초록 ▼

지난 수십여 년 간 우리나라의 주요 도시지역의 대기오염 현상의 경향은 연료 공급체계와 연계되어 변하였다. 국가 차원의 저황유 · LNG 등 청정연료 공급의 확대 및 삼원촉매장치 부착 의무화 등의 강력하며 지속적인 환경을 고려한 에너지정책의 시행으로 아황산가스(<TEX>$SO_{2}$</TEX>), 일산화탄소(CO), 납(Pb) 등 1차 오염물질(primary pollutants)의 대기오염 수준은 지속적으로 감소하여 대부분의 도시지역에서 대기환경기준을 준수하고 있다. 그러나 연료의 구성성분으로부터 대기오염물질이

지난 수십여 년 간 우리나라의 주요 도시지역의 대기오염 현상의 경향은 연료 공급체계와 연계되어 변하였다. 국가 차원의 저황유 · LNG 등 청정연료 공급의 확대 및 삼원촉매장치 부착 의무화 등의 강력하며 지속적인 환경을 고려한 에너지정책의 시행으로 아황산가스(<TEX>$SO_{2}$</TEX>), 일산화탄소(CO), 납(Pb) 등 1차 오염물질(primary pollutants)의 대기오염 수준은 지속적으로 감소하여 대부분의 도시지역에서 대기환경기준을 준수하고 있다. 그러나 연료의 구성성분으로부터 대기오염물질이 직접적으로 발생되기보다 배출 후 대기의 다양한 광학적 및 화학적 반응을 거쳐 발생되는 이산화질소(<TEX>$NO_{2}$</TEX>), 미세먼지(<TEX>$PM_{10}$</TEX>), 오존(<TEX>$O_{3}$</TEX>) 등의 2차 오염물질(secondary pollutants)의 대기오염 수준은 증가하거나 유지하고 있는 경향을 나타내고 있다. 우리나라의 대표적인 도시지역인 서울의 지난 수십 년간의 농도변화에서 <TEX>$NO_{2}$</TEX>농도는 1990년대에 약 30 ppb 수준의 농도에서 2000년대에는 약 40 ppb 수준으로 증가하는 경향을 나타내었고, <TEX>$O_{3}$</TEX>의 농도는 10 ppb 수준이었던 1990년대에 비하여 2000년대에는 20 ppb 수준으로 대폭 증가하는 경향을 나타낸 것으로 보고되었다. <TEX>$PM_{10}$</TEX>의 농도변화는 자동차 엔진의 보급과 연계되어 최근 유지하는 경향을 나타내고 있으나, 원유의 급격한 상승으로 경유를 사용하는 디젤 자동차의 증가가 예상되는 상황과 2차 오염물질의 증가와 연계되어 감소보다는 증가하는 추세가 예견되고 있다. 우리나라의 도시지역의 대기질은 전반적으로 1차 오염물질은 감소하는 반면, 2차 오염물질은 증가하고 있는 추세를 보이고 있다.
20세기 대기질 개선에 관한 연구는 주로 1차 오염물질을 대상으로 수행되었으나, 21세기의 대기환경에 대한 관심은 주로 2차 오염물질로 집중되고 있는 상황이다. 특히 천만이 넘는 거대 도시권역인 수도권의 대기오염 현상은 2차 오염물질의 생성, 이동 및 소멸과 연계되어 다양한 연구의 필요성을 제시하고 있는 형편이다. 서울의 지난 수십 년간의 인구집중 현상은 주변 위성도시의 개발을 유도하였으며, 우리나라 전체의 생산활동과 소비활동의 중심부를 형성하고 있는 대규모 도시권역으로 확대되어 왔다. 그 결과 서울을 비롯한 수도권의 대기오염 수준은 북미의 뉴욕, 유럽의 런던, 동북아시아의 도쿄 등의 주요 선진 주요도시에 비하여 상대적으로 높은 상황에 있다. 특히 <TEX>$PM_{10}$</TEX>의 질량농도는 선진국의 주요 도시에 비하여 수배 이상 높은 것으로 보고되었다. 도시지역의 <TEX>$PM_{10}$</TEX>의 증가는 국민들에게 쾌적한 공기를 호흡하지 못하는 불쾌감뿐만 아니라 푸른 전경을 바라보지 못하는 답답함을 유발시킨다. 2000년대 서울의 시정거리는 10 ㎞ 안팎까지 낮아졌으며, 주요 광역시의 시정거리도 15 ㎞ 수준보다 못한 형편이다. 시정의 변화는 대기오염물질의 농도의 변화와 직접적인 연관성을 지니고 있다. 환경부는 대도시의 대기질을 개선하기 위한 다각적인 노력을 수행 중에 있으며 그 가시적 효과 중에는 시정의 개선이 포함되어 있다. 국민들에게 실질적인 대기환경의 개선을 제공하기 위한 효과적이며, 바람직한 방법은 누구나 쉽게 이해할 수 있는 쾌적한 시야를 확보하는 것이라 할 수 있다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 보고서 초록 ... 5
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 13
• 제1장 서론 ... 22
• 제1절. 연구개발의 중요성 및 필요성 ... 22
• 제2절. 연구개발의 국내외 현황 ... 24
• 1. 국외 연구 및 기술개발 현황 ... 24
• 2. 국내 연구 및 기술개발 현황 ... 39
• 제3절. 연구개발대상 기술의 차별성 ... 58
