C10)/SUM(C2:C10)
월자료 연간합계
=SUM(Jan:Dec!E2)
물질별 매체 합계
=SUMIFS('7_요약'!H:H,'7_요약'!$B:$B,$A2)
중복계수 방지 체크
=IF(COUNTIFS($A:$A,A2,$B:$B,B2)>1,"중복","")
허용오차 내 합계 검증
=IF(ABS(B2-SUM(C2:F2))<=0.01,"일치","점검")
운전시간 산정
=$B$1*$C$1*$D$1
B1=운영일수, C1=일평균가동시간, D1=가동률이다.
이동량(폐기물) 성분환산
=B2*1000*C2/100
B2=ton/yr, C2=wt% → kg/yr이다.
95백분위 품질검사
=PERCENTILE.INC(B2:B100,0.95)
이상치 플래그
=IF(OR(B2>$E$1,B2<$F$1),"이상","")
E1=상한, F1=하한이다.
요약 피벗대체 집계
=SUMIFS('3_대기'!H:H,'3_대기'!$A:$A,$A2)+SUMIFS('4_수계'!H:H,'4_수계'!$A:$A,$A2)+SUMIFS('5_이동량'!H:H,'5_이동량'!$A:$A,$A2)

5. 표준 템플릿 예시

5.1 농도·유량 방식 계산표

굴뚝ID	물질	MW	농도단위	농도	유량(Nm³/h)	가동시간(h/yr)	방지효율	배출량(kg/yr)
S-01	Toluene	92.14	ppm	35	12,000	4,000	0.90	`=((E2C2/24.45)F2G2/1000000)(1-H2)`

5.2 용제 사용량 기반 VOC

공정	용제사용량(kg/yr)	VOC 함량(wt%)	포집효율	제거효율	배출량(kg/yr)
도장	50,000	70%	0.85	0.95	`=B2(C2/100)(1-D2*(1-E2))`

5.3 수계 배출량

방류구ID	물질	농도(mg/L)	유량(m³/yr)	제거효율	배출량(kg/yr)
O-01	Phenol	1.8	200,000	0.85	`=(C2D20.001)*(1-E2)`

5.4 이동량(폐기물 위탁)

폐기물코드	성상	위탁량(ton/yr)	대상물질 함량(wt%)	이동량(kg/yr)
폐유기용제	액상	120	35%	`=C21000D2/100`

6. 물질수지법 구현과 더블카운팅 방지

물질수지는 입고+생성−제품·부산물 함유−폐기물 반출−재고증가로 배출량을 정의한다. 용제 등揮散성 물질은 대기 배출로 귀속하고, 방류수에 용출된 분은 수계로 귀속한다. 같은 물질을 농도·유량법과 수지법으로 동시 계산할 경우 하나를 참고값으로 두고 최종 보고는 한 방법만 선택해야 한다. 엑셀에서는 분류열을 두고 IF와 SUMIFS로 집계를 분리한다.

예시 수식

수지 기반 원단위 배출량: =IF($K2="수지", MAX(0,B2 + C2 - D2 - E2 - (G2-H2)), 0)
최종 배출량 병합: =IF($K2="수지", L2, IF($K2="농도유량", M2, IF($K2="계수", N2, 0)))

7. 산소·습도 보정과 표준상태 유량

배출농도는 산소농도 보정이 필요한 경우가 많다. 엑셀에서는 기준 O₂%를 셀로 고정해 실수를 줄인다. 습분 제거 전 분석값은 건식 환산을 거쳐야 하며, 건식 환산계수는 장비 제공값을 사용한다. 표준상태 유량은 배출가스 유속·덕트 단면적·온도·압력으로 계산한다.

산소보정: =C_meas*(20.9-$O$2_ref)/(20.9-O2_meas)
유량(정상화 개념식): =Velocity(m/s)*Area(m²)*3600

8. 제어설비 효율과 포집률 적용

대기배출은 포집률과 제거효율을 함께 고려해야 한다. 포집률은 배출원에서 방지시설로 빨아들이는 비율이며, 제거효율은 방지시설 내부에서의 제거 성능이다. 전체 저감은 Capture×Removal로 표현한다.

