[논문]수원시 대기 중 오존과 질소산화물의 장기변동 특성 (1991 ~ 2012)

안현진; 한지현; 이미혜; 강은하

doi:10.5572/kosae.2015.31.4.378

[국내논문] 수원시 대기 중 오존과 질소산화물의 장기변동 특성 (1991 ~ 2012)
The Long-term Variations of Ozone and Nitrogen Oxides in Suwon City during 1991 ~2012 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.31 no.4, 2015년, pp.378 - 384

안현진 (고려대학교 지구환경과학과) , 한지현 (고려대학교 지구환경과학과) , 이미혜 (고려대학교 지구환경과학과) , 강은하 (수원시정연구원 도시환경연구부)

Abstract ▼ AI-Helper

The long-term variations of ozone and nitrogen oxides in Suwon city, the capital of Gyeong-gi province, were examined from 1991 to 2012. In this period, the annual average $O_3$ concentration increased from 13.8 ppbv to 22.7 ppbv and that of $99^{th}$ percentile increased from 58.0 ppbv to 80.0 ppbv. The monthly average and $99^{th}$ percentile of $O_3$ concentrations were the highest in June. The increase in $O_3$ concentration was the greatest in early summer (May and June) before monsoon season began. While the concentrations of NO and NOx have gradually decreased since 2000, $NO_2$ remained unchanged. As a result, $NO_2/NO_x$ ratio increased from 0.5 to 0.73 in 2012. The monthly $NO_2/NO_x$ ratio was the highest in early summer, when monthly average $O_3$ concentration was the highest. It suggests that the enhanced $NO_2/NO_x$ ratio is intimately coupled with increase in $O_3$ for the last two decades in Suwon.

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AI 본문요약
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문제 정의

수도권에 속하며 경기도청이 위치한 수원시의 경우 1991년부터 관측망 자료가 생산되었으나 이에 대한 상세한 해석과 원인 분석 등 연구가 미흡하였고 따라서 결과가 정책 수립에 반영되기 어려웠다. 본 연구에서는 과거 22년(1991~2012) 동안 측정된 오존 및 질소산화물의 장기 측정자료를 분석하여 오존과 질소산화물 농도의 장기변화 특성을 파악하고 활용 가능한 자료 범위 안에서 그 원인을 찾아 정책적 제안점을 찾아보고자 하였다.

제안 방법

1991년부터 2012년까지 22년간 경기도 수원시 신풍동에서 측정된 O₃와 NO_x의 장기간 농도 변화 특성을 분석하였다. O₃의 평균농도는 22년간 지속적으로 증가하였고 2000년 이후 연간 0.

대상 데이터

본 연구에서는 신풍동 대기질 자동측정망 측정소에서 1991년 1월 1일부터 2012년 12월 31일까지 22년간 측정된 O₃와 NO_x 자료를 사용하였다. O₃은 자외선광도법(ECOTECH, EC9810b, Australia)으로, NO_x는 화학발광법(ECOTECH, EC9841d, Australia)으로 측정되었다.
O₃은 자외선광도법(ECOTECH, EC9810b, Australia)으로, NO_x는 화학발광법(ECOTECH, EC9841d, Australia)으로 측정되었다. 대상기간 중 1일에 75% 이상이 측정되었을 시 유효자료로 인정하여 분석에 사용하였으며, 1995년 6월부터 1996년 1월까지 결측으로 1995년 1월~5월 자료는 월변화와 계절변화 분석에만 포함하였고 연변화 분석에는 사용하지 않았다. 기상자료(기온)는 수원기상대에서 측정된 1993년부터 2012년까지의 자료를 사용하였다.
대상기간 중 1일에 75% 이상이 측정되었을 시 유효자료로 인정하여 분석에 사용하였으며, 1995년 6월부터 1996년 1월까지 결측으로 1995년 1월~5월 자료는 월변화와 계절변화 분석에만 포함하였고 연변화 분석에는 사용하지 않았다. 기상자료(기온)는 수원기상대에서 측정된 1993년부터 2012년까지의 자료를 사용하였다.
북쪽과 동쪽에는 영동고속국도와 경부고속국도, 용인-서울고속국도가 위치하고 있어 이동 통행량이 많다. 수원시에 설치되어 있는 9개의 대기오염물질 측정소3 중 본 연구에서는 장기 변동성 파악을 위하여 최장기간 자료(1991~2012년)를 보유한 신풍동 측정소에서 측정된 1시간 평균 자료를 사용하였다. 신풍동 측정소는 경기도청사가 위치한 수원 구도심의 선경도서관 옥상에 있으며, 주변에 경수대로와 정조로 등 4차선 이상의 큰 도로가 있으나 산업시설은 인접하고 있지 않다.

이론/모형

자료를 사용하였다. O₃은 자외선광도법(ECOTECH, EC9810b, Australia)으로, NO_x는 화학발광법(ECOTECH, EC9841d, Australia)으로 측정되었다. 대상기간 중 1일에 75% 이상이 측정되었을 시 유효자료로 인정하여 분석에 사용하였으며, 1995년 6월부터 1996년 1월까지 결측으로 1995년 1월~5월 자료는 월변화와 계절변화 분석에만 포함하였고 연변화 분석에는 사용하지 않았다.

