• 대한원격탐사학회지
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• 제37권2호
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• pp.275-290
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• 2021

대기 중의 이산화황(SO2)은 주로 인위적 배출원에 의해 발생하며 화학 반응을 통해 (초)미세먼지를 형성하여 직간접적으로 주변 환경 및 인체 건강에 해로운 영향을 주는 물질이다. 특히 지상에서의 농도는 인간 활동과 밀접한 관련이 있어 모니터링의 필요성이 매우 크다. 따라서, 본 연구에서는 TROPOMI SO2 연직 컬럼 농도 산출물 및 타 위성 산물과 모델 산출물 등을 융합 활용하여 기계학습 기법에 적용하여 SO2 지상 농도 추정모델을 개발하였다. 기계학습 기법으로는 널리 활용되고 있는 RF(Random Forest)에 잔차 보정 과정을 결합한 2-step 잔차 보정 RF를 적용하였다. 개발된 모델은 무작위, 공간 및 시간별 10-fold 교차 검증을 통하여 검증하였으며, 기울기(slope) 값이 1.14-1.25, 상관계수(R) 값이 0.55-0.65, rRMSE 값이 약 58-63% 정도로 나타났다. 이는 잔차 보정이 적용되지 않은 기존의 RF 대비 slope의 경우 약 10%, R과 rRMSE의 경우 약 3% 가량 향상된 결과를 보인다. 국가별로 나누어 분석하였을 때에는 샘플 수가 적고 SO2의 전반적인 농도가 낮은 일본 지역에서의 공간별 10-fold 교차검증 성능이 소폭 감소하는 것으로 나타났다. SO2 지상농도 분포를 계절별로 표출하였을 때, 일본의 경우 다른 지역 대비 연중 저농도가 관찰되며 높은 결측 값 비율로 인하여 관측소 농도 대비 2-step 잔차 보정 RF 모델에서 과대 모의하는 경향이 관찰되었다. 대표적 고농도 발생지인 중국의 YRD(Yangtze River Delta) 와 한국의 SMA(Seoul Metropolitan Area)의 계절적 분포 변화를 추가적으로 분석하였을 때, 연료 연소로 인한 겨울철 농도 증가 패턴이 나타났다. 이는 인위적 배출원의 영향을 크게 받는 SO2의 시공간적인 분포 특성을 잘 반영하고 있는 결과이다. 따라서, 본 연구를 통하여 제안한 모델은 장기적으로 SO2 지상 농도의 시공간적 분포를 파악하는 데에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국환경농학회지
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• 제32권3호
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• pp.179-184
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• 2013

벼 재배 논에서 발생하는 온실가스 인벤토리 작성을 위해 볏짚 시용량에 따른 메탄 배출 특성을 3년 (2010~2012년)동안 조사하여 우리나라 국가 고유의 배출계수를 개발하였다. 볏짚은 ha당 0 Mg, 3 Mg, 5 Mg, 7 Mg 4수준을 3년 (2010 ~2012)간 가을에 연용하여 추경하였다. 화학비료는 3요소 ($N-P_2O_5-K_2O$ = 90-45-57 kg/ha)를 공통으로 시용하였으며, 물관리는 수확 2주전까지 상시담수를 유지하였다. 벼 생육시기별 메탄 배출량은 이앙 후 약 30일까지 (6월 중순)는 완만히 상승하다가 그 이후부터는 급격히 증가하여 고온기인 이앙 후 약 90일부터 110일 (8월 중순~하순)까지는 최대에 달하였으며, 이후 기온이 감소에 따라 배출량도 감소하는 경향이었다. 벼 생육기간 중 ha당 메탄 배출량은 볏짚 시용량이 증가됨에 따라 많아져 무시용구 2.05 kg/ha/day 대비 3Mg/ha, 5 Mg/ha, 7 Mg/ha 시용구에서는 46 %, 101 %, 190 % 각각 메탄 배출량이 증가하였다. 볏짚 시용량에 따른 메탄 배출량 증가로 구한 상관관계를 통해 유기물 시용에 따른 메탄배출 보정 계수를 구하였다. 본 연구에서 구한 보정계수를 이용하여 벼 재배 논에서 평균 10 a 당 볏짚이 500 kg 발생한다고 보고, 발생한 볏짚을 모두 논으로 환원한다면, 우리나라 벼 재배 논에서 발생하는 메탄 배출량은 IPCC GPG(2000)에서 제시한 보정계수로 구한 경우 보다 약 5 % 낮게 산정될 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권4호
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• pp.293-305
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• 2009

