[논문]충청지역 블랙카본 농도 측정 및 PM10, PM2.5 농도와의 비교 분석 연구

차영범; 이시형; 이정훈

doi:10.11629/jpaar.2017.6.30.097

충청지역 블랙카본 농도 측정 및 PM10, PM2.5 농도와의 비교 분석 연구
Measurement of Black Carbon Concentration and Comparison with PM10 and PM2.5 Concentrations monitored at the Chungcheong Province in Korea. 원문보기

Particle and aerosol research = 한국입자에어로졸학회지, v.13 no.2, 2017년, pp.97 - 104

차영범 (한국기술교육대학교 기계공학부) , 이시형 (한국기술교육대학교 기계공학부) , 이정훈 (한국기술교육대학교 기계공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to characterize atmospheric aerosols in Chungcheong area, black carbon concentration, which is known to be closely related to global warming, was measured and compared with $PM_{10}$, $PM_{2.5}$ concentrations and various meteorological parameters such as wind velocity and wind direction. Multi Angle Absorption Photometer (MAAP), a filter-based equipment, was used for the black carbon measurement, and the $PM_{10}$, $PM_{2.5}$ concentrations, wind velocity and wind direction were provided by the local monitoring stations. Black carbon concentration was monitored to be high in spring and winter but low in fall. $PM_{10}$ concentration was observed to be high when westerly wind was strong.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이러한 대기 에어로졸의 특성중 1차 생성물의 대표적인 물질인 블랙카본의 지역적 배출을 파악하기 위하여 본 연구에서는 충청지역일대에서 2015년 9 월~2016년 4월의 8개월 동안의 블랙카본 농도를 측정하였다. 또한 한국 환경공단과 기상청에서 측정한 미세먼지와 풍향, 풍속 데이터를 통하여 주변 환경에 따른 대기에어로졸의 변화와 블랙카본, PM10, PM2.

제안 방법

2015년 9월부터 2016년 4월까지 측정된 BC-PM10 농도 데이터를 바탕으로 선형회귀분석을 도출하였다.
2015년 9월부터 2016년 4월까지 측정된 BC-PM2.5 농도 데이터를 바탕으로 선형회귀분석을 도출하였다.
2015년 9월부터 2016년 4월까지 측정된 PM10-PM2.5 농도 데이터를 바탕으로 선형회귀분석을 도출하였다.
2015년 9월부터 2016년 4월까지의 블랙카본(Black Carbon, BC), PM₁₀ 및 PM_2.5의 농도 변화 추이를 분석하였다. Table 1은 블랙카본, PM₁₀ 및 PM_2.
Fig. 3을 통해 과도하게 고농도로 측정된 시기를 도출하고, 그 원인을 기상청 월간 기후 보고 자료를 통해 원인을 분석하였다. Fig.
PM10, PM2.5측정에 사용된 장비는 베타선법(β-Ray Method)을 사용하는 장치로 미세먼지를 1시간동안 여과지 위에 포집하여 베타선을 투과시켜 조사된 베타선이 여과지 위의 미세먼지를 통과할 때 흡수 또는 소멸되는 베타선의 차이를 이용하여 중량농도를 측정한다.

대상 데이터

1에 나타나 있는 충청남도 천안시 병천면에 위치한 한국기술교육대학교에서 1분단위로 블랙카본을 측정하였다. 2015년 9월부터 2016년 4월까지 약 8개월간 블랙카본 농도를 모니터링하였다.
PM10과 PM2.5는 2015년 9월부터 2016년 4월까지 1시간 단위로, 충청북도 청주시 오창읍에서 무인 자동기상관측장비에 의해 수집된 데이터이다.
5측정에 사용된 장비는 베타선법(β-Ray Method)을 사용하는 장치로 미세먼지를 1시간동안 여과지 위에 포집하여 베타선을 투과시켜 조사된 베타선이 여과지 위의 미세먼지를 통과할 때 흡수 또는 소멸되는 베타선의 차이를 이용하여 중량농도를 측정한다. 본 연구에 활용되는 PM₁₀, PM_2.5농도 데이터는 한국 환경공단이 운영하고 있는 에어코리아(www.airkorea.or.kr)로부터 수집하였다. PM₁₀과 PM_2.
기존의 광흡수 측정 장치는 레이저를 입사시킨 반대편에 검출기가 있어서 빛의 산란효과를 고려하지 않았으나 본 연구에 사용된 MAAP은 산란되는 방향으로 특정 위치에 2개의 검출기를 추가하여 산란광을 보정함으로써 산란에 의한 영향을 최소화하는 기법이다(Petzold & Schonlinner, 2004). 본 연구에서는 이미 상용화된 기기(MAAP 5012, Thermo Scientific)를 사용하여 Fig.1에 나타나 있는 충청남도 천안시 병천면에 위치한 한국기술교육대학교에서 1분단위로 블랙카본을 측정하였다. 2015년 9월부터 2016년 4월까지 약 8개월간 블랙카본 농도를 모니터링하였다.
풍향 및 풍속은 충청남도 천안시 신방동에서 1시간 단위로 측정된 데이터로써 기상청(www.kma.go.kr) 으로부터 수집하였다. 2015년 9월부터 2016년 4월까지 획득된 풍향 및 풍속에 대한 바람장미(Windrose) 그림을 Fig.

데이터처리

5 상호 상관관계를 분석하였다. 비교방법은 계절별로 동 시간대에 측정된 데이터를 상호 대응시킨 후 상관관계결정계수(R²)를 산출하였다.
선형회귀분석을 통하여 BC-PM₁₀-PM_2.5 상호 상관관계를 분석하였다. 비교방법은 계절별로 동 시간대에 측정된 데이터를 상호 대응시킨 후 상관관계결정계수(R²)를 산출하였다.

