초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 기존의 라이다 기술에 분광(Spectroscopy) 분석 기술을 접목하여 고도별 초미세먼지의 혼합상태, 분포, 물리적 및 광학적 특성뿐만 아니라 그에 수반되는 고도별 SO₂, NOx, O₃ 등 가스상 오염물질의 농도를 산출할 수 있는 라만-분광 라이다 시스템을 개발하는 것이다. 이를 위하여 시스템 구축을 위한 광학시뮬레이션 수행, 실제 시스템 구축, 분석 방법을 개발하여 초미세먼지의 기원과 입자상 및 가스상 오염물질의 상호 반응에 따른 특성 변화를 고도분포를 포함하

□ 연구개요
본 연구는 기존의 라이다 기술에 분광(Spectroscopy) 분석 기술을 접목하여 고도별 초미세먼지의 혼합상태, 분포, 물리적 및 광학적 특성뿐만 아니라 그에 수반되는 고도별 SO₂, NOx, O₃ 등 가스상 오염물질의 농도를 산출할 수 있는 라만-분광 라이다 시스템을 개발하는 것이다. 이를 위하여 시스템 구축을 위한 광학시뮬레이션 수행, 실제 시스템 구축, 분석 방법을 개발하여 초미세먼지의 기원과 입자상 및 가스상 오염물질의 상호 반응에 따른 특성 변화를 고도분포를 포함하여 실시간 연속적으로 수행할 수 있는 분석 기법을 완성하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
- 본 연구의 대상 가스상 오염물질인 SO₂, NOx 등에 대한 라만 산란 파장대에 대한 선행연구 조사와 자료 수집으로 532 nm의 레이저 광이 sulphur dioxide(SO₂)의 라만 산란으로 인하여 567 nm, carbon dioxide (CO₂), Nitrogen dioxide(NO2)는 각각 570 (1245 cm^-1), 574 (1331 cm^-1) nm로 파장 변이 발생됨을 확인
- ZEMAX 광학시뮬레이션을 수행하여 분광 시스템과 산란 신호 수신을 위한 망원경,광섬유 등 각 부품들의 위치를 사전에 정확히 파악하고 선정하여 제작시 비용 및 제작 시간, 오류 발생을 최소화
- 광학 시뮬레이션을 통한 설계를 바탕으로 기존의 다파장 라만 라이다 시스템에 분광 라이다 시스템을 구축
- 라만 해석 방법에 기초하여 가스상 물질의 농도를 산출할 수 있는 분석 알고리즘을 개발
- 구축된 시스템을 이용한 대기 관측 및 분석을 수행하여 결과를 산출하고 정확도를 확인하기 위한 검증 및 보정 작업을 진행

□ 연구개발결과의 중요성
- 라만 분광 라이다 시스템의 구축은 (초)미세먼지와 황사를 포함하는 입자상 및 가스상 오염물질의 동시 관측을 통한 국내 대기 환경의 3차원 입체 관측 시스템 구축의 기반을 마련하여 지상관측에만 제한되던 입자상 및 가스상 오염물질 상호작용에 의한 분석을 실시간으로 상층고도까지 확장할 수 있어 오염물질의 장거리 이동 중 특성 변화에 대한 진보된 연구결과를 산출할 수 있을 것이다. 또한, 개발된 시스템으로부터 산출되는 관측 데이터는(초)미세먼지 예보를 위한 중요한 기초자료로 활용되어 예보의 정확성을 높이는데 기여할 것이다. 또한, 향후 동북아시아 지역 오염물질의 실시간 감시에 중요한 역할을 하게 될 정지궤도 위성 자료 검보정에 유용하게 활용될 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1.1 본 연구의 필요성 ... 3
• 1.2 연구개발의 최종목표 ... 3
• 1.3 세부 연구 목표 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2.1. 가스상 오염물질의 라만 산란 연구 ... 4
• 2.2 광학 시뮬레이션을 통한 분광 라이다 시스템 설계 ... 5
• 2.3. 분광 라이다 구축 ... 5
• 2.4. 분석 알고리즘 연구 ... 6
• 2.5. 테스트 관측 수행 및 비교 분석 ... 7
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 8
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8