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중국 대기오염물질 배출의 시공간적 변화 분석
Analysis of Regional and Inter-annual Changes of Air Pollutants Emissions in China 원문보기

한국대기환경학회지 = Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, v.34 no.1, 2018년, pp.87 - 100  

우정헌 (건국대학교 신기술융합학과) ,  부찬종 (건국대학교 신기술융합학과) ,  김진수 (건국대학교 신기술융합학과) ,  김영성 (한국외국어대학교 환경학과) ,  김윤하 (건국대학교 신기술융합학과)

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Fast economic growth and urbanization of China have been causing air pollution not only over its domestic but transboundary atmosphere. Recent high fine particle pollution episodes in China made the government move toward more stringent air pollution control policies - which are mostly fuel switchin...

주제어

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문제 정의

  • 이때 좀 더 종합적인 분석을 위해 상향식 배출목록 중 하나를 선정하여 연도별, 섹터별 분석을 수행하였다.2) 또한 중국의 성별 배출량이 연도별로 어떻게 변화하는지를 물질별로 살펴보고, 활동도의 시공간 변화와 연계시켜 해석해 봄으로써 지난 15년간의 중국배출의 변화를 파악하고자 하였다.3) 이후 상향식 배출목록의 문제점을 극복하기 위해 인공위성과 모델링 기법을 활용한 하향식 배출목록을 이용하여 상향식 배출목록과의 차이와 원인을 분석하였다.
  • 또한 중국의 성들은 지리적으로 넓은 지역에 걸쳐서 위치하고 있기 때문에 연료의 조성이나 정책의 적용이 지역적으로도 균등하게 적용되지 않는다. 그러므로 본 연구에서는 중국 대기질 영향권 아래 있는 우리나라에 환경적인 영향을 미치는 중국의 배출 정보를 과학적으로 평가하고, 시공간적인 분석을 통하여 연료 사용과 저감정책의 적용이 어떻게 최근의 대기오염물질 배출을 변화시켰는지 분석하는 것을 목적으로 설정하였다.
  • 3) 이후 인공위성 관측에 기반한 하향식 배출목록을 이용하여 상향식 배출목록과의 차이를 분석하였다. 그리고 이를 통해 상향식과 하향식의 차이가 많이 나는 지역을 추출하여 향후 그 원인이 무엇인지를 분석할 수 있는 기반을 제공하고자 하였다.
  • 본 장에서는 중국의 지역별 오염물질 배출량의 시간적 분포를 비교함으로써, 배출량의 시공간적 변화를 파악하고자 하였다. 그리고 후처리 기술의 영향을 거의 받지 않는 CO2로부터 서로 다른 후처리 정책/기술의 적용을 받는 SO2, NOx, PM2.5, VOC까지 순차적으로 살펴봄으로써, 연료전환정책이나 후처리 기술 등의 적용이 서로 다른 오염물질 배출량의 시공간적 분포에 어떠한 영향을 미치는지를 유추해 보고자 하였다. 공간적 분석의 범위는 중국 전체이고, 분석 단위는 그림5에서와 같이 성(Province) 단위이다.
  • 또한 중국의 지역별 오염물질 배출량의 연간변화를 비교함으로써, 배출량의 시공간적 변화를 파악하고자 하였다. 이를 위해 후처리 기술의 영향을 거의 받지 않는 CO2로부터, 서로 다른 후처리 정책/기술의 적용을 받는 SO2, NOx, PM2.
