• 한국입자에어로졸학회지
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• 제15권2호
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• pp.45-56
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• 2019

The public's concern on ambient $PM_{2.5}$ has been increasing in Korea. We have estimated (1) the annual and monthly mean $PM_{2.5}$ concentrations, (2) the frequency by the $PM_{2.5}$ concentration interval, and (3) the high concentration occurrence duration time between 2015 and 2018 at 16 administration regions. We found that there have been differences in all three above parameters' trends among the studied 16 regions in Korea. Still, Jeonbuk showed the highest rank in all three parameters' trends. In Jeonbuk, the average $PM_{2.5}$ concentration and the sum of the frequency fraction when the $PM_{2.5}$ concentration being over $75{\mu}g/m^3$ between 2016 and 2018 was $28.4{\mu}g/m^3$ and 9.0%, respectively. And the days when the $PM_{2.5}$ concentration is over $50{\mu}g/m^3$ between 2015 and 2018 were 149. Chungbuk was the only region with the increasing trend of $PM_{2.5}$ concentration between 2016 and 2018. And in Seoul and Gyeonggi, the average $PM_{2.5}$ concentrations decreased whereas the high concentration frequency fraction increased between 2016 and 2018. Also, it is found that there have been differences in the trends of the frequency by the $PM_{2.5}$ concentration interval and the high concentration occurrence duration time between $PM_{10}$ and $PM_{2.5}$.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_4호
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• pp.1267-1276
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• 2020

백두산 화산의 대규모 분화로 인한 우리나라 PM_2.5 영향 및 피해범위를 정량적으로 예측하기 위하여 우리나라에 직접 피해를 주는 worst-case 기상 시나리오를 적용하여 3차원 대기화학모델링 시스템 WRF-SMOKE-CMAQ(Weather Research & Forecasting - Sparse Matrix Operation Kernel Emission - Comunity Multi-scale Air Quality)을 구동하였다. 과거 10년(2005~2014년)간 백두산 분화 worst-case 우선순위 중 우리나라에 가장 큰 직접 피해를 주는 대표 worst-case 시나리오를 적용하여 대상 사례일(2012.5.16)에 VEI 4의 대규모 화산 분화를 가정하여 화산 분화로 인한 초미세먼지(PM_2.5)의 영향을 분석하였다. 우리나라 지역별(시군구) PM_2.5의 영향을 예측하고 취약계층 등을 반영한 노출평가를 실시하여 취약지역을 도출하였다. 또한, 시군구의 영향을 보다 상세규모(9 km × 9 km)로 분석하여 시군구 지역 내 취약지역을 도출하였다. 백두산 분화 대표 worst-case(2012.5.16.) 분석결과, 국내 PM_2.5 피크농도는 24,547 ㎍/㎥로 낙하 화산재(5억 4천만톤) 처리가 가장 큰 문제로 대두되었던 미국 세인트헬렌스 화산 분화(1980년) 사례보다 더 극한 상황이 될 것으로 예상된다. 또한, PM_2.5 고농도 지역의 분석결과, 파주, 김포, 고양, 강화, 산청, 하동에서 고농도가 나타났다. 반면, 인구 노출분석 결과 인구 밀집지역인 파주가 특히 취약지역으로 나타났고, 취약계층 노출분석 결과 또한, 취약계층 인구가 많은 파주, 남양주, 화성이 취약지역으로 나타났다. 시군구 지역을 상세규모로 분석함으로써 하동 북부 등 시군구 지역 내에서의 고농도 지역을 도출할 수 있었다. 화산재해 발생 시 대기오염물질의 고농도 지역도 중요하지만 인구 및 민감군, 취약계층 밀집지역 등을 고려한 대응 및 대책 마련이 필요하겠으며 시군구에 대한 일률적인 대책보다 시군구 지역 내 고농도 지역 등의 선별을 통한 취약 지역별 대책 마련이 필요하겠다. 본 연구는 화산재해의 재난선포 기준 개발 및 선제적 대응체계 개발의 초석 마련에 기초자료가 될 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_3호
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• pp.851-861
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• 2022