엑셀 구현

전체 저감율: =D2*E2 (D2=포집률, E2=제거효율)
최종 배출량: =Uncontrolled*(1-D2*E2)
직렬 2기기: =1-(1-D2*E2)*(1-F2*G2)

9. 공정별 산정 로직 예시

9.1 도장공정 VOC

용제 사용량과 VOC wt%를 곱해 무방지 배출량을 얻고, 포집·제거를 적용한다.

=용제사용량*VOC_wt%*(1-포집×제거)

9.2 반응공정 부산물

생성계수 기반으로 생성량을 추정한다. 배출계수 EF 단위가 kg/ton 제품인 경우 다음과 같다.

=생산량(ton/yr)*EF(kg/ton)*(1-제거효율)

9.3 보일러 연소

연료사용량과 배출계수로 NOx, SOx 등을 산정한다. 유황함량이 있는 액체연료는 질량기준 유황함량과 산화율을 반영한다.

=연료사용량(kg/yr)*유황함량(wt%)/100*산화율*2(분자량비)*제거보정

10. 품질관리: 자가진단 체크리스트

운영일수·시간이 전년도와 ±20% 이상 차이나면 원인 기록을 남겼는가.
농도 측정단위(ppm, mg/m³)와 분석조건(건식/습식, 산소보정)이 일치하는가.
유량단위(Nm³/h vs m³/h) 일관성이 유지되는가.
분자량(MW) 적용이 화합물별로 정확한가.
포집률 입력값이 0~1 범위로 제한되어 있는가(데이터유효성 검사).
직렬 방지시설 효율이 결합식으로 계산되는가.
용제 VOC wt%가 동일 제품 내 로트 평균으로 산정되었는가.
수계 배출량 계산에서 mg/L×m³×0.001 변환을 적용했는가.
물질수지에서 재고증가분을 정확히 차감했는가.
농도·유량법과 수지법이 같은 배출원을 중복보고하지 않았는가.
월별 자료 합계와 연간 입력의 합이 일치하는가.
내부 검증식(합계 일치, 허용오차)에서 “점검” 표시가 없는가.
배출계수 출처와 단위를 시트 내 주석으로 보존했는가.
측정자료 외삽 시 가동시간과 생산량 변동을 감안했는가.
이동량 계산에서 wt%가 건식 기준인지 확인했는가.

11. 오류 예방을 위한 데이터 유효성·조건부서식

0~1 범위 제한: 데이터 > 유효성 검사 > 사용자 지정 > =AND(A2>=0,A2<=1)
음수 방지: =MAX(0,수식) 사용으로 과도한 차감 방지한다.
필수값 누락 강조: =COUNTBLANK($B2:$E2)>0에 조건부서식 적용한다.
비현실값 플래그: 농도 상한·하한을 관리셀로 두고 비교한다.

12. 요약 시트 자동 집계 예시

물질별로 대기·수계·이동을 합산해 보고 포맷을 만든다.

물질	대기(kg/yr)	수계(kg/yr)	토양(kg/yr)	이동(kg/yr)	합계(kg/yr)
`=UNIQUE('1_물질목록'!A2:A100)`	`=SUMIFS('3_대기'!H:H,'3_대기'!$B:$B,$A2)`	`=SUMIFS('4_수계'!H:H,'4_수계'!$B:$B,$A2)`	`=SUMIFS('X_토양'!H:H,'X_토양'!$B:$B,$A2)`	`=SUMIFS('5_이동량'!H:H,'5_이동량'!$B:$B,$A2)`	`=SUM(B2:E2)`

합계 검증식은 =IF(ABS(B2+C2+D2+E2-F2)<=0.01,"OK","점검")로 단순화할 수 있다.

