초록 ▼

본 연구에서는 2008년 1월부터 2009년 9월까지 기후변화감시센터에서 PM10 질량농도가 120 ${\mu}g\;m^{-3}$ 이상이 1시간 이상 지속된 사례일에 대하여 황사판별시스팀(이영곤과 조천호, 2008)을 통해 그 원인을 구분하였다. 원인에 따라 구분된 유형별로 기후변화감시센터에서 생산하는 관측 자료를 활용하여 공통점 및 차이점을 찾고자 하였다. 주요 특성은 다음과 같다.
(1) 황사 유형
PM10에 대한 PM2.5와 PM1.0의 비율이 낮아져, 각각 40%와 30% 이하까지 감소하였다.

본 연구에서는 2008년 1월부터 2009년 9월까지 기후변화감시센터에서 PM10 질량농도가 120 ${\mu}g\;m^{-3}$ 이상이 1시간 이상 지속된 사례일에 대하여 황사판별시스팀(이영곤과 조천호, 2008)을 통해 그 원인을 구분하였다. 원인에 따라 구분된 유형별로 기후변화감시센터에서 생산하는 관측 자료를 활용하여 공통점 및 차이점을 찾고자 하였다. 주요 특성은 다음과 같다.
(1) 황사 유형
PM10에 대한 PM2.5와 PM1.0의 비율이 낮아져, 각각 40%와 30% 이하까지 감소하였다. APS 부피농도에서 1.7~6 ${\mu}m$ 영역에서 농도가 100 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 급증하였으며, SMPS 수농도에서 PM10 최대농도시간 이후에 입자 생성 현상이 종종 확인되었다.
(2) 해무 유형
PM10에 대한 PM2.5와 PM1.0 비율이 높아져, 각각 80%와 70% 이상까지 증가하였다. APS 부피농토에서 1 ${\mu}m$ 이하의 영역에서 농도가 100 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 급증하였으며, 특히 0.6~0.8 영역에서 200 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상 증가하였다. 이러한 부피농도의 증가는 SMPS 에서도 관측이 되어, 0.2~0.5 ${\mu}m$ 사이에서 20 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 농도가 증가하였다. 또한 APS로 관측된 수농도(dN)의 평균이 488개로, 황사 사례의 73개에 비해 월등히 높았다.
(3) 오염물질+해무 유형
PM10에 대한 PM2.5의 비율은 80% 이상, PM1.0의 비율은 70% 이상으로 해무 사례와 유사한 값을 보이나, 그 지속 시간은 해무 사례에 비해 훨씬 짧다. APS 부피농도에서 해무와 마찬가지로 0.5 ${\mu}m$부터 부피농도가 급격히 증가하였으며 높은 농도가 지속되는 구간이 해무 유형보다 넓었다. 즉, APS 부피농도에서 0.5~2 ${\mu}m$ 이하의 영역에서 농도가 100 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 급증하였으며, 특히 0.6~1.2 영역에서 200 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상 증가하였다. 또한 APS로 관측된 수농도(dN)의 평균이 560개로, 다른 유형들 중에 가장 높았다.
(4) 오염물질+황사 유형
PM10에 대한 PM2.5의 비율은 약 70% 정도로, 황사시기에 40%와는 상대적이다. APS 부피농도에서 다른 유형들에 비해 최고 부피 농도가 가장 낮아 200 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 을 넘는 구간이 없었으며, 2~3.5 ${\mu}m$ 사이에서 100 이상의 농도를 보였다. 또한 APS 부피농도에서 두 개의 피크 구간이 발견되었다. SMPS의 관측결과, 부피농도에서 0.19~0.4 ${\mu}m$ 사이에서 20 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상의 값을 보였고, 수농도에서 입자 생성 현상이 관측되었다. 또한 SMPS로 관측된 수농도(dN)의 평균이 4368개로, 다른 유형들 중에 가장 높았다.

