• 한국농림기상학회지
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• 제24권1호
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• pp.48-61
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• 2022

한국은 국토의 약 63%가 산림으로 구성되어 있고, 16%가 농경지로 구성되어 있어 도심에서 발생하는 NOx가 산림지역과 농경지에서 발생하는 BVOCs와 결합하여 오존을 생성할 가능성이 높다. 그래서 본 연구에서는 한국의 자연 식생 BVOCs 배출을 추정하기 위해 MODIS의 토지피복 자료와 엽면적지수 자료를 이용하여 입력자료를 생성한 후 MEGAN 모델로 BVOCs의 주요 배출 물질인 이소프렌과 모노테르펜을 대상으로 2012년 6월 한 달 간 모델링을 실시하였다. 그 결과, 해당기간 동안 이소프렌은 10,495 ton, 모노테르펜은 2,709 ton이 배출되었다. 기존 국내에서 BEIS와 CORINAR를 이용하여 연구된 이소프렌의 배출량은 약 24,000 ton, 모노테르펜은 25,000 ton으로 나타났는데, 본 연구와 배출량 차이가 나타난 주된 이유는 모델 알고리즘 차이와 모델 구동 시점에서의 일사량과 기온 등 기상 조건의 차이에 의한 것으로 추정된다. 그리고 모델링 결과와 측정 값의 비교를 위하여, 6월 11일부터 12일까지 이틀 간에 걸쳐, 한국 태화산에서 활엽수의 이소프렌과 침엽수의 모노테르펜 챔버 측정 값을 항공라이다와 방형구 식생자료를 기반으로 산정된 엽생체량 값을 이용하여 산림 단위의 BVOCs 배출량으로 환산하였다. 태화산 지역에서의 MEGAN 모델과 측정 간 BVOCs 배출량을 비교한 결과, 시간적인 배출 경향은 유사했으나 이소프렌은 MEGAN 모델에서 최대 6.4배 정도 배출량이 높게 나타났고, 모노테르펜은 최대 5.6배 정도 배출량이 높게 나타났다. MODIS에서 제공되는 토지피복 자료가 한국의 토지피복 특성을 잘 반영하지 못함에도 불구하고 MEGAN 모델링 결과가 측정 값과 다른 모델에 비해 상대적으로 큰 차이를 보이지 않은 것은 MEGAN 내에 기온, 일사량 등에 의해 식생의 BVOCs 배출량을 변환시키는 파라미터들이 현실을 비교적 적절하게 반영하고 있는 것으로 사료된다. 본 연구는 국내의 BVOCs 배출량을 MEGAN 모델을 활용하여 산정하였고, 산림지에서의 실측 자료와 비교를 통해 배출량을 평가하였다는데 의의가 있으며, 산림과 대기 간의 BVOCs 상호작용 연구에 작은 도움이 될 것으로 기대된다. 국내 BVOCs 배출량을 더 정확하게 추정하기 위해서는 지형과 식생의 특성을 더욱 최신으로 반영한 토지피복 및 엽면적지수 자료의 이용, 그리고 수목 및 농작물 등과 같이 개별 식생에 따른 배출계수 등의 대한 연구가 향후에 심도 있게 이루어져야 할 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권1호
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• pp.48-59
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• 2023

본 연구에서는 새롭게 개발된 식생의 BVOCs 배출계수를 기반으로 MEGANv2.1을 구동 후 BVOCs 배출량을 산출하여 질소산화물과의 결합을 통해 대류권 오존농도에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고 그에 대한 신뢰성을 검토하고자 한다. BVOCs 대상물질은 이소프렌(Isoprene)과 모노테르펜(Monoterpenes)으로 한정하였고, 모델링 도메인의 공간적 범위는 남한지역을 포함하는 한반도의 남부(위도 : 32.8N~39.3N, 경도 : 123.4E~130.9E)와, 시간은 2008년 5월 1일부터 6월 30일까지를 대상으로 하였다. 식생 BVOCs 배출 모델의 입력자료를 생성하기 위해 토지피복 자료는 MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)의 MCD12Q1 (Land Cover type 5, PFT)와 환경부의 중분류 토지피복도를 사용하였고, 엽면적지수 자료는 MODIS의 MCD15A2를 사용하였다. 또한, 인위적 활동에 의한 배출량을 산출하기 위해 사용된 모델은 SMOKE-Asia 1.20 버전(Woo et al., 2009)이며, 오존농도를 모의하기 위해 CAMx v6.0 모델을 사용하였다. 연구의 진행은 1) 기존에 우리나라에서 측정된 식생 배출 값들을 조사하여 새로운 식생 배출계수를 BVOCs 배출모델에 적용하고, 2) GIS S/W을 이용하여 식생 배출모델(MEGAN)에 사용되는 입력자료를 생성하고, 3) MEGANv2.1을 구동하여 식생 배출량을 산출하고, 4) 인위적 배출을 산출하는 모델(SMOKE-Asia)을 구동하여 나온 인위적 배출량과 식생 배출량을 결합하여 대기화학 수송 모델(CAMx)의 입력자료로 사용하고, 5) 대기화학 수송 모델에서 구동된 오존농도의 결과 값을 실제 측정 값과 비교하여 식생 배출량 결과의 적정성에 대해 검토하였다. CAMx 모델을 통해 5개의 시나리오(인위적+식생 VOCs 배출 시나리오 4개 : A, B, C, D / 인위적 VOCs 배출 시나리오 1개 : E)에 대해 오존 생성농도를 비교한 결과, 본 연구에서 새롭게 적용한 식생 배출계수와 MODIS PFT를 사용한 시나리오 C에서 오존농도가 가장 높게 모의되었고, 인위적 VOCs 배출만을 고려한 시나리오 E보다 지역별로는 최대 53ppb, 도메인 평균으로는 2ppb 정도 높게 오존농도를 모의하고 있었다. 배출계수와 토지피복지도의 변화로 인한 오존농도의 차이 중에서는 배출계수의 변화로 인한 오존농도의 변화가 더 큰 것으로 확인되었다. 오존농도에 대해 모델링한 결과를 6개 도시지역의 오존 측정망 값과 비교한 결과, 자연적 VOCs 배출량이 상대적으로 작은 대도시와 주변 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 값의 변화가 작게 나타났고, 자연적 VOCs 배출량이 높은 중소 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 변화가 높게 나타났다.

