[논문]서울지역 도시대기측정망 평가 연구

김영성; 최용주; 박지수; 김찬혁

doi:10.5572/kosae.2014.30.5.504

[국내논문] 서울지역 도시대기측정망 평가 연구
An Assessment Study for the Urban Air Monitoring Network in Seoul 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.30 no.5, 2014년, pp.504 - 509

김영성 (한국외국어대학교 환경학과) , 최용주 (한국외국어대학교 환경학과) , 박지수 (한국외국어대학교 환경학과) , 김찬혁 (한국외국어대학교 환경학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Twenty-five stations of the urban monitoring network in Seoul were assessed with a focus on surveillance function of the exceedances of 8-hour ozone and 24-hour $PM_{10}$ standards. The two standards were selected because their attainment rates were particularly low. Two hierarchical cluster analyses were performed to group stations with similar atmospheric environments-one using daily highest 8-hour [$O_3+NO_2$], 8-hour $O_3$ concentrations plus corresponding 8-hour $NO_2$ concentrations considering the interconversion of $O_3$ and $NO_2$, and the other using 24-hour $PM_{10}$ concentrations. An index to measure higher concentration and exceedances of the standards was introduced. Within a cluster, sufficiently high score was assigned to the trends station or the station with higher index. Scores for $O_3+NO_2$ and $PM_{10}$ of a given station were added and ranked in the descending order to determine the relative importance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이번 연구에서는 서울지역 도시대기측정망 25개 측정소에 대하여 측정소별 환경기준 감시의 유효성을 조사하였다. 주요 환경기준물질 중 SO₂와 CO는 거의 환경기준을 달성하였기 때문에 달성률이 낮은 PM₁₀과 오존의 환경기준을 대상으로 하였다(Ghim and Kim, 2013).

가설 설정

하지만 이용도가 많은 만큼 문제점이 지적되는 것도 주로 도시대기측정망이다. 첫째는, 측정소 수가 적정한지이다. 우리나라는 도시대기측정망을 별도로 구분하고 있지만 나라마다 측정망의 구분과 목적이 달라 직접 비교가 어렵다(KME, 2009).
대기환경이 유사한 지역에서는 측정이 중복되지 않도록 같은 군집 내에서는 추이(혹은 대표) 측정소나 오염물질 농도가 높은 측정소에 대하여 명확하게 배점을 높였다. 표 1에서는 5개 추이측정소를 가정하였다. 25개 측정소의 20%이다.

제안 방법

주요 환경기준물질 중 SO₂와 CO는 거의 환경기준을 달성하였기 때문에 달성률이 낮은 PM₁₀과 오존의 환경기준을 대상으로 하였다(Ghim and Kim, 2013). PM₁₀과 오존의 환경기준 중에서도 각각 24시간 평균과 8시간 평균의 환경기준 달성률이 특히 낮기 때문에 일평균의 시간 변화를 점검하여 변화가 유사한 측정소를 군집으로 분류하고, 농도와 환경기준 초과를 지수화하여 군집 내 측정소를 평가하였다.
군집분석이 24시간 PM₁₀과 일최고 8시간 [오존+NO₂]의 두 변수를 이용한 데 비하여 표 1의 측정소 평가는 99백분위수(99%ile, 99th percentile)와 초과일수(NEDs, number of exceedance days) 등 고농도를 기초로 하였다. 도시대기측정망의 1차 목적이 환경기준 감시이기 때문이다(KME, 2010).
[오존+NO₂] 백분위수는 연도별로 일최고 8시간 [오존+NO₂]의 99백분위수를 구한 후 평균한 것이다. 오존과 NO₂의 초과일수는 각각 일최고 8시간 오존과 24시간 NO₂의 연도별 초과일수를 평균하였다. 그러나 이들은 크기가 다르므로 각각을 x라 할때(x=99백분위수 혹은 초과일수) 이들의 평균과 표준편차를 구한 후(x평균)/표준편차 형태로 표준화하여 합산함으로써 지수(index)화 하였다.
, 2012; Seinfeld and Pandis, 1998). 즉, 현재는 NO₂가 높고 오존이 낮더라도 NO₂가 감소하면 오존이 증가할 수 있고 반대도 가능하므로 두 물질의 합으로써 광화학 오염의 잠재성을 평가하였다. 일최고 8시간 자료를 이용한 것은 일최고 8시간의 99백분위 수로써 8시간 평균의 환경기준 초과 여부를 판단하기 때문이다.
일최고 8시간 자료를 이용한 것은 일최고 8시간의 99백분위 수로써 8시간 평균의 환경기준 초과 여부를 판단하기 때문이다. 하루 중 [오존+NO₂]이 가장 높은 8시간 자료를 이용하는 방안도 검토하였으나 현재 오존의 고농도에 가중치를 주기 위하여 오존이 가장 높은 8시간에 NO₂를 더하였다.
환경기준 달성률이 특히 낮은 8시간 오존과 24시간 PM10 환경기준 감시에 초점을 맞추어 서울지역 도시대기측정망 25개 측정소를 평가하였다.

대상 데이터

2009년부터 2011년까지 3년간 각각 24시간 PM₁₀과 일최고 8시간 [오존+NO₂] 자료를 이용하여 군집을 분류하였다. 군집분석에는 R version 2.

데이터처리

오존과 NO₂의 초과일수는 각각 일최고 8시간 오존과 24시간 NO₂의 연도별 초과일수를 평균하였다. 그러나 이들은 크기가 다르므로 각각을 x라 할때(x=99백분위수 혹은 초과일수) 이들의 평균과 표준편차를 구한 후(x평균)/표준편차 형태로 표준화하여 합산함으로써 지수(index)화 하였다. 따라서 당초 값이 평균보다 작으면 지수는 음이 되고 절대 값이 α라면 평균과의 차이는 표준편차의 α배가 된다.

