• 제목/요약/키워드: 대기오염 물질

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계절별 데이터와 농도별 데이터의 학습에 대한 LSTM 기반의 PM2.5 예측 모델 성능 평가 (Performance Evaluation of LSTM-based PM2.5 Prediction Model for Learning Seasonal and Concentration-specific Data)

  • 정용진;오창헌
    • 한국항행학회논문지
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    • 제28권1호
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    • pp.149-154
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    • 2024
  • 미세먼지에 대한 연구는 실시간으로 발전하고 있으며, 예측 모델의 정확도를 향상시키기 위해 다양한 방법이 연구되고 있다. 또한 미세먼지의 정확한 원인과 영향을 파악하기 위해 이러한 다양한 요소들을 고려하는 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 PM2.5와 상관성이 있는 데이터를 계절을 기준으로 구분하여 학습하는 예측 모델과 특정 농도를 기준으로 저농도와 고농도를 구분하여 학습하는 모델을 통해 예측 성능의 비교 및 분석을 진행하였다. 기상데이터와 대기오염 물질 데이터를 사용하였으며 PM2.5와 상관관계를 확인하여 학습 및 평가를 위한 데이터를 구성하였다. 계절별 예측 모델과 농도별 예측 모델은 LSTM으로 설계하였으며, 세부 파라미터는 하이퍼 파라미터 탐색을 통해 적용하였다. 예측 모델의 성능 평가는 정확도, RMSE, MAPE, 저농도와 고농도 구간에서의 정확도 그리고 AQI를 기준으로 4개의 범위에 대한 정확도로 진행하였다. 성능 평가 결과, 농도별 학습을 진행한 예측 모델이 AQI 기준 "나쁨" 구간의 정확도에서 91.02%의 정확도를 보였으며, 계절별 학습을 진행한 예측 모델보다 전반적으로 좋은 성능을 보였다.

요소를 이용한 수열합성의 합성시간에 따른 Hexaaluminate 제조의 영향 (Effects of Hexaaluminate Manufacturing on the Synthetic Time of Hydrothermal Synthesis Using Urea)

  • 김서영;박지윤;이영우
    • 청정기술
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    • 제25권4호
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    • pp.331-335
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    • 2019
  • 전 세계적으로 환경오염에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이를 해결하기 위한 기술개발 또한 활발하게 이루어지고 있다. 특히 열을 사용하는 분야에서는 연소로 인해 대기환경 오염물질이 많이 발생하고 있는 상황이다. 연소 촉매는 완전 연소와 연소온도를 낮춰 NOx와 CO를 줄이는 기술이다. 기존 연소 촉매는 귀금속 촉매를 사용하여 값이 비싸고 합성공정이 복잡하다. 본 연구는 요소를 이용하여 고온 연소촉매인 헥사알루미네이트를 제조하였으며, 합성시간에 따른 물성을 조사하였다. 그리고 이 촉매를 이용하여 연소 성능 및 특성을 평가하였다. 온도가 증가하면서 변화하는 메탄 전환율은 두 가지 패턴으로 나타났다. 1 h, 9 h, 12 h의 전환율이 비슷하게 나타났고, 3 h, 6 h의 전환율이 유사한 패턴을 나타내었다. 합성시간이 6 h에서 9 h으로 증가하면서 메탄 연소 성능이 급격하게 증가하였으며, T50이 되는 온도는 약 745 ℃로 나타났다. 9 h 합성된 연소촉매의 성능이 가장 우수하게 나타났으며, 이 연소촉매의 NOx 배출은 없었고, CO의 최대 배출량은 72 ppm으로 나타났다.

전과정평가를 이용한 소각시설의 환경영향평가 및 개선방안 (Environmental impact evaluation and improvement measure of incineration plant by life cycle assessment)

  • 김형우;김경호;박흥석
    • 유기물자원화
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    • 제21권4호
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    • pp.88-100
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    • 2013
  • 본 연구는 사업장폐기물 소각시설의 운영에 대한 직접 및 간접 환경영향을 전과정평가 기법으로 평가하고 개선방안을 검토한 것이다. 소각시설에서 직접환경영향은 배출되는 오염물질이 처리공정에서 처리되어 공정을 거치면서 감소하였으나, 시설의 처리운영에 따른 자원과 에너지 사용으로 간접환경영향은 증가하여 직접영향 89.1%, 간접영향이 10.9%로 나타났다. 소각시설의 공정에 따른 환경영향은 소각로-반건식반 응탑-백필터공정 순으로 나타났으며, 이는 소각로에서는 폐기물이 소각되면서 대기오염물과 소각재가 발생되기 때문이다. 영향범주별 환경영향은 지구온난화-부영양화-자원고갈 순으로 나타났으나 지구온난화가 85%이상의 절대적 환경영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한, 소각시설에서 소각열을 활용에 의한 회피효과를 검토한 결과, 스팀과 전기로 활용할 경우 각각 45.5%, 19.8%의 환경영향 저감을 얻을 수 있어, 소각로의 입지 선정 시 소각열의 효율적 활용이 중요하게 고려되어야 할 것으로 나타났다.

