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문제 정의
- 5mm의 비가 내렸다. 강수 조건에서는 여름철 일사가 강한 전형적인 기상 조건과는 현저히 다른 O3과 NO2농도의 일변화가 나타나므로, 본 연구에서는 강수가 없는 날의 관측 자료에 대해 O3과 NO2 농도의 일변화를 분석하였다. 표 2에 각 관측 지점에서의 관측 개요를 정리하였다.
- 본 연구는 여름철 도심 공원과 인근 도심 지역의 O3과 NO2 농도의 일변화 차이를 연구하였으며, 기온과 풍속이 각 관측 지점에서의 O3과 NO2 농도의 일변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 선릉공원(도심 공원)에서 2015년 7월 27일부터 8월 9일까지 O3과 NO2 농도를 관측하였고 이를 강남구 AQMS 자료와 비교하였다.
- 한반도는 북태평양 고기압의 영향권에 있어 대체로 고온다습하고 맑은 날씨를 보였다. 전반적으로 종관 강제력이 강하지 않아 전형적인 여름철 도시 기상 및 대기질을 연구하는 데 적합하였다. 관측 기간 동안 강남 AWS의 주 풍향은 남서풍 계열이었으며(그림 3), 도심 공원의 남서쪽에 위치한 테헤란로 등 주요 도로에서 배출되는 NOx의 이류가 주된 영향을 미쳤을 것으로 추정된다.
제안 방법
- Table 5. O3 and NO2 concentrations analyzed over 09 to 21 KST at the urban park and AQMS locations during high/low temperature days and high/low speed days.
- O3과 NO2 관측 장비는 지면으로부터 약 0.7 m 높이에 설치되었고 같은 지점의 지면으로부터 약 1.5 m 높이에서 기온과 풍속을 관측하였다(그림 1
- 본 연구에서는 여름철 서울 도심 공원에서의 O3과 NO2농도를 관측하였고 인근 도시 대기 측정소(Air Quality Monitoring Station, AQMS)의 관측 결과와 비교하였다. 그리고 여름철 기상 조건 중 기온과 풍속이 도심공원과 AQMS에서 관측한 O3과 NO2 농도에 미치는 영향을 분석하였다.
- 도심 공원에서 O3과 NO2 농도의 일변화가 기온이나 풍속에 따라 어떻게 달라지는지 분석하기 위해 먼저 강남 AWS의 일 평균 기온과 풍속을 기준으로 관측일을 분류하였다. 일 평균 기온이 29°C 이상인 날(7월 30일, 8월 5, 6, 7일)과 미만인 날(7월 28, 31일, 8월 1, 3, 4, 9일)을 각각 고온(high temperature)과 저온(low temperature)으로 구분하였다.
- 일 평균 기온이 29°C 이상인 날(7월 30일, 8월 5, 6, 7일)과 미만인 날(7월 28, 31일, 8월 1, 3, 4, 9일)을 각각 고온(high temperature)과 저온(low temperature)으로 구분하였다. 또한 일 평균 풍속이 2 m s-1 이상인 날(7월 30일, 8월 3, 4, 5일)과 미만인 날(7월 28, 31일, 8월 1, 6, 7, 9일)을 각각 높은 풍속(high speed)과 낮은 풍속(low speed)으로 구분하였다.
- 앞으로도 편리한 접근성과 쾌적한 환경으로 인해 도심 공원을 조성하고 활용하려는 다각적인 노력이 지속될 것으로 기대되는 가운데, 야외 활동을 하는 시민의 건강과도 직결되는 도심 공원의 대기질 연구가 필요하다. 본 연구에서는 여름철 서울 도심 공원에서의 O3과 NO2농도를 관측하였고 인근 도시 대기 측정소(Air Quality Monitoring Station, AQMS)의 관측 결과와 비교하였다. 그리고 여름철 기상 조건 중 기온과 풍속이 도심공원과 AQMS에서 관측한 O3과 NO2 농도에 미치는 영향을 분석하였다.
- 일 평균 기온이 29°C 이상인 날(7월 30일, 8월 5, 6, 7일)과 미만인 날(7월 28, 31일, 8월 1, 3, 4, 9일)을 각각 고온(high temperature)과 저온(low temperature)으로 구분하였다.
대상 데이터
- 도심 공원의 O3과 NO2 농도는 10분 간격으로 관측되었으며, 각각 전체 자료의 69%, 40%를 사용하였다. 강남 AWS와 강남구 AQMS의 관측 자료들은 각각 10분과 1시간 간격으로 관측되었으며, 비가 온 날의 자료를 제외한 대부분의 자료(전체 자료 중 71%)를 사용하였다.
