초록 ▼

Ⅰ. 서 론

최근 들어 환경문제는 지역적이거나 한 국가만의 문제를 떠나 이미 전 지구적인 수준으로 이슈화되었고 특히 국경을 초월하는 장거리 이동 대기오염문제는 국가 간의 피해 분쟁을 야기 시킬 수 있는 중요한 문제로 부각되어 왔다. 한·중·일을 포함하는 동북아시아에서 급속한 산업 발달 및 인구 증가로 인한 에너지 수요 증가 등으로 인해 대기오염물질의 배출량이 증가하고 있고 이로 인하여 대기질도 악화되어 가고 있는 추세이다. 이러한 문제 때문에 아시아 지역에서도 특히 중국을 비롯한 동북아시아 지역의 장거리이동 대기오염 문

Ⅰ. 서 론

최근 들어 환경문제는 지역적이거나 한 국가만의 문제를 떠나 이미 전 지구적인 수준으로 이슈화되었고 특히 국경을 초월하는 장거리 이동 대기오염문제는 국가 간의 피해 분쟁을 야기 시킬 수 있는 중요한 문제로 부각되어 왔다. 한·중·일을 포함하는 동북아시아에서 급속한 산업 발달 및 인구 증가로 인한 에너지 수요 증가 등으로 인해 대기오염물질의 배출량이 증가하고 있고 이로 인하여 대기질도 악화되어 가고 있는 추세이다. 이러한 문제 때문에 아시아 지역에서도 특히 중국을 비롯한 동북아시아 지역의 장거리이동 대기오염 문제에 대한 국제적인 관심이 집중되고 있으며, 대기오염 문제에 대한 다양한 연구들이 수행되어왔다.

우리나라는 지형학적으로 주변 지역 대기 오염의 영향에 취약한 특징을 지니고 있다. 국내 대기질을 관리하기 위하여 자국 내에서 발생하는 대기오염물질의 규제나 관리뿐만 아니라 국가 간 대기오염물질의 이동과 침적에 대한 정확하고도 정량적인 자료의 확보가 필수적이다. 또한 중국으로부터 장거리 이동되어 우리나라에 영향을 미치는 대기오염물질의 양을 정량화하기 위해서는 장기간의 모니터링 (지상, 항공) 자료와 모델링 기법을 이용하여 유·출입량 등에 대한 과학적인 자료를 계속적으로 축적해 나가야 한다. 이를 위해 국립환경과학원에서는 동북아시아 지역의 대기질 보전 대책 수립을 위한 기초자료 확보 및 국제 공동 대응 방안을 마련하기 위하여 한·중·일 3국이 공동으로 2000년부터 현재까지 "동북아 장거리이동 대기오염물질(Long-Range Transboundary Air Pollutants in Northeast Asia) 공동조사 사업(LTP Project)"을 4단계에 걸쳐 추진하여 왔다. LTP사업을 통해 10년 이상 축적된 모니터링 (지상 및 항공 관측)자료와 모델링 기법을 이용하여 오염물질의 이동특성 및 생성 메커니즘을 규명하였으며, 고농도 사례 분석 및 배출원-수용지 관계 분석을 통해 장거리 이동 대기오염물질의 기여도를 추정하였다. 또한, 18차에 걸쳐 한·중·일 3국 관련 전문가들이 모여 장거리이동 대기오염물질 모니터링 및 모델링 분야의 공동연구 결과에 대하여 전문가회의를 개최하였으며, 그에 대한 결과로 연차보고서를 공동으로 발간하였다.

본 연구는 LTP사업의 4단계(Phase 4) 기간 (2013년~2017년) 동안 동북아 대기오염 플륨의 물리·화학적 성상 및 국내 대기질에 영향을 미치는 장거리이동 대기오염물질의 특성을 규명하고자 2013년부터 2017년까지 총 5차 년도 사업으로 진행되고 있다. 금년 3차 년도에는 한·미 협력 국내 대기질 공동조사(KORUS-AQ) 캠페인 기간인 봄철(6월) 과 가을철(11월)에 걸쳐 서해상에서 항공 측정 및 라디오 존데를 활용한 연직기상분포 관측을 실시하였으며, 입자개수농도와 가스상 대기오염물질인 CO, SO₂등의 항목을 관측하였다. 또한 동시에 역궤적 분석을 통해 서해상에서 우리나라로 유입되는 대기오염 플륨의 특성을 분석하였으며, 항공관측이 수행된 한서대학교 태안비행장 인근 파도리 측정소의 지상관측 데이터를 항공관측이 수행된 시간대에 대하여 함께 비교하였다.