메탄은 온실효과가 이산화탄소 보다 20배 이상인 대표적인 non-$CO_2$ 온실가스이다. 매립지는 주요 인위적 메탄 발생원으로, 매립지의 메탄 발생량은 연간 35~73 Tg(tera gram)으로 추정된다. 바이오커버(개방형 시스템)과 바이오필터(폐쇄형 시스템)을 이용하는 생물학적 방법은 메탄을 회수하여 자원화하기에는 메탄 농도가 너무 낮거나 가스 포집정이 설치되어 있지 않는 노후화된 매립지나 소규모 매립지로부터 메탄 배출을 저감할 수 있는 유용한 방법이다. 메탄을 유일탄소원과 에너지원으로 활용하는 메탄산화세균은 이러한 생물학적 방법에 있어 메탄을 산화시켜 제거하는데 매우 중요한 역할을 담당한다. 토양, compost, 지렁이 분변토 등과 같은 다양한 충전재를 이용하여 실험실 규모의 바이오커버/바이오필터의 메탄산화효율에 관한 많은 연구가 진행되었다. 이 중에서 compost는 가장 많이 이용되고 있는 충전재이고, compost를 이용한 바이오커버/바이오필터의 메탄산화속도는 50에서 $700\;g-CH_4\;m^{-2}\;d^{-1}$로 보고되고 있다. 또한, 실제 매립지에 파일럿 규모의 바이오커버/바이오필터를 설치하여 메탄 배출 저감 효과에 관한 연구도 진행되고 있다. 매립지의 메탄 배출 저감은 탄소배출권 거래와 연관될 수 있으므로, 바이오커버/바이오필터에 의한 메탄 저감량을 정확하게 평가하는 것이 매우 중요하다. 그러므로, 매립지 현장에 설치된 바이오커버/바이오필터의 성능을 평가하는 방법은 표준화되어야 하며, 메탄 저감량을 정확하게 정량화할 수 있는 방법 개발이 필요하다.

• 한국대기환경학회지
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• 제25권4호
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• pp.275-288
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• 2009

The Korean government strengthened the environmental polices to manage and enhance Metropolitan Area air quality, and also has enforced "Special Act on Seoul Metropolitan Air Quality Improvement (SASMAQI)" issued in Dec. 2004. Recently government expanded the Seoul Metropolitan Air Quality Management District (SMAQMD) to the outskirts satellite cities of Seoul area through the "Revised Law Draft of SASMAQI". The SMAQMD has been alloted the allowable emission loads to the local governments on the basis of the carrying $PM_{10}$ capacity. However, in order to establish the effective air quality control strategy for $PM_{10}$, it is necessary to understand the corresponding sources which have a potential to directly impact ambient $PM_{10}$ concentration. To deal with the situations, many receptor methodologies have been developed to identify the origins of pollutants and to determine the contributions of sources of interests. The objective of this study was to extensively identify $PM_{10}$ sources and to estimate their contributions at the metropolitan area. $PM_{10}$ samples were simultaneously collected at the 3 semi-industrialized local cities in the Seoul metropolitan area such as Hwasung-si, Paju-si, and Icheon-si sites from April 15 to May 31, 2007. The samples collected on the teflon membrane filter by one $PM_{10}$ cyclone sampler were analyzed for trace metals and soluble ions and samples on the quartz fiber filter by another sampler were analyzed for OC and EC. Source apportionment study was then performed by using a positive matrix factorization (PMF) receptor model. A total of 6 sources were identified and their contributions were estimated in each monitoring site. Contribution results on Hwasung, Paju, and Icheon sites were as follows: 33%, 27%, and 27% from soil source, 26%, 26%, and 21% from secondary aerosol source, 11%, 11%, and 12% from biomass burning, 12%, 6%, and 5% from sea salt, 7%, 15%, and 19% from industrial related source, and finally 11%, 15%, and 16% from mobile and oil complex source, respectively. This study provides information on the major sources affecting air quality in the receptor sites and thus it will help to manage the ambient air quality in the metropolitan area by establishing reasonable control strategies, especially for the anthropogenic emission sources.

• 한국대기환경학회지
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• 제22권5호
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• pp.590-603
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• 2006

Size-and time-resolved aerosol samples were collected using an eight-stage Davis rotating unit for monitoring (DRUM) sampler from 23 March to 29 April 2001 at Gosan, Jeju Island, Korea, which is one of the super sites of Asia-Pacific Regional Aerosol Characterization Experiment(ACE-Asia). These samples were analyzed using synchrotron X-ray fluorescence for 3-hr average concentrations of 19 elements including Al, Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As, Se, Br, Rb, and Pb. The size-resolved data sets were then analyzed using the positive matrix factorization(PMF) technique to identify possible sources and estimate their contributions to particulate matter mass. PMF analysis uses the uncertainty of the measured data to provide an optimal weighting. Twelve sources were resolved in eight size ranges($0.09{\sim}12{\mu}m$) and included continental soil, local soil, sea salt, biomass/biofuel burning, coal combustion, oil combustion, municipal incineration, nonferrous metal source, ferrous metal source, gasoline vehicle, diesel vehicle, and volcanic emission. The PMF result of size-resolved source contributions showed that natural sources represented by local soil, sea salt, continental soil, and volcanic emission contributed about 79% to the predicted primary particulate matter(PM) mass in the coarse size range ($1.15{\sim}12{\mu}m$) while anthropogenic sources such as coal combustion and biomass/biofuel burning contributed about 58% in the fine size range($0.56{\sim}2.5{\mu}m$). The diesel vehicle source contributed mostly in ultra-fine size range($0.09{\sim}0.56{\mu}m$) and was responsible for about 56% of the primary PM mass.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권4호
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• pp.307-316
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• 2019

