초록 ▼

대기오염 저감대책 마련과 규제, 환경관리를 위해서는 대기 오염물질의 확산에 대한 정확한 정보를 획득하는 것이 필수적인 일이다. 이 중 연안지역은 해륙풍 순환계, 내륙의 복잡한 지형 형태 및 심한 경사 등으로 인한 산곡풍 순환계 등 종관규모 순환계 및 복합적인 국지규모 순환계가 모두 나타나므로 오염물질의 확산과 이류에 불리하여 대기오염이 심화되는 지역적 특성을 내포하고 있다. 특히, 연안지역의 혼합고 및 해륙풍의 발달강도, 정체고기압 영향 하의 해풍과 지형에 의한 국지풍 등은 연안지역의 고농도 오존 현상과 깊은 관련이 있으며, 더욱이

대기오염 저감대책 마련과 규제, 환경관리를 위해서는 대기 오염물질의 확산에 대한 정확한 정보를 획득하는 것이 필수적인 일이다. 이 중 연안지역은 해륙풍 순환계, 내륙의 복잡한 지형 형태 및 심한 경사 등으로 인한 산곡풍 순환계 등 종관규모 순환계 및 복합적인 국지규모 순환계가 모두 나타나므로 오염물질의 확산과 이류에 불리하여 대기오염이 심화되는 지역적 특성을 내포하고 있다. 특히, 연안지역의 혼합고 및 해륙풍의 발달강도, 정체고기압 영향 하의 해풍과 지형에 의한 국지풍 등은 연안지역의 고농도 오존 현상과 깊은 관련이 있으며, 더욱이 해풍 발달에 의해 해안가에 위치한 공업도시들로부터 배출된 오염물질이 내륙 깊숙이 수송되는 경우 도 있어 연구의 중요성이 확인되고 있다.
본 연구의 대상지역인 광양만 권역은 이러한 현상이 나타나는 대표적인 지역으로, 동서간 길이가 27km, 남북의 폭이 15km로 광양, 순천, 여수, 남해, 하동으로 둘러싸인 폐쇄된 지형이며, 섬진강으로부터 연간 약 28억 8천만 톤의 담수가 유입되고 있는 협소한 내만이다. 이 협소한 내만에 광양제철소와 연관단지, 여천 석유화학단지, 율촌 산업공단, 여수화력발전소, 호남화력발전소, 현대LNG화력발전소, 하동화력발전소, 삼천포화력발전소, 광양제철소 등 대형 사업장이 집중화되어 있어, 대기오염에 대한 인식과 적절한 관리에도 불구하고 장기간 오염물질이 누적되어 지역의 대기오염 환경 기준치를 초과하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이 지역 오염물질의 확산과 이류에 관한 분석력 향상을 위하여 수치모의를 통하여 지형적 및 기상학적 특성에 기인하는 고농도 오존의 분포와 특성을 연구하고 분석하기로 한다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• ◆ 참여연구진 ... 3
• 제목 차례 ... 4
• 제 1장 기상모델 수행 및 종합적인 기상분석 ... 21
• I.서론 ... 21
• 1.연구의 필요성 및 목적 ... 21
• 2. 연구의 방법 및 내용 ... 22
• 2.1 대기질 기초자료 검토 및 분석 ... 22
• 2.2 기상장 모델링 ... 23
• 2.2.1 기상모델 ... 23
• 2.2.1.1 PSU/NCAR-MM5 ... 23
• 2.2.1.2 CSU-RAMS (Regional Atmosphric Mesoscale System) ... 24
• 2.2.1.3라그랑지안 입자 확산 모델 (FLEXPART) ... 24
• 2.2.2 초기경계자료 ... 25
• 2.2.3 지형고도 자료 ... 26
• 2.2.4 지표면 자료 ... 26
• 2.2.5 연안 도심 구조물자료 (GIS) ... 27
• 2.2.6 고해상도 해수면 온도 자료 ... 27
• 2.2.7 QuikSCAT 위성 자료 ... 31
• 2.2.8 지상 및 상층 관측자료의 자료 동화 ... 31
• 2.2.8.1 지상관측자료의 영향반경 특성 분석 ... 32
• 2.2.8.2 지상관측자료의 동화강도 특성 분석 ... 33
• II. 연구 결과 ... 34
• 1. 대기질 및 기상관측 자료 분석 ... 34
• 1.1 고농도 오존 발생 빈도 분석 결과 ... 34
• 1.2 고농도 오존 발생의 분포특성 분석 ... 43
• 2. 고농도 오존 사례일에 대한 기상장 모델링 결과 ... 49
• 2.1 고농도 분포패턴별 기상장 모델링 결과 ... 49
