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문제 정의
- 5농도 자료의 확보가 가능해졌다. 따라서 본 연구는 부산지역 21개 모든 지점에서 동시에 측정한 PM 10 과 PM 2.5 농도 자료를 이용하여 지역 용도에 따른 계절별, 주중/주말 특성 그리고 각 지점의 일변화 특성을 고찰하였고, 또한 기상현상별 미세먼 지농도와 환경기준초과일수 특성 및 도로변/주거지역 특성 그리고 산악지점의 미세먼지 특성을 고찰하였다.
제안 방법
- 구덕산 기상관측소는 레이더를 이용하여 영남지방 및 주변해상의 비구름대를 실시간 관측하는 곳으로 해발고도 518 m에 위치하고 있으며, 동시에 부유분진측정기를 이용하여 황사관측망이 운영되고 있다. 구덕산의 농도 특성을 비교를 위해서 구덕산 관측소 바로 아래 해안선에 가까운 지점의 광복동(상업지역)을 선정하여 비교하였다.
- 부산 지역 21개 모든 지점에서 2015년 1월 1일부터 2018년 12월 31일까지 최근 4년간 측정된 PM10 과 PM2.5 농도 자료를 이용하여 미세먼지 특성을 체계적으로 고찰한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 부산지역 미세먼지의 시·공간적 특성에 관한 연구를 보면, Jeon(2003)이 1999년부터 2002년까지 9개 지점의 시간별 PM10 농도를 이용하여 시간적, 공간적 특성을 고찰한 뒤, 일평균 농도가 150 ㎍/m3 이상인 고농도 PM10 을 추출하여 황사와 비황사시로 구분하여 그 특성을 고찰하였다. 그리고 Jeon(2010)은 2006년부터 2008년까지 PM10 과 PM2.
대상 데이터
- 5의 농도자료는 2015년 1월 1일부터 2018년 12월 31일까지 최근 4년간 시간별 평균농도로서 부산광역시 보건환경연구원에서 관리하는 부산지역 21개 자동관측망(도시대기 19개소, 도로변 대기 2개소)의 자료를 사용하였다. 또한 기상청 에서 황사관측을 위한 목적으로 구덕산 레이더관측소(해발고도 518 m)에 설치된 PM10 자료(PM2.5 는 관측하지 않음)를 이용하였다. 부산지역의 모든 관측소에서 PM10과 PM2.
- 본 연구에서 사용한 PM10과 PM2.5의 농도자료는 2015년 1월 1일부터 2018년 12월 31일까지 최근 4년간 시간별 평균농도로서 부산광역시 보건환경연구원에서 관리하는 부산지역 21개 자동관측망(도시대기 19개소, 도로변 대기 2개소)의 자료를 사용하였다. 또한 기상청 에서 황사관측을 위한 목적으로 구덕산 레이더관측소(해발고도 518 m)에 설치된 PM10 자료(PM2.
성능/효과
- 1) 부산지역의 최근 4년간 PM10 평균농도는 44.2 ㎍ /m3 로서 매년 감소하는 추세를 보이고 있으며, 공업지역인 장림동과 학장동, 도로변인 초량동이 환경기준을 초과하였다. 최근 4년간 PM2.
- 3) 부산지역 PM10 과 PM2.5 농도의 일변화를 보면, 일중 최고농도와 최고농도를 나타낸 회수를 고려하여 3개의 type으로 분류할 수 있었고, PM10 은 primary peak가 60 ㎍/m3 이하이고 secondary peak와의 차이가 크지 않는 사례가 10개 지점으로 가장 많이 발생하였고, PM2.5은 primary peak가 30 ㎍/m3 이하이고 오후나 야간에 secondary peak가 있는 사례가 12개 지점으로 가장 많이 발생하였다.
- 4) 부산지역 PM10 과 PM2.5 의 주중/주말 농도 특성을 지역용도별로 보면, PM10 은 공업지역의 주중농도가 주말인 토요일과 일요일에 비해 높았고 공업지역을 제외한 모든 지역은 토요일의 농도가 주중과 일요일에 비해 높은 농도를 보였으며, PM2.5 역시 PM10 과 마찬가지로 공업지역을 제외하고 토요일의 농도가 가장 높았다.
- 5) 부산지역 PM10 과 PM2.5 농도를 기상현상별로 보면, PM10 은 황사 발생일이 가장 높았고, 다음으로 연무발생일, 연무+박무 발생일, 그리고 비 발생일이 가장 낮았으며, PM2.5 는 PM10 과는 달리 연무발생일이 가장 높았고, 다음으로 연무+박무 발생일, 황사발생일 순이었다. PM2.