농업 분야 온실가스 발생은 토양환경, 기상환경, 작물 생장 등 모든 생태계 변화와 인위적인 영농활동의 상호작용에 따라 변화하여 배출량 변동성의 크기가 매우 크므로 배출량 자료에 대한 신뢰구간 확보가 필요하다. 이에 온실가스 배출량 및 흡수량에 대한 신뢰구간을 정의하는 불확도 평가가 필요하지만 불확도 평가 방법에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 밭토양에서 발생하는 N₂O 배출량 저감 효과의 유의성을 불확도 추정기법을 통하여 판정하고자 하였다. 질소 비료 시비효과 증진 및 N₂O 배출량 감소를 위한 요소분해효소 억제제 NBPT 함유 원예용 비료, 표준시비, 무시비 등 5처리 집단들의 신뢰구간에 차이가 있는지를 불확도 평가를 통해 확인하였으며, N₂O 배출량 개별 자료들의 변동성을 모두 고려한 신뢰구간을 찾아내어 분석한 결과로 신뢰성 있는 저감 효과(처리간 차이)의 유무를 판정할 수 있었다. 또한 고추와 배추 재배지에서 요소분해효소 억제제 NBPT 함유 원예용 비료를 시용하면 표준시비와 같은 생육상황에서 온실가스 저감효과를 볼 수 있는 것으로 확인되었다.

• 대기
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• 제31권5호
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• pp.593-606
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• 2021

The Korea Meteorological Administration/National Institute of Meteorological Sciences (KMA/NIMS) has monitored atmospheric CO₂ at Anmyeondo (AMY) World Meteorological Organization (WMO) Global Atmosphere Watch Programme (GAW) regional station since 1999, and expanded its observations at Jeju Gosan Suwolbong station (JGS) in the South and at Ulleungdo-Dokdo stations in the East (ULD and DOK) since 2012. Due to a recent WMO CO₂ scale update and a new filter (NIMS) to select baseline levels at each station, the 22 years of CO₂ data are recalculated. After correction for the new CO₂ scale, we confirmed that those corrected records are reasonable within the compatibility goal (±0.1 ppm of CO₂) between KMA/NIMS and National Oceanic and Atmosphereic Administration (NOAA) flask-air measurements with the new scale. With the new NIMS filter, CO₂ baseline levels are now more representative of the large-scale background compared to previous values, which contained large CO₂ enhancements. Atmospheric CO₂ observed in South Korea is 4 to 8 ppm greater than the global average while the amplitude of seasonal variation is similar (10~13 ppm) to the amplitude averaged over a comparable latitude zone (30°N-60°N). Variations in CO₂ growth rate are also similar, increasing and decreasing similar to global values, as it reflects the net balance between terrestrial respiration and photosynthesis. In 2020, atmospheric CO₂ continued increasing despite the COVID-19 pandemic. Even though fossil emission was reduced (around -7% globally), we still emitted large amounts of anthropogenic CO₂. Overall, since CO₂ has large natural variations and its source was derived from not only fossil fuel but also biomass burning, the small fossil emission reduction could not affect the atmospheric level directly.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제25권1호
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• pp.3-26
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• 2010