  • 중국의 배출정보를 이해하기 위한 가장 기본적인 방법은 국가 배출총량을 비교하는 것이다. 본 연구에서는 상향식 배출목록 중 중국 청화대학(Tsinghua University)의 MEIC (Multi-resolution Emission Inventory for china; Li et al., 2017) 인벤토리, 국립환경과학원과 건국대학교가 개발한 CREATE (Comprehensive Regional Emissions inventory for Atmospheric Transport Experiment) 2010년과 2015년 인벤토리, 그리고 CREATE를 기반으로 한-미 협력 국내 대기질 공동조사(KORUS-AQ)를 지원하기 위해 선형 외삽한 KORUS 2015 인벤토리, 유럽의 IIASA에서 개발한 GAINS (Greenhouse gases and Air pollutants INtegration and Synergies; gains.iiasa.ac.at/models/index.html) 프레임워크에 포함된 두 개의 인벤토리인 ECLIPSE (Evaluating the Climate and Air Quality Impacts of Short-Lived Pollutants; Klimont et al., 2017)와 WEO 2016 (World Energy Outlook, 2016)에서의 중국 지역의 오염물질별 국가총량을 비교하여 보았다(그림 2).
  • 본 연구에서는 우리나라의 대기환경에 지대한 영향을 미치는 중국의 배출 정보에 대해 시공간적인 분석을 수행하고 현재의 문제점과 개선 방향을 알아보았다. 이를 위해, 1) 기존에 존재하고 있는 상향식 배출목록들을 조사하고 상호비교를 통해 서로 간 차이의 존재와 정도를 알아보았다.
  • 본 연구에서는 중국의 배출정보 분석을 통해 우리나라에 미치는 영향을 짐작해 보고자 하였다. 이를 위해,1) 기존에 존재하고 있는 상향식 배출목록들을 조사하고 상호비교를 통해 서로 간 차이의 존재와 정도를 알아보았다.
  • 본 장에서는 중국의 지역별 오염물질 배출량의 시간적 분포를 비교함으로써, 배출량의 시공간적 변화를 파악하고자 하였다. 그리고 후처리 기술의 영향을 거의 받지 않는 CO2로부터 서로 다른 후처리 정책/기술의 적용을 받는 SO2, NOx, PM2.
  • 또한 중국의 지역별 오염물질 배출량의 연간변화를 비교함으로써, 배출량의 시공간적 변화를 파악하고자 하였다. 이를 위해 후처리 기술의 영향을 거의 받지 않는 CO2로부터, 서로 다른 후처리 정책/기술의 적용을 받는 SO2, NOx, PM2.5, VOC까지를 순차적으로 살펴봄으로써, 연료전환정책이나 후처리 기술 등의 적용이서로 다른 오염물질 배출량의 시공간적 분포에 어떠한 영향을 미치는지를 유추해 보고자 하였다. CO2의 경우 2000년으로부터 2015년까지 전 지역에서 꾸준히 증가하는 추세를 보였으나, 증가율은 2005년에서 2010년 사이가 가장 높았고, 2010에서 2015년은 둔화되는 모습을 보였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대기오염 문제에 대한 과학적인 분석과 관리를 위해 가장 기초가 되는 자료는 무엇인가? 위와 같은 대기오염 문제에 대한 과학적인 분석과 관리를 위해 가장 기초가 되는 자료는 배출목록이라 할 수 있을 것이다. 배출목록 자료를 바탕으로 대기오염 배출원들에서 발생하는 오염물질의 양과 대기로의 입력을 파악할 수 있다.
배출목록 자료를 통해 파악할 수 있는 정보는 무엇인가? 위와 같은 대기오염 문제에 대한 과학적인 분석과 관리를 위해 가장 기초가 되는 자료는 배출목록이라 할 수 있을 것이다. 배출목록 자료를 바탕으로 대기오염 배출원들에서 발생하는 오염물질의 양과 대기로의 입력을 파악할 수 있다. 또한 이를 대기화학모델에 적용하여 대기화학조성을 예측한 다음, 예측된 자료를 기반으로 배출원들이 대기화학조성과 기후변화에 미치는 영향을 분석하고, 이러한 분석을 기반으로 대기오염을 줄이기 위한 대기오염 배출원 관리방안을 수립할 수 있다(NIER, 2011).
CO2의 배출량의 급격한 증가에 기여가 높았던 부문은 무엇인가? 앞장에서 설명된 바와 같이 CO2의 배출량은 1990년 이후로 지속적으로 증가하였는데, 특히 2000년에 들어서며 더욱 급격한 증가를 보였다. 부문별로는 발전부문(Power sector)의 기여가 가장 높았다. 그림 6을 보면 지역적으로는 특히 산둥성, 허베이성 등의 배출량 증가가 컸고, 주로 동부지역을 중심으로 배출량이 늘어나는 것을 볼 수 있다.
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참고문헌 (14)

