• 한국대기환경학회지
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• 제29권3호
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• pp.307-316
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• 2013

The sensitivity of ozone to $NO_x$ and volatile organic compounds (VOCs) emission rates under different ventilation rates and $NO_2-to-NO_x$ emission ratios in a street canyon is investigated using a chemistry box model. The carbon bond mechanism IV (CBM-IV) with 36 gaseous species and 93 chemical reactions is incorporated. $NO_x$ and VOCs emission rates considered range from 0.01 to $0.30ppb\;s^{-1}$ with intervals of $0.01ppb\;s^{-1}$. Three different ventilation rates and three different $NO_2-to-NO_x$ emission ratios are considered. The simulation results show that the ozone concentration decreases with increasing $NO_x$ emission rate but increases with increasing VOCs emission rate. When the emission ratio of VOCs to $NO_x$ is smaller than about 4, the ozone concentration is lower in the street canyon than in the background. On average, the magnitude of the sensitivity of ozone to $NO_x$ emission rate is significantly larger than that to VOCs emission rate. As the $NO_x$ emission rate increases, the magnitude of the sensitivity of ozone to $NO_x$ and VOCs emission rates decreases. Because the ozone concentration is lower in the street canyon than in the background, the increased ventilation rate enhances ozone inflow from the background. Therefore, the increase in ventilation rate results in the increase in ozone concentration and the decrease in the magnitude of the sensitivity of ozone to $NO_x$ and VOCs emission rates when the emission ratio of VOCs to $NO_x$ is smaller than about 4. On the other hand, the increase in $NO_2-to-NO_x$ emission ratio results in the increase in ozone concentration because the chemical ozone production due to the $NO_2$ photolysis is enhanced. In the present experimental setup, the contribution of the change in $NO_2-to-NO_x$ emission ratio to the change in the sensitivity of ozone to $NO_x$ emission rate is larger than that of the change in ventilation rate.

• 한국대기환경학회지
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• 제26권2호
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• pp.161-176
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• 2010

We examined high ozone episodes observed during the intensive measurement periods (11 May~21 June and 30 July~11 August 2009) in the Gulf of Gwangyang. During that period, there were a few events (or days) in which 1 hr averaged ozone concentrations were greater than 100 ppbv. The analysis of ozone budget and photochemical characteristics related to the ozone production was carried out using a photochemical box model. Ozone sensitivity to $NO_x$ and VOCs was also examined in the study area during the measurement period. Diurnal variation of ozone during the episodes was similar to that of odd hydrogen radicals ($HO_2,CH_3O_2$, and $RO_2$), suggesting significant correlation with photochemical production of ozone during the episodes. In general, ozone concentration in the study area during the measurement period was sensitive to VOCs, whereas ozone was sensitive to $NO_x$ under certain conditions. Ozone sensitivity assessment using a radical budget analysis and $NO_x$/VOCs-control strategy was consistent with that using indicator species ($H_2O_2/HNO_3$ ratio).

• 한국환경과학회지
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• 제23권5호
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• pp.861-871
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• 2014

This study analyzes the characteristics of ozone weekend effect(OWE) in Busan. $O_3$ concentration on Sunday was over 10% higher than that on weekdays in all areas except for Kwangbokdong, Taejongdae, and Joadong. Such a difference was higher in the industrial area than in the residential area. $O_3$ generation was facilitated by the decrease in $NO_X$ emission on Sunday in VOC-limited regime where the VOC/$NO_X$ ratio is low. Low NO concentration in the Sunday morning decreased inhibition of $O_3$. NO-$O_3$ crossover time on Sunday was shorter than that on weekdays which in turn extended the accumulated duration of $O_3$. Future studies can include whether the entire Busan is VOCS-limited or the coastal area is VOCS-limited while the inland area is $NO_X$-limited.