- 기온과 풍속 관측은 도심 공원관측 지점과 강남구 AQMS로부터 각각 약 0.7 km와 약 0.5 km 떨어진 강남 자동 기상 관측소(Automatic Weather Station, AWS)에서 이루어졌다(그림 1
- 농도의 일변화를 그림 4에 나타내었다. 기온과 풍속, O3 농도의 자료는 7월 27일부터 8월 9일까지의 자료를, NO2 농도의 자료는 8월 2일부터 8월 9일까지의 자료를 사용하였다. 기온과 풍속은 10분 평균값이며, O3과 NO2 농도는 1시간 평균값이다.
- 도심 공원 O3과 NO2 관측과 비교하기 위해 도심 공원 관측 지점으로부터 약 1.2 km 떨어진 강남구 AQMS의 관측 자료를 사용하였다(그림 1
- 표 2에 각 관측 지점에서의 관측 개요를 정리하였다. 도심 공원에서 기온과 풍속은 10초 간격으로 관측되었으며, 비가 온 날의 자료를 제외한 모든 자료(전체 자료 중 71%)를 사용하였다. 도심 공원의 O3과 NO2 농도는 10분 간격으로 관측되었으며, 각각 전체 자료의 69%, 40%를 사용하였다.
- 도심 공원에서 기온과 풍속은 10초 간격으로 관측되었으며, 비가 온 날의 자료를 제외한 모든 자료(전체 자료 중 71%)를 사용하였다. 도심 공원의 O3과 NO2 농도는 10분 간격으로 관측되었으며, 각각 전체 자료의 69%, 40%를 사용하였다. 강남 AWS와 강남구 AQMS의 관측 자료들은 각각 10분과 1시간 간격으로 관측되었으며, 비가 온 날의 자료를 제외한 대부분의 자료(전체 자료 중 71%)를 사용하였다.
- 본 연구의 도심 공원 O3과 NO2 관측 지점은 서울 강남구 삼성동에 위치한 선릉공원 내 숲(37.51°N, 125.05°E)이다(그림 1
- 농도의 일변화에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 선릉공원(도심 공원)에서 2015년 7월 27일부터 8월 9일까지 O3과 NO2 농도를 관측하였고 이를 강남구 AQMS 자료와 비교하였다. 전 기간 평균한 O3 농도의 일변화에서는 낮 시간에 도심 공원의 O3 농도가 강남구 AQMS의 O3농도보다 더 높았지만, 밤 시간에는 큰 차이를 보이지 않았다.
- 농도의 산점도(scatter plot)와 선형회귀분석을 통해 구한 추세선을 그림 7에 나타내었다. 평균 기온과 풍속, 최대 O3 농도와 최저 NO2 농도 모두 도심 공원과 강남구 AQMS 자료의 차이가 큰 09~21 KST를 대상으로 하였다. 앞선 분석과 같이 최대 O3 농도는 기온이 증가할수록, 풍속이 감소할수록 높아지는 경향을 보였다.
이론/모형
- 강남구 AQMS는 지면으로부터 약 20 m 높이인 강남구청 옥상에 있으며, 주로 고층 아파트로 이루어진 주거지에 둘러싸여 있다. 도심 공원과 강남구 AQMS에서 O3 농도는 자외선 흡수법(ultraviolet absorption)을, NO2 농도는 화학발광법(chemiluminescence)을 이용해서 측정되었다. 표 1에 각 관측 지점에서의 O3과 NO2 농도 측정기기의 개요를 정리하였다.
성능/효과
- 7 ppb)보다 더 컸다. 강남구 AQMS의 결과를 도심 공원의 결과와 비교해보면 O3 농도의 일변화는 도심 공원과 같은 경향을 보였으나 09~21 KST 최대 O3 농도는 도심 공원에서와는 다르게 기온이 낮을 때 더 높게 나타났다. 한편, 강남구 AQMS의 NO2 농도는 일변화와 최소 농도 모두 도심 공원과 비슷한 경향을 나타냈다.
- 이는 도심 공원이 자동차에서 배출되는 NOx의 영향을 더 적게 받으며, 이로 인해 O3의 분해가 적게 일어나기 때문이다. 관측 자료를 기온과 풍속에 따라 분류한 결과, O3 농도는 낮 시간에는 기온이 높고 풍속이 낮은 조건에서 더 높았지만, 밤 시간에는 기상조건에 따른 차이가 작았다. 이는 기온이 높을수록 O3생성이 활발해지며, 풍속이 낮을수록 주변 지역으로의 분산이 줄어들기 때문이다.