음파를 이용한 연료 입자 운동성 향상에 관한 연구 (A Study of Improving Fuel Droplet Movement with Sonic Wave Radiation)

  • 민선기
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제20권12호
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    • pp.608-613
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    • 2019
  • 자동차 배기가스에 포함된 질소산화물은 심각한 대기 오염을 일으키는 주요한 요인 중의 하나이다. 질소산화물은 연소가 고온 조건에서 진행되는 경우에 생성되므로 일반적으로 배기가스 재순환 방법을 사용하여 연소 온도를 낮추어 저감시킨다. 배기가스 재순환 비율이 높아질수록 질소산화물의 양은 감소하나 연소가 불안정하게 되어 일산화탄소와 연소실 내의 연료가 연소 되지 않고 나오는 미연탄화수소의 양이 증가하여 오히려 오염물질을 증가시킨다. 본 논문에서는 연소 안정성 향상을 위해 연료 입자에 음파를 조사하여 연료 입자의 움직임을 증가시는 방안 및 배기가스재순환 비율의 증가에 따른 엔진 성능 향상에 대하여 연구하였다. 이에 대한 기본 연구로, 유동해석 소프트웨어를 사용하여 여러 주파수의 음파를 연료 입자에 조사하여 연료 입자의 속도 변화에 대한 연구를 진행하였다. 해석 결과, 연료 입자의 크기가 크면 저주파의 음파에 의해, 연료 입자의 크기가 작으면 고주파의 음파에 의해 영향을 많이 받음을 알 수 있었다. 또한 연소 안정성 향상이 엔진 성능에 미치는 영향에 대해 엔진 해석 모델을 사용하여 연구하였다. 해석 결과, 배기가스 재순환 비율을 15% 증가시킨 경우, 질소산화물의 농도가 45% 저감되고, 열효율이 10% 향상됨을 확인하였다.

자주달개비 분석법을 이용한 카펫 방출 휘발성 유기화합물의 생물학적 영향 평가 (Biological Effects of Volatile Organic Compounds from Carpet Materials as Assessed by the Tradescantia Assay)

  • 김진규;신해식;이영엽;이진홍
    • 환경생물
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    • 제25권3호
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    • pp.191-196
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    • 2007
  • 실내 공기는 대기와는 달리 실내 건축 자재에서 유래된 물질로 오염될 수 있다. 본 연구는 실내자재인 카펫에서 방출되는 휘발성 유기화합물의 생물학적 영향을 평가하기 위하여 수행되었다. 카펫과 자주달개비 BNL 4430 꽃차례를 환경노출시험용기에 넣고 일정시간 노출을 실시하였고 흡착관의 VOCs에 대한 화학분석을 실시하였다. 화학분석결과 카펫에서는 12종의 VOCs가 방출되는 것이 확인되었으며 이중 스틸렌$(71.9{\mu}g\;m^{-3})$과 톨루엔$(49.6{\mu}g\;m^{-3})$의 농도가 높았다. 환경노출시험용기에서 카펫에서 방출되는 VOCs에 24시간 노출된 자주달개비 실험군의 미세핵 빈도는 100사분자 당 $7.73{\pm}0.75MCN$으로서 TO-14 표준혼합기체 1ppm에 4시간 노출된 실험군의 미세핵 빈도인 $7.31{\pm}0.70$와 유사한 높은 값을 나타내었다. 반면 표준혼합기체 1ppm에 2시간 노출된 실험군의 경우 미세핵 자연발생 빈도와 유사한 수준을 보였다. 이 같은 결과로부터 카펫에서 방출된 휘발성 유기화합물이 함유되어 있는 실내공기에 장시간 노출될 경우 생물유전독성이 유발된다는 것이 확인되었다. 본 연구에 적용한 생물-화학 병용분석 기법은 실내 공기오염의 생물학적 감시에 매우 효율적임이 입증되었다.