  1. Choi, K.-C. (2016) Improvement of bottom-up emissions inventory of anthropogenic carbon monoxide for Northeast Asia, Konkuk University. 2016.08. (in Korean with English abstract) 

  2. IIASA: GAINS-Online (2017) available at: http://gains.iiasa. ac.at/models/ index.html, last access: 4 October 2017. 

  3. Klimont, Z., Kupiainen, K., Heyes, C., Purohit, P., Cofala, J., Rafaj, P., Borken-Kleefeld, J., Schopp, W. (2017) Global anthropogenic emissions of particulate matter including black carbon, Atmospheric Chemistry and Physics, 17, 8681-8723, https://doi.org/10.5194/acp-17-8681-2017, 2017. 

  4. Kurokawa, J., Ohara, T., Morikawa, T., Hanayama, S., Janssens- Maenhout, G., Fukui, T., Kawashima, K., Akimoto, H. (2013) Emissions of air pollutants and greenhouse gases over Asian regions during 2000-2008: Regional Emission inventory in ASia (REAS) version 2. Atmospheric Chemistry and Physics, 13,11019-58. https://doi.org/10.5194/acp-13-11019-2013. 

  5. Li, M., Zhang, Q., Kurokawa, J.-I., Woo, J.-H., He, K., Lu, Z., Ohara, T., Song, Y., Streets, D.G., Carmichael, G.R., Cheng, Y., Hong, C., Huo, H., Jiang, X., Kang, S., Liu, F., Su, H., Zheng, B. (2017) MIX: a mosaic Asian anthropogenic emission inventory under the international collaboration framework of the MICSAsia and HTAP, Atmospheric Chemistry and Physics, 17, 935-963, doi:10.5194/acp-17-935-2017, 2017. 

  6. Liu, F., Zhang, Q., van der A, R.J., Zheng, B., Tong, D., Yan, L., He, K.B. (2016), Recent reduction in NOx emissions over China from satellite observations and emission inventories, Environmental Research Letters, 11, 114002. 

  7. Mijling, B., van der A, R.J. (2012) Using daily satellite observations to estimate emissions of short-lived air pollutants on a mesoscopic scale, Journal of Geophysical Research, vol 117, D17302, doi:10.1029/2012JD017817. 

  8. Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China (2013) the State Council issues Action Plan on Prevention and Control of Air Pollution introducing ten measures to improve air quality, 2013.09.12. 

  9. National Institute of Environmental Research (NIER) (2011) Development of the Asia Emission Inventory in Support of Integrated Modeling of Climate and Air Quality (I), 2011. 11. 

  10. National Institute of Environmental Research (NIER) (2013) Development of the Asia Emission Inventory in Support of Integrated Modeling of Climate and Air Quality (III), 2013. 11. 

  11. National Institute of Environmental Research (NIER) (2016) Analysis on Economic Effects Based on Future Scenarios with Consideration of Reduction-Adaptation Strategy over East Asia. 2016. 06. 

  12. National Institute of Environmental Research (NIER) (2017) Preliminary Report on KORUS-AQ. 

  13. Streets, D.G., Zhang, Q., Wang, L., He, K., Hao, J., Wu, Y., Tang, Y., Carmichael, G.R. (2006) Revisiting China's CO emissions after TRACE-P: Synthesis of inventories, atmospheric modeling, and observations, Journal of Geophysical Research, vol 111, D14306, doi:10.1029/2006JD007118. 

  14. Zhang, Q., Streets, D.G., Carmichael, G.R., He, K.B., Huo, H., Kannari, A., Klimont, Z., Park, I.S., Reddy, S., Fu, J.S., Chen, D., Duan, L., Lei, Y., Wang, L.T., Yao, Z.L. (2009) Asian emissions in 2006 for the NASA INTEX-B mission, Atmospheric Chemistry and Physics, 9, 5131-5153. 

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