본 연구는 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 모델을 이용하여 도시 지역에서 수목이 PM_2.5 저감에 미치는 영향을 조사하였다. 현실적인 수치 모의를 위해, 기상청에서 현업으로 운영 중인 국지예보시스템(LDAPS)이 예측한 기상 자료를 CFD 모델의 초기·경계 자료로 사용하였다. CFD 모델 성능 검증은 연구 대상지 내에 구축된 6개의 센서에서 측정한 PM_2.5 농도를 이용하였다. 본 연구에서는 수목이 PM_2.5 농도 분포에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 수목이 식재 되지 않았다고 가정한 경우, 수목이 식재되어 있지만 바람에 대한 항력 효과만 존재한다고 가정한 경우, 수목의 항력 효과와 침적 효과가 모두 존재한다고 가정한 경우에 대한 수치 실험을 수행하였다. 분석대상 기간 동안 PM_2.5 저감 효과가 뚜렷하게 나타난 세 가지 영역 중 군부대 내의 PM_2.5 평균 농도를 비교한 결과, 수목이 식재되지 않은 경우는 12.8 ㎍ m^-3, 수목의 항력 효과만 고려한 경우는 12.5 ㎍ m^-3이 나타났고, 수목의 항력 효과와 침적 효과가 모두 고려한 경우는 6.8 ㎍ m^-3가 나타났다. 수목에 의한 건성 침적이 PM_2.5 농도를 감소시키는 효과가 있는 것으로 확인되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권2호
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• pp.321-335
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• 2021

미세먼지 (PM10) 및 초미세먼지 (PM2.5)는 인체에 흡수 가능하여 호흡기 질환 및 심장 질환과 같이 인체건강에 악영향을 미치며, 심각할 경우 조기 사망에 영향을 줄 수 있다. 전 세계적으로 현장관측기반의 모니터링을 수행하고 있지만 미 관측지역에 대한 대기질 분포의 공간적인 한계점이 존재하여 보다 광범위한 지역에 대한 지속적이고 정확한 모니터링이 필요한 상황이다. 위성기반 에어로졸 정보를 사용함으로써 이러한 현장 관측자료의 한계점을 극복할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 위성 및 모델자료를 활용하여 2019년도에 대해 한 시간 단위의 지상 PM10 및 PM2.5 농도를 추정하였다. GOCI 위성의 관측영역을 포함하는 동아시아 지역에 대해 트리 기반 앙상블 방법을 사용하는 Boosting 기법인 GBRTs (Gradient Boosted Regression Trees)와 LightGBM (Light Gradient Boosting Machine)을 활용하여 모델을 구축하였다. 또한, 기상변수 및 토지피복변수의 사용유무에 따른 모델의 성능을 비교하기 위해 두 가지 festure set으로 나누어 테스트하였다. 두 기법 모두 주요 변수인 AOD (Aerosol Optical Depth), SSA (Single Scattering Albedo), DEM (Digital Eelevation Model), DOY (Day of Year), HOD (Hour of Day)와 기상변수 및 토지피복변수를 함께 사용한 Feature set 1을 사용하였을 때 높은 정확도를 보였다. Feature set 1에 대해 GBRT 모델이 LightGBM에 비해서약 10%의 정확도 향상을 보였다. 가장 정확도가 높았던 기상 및 지표면 변수를 포함한 Feature set1을 사용한 GBRT기반 모델을 최종모델로 선정하였으며 (PM10: R2 = 0.82 nRMSE = 34.9%, PM2.5: R2 = 0.75 nRMSE = 35.6%), 계절별 및 연평균 PM10 및 PM2.5 농도에 대한 공간적인 분포를 확인해본 결과, 현장관측자료와 비슷한 공간 분포를 보였으며, 국가별 농도 분포와 계절에 따른 시계열 농도 패턴을 잘 모의하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제46권5호
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• pp.504-512
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• 2020