- 높은 기온으로 분류된 날의 기온은 낮은 기온으로 분류된 날보다 09~21 KST 평균 1.6°C 높았다.
- 따라서 높은 기온으로 분류된 날과 낮은 기온으로 분류된 날의 차이가 각 분류된 날의 변동폭보다 대체적으로 크므로, 기온에 따른 관측 자료 분류는 유의미한 것으로 보인다. 높은 풍속으로 분류된 날과 낮은 풍속으로 분류된 날 모두 새벽에 풍속이 낮고 한낮에 풍속이 높았다. 하지만 높은 풍속으로 분류된 날은 풍속이 오전부터 증가하기 시작하여 12~13 KST에 최대 풍속이 나타난 반면, 낮은 풍속으로 분류된 날은 15~16 KST에 최대 풍속이 나타났다.
- 하지만 높은 풍속으로 분류된 날은 풍속이 오전부터 증가하기 시작하여 12~13 KST에 최대 풍속이 나타난 반면, 낮은 풍속으로 분류된 날은 15~16 KST에 최대 풍속이 나타났다. 높은 풍속으로 분류된 날의 풍속은 낮은 풍속으로 분류된 날보다 09~21KST 평균 1.0 m s-1 높은 반면, 높은 기온으로 분류된 날과 낮은 기온으로 분류된 날의 풍속 차이 (09~21KST 평균 0.3 m s-1)는 이보다 상당히 작았다. 각 시간 평균에 대한 표준편차는 높은 풍속으로 분류된 날에0.
- 도심 공원과 강남 AWS의 기온은 한낮(12~16 KST)에 일최고기온을, 일출 직후(05~06 KST)에 일최저기온을 보였다. 도심 공원과 강남 AWS의 풍속은 한낮에 높아지는 경향을 보였다. 도심 공원과 강남구 AQMS의 O3 농도는 전형적인 여름철 일변화와 유사하게 13KST에 일최고농도를, 07 KST에 일최저농도를 보였다.
- 도심 공원과 강남 AWS의 풍속은 한낮에 높아지는 경향을 보였다. 도심 공원과 강남구 AQMS의 O3 농도는 전형적인 여름철 일변화와 유사하게 13KST에 일최고농도를, 07 KST에 일최저농도를 보였다. 도심 공원과 강남구 AQMS의 NO2 농도는 출퇴근 시간대(08~09 KST, 19~20 KST)에 높았으며, 한낮에 낮아지는 경향을 보였다.
- 3 ppb)보다 더 컸다. 도심 공원의 09~21 KST 최대 O3 농도도 낮 시간에 기온이 높고 풍속이 낮은 때에 더 높은 경향을 보였으나 그 차이는 반대로 기온에 따른 차이(1.2 ppb)보다 풍속에 따른 차이(16.2 ppb)가 더 크게 나타났다. 도심 공원의 NO2 농도도 O3 농도와 마찬가지로 기온이 높고 풍속이 낮은 조건에서 전반적으로 더 높았다.
- , 2016a; Filella and Peñuelas, 2006). 도심 공원의 NO2 농도는 전반적으로 강남구 AQMS보다 낮았으며, 낮 시간에 그 차이가 상대적으로 더 컸다(09~21 KST 평균 11.1 ppb 차이). 이는 도심 공원에서는 주거 지역에 위치한 강남구 AQMS보다 자동차 배출의 직접적인 영향을 덜 받기 때문이다(Cohen et al.
- 0m s-1 차이). 도심 공원의 O3 농도는 밤 시간에는 강남구 AQMS에서와 거의 비슷한 반면, 낮 시간에는 강남구 AQMS보다 높았다(09~21 KST 평균 4.2 ppb 차이). 도심 공원의 NOx 농도가 주변 지역보다 낮아 NO에 의한 O3 분해가 적게 일어나기 때문으로 추정되며(Kuttler and Strassburger, 1999), 또한 도심 공원에서 배출된 VOCs에 의해 O3 생성이 주변 지역보다 더 활발히 일어날 가능성도 충분하다(Kim et al.
- 도심 공원의 관측지점이 숲 속에 위치하였기 때문에 햇빛과 바람의 차폐 현상이 나타나 도심 공원의 기온과 풍속은 강남 AWS보다 낮았다(각각 09~21 KST 평균 0.6°C와 2.0m s-1 차이).