대기오염물질의 장거리이동에 관한 각종 연구들 중 대기오염물질들의 배출원-수용지 관계(Source-Receptor Relationship; S-R)에 대한 연구는 한·중·일 3국간 상호 영향을 주고받는 대기오염물질의 양 및 기여도를 정량적으로 파악하는 연구로서 LTP 사업의 주요 이슈이자 동시에 목표였다. 이는 국가 간의 상호영향 등을 정확히 파악하여 동북아시아 지역에서의 대기질 개선을 위한 국가 간 협정체결을 위한 근거자료로서 사용될 수 있기 때문에 그 중요성이 매우 높다. 이러한 대기오염물질의 배출원-수용지 관계를 도출하기 위해서는 대기오염 모델링을 이용한 방법이 가장 적절하고 효과적인 방법이라고 제안되었다. 이에 본 연구에서는 한․중․일 3국이 동일하게 적용하기로 합의한 배출량 자료(CREATE, Comprehensive Regional Emissions inventory for Atmospheric Transport Experiments)를 이용하여 모델링을 수행하였고, 동북아 지역 PM_2.5의 배경 농도 모니터링, 추세 분석 및 배출원-수용지 관계 산정 모델링 비교 연구 등을 통하여 PM_2.5의 장거리 이동 특성과 국가별 영향을 파악하고자 하였다. 또한, 2014년 제17회 한·중·일 LTP 전문가 회의를 통하여 확정된 중국 전역을 포함하는 수정된 8개 모델링 도메인 영역에 대하여 배출원-수용지 모델링 분석을 실시하였으며, 봄(4월), 여름(7월), 가을(10월) 및 겨울(1월) 등 계절에 따른 국·내외 배출원 지역별 기여도를 산정하였다.

(출처 : 본문 서론 10~11p)

Abstract ▼

This study was carried out as the research part of Long-range Transboundary Air Pollutants (LTP) Project among Korea, China and Japan. The aim of LTP project is to enhance the understanding long-range transport of air pollutants in Northeast Asia as well as laying down the foundation of research in

This study was carried out as the research part of Long-range Transboundary Air Pollutants (LTP) Project among Korea, China and Japan. The aim of LTP project is to enhance the understanding long-range transport of air pollutants in Northeast Asia as well as laying down the foundation of research in the region. It ultimately wants to provide science-based information to policy makers. To this end, several activities were performed including ground and aircraft measurement, upper and synoptic atmospheric analysis, and source-receptor relationship modeling.

In 2015 aircraft measurements were conducted during KORUS-AQ campaign period (June) as spring season and November as autumn season. The first aircraft measurement of spring season was performed on 2^nd, 6^th and 13^th of June using KINGAIR-C90GT plane at Hanseo University. In addition, the second aircraft measurement of autumn season was also conducted on November 11^th using same aircraft. The purpose of aircraft measurement was to understand chemical and physical characteristic of transported plume vertically through West Sea. In order to fulfill the purpose, CO, SO₂ and particle number concentration were measured by Ultra High Sensitivity Aerosol Sampler (UHSAS) and FAST-CO, etc. At the same time, meteorological data (temperature, pressure, humidity, and wind speed & direction) at high altitude were monitored by DFM-06 digital radiosonde. Ground site monitoring data at Padori and back trajectory analysis were also carried out to support the aircraft measurement data analysis. Three paths of flight were considered including spiral and vertical flight. Maximum height of plume was from 800 to 900 meters and increasing trend appeared from 600 meters during flight on June 2^nd based on analysis of CO and particle number concentration monitoring. In case of spiral flight on June 13^th, 1800 meters was maximum height of plume and increasing trend of CO and particle number concentration was observed between 1500 and 2000 meters.

It is conducted that meteorological and chemical transport calculation of PM_2.5 concentrations during the whole year of 2013 by Brute Force Method. Source-receptor relationship of PM_2.5 was performed using meteorological and air quality model (WRF-CMAQ model) based on CREATE emission inventory. Modeling domain of source-receptor relationship was decided by 17^th LTP meeting in Korea last year to increase accuracy and performance. The CREATE inventory showed better resolution and improvement than MICS-Asia inventory which underestimated emission of air pollutants from Northeast Asia. Source-receptor results demonstrated thai domestic contribution of PM_2.5 was from 61 % to 75 %, respectively. In particular, domestic contribution of PM_2.5 in Korea was 69 % on July (summer) as maximum and 48 % on January (winter) as minimum. The yearly mean contribution of China on Korea was estimated around 30 %.

(출처 : Abstract 8~9p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 표목차 ... 5
• 그림목차 ... 6
• Abstract ... 8
• Ⅰ. 서론 ... 10
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 12
• 1. 장거리 이동 대기오염물질의 연직분포 특성 분석 ... 12
• 가. 항공관측 개요 ... 12
• 나. 관측방법 및 분석방법 ... 14
• 다. 관측기간 및 경로 ... 15
• 2. 상층 기상 관측 ... 17
• 3. 인위적 기원 PM2.5의 배출원-수용지 관계 산정 ... 18
• 가. 모사기간에 대한 기상장 및 배출량 구성 ... 18
• 나. CMAQ을 이용한 미세먼지 모델링 ... 20
• 다. 도메인 설정 및 S-R 방법론 ... 21
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 25
• 1. 항공 관측을 통한 고도별 대기오염물질 연직분포 특성 분석 ... 25
• 가. 기상 및 지상 관측 자료 분석 ... 25
• 나. 항공관측 사례별 대기오염물질 연직분포 특성 분석 ... 29
• 다. 장거리이동 대기오염물질 농도 장기 관측 결과 분석 ... 33
• 2. 인위적 기원 PM2.5의 배출원-수용지 관계 산정 ... 35
• 가. 기상 기본모사 결과 ... 35
• 나. CREATE 배출목록의 배출량 분석 ... 36
• 다. 대기질 기본모사 결과 ... 38
• 라. Source-Receptor Relationship 평가 ... 42
• Ⅳ. 결론 ... 44
• 참고문헌 ... 47
• 끝페이지 ... 49