Objective: The purpose of this study was to evaluate the indoor to outdoor ratio (I/O ratio) of time activity patterns affecting PM_2.5 concentrations in homes in Korea through a simulation. Methods: The time activity patterns of homemakers were analyzed based on the 'Time-Use Survey' data of the National Statistical Office in 2014. From September 30 to October 2, 2019, the experimenter lived in multifamily housing located in Guro-gu, Seoul. The I/O ratio of PM_2.5 concentration was measured by installing sensor-based instruments. Results: The average indoor and outdoor PM_2.5 concentrations during the three days were 33.1±48.9 and 45.9±25.3 ㎍/㎥, respectively. The average I/O ratio was 0.75±0.60. The indoor concentration tended to increase when PM_2.5 source activity such cooking and cleaning was present and outdoor PM_2.5 was supplied through ventilation. Conclusions: This study could be used as basic data for estimating indoor PM_2.5 concentrations with personal activity pattern and weather conditions using outdoor concentrations.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권2호
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• pp.294-305
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• 2018

Quantitative assessment on the impact from North Korean emissions to surface particulate matter(PM) concentration in the Seoul Metropolitan Area (SMA), South Korea is conducted using a 3-dimensional chemistry transport model. Transboundary transport of air pollutants and their precursors are important to understand regional air quality in East Asian countries. As North Korea locates in the middle of main transport pathways of Chinese pollutants, quantifiable estimation of its impact is essential for policy making in South Korean air quality management. In this study, the Community Multiscale Air Quality Modeling System is utilized to simulate regional air quality and its sensitivity, using the Comprehensive Regional Emissions inventory for Atmospheric Transport Experiment 2015 and the Clean Air Policy Support System 2013 emissions inventories for North and South Korea, respectively. Contributions were estimated by a brute force method, perturbing 50% of North and South Korean emissions. Simulations demonstrate that North Korean emissions contribute $3.89{\mu}g/m^3$ of annual surface PM concentrations in the SMA, which accounts 14.7% of the region's average. Impacts are dominant in nitrate and organic carbon (OC) concentrations, attributing almost 40% of SMA OC concentration during January and February. Clear seasonal variations are also found in North Korean emissions contribution to South Korea (and vice versa) due to seasonal characteristics of synoptic weather, especially by the change of seasonal flow patterns.

• 한국대기환경학회지
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• 제33권2호
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• pp.139-158
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• 2017

CMAQ (Community Multiscale Air Quality Model) simulations were carried out to estimate the potential range of contributions on surface $PM_{2.5}$ concentrations over the Seoul Metropolitan Area (SMA) with the gaseous precursors and Primary Particulate Matters(PPM) available from a recent national emissions inventory. In detail, on top of a base simulation utilizing the 2013 Clean Air Policy Supporting System (CAPSS) emission inventory, a set of Brute Force Method (BFM) simulations after reducing anthropogenic $NO_x$, $SO_2$, $NH_3$, VOCs, and PPM emissions released from area, mobile, and point sources in SMA by 50% were performed in turn. Modeling results show that zero-out contributions(ZOC) of $NH_3$ and PPM emissions from SMA are as high as $4{\sim}5{\mu}g/m^3$ over the region during the modeling period. On the contrary, ZOC of local $NO_x$ and $SO_2$ emissions to SMA $PM_{2.5}$ are less than $1{\mu}g/m^3$. Moreover, model analyses indicate that a wintertime $NO_x$ reduction at least up to 50% increases SMA $PM_{2.5}$ concentrations, probably due to increased HNO3 formation and conversion to aerosols under more abundant ozone and radical conditions after the $NO_x$ reduction. However, a nation-wide $NO_x$ reduction decreased SMA $PM_{2.5}$ concentrations even during winter, which implies that nation-wide reductions would be more effective to curtail SMA $PM_{2.5}$ concentrations than localized efforts.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권3호
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• pp.905-914
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• 2019