• 2.2 고해상도 해수면 온도차이에 따른 기상장 결과 ... 54
• 2.3 고해상도 지표면 차이에 따른 기상장 결과 ... 59
• 2.4 자료동화의 동화 강도에 따른 기상장 결과 ... 66
• III. 결론 ... 82
• 제 2장 연직오존관측 ... 84
• I. 서론 ... 84
• 1. 관측개요 ... 84
• 1.1 관측 장소 및 기간 ... 84
• 1.2 관측 장비 ... 85
• 1.2.1 Tethersonde System ... 85
• 1.2.2 Ozonesonde ... 87
• 1.3 관측 사항 ... 87
• 2. 실제 관측 상황 ... 89
• II. 관측 결과 ... 93
• 1. 고농도 오존 발생 사례 ... 93
• 1.1 5월 20일 ... 93
• 1.2 5월 25일 ... 95
• 1.3 5월 26일 ... 98
• 1.4 6월 1일 ... 100
• 1.5 6월 5일 ... 102
• 1.6 6월 16일 ... 105
• 2. 집중관측 실시 사례 ... 110
• 2.1 6월 8일 ... 110
• 2.2 6월 17일 ... 114
• 3. 고농도 오존이 관측된 사례 ... 118
• 3.1 5월 19일 ... 118
• 3.2 6월 17일 ... 120
• 4. 풍속이 강해 연직관측 횟수가 적은 사례 ... 122
• 4.1 5월 22일 ... 122
• 4.2 5월 31일 ... 123
• III. 과제 수행 시 문제점 및 제언 ... 124
• 제 3장 기상 측정 및 종합 분석 ... 126
• 1. 광양만지역 오존오염의 일반적 특징 ... 126
• 1.1 고농도 오존의 변화특성 ... 126
• 1.1.1 고농도 오존의 연 변화 ... 126
• 1.1.2 고농도 오존의 지점별 일변화 ... 128
• 1.1.3 고농도 오존의 월 변화 ... 129
• 1.2 고농도 오존 발생 분포 분석 ... 131
• 1.2.1 고농도 사례일 선정 ... 131
• 1.2.2 고농도 사례별 빈도 ... 133
• 3.2.3 고농도 사례별 풍계분석 ... 135
• 가. Ncase ... 135
• 나. Scase ... 136
• 다. Acase ... 138
• 1.3 2007년과 2009년의 기상조건의 특성비교 ... 139
• 1.3.1 Trajectory 특성 비교 ... 139
• 1.3.2 지상기상조건 특성비교 ... 142
• 2. 관측 방법 ... 146
• 2.1 개요 ... 146
• 2.1.1 상층 풍향·풍속 측정 ... 148
• 2.1.2 상층 기온· 습도 및 기압 측정 ... 149
• 3. 측정결과 ... 151
• 3.1 기상측정결과 시계열 ... 151
• 3.2 Pibal wind 결과 ... 152
• 3.3 THP 결과(episode case : 6/1, 6/5) ... 154
• 3.4 이동차량 시계열 ... 155
• 4. 고농도 오존 사례 ... 156
• 4.1 측정자료 해석 ... 156
• 4.2 Episode기간 분석 ... 162
• 4.2.1 5월 20일 사례분석 ... 162
• 4.2.2 5월 25일 사례분석 ... 164
• 4.2.3 2009년 5월 26일 사례분석 ... 166
• 4.2.4 2009년 6월 1일 사례분석 ... 167
• 4.2.5 2009년 6월 5일 사례분석 ... 169
• 4.2.6 6월 16일 사례분석 ... 172
• 4.3 CMAQ 모델의 적용 ... 174
• 4.3.1 CMAQ의 개요 ... 174
• 4.3.2 배출량 ... 174
• 4.3.2 CMAQ 모델의 실행 ... 175
• 가) 대상영역 및 대상기간 ... 175
• (1) 모델 실행 영역 ... 175
• 나) 대상 기간 ... 175
• 다) 배출량 산출 ... 177
• (1) 동아시아 지역 배출량 ... 177
• (2) CAPSS 배출량 ... 177
• (3) SMOKE 실행 ... 178
• (4) 배출량 분포 ... 179
• 4.3.3 모델결과 ... 181