성능/효과

1) 블랙카본, PM₁₀ 및 PM_2.5의 8개월간(2015.09 ~ 2016.04) 농도 변화 추이를 분석한 결과 봄-겨울-가을 순으로 농도가 높은 것으로 관찰 되었다. 봄철에는 중국에서 발생하는 황사가 계절풍(서풍)을 타고 한반도에 영향을 미쳐 농도가 상승한 것으로 판단된다.
2) 선형회귀분석을 통하여 BC, PM10 및 PM2.5 농도의 상관관계를 분석한 결과, 대부분 수치가 낮게 산출되었다.
87㎍/㎥)로 측정되었다. 그 결과 블랙카본, PM₁₀, PM_2.5의 기본적인 변화 추이는 비슷하였다. 평균 농도는 3물질 모두 봄(3월~4월)에 가장 높고, 가을(9월~11월)에 낮은 농도 분포를 보였다.

후속연구

2016년 4월에도 몽골과 내몽골 고원 및 중국 북부에서 발원한 황사가 서풍을 타고 우리나라로 유입된 것으로 나타나, 블랙카본과 황사와의 상관성을 좀더 상세히 연구할 필요성이 있다고 하겠다.
5가 가장 큰 비중을 차지하고 있으며, PM₁₀와 BC 순의 비율을 보였다. PM_2.5가 PM₁₀보다 높은 농도를 보이는 현상의 원인을 파악하는 것은 본 연구의 범위를 벗어나고 있어, 향후 이에 대한 원인을 밝혀낼 수 있는 후속 연구가 필요하다고 판단된다.
또한 한국 환경공단과 기상청에서 측정한 미세먼지와 풍향, 풍속 데이터를 통하여 주변 환경에 따른 대기에어로졸의 변화와 블랙카본, PM10, PM2.5의 상호 상관관계를 밝히고, 이 데이터들을 이용하여 풍향, 풍속 등의 환경이 PM10, PM2.5, 블랙카본 거동에 미치는 영향을 종합적으로 파악할 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	블랙카본이 기후변화연구의 중요한 인자로 알려진이유는?	원소탄소(Elemental carbon, EC)는 탄소성물질을 화학적으로 정의하는 개념인데 반해 블랙카본(Black carbon, BC)은 탄소성물질을 광학적으로 정의하는 개념이다. 블랙카본은 대기 에어로졸의 광흡수를 증가시키기 때문에 기후변화연구의 중요한 인자라고 알려져 있다(McMurry et al., 2004).
	원소탄소의 개념은?	원소탄소(Elemental carbon, EC)는 탄소성물질을 화학적으로 정의하는 개념인데 반해 블랙카본(Black carbon, BC)은 탄소성물질을 광학적으로 정의하는 개념이다. 블랙카본은 대기 에어로졸의 광흡수를 증가시키기 때문에 기후변화연구의 중요한 인자라고 알려져 있다(McMurry et al.
	블랙카본의 농도에 영향을 주는 요소 중 산업혁명 이후로의 원인은?	블랙카본의 농도에 영향을 주는 요소들에 대한 선행연구도 활발히 이루어졌다. 산업화 이전에는 대규모의 산불로 인한 침엽수의 연소나 화산활동 등이 블랙카본 농도를 증가시키는 원인이었지만, 산업혁명 이후로는 석탄 및 석유등의 탄화수소계열 연료들의 직접적인 연소생성물로서의 입자 배출이 블랙카본 농도의 증가의 원인이 되었다(McConnell et al.,2007).

참고문헌 (9)

Andreae, M. O. (2001). The Dark Side of Aerosols, Nature, 409, 671-672.

상세보기
Chameides, W.L., and Bergin, M. (2002). Soot Takes Center Stage, Science, 297, 2214-2215.

상세보기
Choi, H. (2008). Comparison of $PM_1$ , $PM_{2.5}$ , $PM_{10}$ Concentration in a Mountainous Coastal City, Gangneung Before and After the Yellow Dust Event in Spring, the Environmental Sciences, 17, 633-645.
Kim, Y.S. (2012). Black Carbon Monitoring for Managing Hazardous Air Pollutants in the Metropolitan Area, Seoul Studies ,13, 175-186.
Kim, W.S. (1997). Seoul Particulate Matter reduction and management plan, The seoul institute, 182, 1-19.
Lee, C.S., Kim, H.H., Kwak, Y.K., Son, H.R, and Im, Y.W. (2014). Black Carbon Exposure to the Elementary School Location Characteristics, Korea Society for Atomospheric Environment, 189-189.
McMurry, P., Shepherd, M., and Vickery J. (2004). Particulate Matter Assessment for Policy Maker: A NARSTO Assessment, 1st Ed, Cambridge, Cambridge University Press.
McConnell, J. R., Edwards, R., Kok, G. L., Flanner, M. G., Zender, C. S., Saltzman, E. S., Banta, J. R., Pasteris, D. R., Carter, M. M. and Kahl, J. D. W. (2007). 20th-Century Industrial Black Carbon Emissions Altered Arctic Climate Forcing, Science, 317, 1381-1384.

상세보기
Petzold, A., and Schonlinner, M., (2004). Multi-angle Absorption Photometry-A New Method for the Measurement of Aerosol Light Absorption and Atmospheric Black Carbon, J. Aerosol Sci., 35, 421-441.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증