실시간 측정을 통한 천안시 대기 중 연간 PM2.5, PM10 농도 특성 조사 Characterization of Annual PM2.5 and PM10 Concentrations by Real-time Measurements in Cheonan, Chungnam원문보기
2015년 대기환경기준에 추가되는 PM2.5의 천안시 대기 중 오염도를 조사하기 위해, 2010년 2월부터 2011년 1월까지 천안시 상명대학교에 광산란방식의 Dust Monitor를 설치하여 대기 중 연간 PM2.5 농도 특성을 PM10 농도와 같이 조사하였다. 측정 기간 중 연평균 PM2.5 농도는 $40.45{\mu}g/m^3$으로 시행예정인 연평균 기준인 $25{\mu}g/m^3$을 초과하였다. 일평균 PM2.5 농도는 $2.43{\sim}174.84{\mu}g/m^3$으로, 전체 측정 기간 중 약 26%의 측정일이 일평균 기준치인 $50{\mu}g/m^3$을 초과하였다. 같은 기간 중 일평균 PM10 농도 기준을 초과하는 측정일 수는 11%로 나타나, PM2.5의 오염도가 PM10에 비해 상대적으로 심각함을 나타냈다. 계절별로는 봄과 겨울철에 높은 PM2.5 농도를 보였으며, 강우의 영향을 많이 받는 여름철의 PM2.5 오염도가 다른 계절에 비해 상대적으로 낮았다. 일 중 PM2.5의 농도 분포는 출퇴근 시간대에 높은 농도를 나타내는 전형적인 도시형 특성을 나타냈으며, 이는 인위적 배출원 중 이동오염원에 의해 생성되는 미세 입자가 PM2.5의 주요 성분임을 시사한다.
2015년 대기환경기준에 추가되는 PM2.5의 천안시 대기 중 오염도를 조사하기 위해, 2010년 2월부터 2011년 1월까지 천안시 상명대학교에 광산란방식의 Dust Monitor를 설치하여 대기 중 연간 PM2.5 농도 특성을 PM10 농도와 같이 조사하였다. 측정 기간 중 연평균 PM2.5 농도는 $40.45{\mu}g/m^3$으로 시행예정인 연평균 기준인 $25{\mu}g/m^3$을 초과하였다. 일평균 PM2.5 농도는 $2.43{\sim}174.84{\mu}g/m^3$으로, 전체 측정 기간 중 약 26%의 측정일이 일평균 기준치인 $50{\mu}g/m^3$을 초과하였다. 같은 기간 중 일평균 PM10 농도 기준을 초과하는 측정일 수는 11%로 나타나, PM2.5의 오염도가 PM10에 비해 상대적으로 심각함을 나타냈다. 계절별로는 봄과 겨울철에 높은 PM2.5 농도를 보였으며, 강우의 영향을 많이 받는 여름철의 PM2.5 오염도가 다른 계절에 비해 상대적으로 낮았다. 일 중 PM2.5의 농도 분포는 출퇴근 시간대에 높은 농도를 나타내는 전형적인 도시형 특성을 나타냈으며, 이는 인위적 배출원 중 이동오염원에 의해 생성되는 미세 입자가 PM2.5의 주요 성분임을 시사한다.
From 2015, PM2.5 standards will be added to Korean national ambient air quality standards. To characterize PM2.5 levels in Cheonan, annual PM2.5 concentrations along with PM10 concentrations were investigated between February 2010 and January 2011 using a dust monitor. The annual PM2.5 concentration...
From 2015, PM2.5 standards will be added to Korean national ambient air quality standards. To characterize PM2.5 levels in Cheonan, annual PM2.5 concentrations along with PM10 concentrations were investigated between February 2010 and January 2011 using a dust monitor. The annual PM2.5 concentration was $40.45{\mu}g/m^3$ and over the standards($25{\mu}g/m^3$). The daily average PM2.5 concentrations ranged from 2.43 to $178.84{\mu}g/m^3$, and 26% days exceeded the daily PM2.5 standard($50{\mu}g/m^3$). During the same periods, only 11% days exceeded the daily PM10 standard, showing that PM2.5 were more concerning levels than PM10. Seasonal variations showed the highest concentrations in spring and winter, and lowest concentration in summer due to heavy rain fall. Changes in PM2.5 concentrations during the day were remarkable and showed the highest concentrations in commuting periods. The results indicated that the concentrations of PM2.5 in Cheonan were at the concerning level, and mainly from the mobile sources.