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ...12
• 제 2 장 관측 ...14
• 제 1 절 인렛 시스템 ...14
• 1. 통합 인렛 시스템 ...14
• 제 2 절 습도 제어 ...16
• 제 3 절 장비 및 분석 법 ...17
• 1. 기류 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...17
• 2. 에어러솔 물리 특성 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...17
• 3. 에어러솔 광학.연직 특성 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...18
• 4. 가스 특성 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...21
• 제 3 장 결과 ...22
• 제 1 절 황사판별시스템을 이용한 유형 분류 ...23
• 제 2 절 사례별 분석 ...28
• 1. 황사 ...28
• (1) 2009년 2월 20일 ...28
• (2) 2008년 12월 9일 ...33
• (3) 2008년 5월 30일 ...37
• (4) 2008년 12월 2일 ...41
• (5) 2008년 2월 12일 ...44
• 2. 해무 ...49
• (1) 2008년 10월 17~18일 ...49
• (2) 2009년 4월 7, 10~11일 ...54
• 3. 오염물질 + 황사 ...60
• (1) 2009년 3월 16~17일 ...60
• (2) 2008년 11월 2일 ...65
• (3) 2008년 2월 20일 ...67
• 4. 오염물질 + 해무 ...70
• (1) 2009년 2월 8, 11~12일 ...70
• (2) 2008년 11월 7일 ...74
• 제 4 장 요약 및 향후 계획 ...79
• 참고문헌 ...83
• 그림목차
• Fig.2.1.1 연구동 옥상 위 인렛 시스템 ...14
• Fig.2.1.2 실험실 내부 인렛 시스템 ...14
• Fig.2.1.3 반응 가스의 인렛 시스템과 관측 장비 ...15
• Fig.2.2.1 확산 건조기의 모습 ...16
• Fig.2.2.2 가열 건조기의 모습 ...16
• Fig.2.3.1 $\beta$-ray PM10 농도 측정기 ...17
• Fie.2.3.2 Grimm Dust Monitor 107 ...17
• Fig.2.3.3 공기역학입자계수기(Aerodynamic Particle Sizer, APS) ...18
• Fig.2.3.4 전자유도기입자계수기(Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS) ...18
• Fig.2.3.5 에쎌로메타(Aethalometer) ...18
• Fig.2.3.6 네펠로메타(Nephelometer) ...19
• Fig.2.3.7 파장별 일사계(Sunphotometer) ...20
• Fig.2.3.8 에어러솔 라이다(Micro Pulse Lidar, MPL) ...21
• Fig.3.l 2008년과 2009년의 PM10 질량농도(2008년-파란선, 2009년-빨간선) ...22
• Fig.3.2.1 HYSPLIT model ...29
• Fig.3.2.2 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...29
• Fig.3.2.3 2009년 2월 20일 00UTC 일기도(왼쪽)와 위성영상(오른쪽) ...29
• Fig.3.2.4 $\beta$ray PM10 질량농도 ...30
• Fig.3.2.5 PM10에 대한 PM2.5의 비율(녹색)과 PMl.O의 비율(파란색) ...30
• Fig.3.2.6 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...31
• Fig.3.2.7 에쎌로메타에서 관측한 흡수계수 ...32
• Fig.3.2.8 에어러솔 라이다 관측 결과 ...32
• Fig.3.2.9 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...33
• Fig.3.2.10 HYSPLIT model ...34
• Fig.3.2.11 기류의 발원지 및 경로 추적 ...34
• Fig.3.2.12 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...34
• Fig.3.2.13 $\beta$ray PM10 질량농도 ...34
• Fig.3.2.14 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...35
• Fig.3.2.15 에쎌로메타에서 관측한 흡수계수 ...36
• Fig.3.2.16 에어러솔 라이다 관측 결과 ...36
• Fig.3.2.17 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...37
• Fig.3.2.18 HYSPLIT model ...38
• Fig.3.2.19 기류의 발원지 및 경로 추적 ...38
• Fig.3.2.20 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...38
• Fig.3.2.21 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...39
• Fig.3.2.22 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...40
• Fig.3.2.23 에어러솔 라이다 관측 결과 ...40
• Fig.3.2.24 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...41
• Fig.3.2.25 HYSPLIT model ...41
• Fig.3.2.26 기류의 발원지 및 경로 추적 ...41
• Fig.3.2.27 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...42
• Fig.3.2.28 $\beta$ray PM10 질량농도 ...42
• Fig.3.2.29 PM10에 대한 PM2.5의 비율(녹색)과 PM1.0 비율(파란색) ...42
• Fig.3.2.30 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...43
• Fig.3.2.31 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...44
• Fig.3.2.32 에어러솔 라이다 관측 결과 ...44
• Fig.3.2.33 HYSPLIT model ...45
• Fig.3.2.34 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...45
• Fig.3.2.35 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...46
• Fig.3.2.36 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...47
• Fig.3.2.37 에어러솔 라이다 관측 결과 ...47
• Fig.3.2.38 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...48
• Fig.3.2.39 HYSPLIT model ...50
• Fig.3.2.40 기류의 발원지 및 경로 추적(2008년 10월 16일 12시) ...50
