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문제 정의
- 예컨대, 2002년 월드컵이 5월 31일 서울에서 개막식을 시작으로 9개 대도시의 경기장에서 열렸고, 가을에는 아시아드 경기대회가 부산에서 열려 두 대회 기간 중 교통 혼잡을 완화하고 대기 오염을 저감하기 위해서 자동차 2부제가 실시되는 등 어느 때보다도 대기오염에 대한 관심과 우려가 많은 해 이기도 하였다. 따라서 최근의 우리 나라 주요 대도시의 대기 오염도의 경향을 보다 더 잘 이해하기 위해 2002년 한 해의 고농도 사례를 시간의 순서대로 요약하였으며 각 사례별 특징을 살펴보았다.
- 본 연구에서는 최근 2002년 전국 대기오염 측정망에 나타난 고농도 오염 사례를 시간적 순서로 살펴보고 우리 나라 대도시의 주요 고농도 사례 및 그 특징을 평가하고자 하였다. 특히 2002년은 여러 국제적 행사가 많았고 행사기간에 대도시 대기질의 관심 또한 높았던 한해로 분류될 수 있다는 점에서 중요하다.
제안 방법
- 2002년 고농도 사례일 선정을 위하여 환경정책 기본법 ^10조)어】 의해 설정된 환경 기준치(일평균)를 적용, 그 이상을 초과하는 날을 고농도 사례 일로 정하였다. 즉 측정 소별 S02, PM10, O3, N02 농도를 24시간 산술 평균한 후 이를 해당 도시별 모두 공간 평균을 취하였을 때 각 도시별 오염물질별 일평균 농도가 24시간 환경 기준치를 초과한 경우 본 연구의 사례로 선정하였다.
- >。3, CO, PM”에 대해 그 실태를 파악하고 대기질 개선 대책 수립에 필요한 기초 자료 확보를 위해 환경부 및 지방 자치단체에서 다양한 측정망을 설치 . 운영하고 있다.
- 고농도 사례는 각 측정소별 SO2, PM10, NO2 농도를 24시간 산술 평균한 후 이를 해당 도시에 대해 하나의 값으로 공간 평균을 취하여 그 일평균 농도가 24시간 환경 기준치를 초과한 날로 선정하였다. 일평균 환경기준치가 없는 오존의 경우 주의보가 발령한 날을 오존의 고농도 사례일로 정의하였고 황사가 발생한 날은 PM”의 환경기준치 초과 사례와 구분하였다.
- PM]。농도와 연관되지만 그 발생 원인이 외부에 있어 PM”의 환경기준치 초과 사례와 구분하였다.
- 고농도 사례는 각 측정소별 SO2, PM10, NO2 농도를 24시간 산술 평균한 후 이를 해당 도시에 대해 하나의 값으로 공간 평균을 취하여 그 일평균 농도가 24시간 환경 기준치를 초과한 날로 선정하였다. 일평균 환경기준치가 없는 오존의 경우 주의보가 발령한 날을 오존의 고농도 사례일로 정의하였고 황사가 발생한 날은 PM”의 환경기준치 초과 사례와 구분하였다. 그 결과 황사와 관련된 사례가 7 회, 오존 주의보와 관련된 날은 6회, 그리고 황사 현상과 무관하게 나타난 고농도 PM10 사례가 6회로 나타났으며 SO2, NO?에 의한 직접적인 고농도 사례는 나타나지 않았다.
- 지역 대기 측정망의 측정 농도자료를 이용하여 2002년 한해동안 황사를 포함하여 대기 오염 농도가 높게 나타나는 날을 선정하여 그 특징을 정성적으로요 약하였다. 고농도 사례는 각 측정소별 SO2, PM10, NO2 농도를 24시간 산술 평균한 후 이를 해당 도시에 대해 하나의 값으로 공간 평균을 취하여 그 일평균 농도가 24시간 환경 기준치를 초과한 날로 선정하였다.
