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미세먼지 모의 능력 개선을 위한 대기경계층 심화 연구

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Academic year: 2021

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사단법인 한국환경과학회 2020년 정기총회 및 학술논문발표회 프로그램 70

-ONA5)

미세먼지 모의 능력 개선을 위한 대기경계층 심화 연구

조유진 ․ 이효정1)․ 조현영1)․ 김종민 ․ 김철희 부산대학교 대기환경과학과, 1)부산대학교 환경연구원

1. 서론

최근 중국의 배출저감 정책으로 인해 2014년 대비 2016년 SO2와 NOx 배출량은 각각 약 34%, 11% 감소한 것으로 나타났으며(Zheng et al., 2018), 풍하측에 위치한 한국은 중국발 장거리 수송 미세먼지의 영향을 크게 받으므로 중국의 배출 저감에 따른 우리나라의 미세먼지 성분 특성 또한 변화하게 된다. 한편, 모든 기상현상들 과 오염물질의 이동과 확산은 대부분 대기경계층 내에서 급속하게 변화하므로 대기질 모델링에 있어 정확한 대 기경계층 모의는 대기질 예측의 정확도를 높이는 데 중요한 요인이다(문난경 외, 2011). 본 연구에서는 고농도 사례의 미세먼지 무기이온 성분 특성 및 추세를 분석하고 모델 내의 대기경계층고도가 미세먼지 농도 모의에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

2. 자료 및 방법

백령도와 수도권 대기질 집중측정소에서 관측된 미세먼지 성분 자료를 이용하여 2013년부터 2017년까지 5 년간의 배경농도지역과 도심지의 미세먼지 성분 특성과 추세를 분석하였다. 또한 대기경계층 고도에 따른 대기 질 농도, 특히 질산염 농도와의 관계를 분석하기 위해 WRF 모델의 다양한 PBL scheme을 적용하여 그 결과를 비교 ․ 분석하였다.

3. 결과 및 고찰

대기질 집중측정소에서 관측된 미세먼지 성분자료를 분석해본 결과, 백령도의 경우 2015년 이후 질산염 농 도가 크게 증가하고 황산염 농도는 감소하여 미세먼지를 구성하는 무기이온 성분의 추세 변화를 확인하였다. 한편, PM2.5 농도가 ‘좋음(<15 ㎍/m3)’ 수준의 저농도 사례에 비해 ‘나쁨(>35 ㎍/m3)’ 이상의 고농도 사례에서 질 산염의 비율이 두 배 이상 증가하여 가장 많은 비율을 차지하는 성분으로 나타났다. PM2.5 고농도 사례 시 가장 중요한 성분인 질산염의 모의에는 야간잔류층에서의 과정이 중요하게 작용하며, 이를 분석하기 위해 여러 PBL scheme을 적용한 WRF 모델링 결과와 관측 값을 비교한 결과, 대부분의 PBL scheme이 야간의 PBL 고도를 매 우 과소모의 하였다. 각 scheme에 따른 PM2.5와 무기이온 성분 농도 또한 다양하게 나타났는데, PBL이 낮게 모 의 된 경우 확산효과가 억제되어 고농도를 모의한 경우와 PBL 위의 플룸을 경계층내로 진입하지 못하게 하여 저농도를 모의한 경우 모두 확인하여 플룸의 고도와 PBL 고도의 복합적인 관계를 확인하였다. 향후 연구에서 는 이러한 복합적인 과정을 심도있게 분석하여 대기경계층 모의 개선을 통해 미세먼지, 특히 질산염 농도 모의 결과를 향상시키고자 한다.

4. 참고문헌

문난경, 김순태, 서지현, 2011, PBL scheme에 대한 WRF-CMAQ 민감도 분석, 한국대기환경학회지, 27(6), 791-804.

Zheng, B., Tong, D., Li, M., Liu, F., Hong, C., Geng, G., Li, H., Li, X., Peng, L., Qi, J., Yan, L., Zhang, Y., Zhao, H., Zheng, Y., He, K., and Zhang, Q., 2018, Trends in China's anthropogenic emissions since 2010 as the consequence of clean air actions, Atmos. Chem. Phys., 18, 14095-14111.

감사의 글

본 논문은 2020년 교육부 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구 사업임(No. 2020R1I1A 2075417).

참조

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