초록 ▼

연구의 목적 및 내용
우리나라를 포함하는 동아시아 지역의 자연환경에서 기후변화로 인해 변화하는 중요한 기상인자 및 환경 조건들이 잔류성유기오염물질(POPs)과 VOCs의 다매체 환경 중 동태와 오염도에 미치는 영향의 민감도를 정량적으로 분석평가하고 이를 물질의 물리화학적 동태 특성(physicochemical and fate properties)의 함수로 설명하기 위해 process based dynamic multimedia model을 개발하고, 궁극적으로 기후변화 조건에서 화학물질오염도가 어떻게 달라지는지를 평가하고자 하

연구의 목적 및 내용
우리나라를 포함하는 동아시아 지역의 자연환경에서 기후변화로 인해 변화하는 중요한 기상인자 및 환경 조건들이 잔류성유기오염물질(POPs)과 VOCs의 다매체 환경 중 동태와 오염도에 미치는 영향의 민감도를 정량적으로 분석평가하고 이를 물질의 물리화학적 동태 특성(physicochemical and fate properties)의 함수로 설명하기 위해 process based dynamic multimedia model을 개발하고, 궁극적으로 기후변화 조건에서 화학물질오염도가 어떻게 달라지는지를 평가하고자 하였다.
연구결과
이 연구에서 얻어진 가장 중요한 결과물의 하나는 중국, 한국, 일본을 포함한 동아시아지역을 대상 공간으로 하여 그 지역에서 일어나는 기후변화로 인해 환경 중 화학물질의 오염도가 어떻게 바뀔지를 예상할 수 있는 process based 모형을 개발했다는 것이다. 이 모형에서 예측할 수 있는 환경 중의 다매체는 대기(고도에 따라 총 4층), 토양, 지표수, 지표수 바닥 퇴적토, 식생, 해양 표층수를 모두 아우른다. 개발된 모형은 다양한 과정을 통해 예측의 신뢰도가 평가되었다. 중요한 두 번째 결과는 기후변화로 인한 영향의 평가이다. 반휘발성(semi-volatile) 화학물질인 Benzo[a]pyrene (BaP)에 대한 기후변화의 영향을 예측하였으며, 기후변화의 영향을 보기 위해 RCP8.5를 2006년부터 1055년까지를 대상기간으로 사용하였으며, 기후변화 전 조건(NCC)으로서 1956년부터 2005년 사이 50년 기간의 기상자료를 사용하여 예측결과를 비교하였다. 모의기간 중 마지막 5년의 결과에 따르면, 대기 농도는 중국에서는 감소하는 곳이 많고, 우리나라, 일본 및 주변 해양 지역은 증가하는 지역이 많다. 토양의 농도는 동아시아 전 지역에서 감소하는 곳이 많으며 담수와 저토의 농도는 중국과 우리나라에서는 증가하는 곳이 많은 반면 일본의 대부분 지역에서 감소하였다. Nesting된 우리나라 지역의 경우, 대기 1층과 지표수의 오염도는 약간 증가하지만 대기의 나머지 층과 토양, 해양은 감소하는 것으로 예측되었다. 중요한 세 번째의 결과물은 주변국의 배출이 한국의 오염에 이바지하는 기여도가 기후변화로 인해 어떻게 달라지는지를 BaP와 벤젠에 대해 비교평가하고 그 원인을 분석한 것이다. 이 비교를 위해 두 물질의 공간적 배출은 같다고 가정함으로써 기후변화의 영향만을 분리하여 평가할 수 있도록 하였다. 평가 결과 기후변화에 의한 주변국의 오염기여도의 변화는 미미한 것으로 나타났다. 예를 들면 NCC나 RCP8.5조건에서 모두 공통적으로 우리나라 1층 대기농도의 30%정도가 중국의 기여도인 것으로 평가되었으며 이 기여도는 대기의 상층으로 갈수록 커지며 4층의 경우 95%이상이 중국의 배출에 의한 것으로 추정되었다. 토양과 지표수, 저토의 경우 17%정도로 나타났으며, 우리나라 서해의 연안의 경우 기여도가 40% 정도로 높게 나타났다. 상대적으로 일본의 경우 대기 상층의 경우도 가장 높은 기여도로 12% 정도이며 토양과 지표수, 저토의 경우 1% 내외의 기여도가 있는 것으로 계산되었다. 물성이 다른 벤젠의 경우에도 구체적인 값은 다르지만, 전반적으로는 BaP와 비슷한 기여도를 나타내는 것으로 추산되었다.
또한 일본의 기여도는 오히려 BaP보다 약간 컸으며 기후변화로 인해 그 기여도는 증가하는 것으로 계산되었다. 이 두 물질은 물성이 서로 다르기 때문에 기후변화에 의해 민감하게 영향을 받는 여러 과정들의 종류와 속도가 서로 다르다. 그러나 평가결과 이들 가운데 가장 지배적인 과정은 대기 중의 이류로서, 바람의 방향과 속도가 중요한 변화요인으로 작용하는 것으로 나타났다. 즉, 이류는 기본적으로 화학물질의 물성에 따라 달라지는 것이 아니기 때문에 화학물질이 바뀐다 하더라도 그 결과에는 큰 차이를 가져 오지 않게 되는 것이다. 결론적으로, 현재까지의 결과에 의하면 물질의 광화학반응속도나 물에 대한 용해도 등이 현저하게 다르지 않다면 물질에 관계없이 우리나라의 오염도에 미치는 주변국의 오염기여도는 기후변화로 인해 크게 달라지지 않을 가능성이 크다.
연구결과의 활용계획
1. 동아시아 전체지역을 대상으로 화학물질의 오염도에 대한 기후변화영향을 심도 있게 분석 평가 한다.
2. 다양한 기후변화 시나리오에 대해 그 영향을 평가한다.
3. 다양한 물성을 가진 화학물질에 대해 기후변화의 영향을 평가하고 물성에 따른 영향의 특성을 분석한다.
4. Nesting된 한국을 대상으로 다양한 기후변화와 화학물질에 대해 환경 중 오염도 변화와 그 이유를 분석 평가한다.
5. 배출량제어 실험을 통해 다양한 물질을 대상으로 주변국의 배출량이 한국의 오염에 대한 기여도를 평가하고 그 기여도가 기후변화에 의해 어떻게 바뀌는지를 정량적으로 평가한다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The main objectives were three folds: i) to build a process based dynamic multimedia model that is capable of quantitatively predicting the impact of climate change on the fate and transport and environmental concentrations of POPs and VOCs as a function of their properties, ii)