대상 데이터
- 사례 11 (6월 5일~6월 7일)-일평균 PM10 농도 환경기준치 초과 (서울 지 역): 사례 10과 동일한 기간에 대기 정체 및 축적 효과에 따라 6월 6일 서울지역의 PM” 농도가 일평균 15"ig/m3로서 24시간 평균 환경 기준치를 초과하였고 서울의 시정 거리 (15시 3 km)도 낮게 나타나는 등 3일간 오존과 PM10 모두 환경 기준치를 초과하여 두 오염물질이 복합적으로 수도권의 대기 질을 악화시킨 사례이다.
- 5 m/s)으로 생성된 오존 농도의 이동 및 희석 효과 또한 매우 적었음을 말해 주고 있다.(사례 12)의 발령일 역시 이상 고온 현상이 연일 나타난 것으로서 서울의 일평균 기온이 이틀 연속 25°C 이상 관측되었으며 일 최고기온도 서울에서 29일 32.0°C 등 이상고온 현상이 연일 발생한 사례였다.
- (사례 17)은 10월 초 제 14회 부산아시안게임 기간 중 부산 지역 (광안동 14:00시 126ppb)에서 오존 주의보가 발령된 사례이다. 특히 1일과 4일을 합쳐 오존 농도가 5개 지역에서 1시간 기준(lOOppb)을 초과하는 등 오존 농도의 증가현상이 부산지역에서 두드러지게 나타났다.
- 사례 1 (1월 12일 〜 1월 13일)-2002년 첫 황사 (겨울 황사) 발현 : 전형적으로 봄철 황사와 대조적으로 1 월초부터 발생하였다. 이 황사는 전국적 규모로 발생한 것은 아니다.
- 사례 10 (6월 5일〜6월 7일)-2002년 첫 오존 주의보 발령(수도권 지역) :6월 5일 구리시(최고 152ppb), 의왕시 (최고 140ppb) 등 수도권 12개 측정소와 6월 6일 하남시 (최고 159ppb) 등 16개 수도권 측정소에서 오존 주의보가 발령되었고 7일에는 또다시 고양시의 한 측정소에서 발령되었다. 특히 6일 구리시 (교문동)에서는 주의보 발령 지속시간이 8시간으로서 예년의 최고 5시간을 넘지 않았던 것에 비하면 매우 이례적인 사례로 기록되었다.
- 사례 12 (6월 29일〜6월 30일)-두 번째 오존 주의보 발령 (수도권 지역) : 김포시 (사우동 143 ppb), 안양시 (안양동 148ppb) 등을 포함하여 수도권 10개 측정소에서 발령되 었고 김포시(사우동 126ppb)는 다음날인 30일에도 발령되었다.
- 사례 13 (7월 25일)-세 번째 오존주의보 발령 (수도권지 역): 인천시 (계 양동 142 ppb, 구월동 135ppb), 김포시 (고촌면 149ppb) 등 수도권 6개 측정소에서 발령되었다. 평균 풍속이 서울 1-0m/s, 인천 1.
- 사례 16 (9월 11 일)-다섯 번째 오존주의보 발령 (수도권 지역) : 수도권인 군포시 (당동)에서 두 시간 (14:00〜16:00)동안 오존 주의보가 발령되었고 최고농도는 124ppb로 기록되었다. 이전의 사례와 마찬가지로 높은 기온(서울 최고 기온 29.
- 사례 17 (10월 1일)-여섯 번째 오존주의보 발령 (부산지역) : 10월 1일과 4일에 부곡동, 대연동 등 5개 지역에서 1시간 환경기준치(100ppb)를 초과하였으며, 이 중 광안동에서 오존주의보(120 ppb)가 발령되었다. 측정 된 농도는 광안동, 대 연동 등 주로 부산의 동남 해안가에서 높게 나타났다.
- 사례 3 (3월 17일 〜 3월 19일)-두 번째 황사 발현 : 14 일 오후 몽고지역에서 발원한 황사는 17일부터 한반도에 상륙한 사례 이다. 그러나 그 피해 지역은 사례 1과 마찬가지로 주로 수도권에 국한되어 나타났다.