환경 문제에 있어서 세계의 리더로서 앞 서 가는 구주연합(EU)은 2012년 1월 1일부터 EU 역.내외 항공기를 막론하고 EU 회원국 영토를 출발하고 도착하는 모든 항공기 운항자에 대하여 이들 항공기 엔진에서 배출되는 이산화탄소의 배출량을 규제하는 법 Directive 2008/101/EC를 2008년 제정, 공포하였다. 이에 따라 대한항공과 아시아나를 포함하여 EU를 운항하는 많은 EU 역외 항공사들은 지난 2004-2006년 3년간 연 평균 배출량의 97%만을 2012년 배출하고 2013년부터는 95%만을 배출 허용 받으며 부족한 배출량은 배출권 거래 시장에서 구입하여 충당하여야 한다. 상기 EU 조치는 다음과 같은 법적 문제를 야기한다. 첫째, EU의 법은 범 세계적 환경조약인 교토의정서가 선진국 그룹인 기후변화협약의 Annex I 국가에게만 이산화탄소 등 지구온난화가스 배출을 감축토록 한 것에 반한다. 교토의정서 제2조 2항은 지구온난화가스 감축에 있어서 항공기 배출에 관련한 체제를 ICAO를 통하여 해결하도록 위임하였는데 지역 기구인 EU가 이를 자체 지역에만 적용하기 위하여 작성한 것도 문제이다. 둘째, 역외 항공사들이 EU로 운항하는 데에 있어서 공해와 제3국의 상공을 비행하는데 EU 역내 비행에서 이루어지지 않는 여사한 비행 중 발생하는 배출을 어떤 근거로 EU가 규제할 수 있는가이다. 셋째, EU 회원국들이 Annex I 국가로서 교토의정서 상 항공기의 국내운항 배출에 대하여서는 2012년까지 이미 배출 감축의무를 지고 있음을 감안할 때, 2012년부터 시행되는 항공기 배출 감축 조치에 non-Annex I 국가의 항공 운항자를 끌어들이면서 EU 항공사들이 적어도 2012년에는 예상치 않은 이득을 얻는다는 문제도 발생한다. 과거 유사한 EU 주도의 환경관련 국제 분쟁을 살펴본 후, 상기 EU 조치를 국제법적으로 조명하고 결론에서 EU의 조치에 대한 국내적 대처를 간략기술하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권2호
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• pp.139-149
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• 2013

Anthropogenic increases in greenhouse gas concentrations, primarily through radiative forcing from carbon dioxide, continue to challenge earth's climate. This study quantified $CO_2$ storage and uptake by dominant forest types and age classes in the middle region of Korea. In addition, the role of forest landscapes in reducing atmospheric $CO_2$ against $CO_2$ emissions based on energy consumption was evaluated. Mean $CO_2$ storage and uptake per unit area by woody plants for three forest types and four age classes were estimated applying regression equations derived to quantify $CO_2$ storage and uptake per tree; and computations per soil unit area were also performed. Total $CO_2$ storage and uptake by forest landscapes were estimated by extrapolating $CO_2$ storage and uptake per unit area. Results indicated mean $CO_2$ storage per unit area by woody plants and soils was higher in older age classes for the same forest types, and higher in broadleaved than coniferous forests for the same age classes, with the exception of age class II (11-20 years). $CO_2$ storage by broadleaved forests of age class V (41-50 years) averaged 662.0 t/ha (US$331.0 hundred/ha), highest for all forest types and age classes evaluated. Overall, an increased mean $CO_2$ uptake per unit area by woody plants was evident for older age classes for the same forest types. However, decreased $CO_2$ uptake by broadleaved forests at age class V was observed, compared to classes III and IV with an average of 27.9 t/ha/yr (US$14.0 hundred/ha/yr). Total $CO_2$ storage by woody plants and soils in the study area was equivalent to 3.4 times the annual $CO_2$ emissions, and woody plants annually offset the $CO_2$ emissions by 17.7%. The important roles of plants and soils were associated with 39.1% of total forest area in South Korea, and $CO_2$ emissions comprised 62.2% of the total population. Therefore, development of forest lands may change $CO_2$ sinks into sources. Forest landscape management strategies were explored to maintain or improve forest roles in reducing atmospheric $CO_2$ levels.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권1호
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• pp.145-157
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• 2012

본 연구에서는 시공간 환경정보를 이용하여 VISIT(Vegetation Integrated Simulator for Trace gases)이라는 생태계 모형 구동하였고, 우리나라의 생태계 탄소 수지를 추정하였다. 모델 구동 결과, 모델은 시뮬레이션 기간인 총 10년 동안 연평균 총일차생산량(GPP)과 순일차생산량(NPP)을 각각 $91.89Tg\;C\;year^{-1}$, $40.16Tg\;C\;year^{-1}$로 추정하였다. 그리고 이 기간 동안 우리나라의 식생 생태계는 연평균 $3.51Tg\;C\;year^{-1}$의 탄소를 흡수하는 역할을 수행한 것으로 추정되었다. 이를 우리나라의 인위적 탄소배출량 자료와 비교한 결과, 2007년 우리나라 식생 생태계는 탄소 흡수원으로서 인위적 탄소배출량의 3.3%를 상쇄시킨 것으로 나타났다. 향후 정확한 탄소수지 추정을 위해서는 신뢰성 있는 입력자료 구축과 다양한 연구 결과와의 비교를 통해 모델 변수의 보정이 필요하다. 하지만 본 연구의 결과는 기후변화 완화를 위한 생태계 관리 전략을 수립하는데 도움을 줄 것으로 생각된다.