- 6) 부산지역 도로변과 인근 주거지역에서 PM10 과 PM2.5 농도의 일변화 특성을 보면, PM10 는 주거지역의 최고농도 발생시각이 도로변보다 1시간 늦은 1200 LST 에 나타났으며, 도로변이 주거지역보다 모든 시간에 걸쳐 높은 농도를 나타내었으며, PM2.5 는 주거지역이 도로 변에 비해 일변화 경향이 나타나지 않았다.
- 7) 부산지역 도로변과 주거지역인 요일별 PM10 과 PM2.5 농도를 보면, PM10 은 도로변이 토요일에, 주거지 역은 월요일에 가장 높았고, 두 지점 모두 금요일에 가장 낮았다. PM2.
- 8) 부산지역 산악지점(구덕산)과 지상(광복동)의 PM10 농도를 보면, 월평균 농도는 지상과 유사한 패턴을 보여주었고 산악지역이 낮은 농도를 나타내었다. 산악지 역은 지상 지점과 비해 0900 LST경과 2100 LST경에 농도차이가 크게 나타나 인위적인 오염원의 영향을 덜받는 것으로 나타났으며, 두 지점 모두 토요일에 가장 높은 농도를 보였고, 계절별 농도 차이는 봄철과 겨울철에 높았고 여름철이 작았다.
- 특히 상업지역과 주거지역은 주중과 일요일 농도가 동일하게 나타났다. PM2.5 /PM10 농도비를 보면 공업지역과 도로변 지역의 일요일이 주중과 토요일에 높게 나타나는 경향이 있었고, 상업지역과 공업지역이 0.6정도로 비교적 높고 도로변 지역이 0.53정도로 비교적이 낮은 경향이 있었다.
- 도시대기 및도로변으로 나누어도 위와 같은 순서를 나타내었으며, 도로변이 도시대기에 비해 5~9 ㎍/m3 높은 농도를 보였다. PM2.5 농도는 PM10 과는 달리 연무발생일이 43.0 ㎍/m3 로 가장 높았고, 다음으로 연무+박무 발생일이 41.3㎍/m3 , 황사발생일이 36.8 ㎍/m3 이었고, 기타가 가장 낮은 21.3 ㎍/m3 를 나타내었다. 그리고 연무가 발생할 때도시대기의 농도가 도로변보다 1.
- 2 ㎍/m3를 보였다. PM2.5도 PM10과 같이 매년 감소하는 추세를 보이고 있으며, 특히 20 ㎍/m3 이하의 농도를 보이는 지점도 2017년 1개소(태종대)에서 2018년은 3개소(대연동, 태종대, 기장읍)로 증가하였다. 특히 2018년의 평균농도는 22.
- 다음으로 PM2.5 농도를 보면, 최근 4년간 평균 농도는 25.3 ㎍/m3로 개정 이전의 대기환경기준인 25 ㎍/m3를초과하고 있으며, 2018년 3월 이후의 대기환경기준인 15 ㎍/m3을 훨씬 초과하고 있다. 가장 높은 농도를 보인 지점은 공업지역인 학장동(30.
- 특히 수정동은 일변화가 거의 없을 정도로 주·야간 농도의 편차가 작았다. 도로변 지역과 주거지역의 일변화 농도는 PM2.5 보다는 PM10 에 더확실한 일변화 경향을 알 수 있었고, 특히 도로변 지역의 초량동 PM10 농도에서 새벽의 저농도 그리고 오전의 고농도 특성을 가장 잘 나타내었다. 이러한 도로변 지역인 초량동의 일변화 폭이 수정동보다 크게 나타난 것은 출퇴근 시간에 많은 자동차 통행량의 영향을 직접 받아 변화폭이 큰 것으로 사료된다(Lee et al.
- 5 는 봄철과 겨울철 두 계절에 가장 높은 농도를 보였고 여름철과 가을철에 비교적 낮은 농도를 보였다. 도로변 지역은 PM10 과 PM2.5 모두 가을철보다 여름철에 높은 농도를 보였으며, PM10 보다는 PM2.5 에서 큰 차이를 보였다. 이는 여름철 자동차 배출가스의 광화학반응에 의한 2차 생성 먼지와 관련된 것으로 보인다(So et al.
- 주거지역인 수정동의 PM10 농도는 초량동에 비해 아침 출근시간대의 증가 추세는 완만하였으며 일중 최대농도는 초량동보다 1시간 늦은 12000 LST에 나타 났다. 도로변 지역인 초량동이 주거지역의 수정동보다 모든 시간에 걸쳐 높은 농도를 보였으며, 특히 0800 LST 부터 1300 LST까지 두 지점의 농도차가 10 ㎍/m3 이상 이었으며, 특히 가장 높은 농도차를 보인 시간대는 1000 LST로 15.1 ㎍/m3 이었다. 초량동의 PM2.