- 평균 기온과 평균 풍속, 최대 O3 농도와 최저 NO2농도의 관계를 나타낸 산점도에서 평균 기온과 평균 풍속 변화에 따른 최대 O3 농도 변화는 강남구 AQMS보다 도심 공원에서 더 컸다. 반면, 평균 기온과 평균 풍속 변화에 따른 최저 NO2 농도 변화는 도심 공원보다 강남구 AQMS에서 더 컸다.
- 평균 기온과 풍속, 최대 O3 농도와 최저 NO2 농도 모두 도심 공원과 강남구 AQMS 자료의 차이가 큰 09~21 KST를 대상으로 하였다. 앞선 분석과 같이 최대 O3 농도는 기온이 증가할수록, 풍속이 감소할수록 높아지는 경향을 보였다. 기온과 풍속에 따른 최대 O3 농도의 변화 폭은 강남구 AQMS보다 도심 공원에서 더 컸다.
- 평균 기온이 증가함에 따라 도심 공원의 최대 O3 농도는 강남구 AQMS의 최대 O3 농도보다 더 크게 증가하였으며, 평균 풍속이 증가함에 따라 도심 공원의 최대 O3 농도는 강남구 AQMS의 최대 O3 농도보다 더 크게 감소하였다. 최저 NO2 농도도 최대 O3 농도와 같이 기온이 증가할수록, 풍속이 감소할수록 높아지는 경향을 보였다. 다만, 기온과 풍속에 따른 최저 NO2 농도의 변화 폭은 도심 공원보다 강남구 AQMS에서 더 컸다.
- NO2 농도도 O3 농도와 마찬가지로 기온이 높고 풍속이 낮은 조건에서 더 높았다. 평균 기온과 평균 풍속, 최대 O3 농도와 최저 NO2농도의 관계를 나타낸 산점도에서 평균 기온과 평균 풍속 변화에 따른 최대 O3 농도 변화는 강남구 AQMS보다 도심 공원에서 더 컸다. 반면, 평균 기온과 평균 풍속 변화에 따른 최저 NO2 농도 변화는 도심 공원보다 강남구 AQMS에서 더 컸다.
- 다만, 기온과 풍속에 따른 최저 NO2 농도의 변화 폭은 도심 공원보다 강남구 AQMS에서 더 컸다. 평균 기온이 증가함에 따라 강남구 AQMS의 최저 NO2 농도는 도심 공원의 최저 NO2 농도보다 더 크게 증가하였으며, 평균 풍속이 증가함에 따라 강남구 AQMS의 최저 NO2 농도는 도심 공원의 최저 NO2 농도보다 더 크게 감소하였다.
- 기온과 풍속에 따른 최대 O3 농도의 변화 폭은 강남구 AQMS보다 도심 공원에서 더 컸다. 평균 기온이 증가함에 따라 도심 공원의 최대 O3 농도는 강남구 AQMS의 최대 O3 농도보다 더 크게 증가하였으며, 평균 풍속이 증가함에 따라 도심 공원의 최대 O3 농도는 강남구 AQMS의 최대 O3 농도보다 더 크게 감소하였다. 최저 NO2 농도도 최대 O3 농도와 같이 기온이 증가할수록, 풍속이 감소할수록 높아지는 경향을 보였다.
후속연구
- 또한 계절적 차이에 따른 오염물질 농도의 일변화의 차이도 연구가 필요하다. 도심 공원과 인근 지역 등 여러 지점에서의 장기적인 대기오염물질 모니터링이 뒷받침된다면 도심 공원의 오염물질 농도 변화에 대한 지속적인 연구가 활발하게 이루어질 수 있을 것이다.
- 도심 공원의 오염물질 농도의 일변화는 본 연구에서 분석한 기온과 풍속 조건 이외에도 공원 입지 조건, 면적, 식생 등 여러 가지 요인에 의해 달라질 수 있다. 또한 계절적 차이에 따른 오염물질 농도의 일변화의 차이도 연구가 필요하다. 도심 공원과 인근 지역 등 여러 지점에서의 장기적인 대기오염물질 모니터링이 뒷받침된다면 도심 공원의 오염물질 농도 변화에 대한 지속적인 연구가 활발하게 이루어질 수 있을 것이다.
- , 2006). 앞으로도 편리한 접근성과 쾌적한 환경으로 인해 도심 공원을 조성하고 활용하려는 다각적인 노력이 지속될 것으로 기대되는 가운데, 야외 활동을 하는 시민의 건강과도 직결되는 도심 공원의 대기질 연구가 필요하다. 본 연구에서는 여름철 서울 도심 공원에서의 O3과 NO2농도를 관측하였고 인근 도시 대기 측정소(Air Quality Monitoring Station, AQMS)의 관측 결과와 비교하였다.
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