성능/효과

의 장기간 농도 변화 특성을 분석하였다. O₃의 평균농도는 22년간 지속적으로 증가하였고 2000년 이후 연간 0.46 ppb의 증가율을 나타내었다. 특히 연중 5~6월(초여름)의 농도 증가가 가장 컸다.
46 ppb의 증가율을 나타내었다. 특히 연중 5~6월(초여름)의 농도 증가가 가장 컸다. 그리고 월평균농도는 4~6월에 높았고, 99^th 백분위수 농도는 6~8월에 높아, 전구물질의 농도는 O₃의 평균농도 증가에, 고농도 O₃ 생성에는 광화학 활동도가 상대적으로 더 큰 영향을 주는 것으로 판단되었다.
특히 연중 5~6월(초여름)의 농도 증가가 가장 컸다. 그리고 월평균농도는 4~6월에 높았고, 99^th 백분위수 농도는 6~8월에 높아, 전구물질의 농도는 O₃의 평균농도 증가에, 고농도 O₃ 생성에는 광화학 활동도가 상대적으로 더 큰 영향을 주는 것으로 판단되었다.
의 농도는 2000년 이후 거의 유사한 수준을 유지하고 있다. 그 결과 NO₂/NO_x 비는 1991년 0.5에서 2012년 0.73으로 증가하였고 월평균 비는 O₃ 농도와 유사하게 5~6월 최고값을 보였다. NO의 농도 감소에도 불구하고 NO₂/NO_x의 비가 증가한 것은 엔진 연소 시 NO₂의 직접배출의 증가 뿐 아니라 HO_x라디칼과의 반응에 의한 NO_x의 변환(recycling)이 훨씬 더 효율적이었음을 의미한다.
73으로 증가하였고 월평균 비는 O₃ 농도와 유사하게 5~6월 최고값을 보였다. NO의 농도 감소에도 불구하고 NO₂/NO_x의 비가 증가한 것은 엔진 연소 시 NO₂의 직접배출의 증가 뿐 아니라 HO_x라디칼과의 반응에 의한 NO_x의 변환(recycling)이 훨씬 더 효율적이었음을 의미한다.

후속연구

하지만 이는 오존과 NO_x의 장기 변동성 분석을 기반으로 한 결과로 향후 연구를 통해 VOCs와 NO_y 종을 비롯한 RO₂와 HO₂ 등의 라디칼 측정과 화학모형을 사용한 상세한 오존 생성 기작에 대한 이해가 기반되어야 하며, NO₂ 저감을 위한 정책 수립이 필요함을 시사한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	O3는 어떻게 대기환경에 영향을 미치나?	도시지역에서 O3는 자동차의 배기가스에서 배출되는 NOx (NO+NO2)와 CO, 그리고 VOCs에 의한 광화학반응을 통해 생성된다(Jacob, 1999). O3는 광분해되어 각종 라디칼을 형성하여 다양한 화학반응으로 대기오염물질을 산화시키며 대기환경에 영향을 미친다. 우리나라에서는 O3 관측이 시작된 후 1994년 전국적으로 기록적인 폭염과 함께 O3의 고농도 사례가 나타나며 O3에 대한 관심이 높아졌다(Han et al.
	국내에서 질소산화물 NOx 등의 대기오염물질 배출 저감을 위해 노력한 것은?	우리나라는 도시화 및 산업화에 따라 그 배출량이 지속적으로 증가하였다. 따라서 대기환경보전법을 개정하여 디젤자동차로 인한 NOx와 PM10 등 대기오염물질의 배출을 저감하기 위한 규제를 시행(Ministry of Environment, 2010; Ministry of Environment, 2005)하였으며 1998년부터 서울에서 천연가스버스 보급을 시작한 이래로 수원에는 2012년 150대까지 천연가스버스가 보급되었다. NOx의 배출 저감을 위해 2000년대에 들어 주로 대도시와 대규모 사업장, 공장 및 대단지 거주지역을 중심으로 ‘저녹스(NOx)버너 설치지원사업’ 및 ‘자동차 배출저감장치 촉매제 관리제’를 시행하였고, 기술의 발전과 함께 전국적으로 확산되고 있다. NOx의 주 배출원인 디젤차에는 SCR (selective catalytic reduction), DPF (diesel particulatefilter), DOC (diesel oxidation catalyst)와 같은 다양한 오염저감장치 장착을 의무화하였다.
	질소산화물 NOx는 무엇인가?	대기 중 질소산화물 NOx는 1차 오염물질일 뿐만 아니라 VOCs와 함께 O3과 같은 광화학 2차 오염물질의 전구물질로 주로 화석연료의 연소와 자동차 배기가스로부터 배출된다. 우리나라는 도시화 및 산업화에 따라 그 배출량이 지속적으로 증가하였다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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