From 2015, PM2.5 standards will be added to Korean national ambient air quality standards. To characterize PM2.5 levels in Cheonan, annual PM2.5 concentrations along with PM10 concentrations were investigated between February 2010 and January 2011 using a dust monitor. The annual PM2.5 concentration was $40.45{\mu}g/m^3$ and over the standards($25{\mu}g/m^3$). The daily average PM2.5 concentrations ranged from 2.43 to $178.84{\mu}g/m^3$, and 26% days exceeded the daily PM2.5 standard($50{\mu}g/m^3$). During the same periods, only 11% days exceeded the daily PM10 standard, showing that PM2.5 were more concerning levels than PM10. Seasonal variations showed the highest concentrations in spring and winter, and lowest concentration in summer due to heavy rain fall. Changes in PM2.5 concentrations during the day were remarkable and showed the highest concentrations in commuting periods. The results indicated that the concentrations of PM2.5 in Cheonan were at the concerning level, and mainly from the mobile sources.
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문제 정의
또한 이들 조사가 대부분 장기간의 연속 측정으로 수행되지 않고 특정기간에 집중적으로 수행되어, 연평균 농도 및 일평균 농도의 연중 분포와 같은 상세한 자료를 도출하지 못한 한계를 가지고 있다[12]. 이에 본 연구에서는 국내 대표적인 중소도시 중의 하나인 천안시를 대상으로, 대기중 PM2.5 농도를 1년간 연속적으로 측정하여 연중 농도 특성을 분석하고자 하였다.
제안 방법
5 농도 측정과 동시에 온도, 습도, 압력, 풍향 및 풍속을 포함하는 기상자료를 측정하였는데, 표 1에 측정 기간 동안의 각 월별 주요 기상현황을 기술하였다. 1분 간격으로 측정된 PM2.5 농도는 국내 대기환경의 기준인 0℃, 1기압의 표준 상태로 환산한 후, 각 측정일별 24시간 평균 농도를 산출하여 기준치와 비교하였다. 또한 측정기기의 신뢰도를 확인하기 위해 24시간 평균 PM10 농도를 산출하여, 천안지역 국가 대기측정망에서의 측정치와 비교하였다.
5 농도는 국내 대기환경의 기준인 0℃, 1기압의 표준 상태로 환산한 후, 각 측정일별 24시간 평균 농도를 산출하여 기준치와 비교하였다. 또한 측정기기의 신뢰도를 확인하기 위해 24시간 평균 PM10 농도를 산출하여, 천안지역 국가 대기측정망에서의 측정치와 비교하였다.
본 연구 측정치의 신뢰성을 확인하기 위해, 연구기간중 상명대학교에서 측정된 PM10 농도와 천안지역 국가대기측정망 중 측정지점과 인접한 위치에 있는 백석동과 성황동 측정망에서 보고된 PM10 농도를 비교하였다. 현재 국가측정망에서는 PM10만을 측정하고 있으며, 일부 측정망에서 측정되고 있는 PM2.
5, PM1과 같은 입자의 크기별 농도의 실시간 동시 측정이 가능한 장점을 가지고 있다. 이와 함께 Dust Monitor에 기상측정장치(Grimm, Model 165 Weather Housing)를 장착하여 PM2.5 농도 측정과 동시에 온도, 습도, 압력, 풍향 및 풍속을 포함하는 기상자료를 측정하였는데, 표 1에 측정 기간 동안의 각 월별 주요 기상현황을 기술하였다. 1분 간격으로 측정된 PM2.
천안시 대기 중 PM2.5의 연간 농도 변화를 포함하는 상세 오염 특성을 조사하기 위해, 2010년 2월부터 2011년 1월까지 충청남도 천안시 상명대학교 본관 옥상에 광산란방식(Light Scattering)의 Dust Monitor(Grimm, Model 1.107)를 설치하여 PM2.5 질량 농도를 1분 간격으로 실시간 연속 측정하였다. 측정이 수행된 상명대학교는 비록 천안시의 주요 주거, 행정, 산업지역과 떨어져 있어 측정값이 지역의 대표성을 나타내기는 곤란하나, 경부고속도로가 인접해 있어 지역 내 높은 대기 오염도를 나타내는 지점이다[12].
