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Ⅳ. 연구 결과
한국형 대기질 수치모형은 대기오염 현상 모사를 목적으로 자체 개발된 세계수준의 대기질 수치 모형과 자료 동화 시스템이라 정의하는데, 세부정의는 다음 같다.
▶ 한국에 맞게 자체 제작된 프로그램에 세계 최첨단 단위 모듈들을 접목시킨 모형
▶ 우리나라의 모델링 자원(지면/인공위성 관측자료, 수치 기상예보, 한국의 물리화학적 특성)에 근거한 모형
▶ 미세먼지와 오존 예보와 젓앙 및 지방 정부 대기질 관리 정책 수립 등에 사용을 국가가 지정한 모형
▶ 모형 개발, 관리, 보급 등을 장기적으로 국가

Ⅳ. 연구 결과
한국형 대기질 수치모형은 대기오염 현상 모사를 목적으로 자체 개발된 세계수준의 대기질 수치 모형과 자료 동화 시스템이라 정의하는데, 세부정의는 다음 같다.
▶ 한국에 맞게 자체 제작된 프로그램에 세계 최첨단 단위 모듈들을 접목시킨 모형
▶ 우리나라의 모델링 자원(지면/인공위성 관측자료, 수치 기상예보, 한국의 물리화학적 특성)에 근거한 모형
▶ 미세먼지와 오존 예보와 젓앙 및 지방 정부 대기질 관리 정책 수립 등에 사용을 국가가 지정한 모형
▶ 모형 개발, 관리, 보급 등을 장기적으로 국가가 관리하고 지원 모형
한국형 대기질 수치모형은 수치예보 모형과 재해석 모형을 포괄하는 개념으로, 구체적 한국형 대기질 수치모형의 개발목표는 다음과 같다.
▶ 정확성, 상세성, 수치효율 면 에서 세계적 수준의 대기질 수치 예보 및 재해석 모형 개발
▶ 우리나라 및 주변지역에 자료동화 상세 대기질 예보(격자크기 3~9 km 이하) 구현
▶ 우리나라가 운영하는 인공위성의 관측자료의 이용 극대화로 대기오염물질 젓장거리 이동 파악, 대기질 예보와 배출량 산정 등을 지원하는 모형 개발
▶ 화학과 이동 결합현상( coupled chemistry and transport phenomena ) 모델링에 세계적 수준의 전문가 양성

본 연구에서 제안하는 대기질 수치 모형은 대기 확산/이동/광화학반응/침착 모형을 엔진으로 하고, 미기상인자산출, 건조침착속도, 배출량 처리 등 입력자료 생성기, 모사결과처리, 모형해석기능 등 출력자료 가공기, 불확도분석, 감도분석, 계수종 등을 이용해서 모형을 해석하는 모형해석기, 측정자료를 이용한 자료동화와 혼성예보 시스템 등으로 구성된다.

한국형 수치 모형 사업단의 형태는 다음과 같이 네가지 형태로 구분할 수 있다.
▪ 1안) 국립환경 과학원 혹은 유사 국가연구소 내 “전문부서”
▪ 2안) 환경부 산하 독립 연구법인
▪ 3안) 대학부설 연구센터
▪ 4안) 미래부 등의 연구사업단내 연구단

한국형 대기질 수치 모형 사업단의 형태에 따른 장단점은 <표 1>과 같다. 한국형 대기질모형 개발은 장기 국가사업으로 안정적 재정지원과 높은 위상 보장이 필요하다, 따라서, 연구용역(3안, 4안) 보다는 전문사업단(1안과 2안)이 추천된다.

그러나 전문사업단 설치에는 많은 행정적 부담과 더불어서 많은 시간과 노력이 소요되므로 1∼3년간은 연구용역 형태로 진행한 후에 전문사업단 설치가 현실적 대안이다. 연구용역형태로 진행하는 경우는 우리나라의 대기질 수치 모형관련 전문가가 폭 넓게 참여하여 전문인력 양성은 물론 모형 전문성을 한 단계 높이는 계기가 되도록 하여야 한다.

한국형 모형은 모형 개발(4년), 모형 실증화(3년), 모형의 다양화(3년) 등 3단계 과정을 거쳐서 개발된다. 2단계가 완료되면 개발된 모형이 현업 대기질 예보 및 대기작용 분석에 본격적으로 사용될 수 있는데, 2단계까지의 단계별 추진 전략은 다음과 같다.

1단계 : 모형 개발 및 시운전 (기간 4년 ; 2017년 ∼ 2020년)
▶ 2017년 : 한국형 대기질 모형분석 연구단(가칭) 발족
▶ 2018년 : 모형 원형 개발 및 배출량/기상 생성 모듈 개발
▶ 2019년 : 배출량/기상 생성 모듈과 대기작용 물리/화학 모듈 시험
▶ 2020년 : 한국형 대기질 수치모형 시험 운영 및 성능평가

2단계 : 모형 운영 및 실증화 (기간 3년 ; 2021년 ∼ 2013년)
▶ 한국형 대기질 수치 모형 현업적용 평가와 수정 보완
▶ 한국형 대기질 수치 모형의 해석기능 추가 및 강화
▶ 정지궤도 위성 관측을 이용한 자료동화시스템 시험 운영 및 개선
▶ 우리나라 수치예보 자료생성(국가 대기질 예보센터에 제공)
▶ 국제협력(LTP, EANET)에 한국형 모형으로 참가
한국형 대기질 수치모형의 1단계와 2단계 추진 사업안은 <표 2>와 같다.
한국형 대기질 수치모형의 단계별 예산안은 <표 3>과 같다.