Purpose&contents
The main objectives were three folds: i) to build a process based dynamic multimedia model that is capable of quantitatively predicting the impact of climate change on the fate and transport and environmental concentrations of POPs and VOCs as a function of their properties, ii) to assess the impacts by using the model under the RCP8.5 scenario for Bap and benzene, and iii) to assess the climate change impact on the contribution by neighboring countries to the pollution levels of the two chemicals in South Korea.
Result
The first significant result of this work is a process based dynamic multimedia model that is capable of predicting quantitatively the impact of climate change on the contamination levels of chemicals in air, soil, surface water, sediment, and seawater in the east Asia region. The model was properly assessed to assure subsequent applications after the development. The second result of major significance is the assessment of the climate change impacts on the Benzo[a]pyrene contamination in the model domain. Under the climate change conditions, the BaP concentration in air tends to increase in many areas in China while the opposite is the case in Korea and Japan. The BaP concentration in soil decreases generally in all the countries. It is also notable that the BaP concentrations in surface water and sediment increases in many areas in China and Korea in contrast to Japan where the concentrations tends to decrease in most areas. The impact of climate change appears to be different when based on the predictions for the domain of the nested Korea, that is, the BaP concentrations in the 1st air layer and surface water tend to slightly increase while those in other air layers, soil, and sea water generally decrease. The third result of this work is that the quantitative impact of climate change (under the RCP8.5 scenario) on the influence of neighboring countries that contribute to the environmental pollution of BaP in South Korea. The degree of change in the contribution by climate change was found to be practically insignificant in all environmental media. Important findings also include that i) whether or not under the climate change conditions, the contribution by China was assessed to be approximately 30% in the first air layer with increasing contribution up to over 95% in the fourth layer, ii) the Chinese contribution ranges near 15% in soil, surface water and sediment pollution, and iii) 40% in the coastal sea water in Yellow Sea. The contribution by Japan is much smaller, ranging from roughly 1% in soil, surface water, and sediment to 12% in the fourth layer of air. The similar results were predicted with benzene although the physicochemical and fate properties are substantially different as the governing process was advection by wind, which is independent of chemical properties.
Expected Contribution
1. In depth assessment of climate change impact on chemical concentration over the entire east Asia region.
2. The assessment can be conducted under diverse climate change scenarios that are existing or to come in the future.
3. The assessment can be conducted for many chemicals of wide range of fate properties to establish the relationships between the properties and the extent and characteristics of the impacts.
4. The same assessments as above can be conducted for the nested domain of South Korea.
5. The impact of climate change on the extent of contribution by neighboring countries to the pollution levels in South Korea.

목차 Contents

• 핵심연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 77
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 80
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 81
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 83
• 8. 참고문헌 ... 84
• 9. 연구성과 ... 90
• 10. 기타사항 ... 93
• 끝페이지 ... 97