The Journal of the Korea Contents Association (한국콘텐츠학회논문지)

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Study of the Emission Correcting Methods Using Source-receptor Relationship and Satellite Observing Data

배출원-수용지 관계와 위성 관측자료를 이용한 배출량 개선 방법에 대한 연구

  • 최원준 (국립환경과학원 환경위성센터) ;
  • 정부전 (건국대학교 신기술융합학과)
  • Received : 2019.02.07
  • Accepted : 2019.03.06
  • Published : 2019.03.28
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Abstract

With the development of remote sensing technology, it becomes possible to measure the trace gas concentration by satellites, so the ministry of environment is executing 152.5 billion-won to develop the geostationary orbital environment monitoring satellite and ground segment. A variety of contents for the application to utilize environmental satellite has been sought to increase the benefits. This study is for the improvement the accuracy of emission inventories, to correct emission amount with top-down method using the satellite observing data instead of bottom-up method. Two methodologies to estimate $NO_2$ emission were analyzed, one is ignoring $NO_2$ transportation effect(method-1), and the other is considering transportation effect(method-2) with source-receptor relationship equation, and the results were compared. The methodology of this study can be applicable all components which are observed from satellites.

원격탐사 기술 발달로 대기 중 미량기체 농도 측정이 가능하게 됨에 따라 환경부는 1,525여억원을 투입하여 정지궤도 환경위성과 운영 기반을 구축하고 있다. 또한, 막대한 비용이 투입되는 환경위성의 편익을 높이기 위해 활용을 위한 다양한 콘텐츠를 개발하고 있다. 본 연구는 위성 활용을 위한 배출량 정확도 개선 연구로, 현재 상향식 방식으로 산정되고 있는 배출량을 위성에서 관측된 자료를 이용하여 하향식 방식으로 정확도를 개선하는 연구를 수행하였다. $NO_2$ 배출량 개선을 위해 두 가지 방법론을 분석하였으며, 하나는 $NO_2$의 이동을 고려하지 않은 방법(method-1), 다른 하나는 $NO_2$의 이동 영향을 반영하기 위해 배출원-수용지 관계식을 도입(method-2)한 방법으로 상호 결과를 비교하였다. 해당 방법론은 본 연구에서 대상물질인 $NO_2$ 뿐만 아니라 위성에서 관측되는 대기오염물질 전부에 적용 가능할 것으로 판단된다.

Keywords

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그림 1. EMEP 방법을 이용한 배출원-수용지 관계 모의도

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그림 2. 수도권 지역 NO2 농도 자체 및 외부 기여율 (상) Case 1, (하) Case 2.

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그림 3. εa 값에 따른 배출량 변화 (상) Case 1, (하) Case 2.

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그림 4. 수도권 지역의 NO2 일 배출량 (상) Case 1, (하) Case 2.