모형 개발 운영 환경조성은 대기질 수치ㆍ모형 플랫폼을 조성하고 모형간의 비교를 통해서 지속적 모형개발을 추진하는 사업이다. 모형 플랫폼은 입력자료 생성, 복수 대기질 예보모형 구동, 모형 출력자료 해석을 일괄적으로 수행하는 전산 하드웨어 및 소프트웨어이다. 기존에는 복수모형이 별도의 입력자료를 가지고 구동을 하고 별도로 출력하는 개별 시스템이었는데, 대기질 수치 모형 플랫폼은 이를 통합하여 검증되고 통일된 입력자료로 복수 모형을 구동하고 모형결과를 일괄적으로 처리하는 시스템이다.

( 출처 : 요약문 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 참 여 연 구 진 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 10
• 표목차 ... 14
• 그림목차 ... 16
• 1. 서론 ... 18
• 1.1. 연구배경 및 연구목적 ... 18
• 1.2. 연구추진방법 ... 21
• 2. 국내적용 대기질 모형의 문제점 조사 ... 22
• 2.1. 기준성 오염물질 ... 22
• 2.1.1. 서울 도시대기 측정소 정합도 분석 ... 22
• 2.1.2. 미세먼지 예보 정확도 평가 ... 23
• 2.2. 미세먼지 성분 농도 정합도 평가 ... 26
• 2.3. 국외 예보모형과 비교 검토 ... 27
• 2.3.1. 유럽지역 ... 27
• 2.3.2. 국내 ... 28
• 2.4. 대기질 모형의 문제점과 개선 방향 ... 28
• 3. 한국형 대기질 수치모형의 개념정리 ... 32
• 3.1. 한국형 대기질 수치 모형의 정의 ... 32
• 3.2. 한국형 대기질 수치모형의 개발 목표 ... 32
• 3.3. 한국형 대기질 수치 모형 개발범위 ... 33
• 4. 한국형 대기질 수치모형 주요 개발 내용 ... 34
• 4.1. 배출량 프로세싱 시스템 개발 ... 34
• 4.1.1. 배출량 프로세싱 시스템 개발 배경 및 필요성 ... 34
• 4.1.2. 배출 프로세싱 시스템 개발 목표 및 범위 ... 36
• 4.1.3. 배출 프로세싱 시스템 개발 내용 및 방법 ... 37
• 4.1.4. 배출 프로세싱 시스템 개발 기간 ... 38
• 4.1.5. 예상결과물 ... 39
• 4.2. 대기질 모형 입력 기상인자 산정 모듈 개발 ... 39
• 4.2.1. 대기질 모형 입력 기상인자 산정 모듈 개발 필요성 ... 39
• 4.2.2. 연구 방법, 내용 및 추진 전략 ... 42
• 4.2.3. 연구 기간 및 소요 자원 ... 44
• 4.2.4. 예상 결과물 ... 45
• 4.3. 모형 프레임 워크 개발 ... 45
• 4.3.1. 모형 프레임 워크 개발 범위와 방향 ... 45
• 4.3.2. 모형 프레임 워크 주요 개발 내용 ... 48
• 4.3.3. 모형 프레임 워크 개발 기간 및 소요자원 ... 54
• 4.3.4. 예상 결과물 ... 54
• 4.4. 화학 및 비균질 과정 모사 ... 55
• 4.4.1. 서론 ... 55
• 4.4.2. 기체화학 ... 56
• 4.4.3. 에어로졸 다이나믹스 ... 59
• 4.4.4. 기체/입자 분배 ... 61
• 4.4.5. 건식 및 습식 침적 ... 63
• 4.4.6. 활용 분야 ... 65
• 4.5. 모형 결과해석 및 기여도 산정 모듈 개발 ... 68
• 4.5.1. 기여도 산정 방법 ... 68
• 4.5.2. 기여도 분석의 복잡성 ... 74
• 4.5.3. 우리는 어디에 기여도 분석이 필요한가 ... 75
• 4.5.4. 대기질 모사결과 분석 방법 ... 76
• 4.5.5. 종합 패키지 마련 및 관리 ... 79
• 4.6. 자료동화 및 혼성 예보 ... 80
• 4.6.1. 서론 ... 80
• 4.6.2. 개발 필요성 ... 81
• 4.6.3. 연구 방법 및 내용 ... 82
• 4.6.4. 추진 전략 ... 87
• 4.6.5. 연구 기간 및 소요 자원 ... 87
• 4.6.6. 예상 결과물 및 예보 정확도 향상 ... 89
• 5. 한국형 대기질 수치모형 개발 추진안 ... 92
• 5.1. 국내외 대기질 수치 모형 개발과 운영 사례 ... 92
• 5.1.1. 미국의 대기질 수치모형 개발과 운영 사례 ... 92
• 5.1.2. 유럽의 대기질 수치모형 개발과 운영 사례 ... 93
• 5.1.3. 프랑스의 대기질 수치모형 개발과 운영 사례 ... 97
• 5.1.4. 한국 기상수치예보 모델 ... 98
• 5.2. 한국형 대기질 수치모형 추진체계안 ... 100
• 5.2.1. 한국형 대기질 수치 모형 개발 기간 및 예산 ... 100
• 5.2.2. 사업단 형태 ... 101
• 5.3. 한국형 대기질 수치모형 개발의 단계별 추진전략안 ... 102
• 5.4. 한국형 대기질 수치모형 개발 단계별 추진 사업안 ... 103
• 5.5. 한국형 대기질 수치모형 개발단계별 소요 예산안 ... 104
• 6. 결론 ... 106
• 7. 활용방안 및 향후계획 ... 108
• 8. 참고문헌 ... 110
• 끝페이지 ... 110