- 부산지역의 대부분의 지점에서 발생한 것으로 일반적인 발생 사례라고 할 수 있다. 도로변 지점인 초량동의 primary peak가 2∼3시간 더 지연되어 발생하였고, 녹지지역인 태종대가 타지점에 비해 월등히 낮은 농도를 보였다. Fig.
- 두 지점의 월평균 농도의 추세는 매우 유사한 패턴을 보여주고 있으며, 두 지점 모두 2015년 2월, 2016년 4월 그리고 2017년 5월에 비교적 높은 농도를 보였다. 두 지점의 농도 차이는 2016년과 2017년의 여름에 10 ㎍/m3 이하이었으나, 그 외는 모두 20 ㎍/m3 이상의 농도차이를 보여, 산악 지역이 비교적 낮은 농도를 나타내었다. Table 1에서 보듯이 최근 4년간구덕산의 평균 PM10 농도는 29.
- 3%)이었다. 따라서 PM10 고농도 발생은 황사와 연무발생시 우세한 비율을 보였으며, PM2.5 고농도발생은 연무발생일에 발생비율이 월등히 높은 것을 알 수 있다.
- 주중은 월요일부터 금요일까지이고 주말은 토요일과 일요일로 나누어 고찰하였다. 먼저, PM10 경우를 보면, 공업지역의 주중농도(50.4 ㎍/m3 )가 주말인 토요일 (49.5 ㎍/m3 )과 일요일(44.4 ㎍/m3 )에 비해 높은 값을 보였으며, 특히 주중과 일요일의 농도차가 크게 나타났다. 그러나 공업지역을 제외한 모든 지역은 토요일의 농도가 주중과 일요일에 비해 높은 농도를 보였다.
- 5 의 농도를 연도별로 나타낸 것이다. 먼저, PM10 농도를 보면, 최근 4년간 평균농 도는 44.2 ㎍/m3 로서 개정 이전의 연평균 환경기준인 50 ㎍/m3 를 만족하고 있으며, 2015년의 46.8 ㎍/m3 에서 2018년의 41.7 ㎍/m3 로 매년 감소하는 추세를 보이고 있다. 연평균 환경기준을 초과한 지점은 공업지역인 장림동(50.
- 이는 초미세먼지 관리와 경보 발령 시 지역별 특성을 나타내는 요소라고 볼 수 있으므로 향후 고려되어야 할 사항이라고 판단된다. 전체적으로 볼 때, PM10 은 봄철이 탁월하게 높은 농도를 보였고 여름철이 가장 낮은 경향이 있다. 그러나 PM2.
- 특히 1400 LST에 일시적으로 급격한 하강을 보였다. 주거지역인 수정동의 PM10 농도는 초량동에 비해 아침 출근시간대의 증가 추세는 완만하였으며 일중 최대농도는 초량동보다 1시간 늦은 12000 LST에 나타 났다. 도로변 지역인 초량동이 주거지역의 수정동보다 모든 시간에 걸쳐 높은 농도를 보였으며, 특히 0800 LST 부터 1300 LST까지 두 지점의 농도차가 10 ㎍/m3 이상 이었으며, 특히 가장 높은 농도차를 보인 시간대는 1000 LST로 15.
- 1 ㎍/m3 이었다. 초량동의 PM2.5 농도의 일변 화는 PM10 농도와 비슷한 경향을 보였으나 0700 LST이후의 상승은 완만하였다. 특히 수정동은 일변화가 거의 없을 정도로 주·야간 농도의 편차가 작았다.
후속연구
- 9) 이러한 부산지역에서 장기간의 미세먼지 특성 분석과 체계적 평가는 향후 부산지역 미세먼지의 효율적인 관리와 개선방안 제시에 통찰력을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
- 이 지점들 모두 부산의 동부 지역에 위치하고 비교적 오염원이 적은 지역이라고 할 수 있다. 발생 원인이 오염물질에 대한 차이 때문인지 아니면 국지기상학적인 특성인지는 오염원자료를 확보하여 좀 더 구체적인 연구가 필요하리라 판단된다.
- 그러나 공업지역을 제외한 모든 지역은 토요일의 농도가 주중과 일요일에 비해 높은 농도를 보였다. 이에 대한 이유로 교통량의 증가에 의한 것인지에 대해서는 좀 더 검토가 요구된다. 일요일 농도도 녹지지역과 도로변지역을 제외하면 두 번째로 높은 농도를 보였다.
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