한편 일중 시간대별 오염 특성을 파악하기 위해, PM2.5 측정치를 1시간 평균 농도로 구분하여 분석하였다. 대부분의 측정기간 동안 일 중 PM2.
본 연구 측정치의 신뢰성을 확인하기 위해, 연구기간중 상명대학교에서 측정된 PM10 농도와 천안지역 국가대기측정망 중 측정지점과 인접한 위치에 있는 백석동과 성황동 측정망에서 보고된 PM10 농도를 비교하였다. 현재 국가측정망에서는 PM10만을 측정하고 있으며, 일부 측정망에서 측정되고 있는 PM2.5농도는 발표되지 않고 있어, PM10 자료만을 이용하여 농도를 비교하였다. 그림 1에는 본 연구의 측정치와 국가측정망 자료의 월 평균 PM10 농도를 도시하였는데, 그림에 나타난 바와 같이 측정치가 기존 측정망의 PM10 농도 변화 흐름이 유사한 형태를 보이고 있어, 측정치의 신뢰성을 간접적으로 확인할 수 있었다.
대상 데이터
2010년 2월부터 2011년 1월 까지 천안시 대기 중 PM2.5의 연간 농도 특성을 조사하여 다음의 결과를 도출하였다. 연구 기간 중 천안시 연평균 PM2.
2010년 2월부터 2011년 1월까지 상명대학교 본관 옥상에서 Dust Monitor로 측정된 천안시 대기 중 일평균 PM2.5 농도변화를 PM10 농도와 같이 그림 2에 도시하였으며, 상세한 분포 특성을 표 2와 그림 3에 나타냈다.
성능/효과
5의 주요 배출원임을 알 수 있었다. 계절별로는 봄, 겨울철의 오염도가 상대적으로 높았으며, 황사 발생이 없고 강우의 영향을 많이 받는 여름철 오염도가 가장 낮게 나타났다. 이상의 결과는 천안시의 경우, 대기 중 PM2.
23㎍/㎥으로 국내 연평균 대기환경기준 (50㎍/㎥)을 초과하였다. 또한 측정기간의 약 11%에 해당하는 40회의 일평균 농도가 대기환경기준(100㎍/㎥)을 초과하고 있어, 측정지점의 PM10 오염도가 우려할 수준임을 나타내었다. 같은 기간 성황동 국가측정망의 PM10 일평균 농도는 3.
5의 연간 농도 특성을 조사하여 다음의 결과를 도출하였다. 연구 기간 중 천안시 연평균 PM2.5 농도는 40.45 ㎍/㎥으로 2015년 시행예정인 연평균 기준치를 초과하였으며, 일평균 농도의 경우 전체 측정 기간 중 약 26%의 측정일이 일평균 기준을 초과하였다. 한편 PM10 중 미세입자인 PM2.
5 농도는 교통량이 증가하는 출근 시간대인 오전 6-8시에 최대농도를 보인 후 감소하다가, 퇴근 시간대인 오후 5시 이후에 다시 증가하는 전형적인 도시형 특성을 나타내고 있다. 이상의 결과는 본 연구 지역의 대기 중 PM2.5의 주요한 배출원이 이동오염원임을 나타내는 것으로, 향후 효과적인 PM2.5 제어를 위해서는 이동오염원에 대한 고려가 중요한 요소임을 보여준다. 이와 함께 교통량이 감소하는 오후 9시 이후부터 새벽까지 높은 PM2.
45㎍/㎥으로, 2015년 시행예정인 연평균 기준치인 25㎍/㎥을 초과하였다. 일평균 PM2.5 농도 분포는, 25㎍/㎥ 이하의 저농도가 전체의 30.5%, 25~50㎍/㎥이 43.6%, 50~75㎍/㎥은 17.7%, 75~100㎍/㎥은 4.9%, 100㎍/㎥ 이상의 고농도가 3.2%를 차지하였으며, 연간 Dust Monitor가 가동된 총 344일의 측정 기간 중 일평균 기준치인 50㎍/㎥를 초과한 일수가 89회로 약 26%의 초과 비율을 보였다. 이는 앞서 분석한 PM10의 기준 초과 비율인 11%의 2배를 상회하는 값으로, 측정지역의 대기입자 중 미세입자(Fine particles)의 오염도가 상대적으로 심각함을 보여 준다.