이론/모형

] 자료를 이용하여 군집을 분류하였다. 군집분석에는 R version 2.15.3 (http://www.r-project.org/)의 패키지 중 계층적(hierarchical) 군집분석 방법인 pvclust (Suzuki and Shimodaira, 2006)를 이용하였다. pvclust는 군집분석 결과를 유의확률인 p 값과 함께 제공하기 때문에 유의확률에 따라 군집의 범위를 선택할 수 있다는 장점이 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2012년 말 기준 한국에서 운영되는 대기오염측정망의 수는?	2012년 말 현재 우리나라에는 대기오염 측정을 위하여 11개 측정망에 477개 측정소가 운영되고 있다(NIER, 2013). 대기오염측정망은 크게 일반측정망과 집중측정망으로 구성되며, 일반측정망은 다시 환경기준물질을 주로 측정하는 일반대기오염측정망과, 유해물질, 중금속, 광화학오염물질 등을 측정하는 특수대기오염측정망으로 구분된다(KME, 2010).
	2012년 말 기준 국내의 도시대기측정망 개수는?	대기오염측정망은 크게 일반측정망과 집중측정망으로 구성되며, 일반측정망은 다시 환경기준물질을 주로 측정하는 일반대기오염측정망과, 유해물질, 중금속, 광화학오염물질 등을 측정하는 특수대기오염측정망으로 구분된다(KME, 2010). 도시대기측정망은 교외대기, 국가배경, 도로변대기와 함께 일반 대기오염측정망에 속하며, 2012년 말 현재 측정소 수는 250개로 전체 측정소 수의 52%이다.
	대기오염측정망의 구성은?	2012년 말 현재 우리나라에는 대기오염 측정을 위하여 11개 측정망에 477개 측정소가 운영되고 있다(NIER, 2013). 대기오염측정망은 크게 일반측정망과 집중측정망으로 구성되며, 일반측정망은 다시 환경기준물질을 주로 측정하는 일반대기오염측정망과, 유해물질, 중금속, 광화학오염물질 등을 측정하는 특수대기오염측정망으로 구분된다(KME, 2010). 도시대기측정망은 교외대기, 국가배경, 도로변대기와 함께 일반 대기오염측정망에 속하며, 2012년 말 현재 측정소 수는 250개로 전체 측정소 수의 52%이다.

참고문헌 (18)

Bae, M.S., C.H. Jung, Y.S. Ghim, and K.H. Kim (2013) A proposal for the upgrade of the current operating system of the Seoul's atmospheric monitoring network based on statistical analysis, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 29, 447-458. (in Korean with English Abstract)

원문보기 상세보기
Baek, S.-O. and C.-G. Jeon (2013) Current status and future directions of management of hazardous air pollutants in Korea - focusing on ambient air monitoring issues -, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 29, 513-527. (in Korean with English Abstract)

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Ghim, Y.S. and C.H. Kim (2013) Regional trends in short-term high concentrations of criteria pollutants from national air monitoring stations, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 29, 545-552. (in Korean with English Abstract)

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Kim, J.-H. and J.J. Lee (2013) Management changes of hazardous air pollutants sources and its proposed improvement in Korea, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 29, 536-544. (in Korean with English Abstract)

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Kim, Y.P. and M.J. Yeo (2013) The trend of the concentrations of the criteria pollutants over Seoul, J. Korean Soc. Atmos. Environ., 29, 369-377. (in Korean with English Abstract)

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KME(Korea Ministry of Environment) (2009) Studies for Revision and Repreparation of the Master Plan of Air Pollution Monitoring Network, Report Prepared by the Inha University.
KME(2010) Operation Plan of Air Pollution Monitoring Network (2011-2015), Climate and Air Quality Management Division.
KME (2011) Guideline on Installation and Operation of Air Pollution Monitoring Network.
KME (2012) Development of Upgrade Strategy of Air Pollution Monitoring Network for Enhancing the Reliability of Air Pollution Assessment, Report Prepared by the Hankuk Univ. Foreign Studies.
KME(2014) Preparation of Strategies for Improving the Operation Plan of Air Pollution Monitoring Network, Report Prepared by the Hankuk Univ. Foreign Studies.
KME and MAMO (Metropolitan Air Quality Management Office) (2013) The Second-Phase Master Plan for the Metropolitan Air Quality Management [2015-2024].
MAMO(Metropolitan Air Quality Management Office) (2010) Studies for Revision of the Master Plan for the Metropolitan Air Quality Management, Report Prepared by the Korean Soc. Atmos. Environ.
NIER (National Institute of Environmental Research) (2008) A Study of Methods for Improving the Air Pollution Monitoring Network, Report Prepared by the Hankuk Univ. Foreign Studies.
NIER (2013) Annual Report of Air Quality in Korea 2012.
Seinfeld, J.H. and S.N. Pandis (1998) Atmospheric Chemistry and Physics: From Air Pollution to Climate Change, John Wiley & Sons.
Song, S.K., Y.K. Kim, Z.H. Shon, and J.Y. Ryu (2012) Photochemical analyses of ozone and related compounds under various environmental conditions, Atmos. Environ., 47, 446-458.

상세보기
Suzuki, R. and H. Shimodaira (2006) Pvclust: an R package for assessing the uncertainty in hierarchical clustering, Bioinformatics, 22, 1540-1542.

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USEPA(US Environmental Protection Agency) (2007) Ambient Air Monitoring Network Assessment Guidance. Analytical Techniques for Technical Assessments of Ambient Air Monitoring Networks, EPA-454/D-07-001, Report prepared by Sonoma Technology, Inc.

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