- 사례 5 (4월 2일)-일평균 PMI0 농도 환경기준치 초과 (수도권 지 역) : 한반도 상공의 대 기 정체 및 약한 지상 평균 풍속(서울 : 평균 1.0 m/s)으로 서울의 PWo 일평균 농도가 159|ig/m3로서 환경 기준치를 근소하게 초과하였다. 측정소별 시간 평균 농도는 2 일 최고 362^g/m3(서울 면목동)가 측정되었고 타 도시에서도 부산 149卩g/m% 대구 107gg/m3 등 환경기준치는 초과하지 않았으나 상대적으로 높은 일평균 농도를 보였다.
- 즉 측정 소별 S02, PM10, O3, N02 농도를 24시간 산술 평균한 후 이를 해당 도시별 모두 공간 평균을 취하였을 때 각 도시별 오염물질별 일평균 농도가 24시간 환경 기준치를 초과한 경우 본 연구의 사례로 선정하였다.
성능/효과
- (사례 1)의 겨울 황사 사례처럼 전국적 규모로 항상 고농도의 미세먼지가 측정되는 것이 아니라, 우리가 느끼지 못하는 먼지 농도 수준으로도 발생할 수 있음을 알 수 있다. 또한 계절적으로도(사례 19) 와같이 가을 황사가 발생하여 결국 여름을 제외하고는 언제든지 황사의 영향을 받을 수 있음을 보여 그 경향이 계절과 점점 무관해지는 것을 확인 할 수 있다.
- 일평균 환경기준치가 없는 오존의 경우 주의보가 발령한 날을 오존의 고농도 사례일로 정의하였고 황사가 발생한 날은 PM”의 환경기준치 초과 사례와 구분하였다. 그 결과 황사와 관련된 사례가 7 회, 오존 주의보와 관련된 날은 6회, 그리고 황사 현상과 무관하게 나타난 고농도 PM10 사례가 6회로 나타났으며 SO2, NO?에 의한 직접적인 고농도 사례는 나타나지 않았다.
- 알 수 있다. 또한 계절적으로도(사례 19) 와같이 가을 황사가 발생하여 결국 여름을 제외하고는 언제든지 황사의 영향을 받을 수 있음을 보여 그 경향이 계절과 점점 무관해지는 것을 확인 할 수 있다. (사례 19)의 경우 2002년과 비교하여 그 측정항목이 상이하여 직접적 인 비교는 힘들지만(1991년에는 TSP로 측정됨), PMk>이 평균적으로 TSP의 약 50~ 70%를 차지한다고 가정할 때, 1991년의 가을 황사 (서울 남가좌동에서 TSP 최고 농도 444 |回11?)에 비해 그 최고 농도가 2002년에 약 13〜58% 더 증가 (창원 가음정동에서 최고 350用/折)된 것을 알 수 있다.
- 비황사 기간 7회에 걸친 PM” 고농도 사례는 모두 정체성 고기압의 영향으로 국지 수송 및 확산이 적은 사례로서 대부분 종관 기상 조건과 연관되어 나타났다.
- 사례 4 (3월 21일 〜3월 23일)-세 번째 황사 발현 : 3 월 19일경까지 머물렀던 기압골의 뒤를 이어 중국 북부 내륙에서 발생한 황사 먼지는 당시 역대 가장 강력한 황사먼지라는 평가를 받았다. 이 사례 기간의 황사 강도를 단적으로 증명하는 것이 22일 측정된 일평균 PM】。농도(서울시 성수동 1153[ig/m3)인데 지역 대기 측정망 운영이래 역대 가장 높은 측정 농도 (당일 기준)로 주목받았다.
- lOOHg/n?을 상회하였고, (사례 18)에서도 그 익일에 환경기준치 초과 지역에서 여전히 높은 PM10 농도가 측정되었다.
