초록 ▼

1. 연구의 필요성

1960년 Went는 식물에서 방출되는 휘발성 유기물질들 특히 monoterpenoids (C₁₀H₁₆)가 여름철 광화학 반응을 통해 에어로졸을 생성하는 가능성을 제시하였다. 또한 이를 이미 르네상스 시대 레오나르도 다빈치가 기술하고 이후 역사적인 문헌에서 자주 언급되는 여름철 산림지역에서 흔히 나타나는 “Blue Haze”의 원인이라고 기술한바 있다. 이러한 Went의 가정 이후 많은 대기화학자들이 자연기원 휘발성 유기화합물 Biogenic Volatile O

1. 연구의 필요성

1960년 Went는 식물에서 방출되는 휘발성 유기물질들 특히 monoterpenoids (C₁₀H₁₆)가 여름철 광화학 반응을 통해 에어로졸을 생성하는 가능성을 제시하였다. 또한 이를 이미 르네상스 시대 레오나르도 다빈치가 기술하고 이후 역사적인 문헌에서 자주 언급되는 여름철 산림지역에서 흔히 나타나는 “Blue Haze”의 원인이라고 기술한바 있다. 이러한 Went의 가정 이후 많은 대기화학자들이 자연기원 휘발성 유기화합물 Biogenic Volatile Organic Compounds: BVOCs)의 배출량을 산정하고 대기로 배출된 이후의 광화학 산화과정에 대한 이해를 높이기 위한 연구를 지속적으로 수행하여왔다. 이러한 연구의 결과로 1988년 William Chameides의 연구팀은 Science지에 광화학 오존 생성에 BVOCs의 중요성을 지적하는 논문을 발표하였다. 산림에 둘러쌓인 미국 조지아주의 수도 아틀란타에서 광화학적으로 생성되는 오존을 제어하기 위한서 정책을 수립할 때 BVOCs의 기여를 고려하지 않을 경우 (여기서는 특별히 isoprene, C₅H₈) 심각한 부작용이 초래될 수 있음을 보고하였다. 광화학 오존에 대한 이와 같은 이정표적인 발견이후 지난 20년 이상 미국 및 유럽을 포함하여 최근에는 일본과 중국에서도 BVOCs의 배출 및 이의 광화학 산화 과정에 대한 연구를 통해 국지적으로 또 더 나아가 전 지구적 대기질 변화에 미치는 영향을 이해하기 위한 노력이 꾸준히 증가하고 있다. 전 지구적인 관점에서는 자연기원의 휘발성 유기물질의 배출량이 인위적 기원의 휘발성 유기물질 배출량의 10배 이상에 달하며 반응성 지표로 비교할 때 BVOCs의 광화학 반응성이 일반적으로 높이 나타나기 때문이다.

또한 2000년 이후 기후변화가 지구환경 문제의 가장 중요한 이슈로 대두되며 오존은 단수명 기후변화 유발물질로 지목되어 그 전구물질인 BVOCs에 대한 관심이 더욱 증가하였다, BVOCs는 또한 에어로졸의 전구물질이므로 이들에 의한 에어러졸 생성을 이해하기 위한 연구는 이미 90년대 이후 대기 화학의 핵심 연구주제로 부각되었다. 따라서 단수명 기후변화 유발물질인 오존과 에어로졸의 전구기체로 BVOCs의 중요성이 인정되어 이들의 대기중 변화 기작을 이해하기 위해 실험실 수준에서부터 다양한 환경의 야외관측에 이르는 연구가 활발하게 진행 중이다. 하지만 현재 이에 대한 이해는 매우 부족한 상황이다. 지금까지 알려진 자연적 유기화합물의 대기 중 광화학 과정과 이에 의한 오존과 에어로졸 생성에 대한 모식도를 그림 1에 나타내었다.

(출처:본문 1. 연구의 필요성 p.11)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• 그림목차 ... 5
• 표목차 ... 9
• 1. 연구의 필요성 ... 11
• 2. 연구 목표 및 내용 ... 15
• 가. PTR-MS, OH Reactivity 등을 활용한 산림지역 BVOCs 농도 분포 및오존 생성 원인규명, UWCM box model을 이용한 OH radical 양 산정 ... 15
• 나. WRF-Chem 모델링을 통한 BVOCs의 오존 생성량 및 SOA 생성량 파악 ... 16
• 다. 정확한 산림지역 오존 생성량 파악을 위해 vertical profile을 활용한 산림 흡착 오존량 파악 ... 16
• 라. peroxides, PAN, HONO 분석 ... 16
• 마. 산림지역의 PM1.0 유기에어로졸의 이온 성분 분석 ... 16
• 바. OC/EC 분석을 통한 산림지역 탄소성에어로졸 성분 분석 ... 17
• 3. 연구 방법 ... 18
• 가. BVOCs 관측을 위하여 태화산에 설치된 high sensitivity proton-transfer-reaction mass spectrometry (PTR-MS) 기기의 상태점검 및 최적화 ... 18
• 나. 공분산 방식을 이용한 생태계 스케일의 BVOCs flux 측정 ... 19
• 다. Relaxed Eddy Accumulation 방식을 이용한생태계 스케일의 BVOCs flux 측정 ... 20
• 라. PTR-MS를 이용한 산림 내 와 산림 밖에서의 BVOCs와 이의 산화물의 측정 ... 22
• 마. 화학반응 메커니즘 모델을 이용한 광화학 오존 생성 평가 ... 23
• 바. 광화학반응 연관물질 거동파악 및 오존과의 상관성 분석 ... 23
• 사. OC, EC 분석 ... 24
• 아. PILS-Inorganic ion 분석 ... 25
• 자. peroxide 측정 ... 26
• 차. HONO 측정 ... 28
• 카. PAN 측정 ... 29
• 4. 연구 결과 및 내용 ... 31
• 4.1 개요 ... 31
• 4.2 2013년 관측 결과 ... 34
• 4.2.1 2012년 계절-높이별 O3, CO, SO2, NO, NO2 농도 분포 ... 34
• 4.2.2 2013년 전체 관측 기간에 대한 O3, CO, SO2, NO, NO2 농도 분포 ... 37
• 4.2.3 2013년 전체 관측 기간에 대한 기상 요소 양상 ... 45
• 4.2.4 VOCs ... 48
• 4.2.5 OC, EC ... 102
• 4.2.6 PAN ... 107
• 4.2.7 HNO3, HONO ... 123
• 4.2.8 PILS-ion ... 131
• 5. 요약 및 결과 ... 135
• 1) 전체 기간에 대한 O3, CO, SO2, NO, NO2, 계절 별 농도 분포 ... 135
• 2) 전체 기간에 대한 높이별 O3, CO, SO2, NO, NO2, 농도 분포 ... 142
• 3) 5~6월, 8월 VOCs 측정 결과 ... 147
• 4) 5~6월, 8월 OC, EC 측정 결과 ... 151
• 5) 5~6월 PAN 측정 결과 및 높이별 농도 분포 ... 154
• 6) 전체 기간에 대한 O3과 SO2, 5~6월 PAN deposition velocity ... 159
• 6) HONO의 HOx 라디칼 생성 기여도 ... 160
• 참여 연구원 ... 163
• 끝페이지 ... 163