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Ⅳ. 연구 결과
국립환경과학원에서 운영되고 있는 백령도 대기오염 종합측정소에서 High Resolution Time of Flight Aerosol Mass Spectrometer(HR-ToF-AMS), Proton Transfer Reaction Time of Flight Mass Spectrometer(PTR-ToF-MS), 그리고 Scanning Mobility Particle Sizer(SMPS) 실시간 연속 측정 장비들을 사용하여대기중 미세 분진과 유기성 가스상 전구 물질의 화학적 상호작용 및 성분 그리고 그 오염원을

Ⅳ. 연구 결과
국립환경과학원에서 운영되고 있는 백령도 대기오염 종합측정소에서 High Resolution Time of Flight Aerosol Mass Spectrometer(HR-ToF-AMS), Proton Transfer Reaction Time of Flight Mass Spectrometer(PTR-ToF-MS), 그리고 Scanning Mobility Particle Sizer(SMPS) 실시간 연속 측정 장비들을 사용하여대기중 미세 분진과 유기성 가스상 전구 물질의 화학적 상호작용 및 성분 그리고 그 오염원을 관찰 조사 하였다.
백령도 미세분진 대표적인 화학조성은 유기성 입자(Organics)와 황산염(sulfate)으로 계절별로 약간차이는 있으나 Organics은 37%(8월)-40%(11월) 그리고 황산염이 32%(11월)-48%(8월)을 차지하고 있다. Nitrate는 계절별 그 차이를 많이 보이고 있다. 8월(여름철)에는 3%에서 11월(겨울철)에는 15%로 증가하는 것으로 관찰되고 있다. 특히 nitrate가 높은 농도로 관측되는 겨울철 2012년 – 2014년 사이의 nitrate 농도를 관찰해 보면, 매년 nitrate농도가 증가하고 있음이 관찰 되었다. 이는 최근 주변 국가에서 자동차 사용양이 증가됨에 따라 비교적 Nitrate가 안정된 겨울철에 장거리 이동에 의한 백령도 유입 nitrate양이 증가할 수 있는 가능성을 내포하고 있다. 또한 SO2 저감 정책에 의해 SO2가 감소되면서 이에 따른 Sulfate가 함께 감소하는 시점에서 미세분진내 화학적 조성관점에서 Nitrate 미세입자가 Sulfate 미세입자를 대신하는 현상으로도 Nitrate농도가 증가됨으로 판단할 수도 있다. 백령도에서 관찰되고 있는 유기성 미세입자의 산화도를 관찰해보면 36-44%의 산화가 아직 되지 않은 형태 (CxHyOz)와 28%의 산화가 진행되고 있는 형태(CxHyO)를 보이고 있어 앞으로 산화가 계속적 진행되어 전체적인 유기에어로졸의 질량이 증가할 가능성을 가지고 있다.
한중 AMS 공동 관측은 그동안 Back Trajectory만으로 의존하여 중국 영향을 예측하고 판단해 오던 단계에서 정확하고 과학적인 사실을 중심으로 설명을 할 수 있는 자료를 제공하고 있다. 11월 AMS 공동 관측 결과는 중국으로부터 sulfate뿐만 아니라 SO2 가스상 전구 물질 또한 유입되는 것으로 측정되었다. 또한 상당량의 유기미세분진은 중국으로부터 발생하여 한국으로 유입되는 과정에서 산화 과정을 거쳐 유기미세분진의 질량이 증가되어(최고 50%) 유입되는 것으로 확인되었다.
4시간 걸친 서해안 일대의 성공적인 AMS 항공관측은 현재 보유하고 있는 AMS를 이용하여 항공관측 활용의 가능성을 제시하고 있다. 특히 2015년 12월 2시간의 AMS 항공 관측에서 장거리 이동 대기오염 물질 플룸내 비교적 높은 농도의 nitrate 미세입자가 관찰됨에 따라 겨울철 장거리 이동에 의한 nitrate 미세입자의 한국 유입을 시사하고 있다. 또한 유기미세입자와 무기 미세입자의 대기오염 물질 플룸내에 공간적 분포가 다르게 관찰됨에 따랄 장거리 이동에 의한 대기오염플룸 모델 개선에 중요한 자료를 제공할 수 있을것으로 판단한다.
(출처:요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 8
• 그림목차 ... 8
• Ⅰ. 서론 ... 11
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 17
• 1. 사업 목표 및 범위 ... 17
• 가. 배경지역 유기미세입자의 물리·화학적 농도 현황 및 특성 파악 ... 17
• 나. 장거리이동 유기미세입자 기여도 산출을 위한 한·중 공동관측 ... 17
• 다. 백령도 및 수도권 지역 미세먼지 전구물질 집중 관측 ... 17
• 라. 유기미세입자의 상층농도특성 파악을 위한 항공관측 장비운영 ... 17
• 2. 연구방법 ... 18
• 가. Aerosol Mass Spectrometer (AMS) ... 20
• 나. Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer (PTR-MS) ... 25
• 다. Scanning Mobility Particle Sizer(SMPS) ... 27
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 31
• 1. 계절별 및 월별 HR-ToF-AMS를 사용한 백령도 대기 미세분진 입자의 화학적 성분 분포와 농도 산출 ... 31
• 2. 2014년 월별 백령도 대기 미세분진 입자의 물리적 성분 특성 ... 41
• 3. HR-ToF-AMS와 PTR-ToF-MS를 사용하여 유기미세입자의 장거리 이동 중 화학반응 파악 ... 44
• 4. 집중 측정 기간 중 PTR-ToF-MS를 사용한 서울지역 및 백령도 유기성 가스 전구물질 화학적 성분 및 농도 산출 ... 53
• 6. 유기미세입자 국가간 이동 파악을 위한 국제 공동모니터링 ... 69
• 7. AMS를 이용한 항공관측을 통한 유기미세입자의 상층농도 특성 파악 ... 75
• 8. AMS 항공관측을 위한 KingAir 탑재 및 운영 방법 ... 80
• Ⅳ. 결론 ... 83
• Ⅴ. 기대성과 및 활용방안 ... 85
• Ⅵ. 참고문헌 ... 87
• Ⅶ. 부록 ... 95
• 부록1. Standard operation procedure of High Resolution Time of Flight Aerosol Mass Spectrometer ... 95
• 부록2. Standard Operation Procedure of Proton Transfer Reaction Time of Flight Mass Spectrometry ... 124
• 부록3. 입자질량분석기 항공관측 고정판넬 도안 ... 161
• 부록4. 입자질량분석기 항공관측 장비구조 변경 도안 ... 162
• 끝페이지 ... 182