- 주로 수도권과 부산 지역에서 모두 광화학 반응에 의한 오존의 생성, 그리고 생성된 오존이 낮은 평균 풍속으로 적은 환기효과가 주요 원인으로 분석된다. 지상 일기도의 패턴에서는 7번의 사례 중(사례 12)를 제외한 6 번이 모두 풍속이 매우 약하여, 수도권 평균 약 1.5 m/s 내외(서울의 경우 전 사례기간 1.3〜 L 4m/s)로서 생성된 오존이 외부로 이동되지 못하고 축적된 것임을 반증하였다.
- 총 20번에 걸친 고농도 사례는 모두 기상 조건과 매우 밀접하게 나타났는데 황사가 발생한 경우 850 hPa 혹은 700hPa의 북서풍의 강한 바람구조를 유도하는 기압패턴이 확인되었고 상층 (850hPa)에서 5 m/s 이상의 강한 바람이 모든 사례에서 확인되었다. 반면 오존 주의보가 발령되었던 날은 높은 기온과 함께 약한 바람을 유도하는 국지 기상과 연관되어 나타났고, 도시별 지역적 기상 인자와 밀접히 연관되어 나타났다.
- 0 m/s)으로 서울의 PWo 일평균 농도가 159|ig/m3로서 환경 기준치를 근소하게 초과하였다. 측정소별 시간 평균 농도는 2 일 최고 362^g/m3(서울 면목동)가 측정되었고 타 도시에서도 부산 149卩g/m% 대구 107gg/m3 등 환경기준치는 초과하지 않았으나 상대적으로 높은 일평균 농도를 보였다.
- 측정소별 시간평균 농도는 4월 8일 3:00 시 3, 311 Rg/m%서울 한남동)까지 측정되어 측정망 사상 유례없는 최악의 대기질을 보였다. 그 피해 규모도 전국적으로 나타나서, 각 도시별 초둥학교가 휴교령 혹은 단축 수업을 하였고 항공기 결항 둥 사회적 피해가 잇달았다.
- 평균 풍속이 서울 1-0m/s, 인천 1.6 m/s로서 수도권 대기의 정체가 다른 오존 발령 일 (예 : 사례 10 및 사례 12)에 비해 상대적으로 더 심한 것으로 나타났다.
후속연구
- 향후의 발생 가능한 고농도 사례 연구 역시 필수적으로 여러 기상 조건과 관련시켜 생각할 수밖에 없다. 그것은 역으로 어느 지역을 오염원으로부터 보호하고자 할 때 해당 지역의 국지적 혹은 종관적 기상 조건은 오염 물질 배출을 규제해야 할 대상 지역의 범위를 판단할 수 있게 하며, 또한 공해 시설의 입지 선정을 위한 기본 정보를 제공해 줄 수 있을 것이다.
- 않았다. 그러나 황사 및 고농도 오존 사례와는 달리 PM10 고농도 사례일에 대한 국내의 분석적 연구는 2002년의 경우 한해의 고농도 사례의 30% 이상임을 고려해볼 때 향후 보다 더 활발한 연구가 필요할 것으로 보인다.
- 따라서 특정 해의 주요 이슈로 부각되었던 고농도 사례의 발생 현황 및 그 해의 총 발생횟수 등은 짐작하기 어려운 점 이 많다. 그러므로 최근의 365일간 발생한 주요 고농도 사례를 전체 오염물질에 대해 정성적으로요 약하는 것 또한 필요할 것으로 사료된다.
- 다소 대조를 보였다(그림 2). 그렇다고 해도 오존 농도가 감소 추세에 있다고 보기에는 다소 무리가 있고 기상 조건의 변화, 여러 국제적 스포츠 행사로 인한 자동차 2부제 등 복합적인 요인들에 의한 일시적인 추세일 수 있으므로 이러한 경향을 정확하게 파악하기 위해서는 더 장기간의 분석이 이루어져야 할 것이다.
- 따라서 오염물질의 많은 부분의 해석을 위해 기상 조건과의 연관성에 대한 연구는 앞으로도 계속 필요할 것으로 판단된다. 향후의 발생 가능한 고농도 사례 연구 역시 필수적으로 여러 기상 조건과 관련시켜 생각할 수밖에 없다.
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