• Fig.3.2.41 기류의 발원지 및 경로 추적(2008년 10월 18일 12시) ...50
• Fig.3.2.42 $\beta$ray PM10 질량농도(아래)과 PM10에 대한 PM2.5의 비율(노랑색)과 PM1.0의 비율(파란색) ...51
• Fig.3.2.43 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...51
• Fig.3.2.44 파장별일사계의 관측결과 ...52
• Fig.3.2.45 파장별일사계의 관측결과(황사) ...52
• Fig.3.2.46 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...53
• Fig.3.2.47 에어러솔 라이다 관측 결과 ...53
• Fig.3.2.48 운량 및 날씨 ...54
• Fig.3.2.49 2009년 4월 7일, 9일, 10일, 11일 00UTC 지상 일기도 ...54
• Fig.3.2.50 HYSPLIT model ...55
• Fig.3.2.51 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...55
• Fig.3.2.52 $\beta$ray PM10 질량농도 ...55
• Fig.3.2.53 PM10에 대한 PM2.5의 비율(파란색)과 PM1.0의 비율(붉은색) ...56
• Fig.3.2.54 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기 별 수농도와 부피농도 ...56
• Fig.3.2.55 파장별일사계의 관측결과 ...57
• Fig.3.2.56 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...57
• Fig.3.2.57 에어러솔 라이다 관측 결과 ...58
• Fig.3.2.58 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...59
• Fig.3.2.59 운량 및 날씨 ...60
• Fig.3.2.60 2009년 3월 17일 00UTC 지상 일기도 ...60
• Fig.3.2.61 HYSPLIT model ...61
• Fig.3.2.62 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...61
• Fig.3.2.63 $\beta$ray PM10 질량농도 ...61
• Fig.3.2.64 PM10에 대한 PM2.5의 비율(붉은색)과 PM1.0의 비율(녹색) ...62
• Fig.3.2.65 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...62
• Fig.3.2.66 파장별일사계의 관측결과 ...63
• Fig.3.2.67 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...63
• Fig.3.2.68 에어러솔 라이다 관측 결과 ...64
• Fig.3.2.69 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...64
• Fig.3.2.70 HYSPLIT model ...65
• Fig.3.2.71 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...65
• Fig.3.2.72 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...66
• Fig.3.2.73 에어러솔 라이다 관측 결과 ...66
• Fig.3.2.74 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...67
• Fig.3.2.75 HYSPLIT 모델 ...67
• Fig.3.2.76 기류의 발원지 및 경로 추적 ...67
• Fig.3.2.77 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...68
• Fig.3.2.78 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...68
• Fig.3.2.79 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...69
• Fig.3.2.80 에어러솔 라이다 관측 결과 ...69
• Fig.3.2.81 운량 및 날씨 ...70
• Fig.3.2.82 2009년 2월 11일과 12일 00UTC 지상 일기도 ...71
• Fig.3.2.83 HYSPLIT model ...71
• Fig.3.2.84 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...71
• Fig.3.2.85 $\beta$ray PM10 질량농도 ...72
• Fig.3.2.86 PM10에 대한 PM2.5의 비율(붉은색)과 PM1.0의 비율(녹색) ...72
• Fig.3.2.87 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...73
• Fig.3.2.88 에쎌로메타에서 관측한 흡수계수 ...73
• Fig.3.2.89 에어러솔 라이다 관측 결과 ...74
• Fig.3.2.90 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...74
• Fig.3.2.91 운량과 날씨 ...75
• Fig.3.2.92 2008년 11월 7일 00UTC 일기도 ...75
• Fig.3.2.93 HYSPLIT model ...75
• Fig.3.2.94 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...75
• Fig.3.2.95 $\beta$ray PM10 질량농도 ...76
• Fig.3.2.96 PM10에 대한 PM2.5의 비율(붉은색)과 PMl.O의 비율(파란색) ...76
• Fig.3.2.97 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...77
• Fig.3.2.98 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...78
• Fig.3.2.99 에어러솔 라이다 관측 결과 ...78
• Fig.3.2.100 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...78
• Fig.4.1 유형별 APS 부피농도와 수농도 ...79
• Fig.4.2 유형별 SMPS 부피농도와 수농도 ...80
• 표목차
• Table 3.1 PM10 농도가 120 ${\mu}g\;m^{-3}$이 1시간 이상 지속된 사례일 ...22
• Table 3.1.1 황사판별시스템의 황사와 비황사의 구분 기준(이영곤과 조천호(2008)) ...23
• Table 3.1.2 각 사례별 황사판별시스템을 이용한 원인 분류 ...23
• Table 3.1.3 유형별 에어러솔 특성 ...27
• Table 3.2.1 황사 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...28
• Table 3.2.2 해무 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...49
• Table 3.2.3 (황사+오염물질) 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...60
• Table 3.2.4 (해무+오염물질) 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...70