울산시 미세먼지의 유해대기오염물질 오염 특성 (Contamination Characteristics of Hazardous Air Pollutants in Particulate Matter in the Atmosphere of Ulsan, Korea)

  • 이상진;김성준;박민규;조인규;이호영;최성득
    • 환경분석과 독성보건
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    • 제21권4호
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    • pp.281-291
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    • 2018
  • Recently, long-range atmospheric transport (LRAT) from China is regarded as a major reason for elevated levels of particulate matter (PM) in Korea. However, local emissions also play an important role in PM pollution, especially in large-scale industrial cities. In this study, PM samples were collected at suburban, residential, and industrial sites in Ulsan, Korea. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals were analyzed, and a potential human health risk assessment was conducted. The concentrations of PAHs and heavy metals in total suspended particles (TSP) increased during high $PM_{10}$ episodes, and backward trajectory analysis verified the influence of LRAT from China during the high episodes. Furthermore, the concentrations of PAHs and heavy metals in $PM_{2.5}$ and $PM_{10}$ at the industrial site were higher than those at the residential site. The risk assessment of PAHs and heavy metals in $PM_{2.5}$ suggested no significant health effects. The highest levels of PAHs were measured in the particle size of $0.32{\sim}0.56{\mu}m$ at the residential site, and those of heavy metals were detected in the particle size of 1.8~5.6 and $>18{\mu}m$, reflecting different major emissions sources for both groups. On the basis of this preliminary study, we are planning long-term monitoring and modeling studies to quantitatively evaluate the influence of industrial activities on the PM pollution in Ulsan.

폐광산 채움재와 암반 경계부의 전단 및 접합특성에 관한 기초 연구 (A Fundamental Study on Shearing/Bonding Characteristics of Interface Between Rock Mass and Backfills in Mine Openings)

  • 김병렬;이현우;김영진;조계홍;최성웅
    • 터널과지하공간
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    • 제31권6호
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    • pp.623-646
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    • 2021
  • 국내외적으로 전기화의 가속으로 인해 전력수요가 급증됨에 따라, 석탄화력발전소의 수요가 늘어나고 있다. 석탄화력발전소는 경제적으로 많은 이점이 있지만, 대기오염물질 증가, 발전회의 매립 처분에 의한 오염 유발 가능성 등의 환경적인 문제를 수반하고 있다. 특히, 발전부산물인 발전회의 경우에는 재활용률이 70%에 그치고 있으며, 나머지는 전량 매립되고 있다. 본 연구에서는 발전회의 재활용률을 증대시키고 지하에 위치하는 폐광산의 지반 안정성을 확보하기 위하여, 발전회를 폐광산 채움재로 이용하여 지하 폐광산의 채굴 공동을 충전하는 방안에 대한 기초연구를 수행하였다. 암반과 폐광산 채움재의 접합부에서 상호작용에 의한 충전 및 지반보강 효과를 분석하기 위하여, 다양한 거칠기를 갖는 절리면 모사 시료를 제작하여 접합강도 시험과 직접 전단시험을 수행하고 이에 대한 통계분석을 수행하여 절리면의 거칠기와 재령일에 따른 접합 및 전단거동 특성을 규명하였다. 또한 접합부 거동특성이 전산해석 기법을 이용한 지반안정성 분석에 미치는 영향을 검토하기 위하여 지하광산을 모델링하고 접합부 유무에 따른 거동특성을 비교하였다.

솔잎추출물을 혼입한 시멘트 경화체의 항균류 저항 특성 (Antimicrobial Properties of Cement Matrix using Pine Needle Extract)