13. 흔한 계산 함정과 해결책

ppm 환산 착오: ppm을 곧바로 유량과 곱하는 오류가 잦다. 반드시 mg/m³로 환산한 후 유량·시간과 곱한다.
유량 조건 불일치: 실부피유량(m³/h)과 표준유량(Nm³/h)을 혼용하지 않는다. 보고서는 표준유량 기준을 권장한다.
포집·제거 중복적용: (1-포집×제거)로 한 번만 반영한다.
수계 kg 환산 누락: mg/L×m³×0.001을 잊지 않는다.
물질수지 음수: 측정오차로 음수가 발생하면 MAX(0, …) 처리하고 근거를 비고란에 기록한다.

14. 연도간 비교와 이상치 탐지

연도별 변화는 생산량 표준화가 필수이다. 물질별 배출량을 생산량으로 나눈 원단위를 비교하면 공정·방지효율 변화를 명확히 볼 수 있다.

원단위(kg/ton): =배출량(kg)/생산량(ton)
전년 대비 증감율: =(당년-전년)/전년
이상치 후보: =IF(ABS(증감율)>$P$1,"검토", "")

15. 실무 팁: 구조화, 추적성, 설명가능성

매개변수(분자량, 포집률, 제거효율, 기준 O₂%)는 0_기본정보에서 참조하도록 절대참조로 연결한다.
모든 외부 가정값은 주석으로 출처·버전·적용일을 기록한다.
자동 집계와 별도로 비고 열을 둬서 각 산정의 예외사항을 설명한다.
피벗테이블은 보고서용, SUMIFS는 산정·검증용으로 역할을 분리한다.

16. 셀 매핑 예시 요약

대표 수식의 셀 연결을 한눈에 볼 수 있도록 요약한다.

수식명	시트	셀 매핑	엑셀 수식
대기-ppm법	3_대기	ppm=B2, MW=C2, 유량=D2, 시간=E2, 효율=F2	`=((B2C2/24.45)D2E2/1000000)(1-F2)`
수계-농도유량	4_수계	농도=B2, 유량=C2, 제거=E2	`=(B2C20.001)*(1-E2)`
이동-폐기물	5_이동량	ton=B2, wt%=C2	`=B21000C2/100`
수지-배출	6_물질수지	입고=B2, 생성=C2, 제품=D2, 부산물=E2, 폐기물=F2, 기말=G2, 기초=H2	`=MAX(0,B2+C2-D2-E2-F2-(G2-H2))`

17. 보고서 검증 지표

자료충족률(%) = 입력필수칸 중 값이 있는 칸 / 전체 필수칸 × 100
산정방법 구성비(%) = 농도·유량법, 수지법, 계수법 별 비중
방지설비 실효효율(%) = 배출전 대비 배출후 감소율
최상위 5개 물질이 합계에서 차지하는 비율

FAQ

분자량을 모르면 ppm→mg/m³ 환산을 어떻게 하나?

분자량 없이 환산은 불가능하다. 1_물질목록 시트에 분자량을 선기입하고 데이터유효성으로 누락을 차단하는 것이 안전하다.

포집률이 없는 경우는 어떻게 처리하나?

해당 배출원이 방지시설로 연결되지 않았다면 포집률은 0으로 본다. 국소배기나 밀폐장치가 있으나 자료가 없으면 보수적으로 낮게 가정하고 근거를 기록한다.

유량이 m³/h로만 있을 때는?

보고는 표준유량 기준을 권장한다. 가능하면 장비의 표준화 보정값을 반영하고, 불가피하면 온도·압력·습도 가정을 명시한 후 동일한 가정으로 연도 간 비교를 수행한다.

물질수지와 농도·유량법 결과가 크게 다르면?

운전시간, 유량 조건, VOC 함량, 포집·제거효율 가정, 재고변동 반영 여부를 우선 점검한다. 차이가 체계적이면 산정방법을 일관되게 하나로 정하고 타 방법은 참고값으로 남긴다.

엑셀 구분기호(, vs ;)가 다르면 어떻게 하나?

시스템 로캘에 따라 함수 인수 구분기호가 다를 수 있다. 기본 예시는 쉼표 기반이며, 세미콜론 환경에서는 쉼표를 세미콜론으로 일괄 치환한다.

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