• 한국대기환경학회지
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• 제32권3호
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• pp.320-328
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• 2016

Among biogenic volatile organic compounds (BVOCs) in the natural ecosystem, monoterpenes, along with isoprene, play important roles in atmospheric chemistry and make significant impacts on air pollution and climate change, especially due to their contribution to secondary organic aerosol production and photochemical ozone formation. It is essential to measure monoterpene concentrations accurately for understanding their oxidation processes, emission processes and estimation, and interactions between biosphere and atmosphere. Thus, traceable calibration standards are crucial for the accurate measurement of monoterpenes at ambient levels. However, there are limited information about developing calibrations standards for monoterpenes in pressured cylinders. This study describes about developing primary standard gas mixtures (PSMs) for monoterpenes at about 2 nmol/mol, near ambient levels. The micro-gravimetric method was applied to prepare monoterpene (${\alpha}$-pinene, 3-carene, R-(+)-limonene, 1,8-cineole) PSMs at $10{\mu}mol/mol$ and then the PSMs were further diluted to 2 nmol/mol level. To select an optimal cylinder for the development of monoterpene PSMs, three different kinds of cylinders were used for the preparation and were evaluated for uncertainty sources including long-term stability. Results showed that aluminum cylinders with a special internal surface treatment (Experis) had little adsorption loss on the cylinder internal surface and good long-term stability compared to two other cylinder types with no treatment and a special treatment (Aculife). Results from uncertainty estimation suggested that monoterpene PSMs can be prepared in pressured cylinders with a special treatment (Experis) at 2 nmol/mol level with an uncertainty of less than 4%.

• 한국산림과학회지
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• 제110권4호
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• pp.543-553
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• 2021

피톤치드는 식물체에서 방출되는 생물유래 휘발성유기화합물(BVOCs)에 포함되어있는 isoprene, monoterpene, sesquiterpene과 같은 화합물들 형태로 존재한다. 또한 피톤치드는 중요한 산림치유 인자인 동시에 질소화합물과 광학반응을 하여 오존 및 이차 유기에어로졸 생성에 영향을 미치는 물질로 보고되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 도시숲 주요 30 수종을 선정하여 표준환경조건(온도: 30℃, 광도: 1,000 μmol/m²/sec)에서 400 L Tedlar bag의 순환형 챔버를 이용하여 시료를 포집하여 열탈착-GC/MS로 분석하였고, 해당 수종의 잎을 건조시켜 건중량 당 수종별 isoprene 및 terpene류의 방출량을 분석하였다. Isoprene 방출량은 전체 수종 중에서 왕대에서 가장 높았으며 졸참나무, 굴거리나무, 회양목이 주요 isoprnen 방출 수종으로 나타났다. Monoterpene 방출량은 리기다소나무에서 가장 높았으며 고로쇠, 일본잎갈나무, 백목련, 메타세쿼이아, 잣나무, 소나무, 전나무가 주요 monpterpene 방출 수종으로 나타났다. Monotrerpene 주요 물질은 α-pinene, myrcene, limonene, β-pinen, sabinene이였으며, sesquiterpene의 주요 물질은 caryophyllene, farnesene으로 나타났다. Oxygenated monoterpene의 주요 물질은 pulegone, borneol, menthol, eucalyptol, nerol이였고 oxygenated sesquiterpene에서는 carypphyllene oxide가 주요 물질로 검출되었지만 30개 수종에서 sesquiterpene과 oxygenated sesquiterpene의 방출량은 상대적으로 낮았다.