  • 김호진;정현의;임동현;한송이;박선규
    • 한국건설순환자원학회논문집
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    • 제10권1호
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    • pp.117-123
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    • 2022
  • 현대인은 대부분의 시간을 실내에서 보내고 있기 때문에 실내 공기질에 대한 관심이 높아지는 추세이다. 실내 공기의 주요 오염원으로는 인간의 활동, 건축자재, 생활용품, 외부로부터 오염된 대기의 유입 등을 들 수 있다. 실내 공기질 관리법에서는 실내공기 오염물질로 미세먼지, 총 부유세균, 곰팡이, 이산화탄소 등 17종을 규정하고 있다. 현대인의 실내 환경은 세균과 곰팡이균의 생육환경이 흡사하기 때문에 일상생활에서 세균과 곰팡이에 항상 노출된다. 특히 많은 사람이 모이는 다중이용시설의 경우에는 세균감염의 위험이 더 크다고 할 수 있다. 한편 솔잎은 예전부터 항균효과가 뛰어난 것으로 알려져 있으며, 한약재, 식용 등 쓰임새가 다양하다. 그 외에 의약, 식품 및 염색제 관련 산업에서는 적극적으로 활용하고 있으며, 최근에는 건축자재로 이용하기 위한 시도도 이루어지고 있는 실정이다. 솔잎의 항균효과에 관한 연구는 상당히 많이 이루어지고 있으며, 다양한 항균 성분을 가지고 있다. 따라서 본 연구는 솔잎 추출물의 항세균, 항곰팡이 효과를 확인하였으며, 이를 토대로 솔잎 추출물을 혼입한 시멘트 경화체를 제작해 솔잎 추출물의 혼입 비율별 세균과 곰팡이에 대한 항균 활성 효과를 연구하였다. 솔잎 추출물은 황색포도상구균과 대장균에 대해 항세균 효과를 나타났으며, 검정 곰팡이에 대해 생육환경을 저해하는 것이 나타났다. 솔잎 추출물을 혼입한 시멘트 경화체는 황색포도상구균과 대장균에 대해서 항균 활성 효과를 나타냈다. 그러나 검정 곰팡이에 대해서 항균 활성 효과를 나타내지 않았다. 결과적으로, 솔잎추출물을 혼입한 시멘트 경화체는 병원균 억제에는 효과적이지만 곰팡이에 대해서는 효과가 없는 것으로 판단되며, 솔잎추출물을 항균재료 사용하기 위해서는 곰팡이의 생육을 저해하는 요인에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.

울산 지역 대기질 모의능력 개선을 위한 배출량자료 평가 (Assessment of Emission Data for Improvement of Air Quality Simulation in Ulsan)

  • 조유진;김철희
    • 환경영향평가
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    • 제24권5호
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    • pp.456-471
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    • 2015
  • 배출량 자료는 대기질 수치모의에 있어서 큰 영향을 주는 요소로서 정확한 대기질 수치모의를 위해서 배출량 자료의 정확성과 신뢰도 향상은 대기질 모델 연구에 있어 필수적이다. 본 연구에서는 울산지역을 대상으로 2003년과 2010년 CAPSS 배출량 자료인 CAPSS-2003과 CAPSS-2010를 입력자료로 하여 WRF-CMAQ 모델을 수행하여 울산지역 배출량 지료의 타당성을 검토하였다. 우선 오염물질의 장거리 수송 영향을 배제하기 위하여 울산지역 자체 내의 배출량 영향이 우세한 종관 기상조건을 가진 사례일을 선정하고 선정된 사례일에 대해서 WRF-CMAQ모델을 수행한 후 그 결과인 CO, $NO_2$, $SO_2$, $PM_{10}$ 농도와 관측 값을 비교하여, 과소 혹은 과대 모의되는 정도를 분석하여 모의결과를 보정 할 수 있는 'scaling factor'를 제시하였다. 그 결과 CAPSS-2003을 이용한 모의결과는 CO와 $NO_2$에 대해서는 관측과 유사한 수준으로 모의하였으나 $SO_2$는 약 12배 과대모의, $PM_{10}$은 약 27배나 과소모의하는 결과를 얻었다. 반면 CAPSS-2010을 이용한 모의결과에서는 CO와 $NO_2$의 모의결과는 유사하였으며, $SO_2$는 약 2배 과대모의, $PM_{10}$은 약 5배 과소모의 하여 $SO_2$$PM_{10}$ 배출량이 상당히 개선됨을 확인하였다. $SO_2$$PM_{10}$ 역시 이전 보다는 관측에 가깝게 모의되었으나 현실적 모델링 결과를 도출하기 위해서 배출량은 향후 개선되어야 할 부분으로 판단되었다. 따라서 보다 현실적인 모델링 결과를 도출하기 위해서는 본 연구에서 제시한 울산지역 배출량의 'scaling factor'를 이용하면 보다 안정된 모델링 결과가 도출 될 것으로 판단된다.