측정된 PM10 중 미세입자인 PM2.5가 차지하는 비율은 67.0±1.3%(95%신뢰구간)으로 나타났다.
45 ㎍/㎥으로 2015년 시행예정인 연평균 기준치를 초과하였으며, 일평균 농도의 경우 전체 측정 기간 중 약 26%의 측정일이 일평균 기준을 초과하였다. 한편 PM10 중 미세입자인 PM2.5가 차지하는 비율을 분석한 결과 측정지점의 입자상 오염물은 인위적 배출원에 의한 발생 비율이 높다는 것을 확인할 수 있었으며, 시간대별 농도 변화를 통하여 인위적 배출원 중 이동오염원이 PM2.5의 주요 배출원임을 알 수 있었다. 계절별로는 봄, 겨울철의 오염도가 상대적으로 높았으며, 황사 발생이 없고 강우의 영향을 많이 받는 여름철 오염도가 가장 낮게 나타났다.
후속연구
계절별로는 봄, 겨울철의 오염도가 상대적으로 높았으며, 황사 발생이 없고 강우의 영향을 많이 받는 여름철 오염도가 가장 낮게 나타났다. 이상의 결과는 천안시의 경우, 대기 중 PM2.5에 대한 성분분석과 이에 기초한 오염원 추정 등 상세한 조사를 통해 효과적인 PM2.5 저감대책의 수립이 필요함을 시사한다.
3%(95%신뢰구간)으로 나타났다. 이상의 결과는 측정지점 대기 입자는 인위적 배출원에서 발생되는 미세입자가 주요한 구성 성분임을 나타내는 것으로, 향후 천안시 대기입자의 효과적인 제어를 위해서는 이동오염원을 포함하는 인위적 배출원으로부터 입자의 생성을 저감할 수 있는 대책이 가장 중요한 요소임을 시사한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초미세먼지인 PM2.5의 직경은?
현재는 입자 크기에 따른 인체에 미치는 영향을 고려하여 TSP 기준을 삭제하고, 입경이 10㎛이하인 PM10을 미세먼지로 규정하고, 연평균 50㎍/㎥, 24시간 평균 100㎍/㎥의 기준을 적용하고 있다. 그러나 최근 직경이 2.5㎛이하의 초미세먼지인 PM2.5의 인체 영향에 대한 광범위한 연구결과에 기초하여, PM2.
PM2.5가 추가된 대기환경 기준은?
예고된 PM2.5 기준농도는 연평균 25㎍/㎥, 24시간 평균 50㎍/㎥ 으로, 미국과 일본의 기준 농도인 연평균 15㎍/㎥, 24시간 평균 35㎍/㎥와, 세계보건기구의 권고기준농도인 연평균 10㎍/㎥, 24시간 평균 25㎍/㎥보다는 높은 농도로 설정되었으나[5,6], 향후 점진적인 강화가 예상된다.
미세먼지의 규정 및 적용 기준은?
국내의 대기 중 입자상 물질에 대한 환경기준은 1983년 총부유성입자인 TSP(Total Suspended Particle)에 대해 연평균 150㎍/㎥, 24시간 평균 300㎍/㎥을 기준으로 시행되어 점진적으로 강화되어 왔다. 현재는 입자 크기에 따른 인체에 미치는 영향을 고려하여 TSP 기준을 삭제하고, 입경이 10㎛이하인 PM10을 미세먼지로 규정하고, 연평균 50㎍/㎥, 24시간 평균 100㎍/㎥의 기준을 적용하고 있다. 그러나 최근 직경이 2.
참고문헌 (15)
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Lee, H.M., Oh, S.W., "Characterization of PM10 and PM2.5 in Cheonan Area Using a Dust Monitor", Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, Vol. 24, No. 3, pp.367-375, 2008.
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