• 한국지구과학회지
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• 제42권2호
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• pp.149-163
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• 2021

본 연구에서는 광화학 대기질 모델인 CMAQ을 활용해 화력발전소 배출량 제거에 따른 O3 농도의 변화 특성을 분석하였다. 하동 화력발전소를 대상으로 주변 지역의 O3 농도 변화에 대한 발전소 배출량의 영향을 조사하기 위해 하동 화력발전소의 배출량 제거 전과 후의 CMAQ 수치 모의를 수행하였다. 수치 모의 결과 O3의 주요 전구 물질인 NOx (-18.87%)와 VOCs (-11.27%)의 농도가 감소한 반면에 O3 (25.24%)의 농도는 증가한 것으로 나타났다. 화력발전소 배출량 제거로 인한 NO와 O3 농도의 상대적인 변화를 비교해 본 결과 높은 음의 상관관계(R= -0.72)를 나타내는 것이 확인되었다. 이러한 결과는 O3의 농도 증가가 NO 농도 감소로 인한 O3의 적정 효과 완화로 설명 될 수 있음을 의미한다. 해당 지역의 O3의 농도 증가가 NO의 농도 감소에 주로 영향을 받은 이유는 해당 지역이 VOC-limited (i.e., NOx-saturated) 지역이기 때문으로 분석되었다. 이러한 결과는 특정 지역의 O3의 농도가 단순히 배출량의 증감에 따라 비례하게 나타나지 않을 수 있다는 것을 암시한다. 따라서 화력발전소 배출량 저감 조치로 인한 대기 중 O3 농도 개선 효과를 정확히 예측 및 평가하기 위해서는 지역 별 O3의 생성 및 소멸 기작에 대한 심도 있는 이해가 필요하다.

• 한국대기환경학회지
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• 제23권3호
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• pp.286-296
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• 2007

Ozone creation potentials suited for Seoul metropolitan area was derived by utilizing the PAMS monitoring data and the source inventory. A simple box model with variable height was developed to calculate the incremental reactivity for all the ozone episode days in the year 2003 and 2004. RIR (Relative Incremental Reactivity) was introduced as a measure of contribution to ozone generation in the Seoul metropolitan area. RIR was defined as a function of ratio of VOC to $NO_x$ and therefore it addresses both VOC and $NO_x$ limited regime. For the days that more than 10 monitoring stations out of 27 monitoring station in Seoul recorded the daily maximum ozone concentrations higher than 70 ppb, toluene had the highest RIR value in all the type II and type III PAMS site and m/p-xylene followed with the second highest RIR value. Analyses using MIR (Maximum Incremental Reactivity) and POCP (Photochemical Ozone Creation Potential) instead of RIR also yields dominance of toluene and m/p-xylene in generating ozone concentrations to demonstrate the validity of RIR.

• 청정기술
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• 제28권2호
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• pp.131-137
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• 2022

현재 반도체 공정에서 다양한 by-product 및 미사용 가스가 배출되고 있다. 오염물질을 함유한 배기는 일반적으로 유기, 산, 알칼리, 열, 캐비넷 배기 등으로 분류하며, 각각의 배기 특성에 맞는 대기 방지설비에서 처리 후 배출된다. 유기 배기 물질로서 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound, VOC)은 산소 함유 탄화수소, 유황 함유 계 탄화수소 및 휘발성 탄화수소를 총칭하는 물질이고, 알칼리 배기의 주요성분은 암모니아(NH₃), 수산화테트라메틸암모늄(Tetramethylammonium hydroxide, TMAH)등이 있다. 본 연구의 목적은 유기와 알칼리 배기가스를 동시에 처리하기 위해 직접 연소 및 로 내 온도를 일정하게 유지하여 연소 특성 파악하고 NO_X 저감률을 분석하고자 진행하였다. VOC는 Acetone, IPA(isopropyl alcohol), PGMEA(propylene glycol methyl ether acetate)을 사용하였으며, 알칼리 배기 대표 물질로는 암모니아를 사용하였다. 실험 변수로는 온도와 당량 비(equivalence ratio, ER)로 배기가스 특성을 살펴보았다. 물질별 단독 및 혼합 연소테스트를 진행하였다. VOC 단독 테스트 결과 당량 비 1.4 조건에서 완전 연소가 일어남을 확인하였다. 암모니아는 당량 비 감소에 따라 산소 및 질소산화물의 농도가 감소하였다. 혼합 연소 운전 결과 배기가스 조성 내 질소산화물의 대부분은 일산화질소였으며 이산화질소는 10 ppm 부근으로 검출되었다. 전체적으로 질소산화물의 농도는 반응온도가 증가하면서 산화반응이 활성화되어 감소하는 경향을 나타나지만 이산화탄소의 농도는 증가하는 경향을 확인하였다. 전기열원을 적용한 무 화염 연소 기술을 적용하였을 때 VOC 및 암모니아 연소가 원활하게 일어남으로써 현재 별도로 운전되는 유기 및 알칼리 배기 시스템보다 경제성 및 공간적인 측면에서 장점이 있다고 판단된다.