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ... 60
• 제1절. 연구의 최종목표 ... 60
• 제2절. 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ... 60
• 제3절. 연구개발의 추진체계 ... 69
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ... 74
• 제1절. 연구개발 결과 및 토의 ... 74
• 1. 측정 개요 ... 74
• 가. 측정 지점 ... 74
• 나. 측정 기간 및 항목 ... 102
• 2. 기관별 측정 및 분석 방법 ... 122
• 가. 위탁연구기관(광주과학기술원) ... 122
• (1). 광화학적 시정 분석 ... 122
• (가). 이론적 배경 ... 122
• (나). 관측 및 분석 방법 ... 123
• 나. 주관연구기관(경주대학교) ... 129
• (1). 에어로졸 분석 ... 129
• (가). 이론적 배경 ... 129
• (나). 관측 및 분석 방법 ... 130
• (2). 디지털 영상 분석 ... 137
• (가). 이론적 배경 ... 137
• (나). 관측 및 분석 방법 ... 144
• (3). 기상 분석 ... 149
• (가). 이론적 배경 ... 149
• (나). 분석 방법 ... 151
• (4). 다변량선형회귀 분석 ... 154
• (가). 이론적 배경 ... 154
• (나). 분석 방법 ... 155
• 3. 1차년도 연구개발 결과 및 토의 ... 161
• 가. 위탁연구기관(광주과학기술원) ... 161
• (1). 시정장애 현상의 광학적 및 화학적 특성 ... 161
• (가). 시정장애 유발요소와 시정변화 간의 상관성 ... 161
• (나). 시정변화의 시계열 특성 ... 192
• 나. 주관연구기관(경주대학교) ... 204
• (1). 시정감쇄에 대한 시정장애 유발 요소의 기여도 분석 ... 204
• (가). 시정수준별 기여도 특성 ... 204
• (나). 사례별 기여도 특성 ... 206
• (2). 시정변화 진단 및 예측을 위한 분석 알고리즘 개발 ... 208
• (가). 시정모사 분석의 개요 ... 208
• (나). 시정장애 유발 요소와 시정변화 간의 관계식 결정 ... 219
• (다). HSI 색차법을 이용한 시정변화 모사 ... 242
• 4. 2차년도 연구개발 결과 및 토의 ... 249
• 가. 주관연구기관(경주대학교) ... 249
• (1). 시정변화 진단 및 예측 프로그램 요소 구축 ... 249
• (가). 프로그램 요소의 개요 ... 249
• (나). 시정 모사 프로파일의 구성 ... 264
• 나. 주관 및 위탁연구기관(경주대학교/광주과학기술원) ... 285
• (1). 시정변화의 광.화학적 특성 및 분석 알고리즘의 교정 ... 285
• (가). 광학적 및 화학적 시정 요소의 특성 ... 285
• (나). 시정모사 분석 알고리즘의 교정 검토 ... 306
• 5. 3차년도 연구개발 결과 및 토의 ... 314
• 가. 위탁연구기관(광주과학기술원) ... 314
• (1). 시정변화 진단 및 예측의 불확실성 검증 및 계량화 ... 314
• (가). 광학적 시정 측정의 검증 ... 314
• (나). 시정모사 프로그램의 불확실성 계량화 ... 328
• 나. 주관연구기관(경주대학교) ... 349
• (1). 대기확산 모델과 연계를 통한 활용 방안 검토 ... 349
• (가). 시정모사를 위한 대기확산 모델 ... 349
• (나). 외부출력 인터페이스 설정 ... 360
• (2). 시정변화 진단 및 예측을 위한 교정용 프로그램 개발 ... 364
• (가). 에어로졸의 광.화학적 인터페이스 설정 ... 364
• (나). 시정모사 프로파일 모듈 개발 ... 406
• (다). 시정영상의 저장 및 취득 알고리즘 개발 ... 431
• (라). 시정모사를 위한 교정용 프로그램 구현 ... 502
• (마). 시정모사 프로그램의 에러의 인지 ... 531
• (3). 시정변화 진단 및 예측 프로그램 시작품 개발 ... 534
• (가). 시작품 구성 ... 534
• (나). 공개세미나를 통한 프로그램의 활용방안 검토 ... 565
• 제2절. 연구개발 결과 요약 ... 568
• 제3절. 연도별 연구개발목표의 달성도 ... 571
• 제4절. 연도별 연구성과(논문.특허 등) ... 574
• 제5절. 관련분야의 기술발전 기여도 ... 582
• 제6절. 연구개발 결과의 활용계획 ... 584
• 제4장 참고문헌 ... 586
• 끝페이지 ... 590