본 연구에서는 PMF 모델을 이용하여 $PM_{2.5}$에 대한 오염원 확인 및 오염원별 기여도를 분석하였다. A시의 배출원별 기여도 순위는 Secondary Sulfate가 19.8%로 가장 기여도가 높고, 그 다음으로는 Mobile 19.5%, Industry 16.0%, Biomass Buring 14.1%, Secondary Nitrate 14.1%, Oil Combustion 11.6%, Aged Sea Salt 2.6%, Soil 2.5% 등으로 분석되었다. Sulfate와 Ammonium 농도가 배출원별 프로파일에서 기여도가 가장 높은 오염원으로 분석되었는데, 이는 대기 중에서 가스상 전구물질(SOx와 암모니아 가스)이 광화학 반응하여 생성된 2차 에어로졸인 것으로 분석되었다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권2호
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• pp.103-110
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• 2022

Ultrafine Particle number and size distributions were simultaneously measured at rural area around the power plant in Dangjin, South Korea. New Particle formation and growth events were frequently observed during January, 2021 and classified based on their strength and persistence as well as the variation in geometric mean diameter(GMD) on January 12, 21 and 17. In this study, we investigated mechanisms of new particle growth based on measurements using a high resolution time of flight aerosol mass spectrometer(HR-ToF-AMS) and a scanning mobility particle sizer(SMPS). On Event days(Jan 12 and 21), the total average growth rate was found to be 8.46 nm/h~24.76 nm/hr. These growth rate are comparable to those reported for other urban and rural sites in South Korea using different method. Comparing to the Non-Event day(Jan 17), New Particle Growth mostly occurred when solar radiation is peaked and relative humidity is low in daytime, moreover enhanced under the condition of higher precusors, NO₂ (39.9 vs 6.2ppb), VOCs(129.5 vs 84.6ppb), NH₃(11 vs 4.7ppb). The HR-ToF-AMS PM_1.0 composition shows Organic and Ammoniated nitrate were dominant species effected by emission source in domestic. On the other hand, The Fraction of Ammoniated sulfate was calculated to be approximately 16% and 31% when air quality is inflow from China. Longer term studies are needed to help resolve the relative contributions of each precusor species on new particle growth characteristics.

• 한국환경과학회지
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• 제31권6호
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• pp.503-513
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• 2022

This research investigated the effect of the eruption of Japan Sakurajima volcano on the concentration of ultrafine particle when the north Pacific high pressure exists in the Busan in summer. As a result of analyzing the forward trajectory using the HYSPLIT model, the air parcel from Sakurajima volcano passed through the sea in front of Busan at 1500 LST on July 17, 24 hours after the volcanic eruption. As a result of analyzing the PM₁₀ and PM_2.5 concentrations in the Busan for two days from July 16 to 17, 2018, the Sakurajima eruption in Japan, it can be seen that there was a high increase in PM₁₀ and PM_2.5 concentrations compared to the previous day. As a result of analyzing the backward trajectory, the air mass that reached Busan at 1300 LST on July 17, 2018 has moved near the Sakurajima volcano at 1,500 m, 2,000 m, and 3,000 m. The concentration of SO₄^2- in PM_2.5, the concentration of all three stations in Busan showed a sharp increase from 1000 LST on July 17th. Looking at the NH₄⁺ concentration in PM_2.5, it shows a very similar variation trend to SO₄^2-, and the correlation coefficient between the two components is 0.96 for Jangrimdong and Yeonsandong, and 0.85 for Busan New Port. Looking at the NO₃^- concentration in PM_2.5, the same high concentrations as SO₄² and NH₄⁺ were not observed in the afternoon of July 17th.