표 1. 하향식 배출량 시범 산정을 위한 사례 기간

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표 2. NOx 배출량의 불확실성

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References

  1. Won Jun Choi, Kyung-Jung Moon, Jongmin Yoon, Ara Cho, Sang-kyun Kim, Seounghoon Lee, Dai ho Ko, Jhoon Kim, Myung Hwan Ahn, Deok-Rae Kim, Sang-Min Kim, Ji-Young Kim, Dennis Nicks, and Jeong-Su Kim, "Introducing the geostationary environment monitoring spectrometer," Journal of Applied Remote Sensing, Vol.12, No.4, 2018. doi:10.1117/1.JRS.12.044005
  2. P. F. Levelt, E. Hilsenrath, G. W. Leppelmeier, G. H. J. Van den Oord, P. K. Bhartia, J. Tamminen, J. F. De Hann, and J. P. Veefkind, "The Ozone Monitoring Instrument," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol.44, No.5, pp.1199-1208, 2006. https://doi.org/10.1109/TGRS.2006.872336
  3. http://mirador.gsfc.nasa.gov/
  4. K. F. Boersma, D. J. Jacob, M. Trainic, Y. Rudich, I. DeSmedt, R. Dirksen, and H. J. Eskes, "Validation of urban NO2 concentrations and their diurnal and seasonal variations observed from the SCIAMACHY and OMI sensors using in situ surface measurements in Israeli cities," Atmos. Chem. Phys., Vol.9, pp.3867-3879, 2009. https://doi.org/10.5194/acp-9-3867-2009
  5. V. Sheel, S. Lal, A. Richter, and P. Burrows, "Comparison of satellite observed tropospheric NO2 over India with model simulations," Atmos. Environ., Vol.44, pp.3314-3321, 2010. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2010.05.043
  6. A. Richter, J. P. Burrows, H. N. B. C. Granier, and U. Niemeier, "Increase in tropospheric nitrogen dioxide over China observed from space," Nature, Vol.437, pp.129-132, 2005. https://doi.org/10.1038/nature04092
  7. R. J. Van der A, H. Eskes, K. F. Boersma, T. P. C. van Noije, M. Van Roozendael, I. De Smedt, D. H. M. U. Peters, and E. W. Meijer, "Trends, seasonal variability and dominant NOx source derived from a ten year record of NO2 measured from space," J. geophys. Res., Vol.113, 2008. https://doi.org/10.1029/2007JD009021
  8. 국립환경과학원, 기후변화에 따른 대기환경 영향 평가 모델 선정 연구, 국립환경과학원 연구과제 최종보고서, 2007.
  9. 국립환경과학원, 기후 및 대기환경 통합시스템 구축 및 운영(III), 국립환경과학원 연구과제 최종보고서, 2010.
  10. D. Byun and J. K. S. Ching, Science Algorithms of the EPA Models-3 Community Multiscale Air Quality (CMAQ) Modeling System, United States Environmental Protection Agency Rep. EPA-600/R-99/030, United States Environmental Protection Agency, 1999.
  11. D. Schaub, D. Brunner, K. F. Boersma, J. Keller, D. Folini, B. Buchmann, H. Berresheim, and J. Staehelin, "SCIAMACHY tropospheric NO2 over Switzerland: Estimates of NO2 lifetimes and impact of the complex Alpine topography on the retrieval," Atoms. Chem. Phys., Vol.7, pp.5971-5987, 2007. https://doi.org/10.5194/acp-7-5971-2007
  12. Il-Soo Park, Won-Jun Choi, Tae-Young Lee, Suk-Jo Lee, Jin-Seok Han, and Cheol-Hee Kim, "Simulation of long-range transport of air pollutants over Northeast Asia using a comprehensive acid deposition model," Atmos. Environ., Vol.39, pp.4075-4085, 2005. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.03.038
  13. http://airemiss.nier.go.kr/
  14. 국립환경과학원, 국가 대기오염물질 배출량 기초자료구축을 위한 표준업무절차서- 2015년 배출량 기준 -, 2018.
  15. 국립환경과학원, 대기오염물질 배출자료 신뢰도 향상 및 통합 인벤토리 개선 연구, 국립환경과학원 연구과제 최종보고서, 2017.
  16. R. V. Martin, D. J. Jacob, K. Chance, T. P. Kurosu, P. I. Palmer, and M. J. Evans, "Global inventory of nitrogen oxide emissions constrained by space-based observations of NO2 columns," J. Geophys. Res., Vol.108, Issue.D17, 2003. https://doi.org/10.1029/2003JD003453
  17. 국립환경과학원, 동북아 대기오염 감시체제 구축 및 환경보전협력사업(XI), 국립환경과학원 연구과제 최종보고서, 2010.
  18. 국립환경과학원, 환경위성을 활용한 기후변화 및 대기환경 감시(II), 국립환경과학원 연구과제 최종보고서, 2011.
  19. 국립환경과학원, 환경위성을 활용한 기후변화 및 대기환경 감시(III), 국립환경과학원 연구과제 최종보고서, 2012.
  20. D. G. Streets, T. C. Bond, G. R. Carmichael, S. D. Fernandes, Q. Fu, D. He, Z. Klimont, S. M. Nelson, N. Y. Tsai, M. Q. Wang, J. H. Woo, and K. F. Yarber, "An inventory of gaseous and primary aerosol emissions in Asia in the year 2000," J. Geophys. Res., Vol.108, Issue.D21, 2003. https://doi:10.1029/2002JD003093