• 나. 광화학모델 평가 ... 181
• (1) CMAQ 모델의 O3 농도 모사 ... 181
• (2) 통계분석 ... 184
• 4.3.4 Episode day 해석 ... 185
• 가. 2009년 5월 20일 ... 185
• 나. 2009년 5월 25일 ... 187
• 다. 2009년 5월 26일 ... 188
• 라. 2009년 6월 1일 ... 189
• 마. 2009년 6월 5일 ... 190
• 바. 2009년 6월 16일 ... 191
• 사. CMAQ 수평분포 ... 192
• 제 4장 화학측정 및 분석 ... 194
• 1. 연구 개요 ... 194
• 2. 연구 방법 ... 196
• 2.1 측정소 설치/운영 ... 196
• 2.2 측정 항목 ... 199
• 2.3 측정 장비 설치 ... 200
• 2.3.1 PAN 장비 설치 ... 201
• 2.3.2 오존 장비 설치 ... 201
• 2.3.3 CO 장비 설치 ... 201
• 2.3.4 NO, NO₂, NOx, NOy 장비 설치 ... 203
• 2.3.5 HONO, HNO₃장비 설치 ... 203
• 2.3.6 H₂O₂장비 설치 ... 205
• 2.3.7 Carbonyl compounds(HCHO, CH₃CHO, 등 7종 이상) ... 205
• 2.4 PAN 장비와 시료 자동 채집장치의 개발 ... 207
• 2.4.1 PAN 장비의 개발 ... 207
• 2.4.2 시료 자동채집 장치의 개발 ... 207
• 3. 연구 결과 ... 207
• 3.1 측정기간 기상과 분석 항목의 거동 ... 208
• 3.1.1 기상 자료 ... 208
• 3.1.2 NO와 NO₂의 시계열 분석 ... 216
• 3.1.3 NOx와 NOy의 시계열 분석 ... 219
• 3.1.4 O₃과 PAN의 시계열 분석 ... 220
• 3.1.5 HNO₃, HONO 와 H₂O₂의 시계열 분석 ... 223
• 3.1.6 CO의 측정기간 거동 ... 226
• 3.2 분석항목의 일일 거동 ... 228
• 3.3 오염물질의 측정 장소 비교 ... 236
• 3.4 NOx와 VOCs의 제한 인자 평자 ... 242
• 3.5 고농도 오존 사례 분석 ... 256
• 3.5.1 에피소드 기간 광양포 마을의 오염물질의 거동 ... 258
• 3.5.2 에피소드 기간 차량측정지역의 오염물질의 거동 ... 287
• 3.5.3 에피소드 기간 오염물질의 지역 비교 ... 301
• 3.6 PAN 측정 장치 및 시료 채집 장치의 개발 ... 304
• 3.6.1 반응셀의 제작 ... 304
• 3.6.2. PAN 측정 시스템 구성 ... 307
• 3.6.3. 소프트웨어 개발 ... 310
• 3.7 시료 자동채집기기 개발 ... 313
• 4. 카보닐 화합물 (Carbonyl Compounds) ... 319
• 5. 조사결과 ... 324
• 6. 결론 ... 347
• 제 5장 광화학 상자 모델 ... 348
• I. 광양만 지역의 고농도 오존 농도 해석을 위한 광화학 상자모델링 ... 348
• 1. 오존 생성 속도 및 라디칼 농도의 시간적 분석 ... 348
• 1.1 측정 기간 동안의 오존 및 전구물질의 농도 변화 ... 348
• 1.2 오존 수지(budget) 분석 (고농도 오존일 및 base cases) ... 355
• 1.2.1 오존 수지 분석 방법 ... 355
• 1.2.2 고농도 사례 일과 비교 사례일 ... 357
• 1.3오존및 odd hydrogen radical (OH, HO2,CH3O2,RO2)농도의 일변화 분석 ... 368
• 1.3.1 고농도 사례일 ... 368
• 1.3.2 비교 사례일 ... 375
• 2. 고농도 사례 일의 NO 야간 산화기작 규명 (NOX nighttime chemistry) ... 382
• 3. NO2시간별 순 누적 정량화 ... 387
• 4. NOx/VOC limited 평가 ... 398
• 5. 요약 및 결론 ... 408
• 6. 참고문헌 ... 410