초지형 축산의 어메니티 및 경제성 평가에 관한 연구 (Study on Amenity and Economical Efficiency of Multi-functionality on the Grassland)

  • 천동원;이상영;박민수;박형수;황경준;윤세형;고문석
    • 한국초지조사료학회지
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    • 제27권4호
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    • pp.297-312
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    • 2007
  • 본 연구는 제주 초지의 경제적 가치를 평가하여 보전의 타당성 및 정책지원 방안을 제시하기 위해 수행하였다. 경제적 가치를 추정함에 있어 환경적 가치, 사회문화적 가치로 나누어 평가하였으며 환경적 가치는 대체법을 이용하였고 사회문화적 가치평가는 일반적으로 많이 이용되고 있는 CVM 평가법을 적용하였으며 각종 Bias(편의)를 해결하기 위해 가상 상황을 설정하여 질문하는 이단계 이선선택법을 적용하였다. 제주초지의 다원적 기능은 토양침식방지, 홍수방지, 축산분뇨처리, 대기정화 등과 같은 환경적 기능과 사료생산기능 그리고 보건, 휴양, 정서함양 등과 같은 사회문화적 기능이 있다. 이의 경제성을 분석한 결과 제주초지의 연간 다원적 기능가치는 총 $397,115{\sim}418,995$백만원으로 평가되었다. 첫째, 초지의 토양침식방지 효과의 가치평가는 초지의 질소 고정금액과 객토 유실비를 환산하여 평가하였으며 나지 대비 평가액은 $19425{\sim}20,038$백만원이었다. 둘째, 제주도내에서 발생한 축산분뇨 155만4,000톤(2005년) 중 초지에서 처리할 수 있는 총살포 가능량을 해양투기 등의 위탁처리비에 의해 추산하여 계산한 결과 $8,262{\sim}11,016$백만원으로 평가할 수 있다. 셋째, 초지의 대기정화 능력을 평가한 것으로 대기오염의 대표적 물질인 이산화탄소를 흡수하는 량과 산소를 방출하는 량을 산출하여 평가하였다. 대기정화 기능 평가액은 $24,803{\sim}28,586$백만원으로 추산되었다. 넷째, 제주도 초지의 강수량은 우리나라에서 제일 높으며 지구온난화의 영향 등으로 인한 집중호우, 태풍 등 풍수재해가 증가하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 초지의 홍수방지 댐의 홍수조절 기능을 기준으로 하여 경제적 가치를 측정하였다. 홍수 조절능력은 ha당 791ton으로 환산하여 추산하였다. 홍수방지 기능의 평가액은 $1,691{\sim}10,723$백만원으로 추산되었다. 다섯째, 초지의 생산성 평가는 제주도 초지의 주초종인 오차드그라스, 페레니얼라이그라스, 톨페스큐 등의 혼파초지의 총생산량을 추정하고, 이의 건물생산량을 제주도에서 유통되는 가격으로 환산하여 평가하였다. 평가액은 $70,493{\sim}76,190$백만원으로 추산되었다. 마지막으로 제주도 초지가 지닌 사회문화적 공익기능, 즉 농촌경관제공기능, 교육 휴양처제공기능, 전서함양기능에 대한 제주 방문객들의 평가는 매우 높았으며 특히 존재가치 및 상속가치가 높아 지속적으로 보전해야만 한다는 의견이 지배적인 것으로 나타났다. 기부금 조성에 찬성하는 사람들에 대해 조사한 결과를 이용하여 제주 초지의 공익적 경제 가치를 계산한 결과에 의하면 '06년 2,724억원으로 '11년에는 3,220억원이 되어 제주 초지의 환경보전 및 사회문화적 공익적 경제 가치는 매년 증가할 것으로 전망되었다. 이와 같이 제주도에서 초지가 존재하므로서 갖는 여러 가지 다원적 기능의 가치는 우리가 평소에 쉽게 평가절하하고 간과하기 쉬운 환경적 요소를 다방면에서 검토하고 조사 분석한 결과로 초지의 중요성을 구체적으로 구명하였다. 정부는 초지의 규제완화를 추진하고 있다. 그러나 초지에 대한 무분별한 개발은 오히려 제주의 환경파괴, 소중한 관광자원의 소실, 수백 년간 가축방목지로 활용되어온 축산기반의 붕괴, 유기축산 실현과 청정 환경을 유지하는 생태자원보고 천혜의 조건을 파괴하늘 것으로 초지의 전용은 미래 세대를 위한 존재가치, 환경보존 및 축산업 유지 등 여러 관점에서 보면 초지를 유지 보전하는 것이 제주도의 관광 상품성을 제고할 수 있어 더 많은 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 사료된다.