• 한국환경보건학회지
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• 제49권5호
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• pp.275-288
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• 2023

Background: When basic local governments want to improve their air quality management policies, they need fundamental evidence, such as the effectiveness of current policies or scenario results. Objectives: The purpose of this study is to lay the groundwork for a process to calculate air pollutant reduction from basic local government air quality policies and provide numerical estimates of PM_2.5 concentrations following improved policies. Methods: We calculated the amount of air pollutant reduction that can be expected in the research region based on the Gyeonggi-do Air Environment Management Implementation Plan issued in 2021 and guidelines from the Korean Ministry of Environment. The PM_2.5 concentration variations were numerically simulated using the CMAQ (photochemical air quality model). Results: The research regions selected were Suwon, Ansan, Yongin, Pyeongtaek, and Hwaseong in consideration of population, air pollutant emissions, and geographical requirements. The expected reduction ratios in 2024 compared to 2018 are CO (3.0%), NO_x (7.9%), VOCs (0.7%), SO_x (0.1%), PM₁₀ (2.4%), PM_2.5 (6.1%), NH₃ (0.05%). The reduced PM_2.5 concentration ratio was highest in July and lowest in April. The expected concentration reduction of yearly mean PM_2.5 in the research region is 0.12 ㎍/m³ (0.6%). Conclusions: Gyeonggi-do is now able to quickly provide air pollutant emission reduction calculations by respective policy scenario and PM_2.5 simulation results, including for secondary aerosol particles. In order to provide more generalized results to basic local governments, it is necessary to conduct additional research by expanding the analysis tools and periods.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권2호
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• pp.163-174
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• 2020

미세먼지 등 대기오염이 일상화되고 국민 건강을 위협하면서 육상뿐만 아니라 해상 선박에서 발생하는 대기오염물질에 대한 관리 필요성이 대두되고 있다. 이에 본 연구는 선박 배출량 현황을 바탕으로 해양경찰 업무 중심의 선박 대기오염물질 점검 실태를 진단하고 배출 저감을 위한 국가 관리 대책을 제안한다. 최근 국립환경과학원(NIER, 2018)에 따르면 선박에서 배출된 총량(CO, NOx, SOx, TSP, PM10, PM2.5, VOCs, NH₃, BC)은 국내 전체 발생량의 6.4 %로 나타났고, 이 중 NOx는 13.1 %, SOx는 10.9 %, 미세먼지(PM10/PM2.5)는 9.6 %를 차지하고 있다. 선박 발생량 중에서는 국내외 입출항 화물선이 50.6 %로 가장 많은 배출을 보였고, 어선의 배출 비율도 42.6 %로 적지 않음을 알 수 있었다. 지역적으로 해양경찰 관할 5개 권역을 기준으로는 부산항, 울산항을 포함한 남해권 44.1 %와 광양항, 여수항을 포함한 서해권 24.8 % 순으로 배출이 많았다. 해양경찰은 대기오염물질 관리를 위해 승선 점검을 통한 선박 배출 상황을 관리하고 있지만, 각종 배출 장치의 가동이나 연료유 기준 등의 실측에는 많은 시간과 노력이 필요하고, 또한 선박의 바쁜 운항스케줄에 따른 제약으로 대부분 서류상의 점검으로 진행됨으로써 관리에 한계가 있다. 따라서 선박 대기오염물질 관리를 위해서는 대기오염물질 발생을 실측 점검으로 바꾸도록 규제를 강화하고 해경 함정 등을 활용한 해역별 모니터링 시스템을 구축하여 실질적 현장 데이터에 기초한 관리가 이뤄지도록 하는 한편, 장단기적으로 환경친화적 선박 도입을 위한 기술 개발과 법·제도적 지원이 필요하다.