• 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.

• 한국산림과학회지
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• 제111권4호
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• pp.490-501
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• 2022

식물체에서 isoprene, monoterpene, sesquiterpene과 같은 화합물들 형태로 방출되는 피톤치드를 포함한 VOCs를 총칭하여 생물유래 휘발성유기화합물 BVOCs (biogenic volatile organic compounds)로 구분하고 있다. 피톤치드는 중요한 산림치유 인자인 동시에 질소화합물과 광학반응을 하여 오존 및 이차 유기에어로졸 생성에 영향을 미치는 물질로 보고되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 도시숲 주요 32 수종을 선정하여 3년생 이하 묘목을 연구 대상으로 표준환경조건(온도: 30℃, 광도: 1,000 μmol/m²/sec)에서 400 L Tedlar bag을 순환형 챔버를 이용하여 도시숲 주요 수종에서 방출되는 기체시료를 포집하여 열탈착-GC/MS로 분석하였다. 해당 수종의 잎을 건조시켜 건중량 당 수종별 isoprene 및 terpene류 38종의 방출량을 분석하였다. Isoprene 방출량은 전체 수종 중에서 신갈나무에서 가장 높게 나타났으며 버드나무, 아까시나무, 왕버들이 주요 isoprene 방출 수종으로 분류되었다. Monoterpene 방출량은 스트로브잣나무가 가장 높았으며 참죽나무, 박태기나무가 주요 monoterpene 방출 수종으로 나타났다. Monoterpene 주요 물질은 α-pinene, myrcene, camphene, limonene이였으며, oxygenated monoterpene의 주요 물질은 eucalyptol이였다. Oxygenated sesquiterpene에서는 caryophyllene oxide가 주요 물질로 검출되었지만 32개 수종에서 sesquiterpene과 oxygenated sesquiterpene의 방출량은 상대적으로 낮았다.

• 한국대기환경학회지
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• 제29권2호
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• pp.171-185
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• 2013

Wetland has been known as a major biogenic source of $CH_4$ in globe. In a global scale, the amounts of 55~150 Tg $CH_4$ are released into the atmosphere annually from wetlands; and it accounts for about 21% of total $CH_4$ annual global emission. From August 2010 to August 2011, measurements of major greenhouse gas ($CO_2$, $CH_4$, $N_2O$) emissions were conducted from a freshwater wetland at Kunsan ($35^{\circ}56^{\prime}38.94^{\prime\prime}N$, $126^{\circ}43^{\prime}16.62^{\prime\prime}E$), Korea by using floating closed static chamber method. Flux measurements for these gases from western coastal tidal flat at Seocheon ($36^{\circ}07^{\prime}13.85^{\prime\prime}N$, $126^{\circ}35^{\prime}43.18^{\prime\prime}E$), Korea were managed from July 2011 to February 2012 by using closed static chamber method. The average gas fluxes and ranges from freshwater wetland experiment were $0.155{\pm}0.29\;mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$ (-0.054~0.942 $mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$) for $CH_4$, $17.30{\pm}73.27\;mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$ (-52.44~261.66 $mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$) for $CO_2$, and $0.004{\pm}0.01\;mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$ (-0.02~0.07 $mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$) for $N_2O$, respectively. Monthly base flux measurement results revealed that $CH_4$ fluxes during summer months in high water temperature were significantly high, and at least order of one higher than those during other months. The average fluxes and ranges of these greenhouse gases from tidal flat during the experimental period were $0.002{\pm}0.08\;mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$ (-0.16~0.22 $mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$) for $CH_4$, $-31.18{\pm}75.33\;mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$ (-298.87~101.93 $mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$) for $CO_2$, and $0.001{\pm}0.01\;mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$ (-0.017~0.03 $mg\;m^{-2}\;hr^{-1}$) for $N_2O$, respectively. Comparing the results of gas emissions from tidal flat to those from freshwater wetland, we found significantly lower emissions from tidal flat based on the experiment. Physicochemical parameters of water and soil at these experimental plots were also sampled and analyzed for understanding their correlation with these gas emissions.

• 한국대기환경학회지
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• 제29권6호
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• pp.757-772
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• 2013

In this study, a combination of sorbent tube (ST)-thermal desorption (TD)-gas chromatography (GC)-mass spectrometry (MS) was used for quantitative analysis of liquid phase standards of 10 BVOC ((1) (+)-${\alpha}$-pinene, (2) (+)-${\beta}$-pinene, (3) ${\alpha}$-phellandrene, (4) (+)-3-carene, (5) ${\alpha}$-terpinene, (6) p-cymene, (7) (R)-(+)-limonene, (8) ${\gamma}$- terpinene, (9) myrcene, and (10) camphene). The results of BVOC calibration yielded comparatively stable pattern with response factor (RF) of 23,560~50,363 and coefficient of determination ($R^2$) of 0.9911~0.9973. The method detection limit (MDL) of BVOC was estimated at 0.03~0.06 ng with the reproducibility of 1.30~5.13% (in terms of relative standard error (RSE)). Emissions of BVOC were measured from four types of fruit samples ((1) tangerine (TO), (2) tangerine peel (TX), (3) strawberry (SO), and (4) sepals of strawberry (SX)). The sum of BVOC flux (${\sum}flux$ (BVOC) in ng/hr/g) for each sample was seen on the descending order of (1) TX=291,614, (2) TO=2,190, (3) SO=1,414, and (4) SX=2,093. If the results are compared between the individual components, the highest flux was seen from (R)-(+)-limonene (265,395 ng/hr/g) from TX sample.

• 대기
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• 제25권4호
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• pp.639-657
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• 2015

There is an increasing need to improve the air quality over South Korea to protect public health from local and remote anthropogenic pollutant emissions that are in an increasing trend. Here, we evaluate the performance of the WRF-Chem (Weather Research and Forecasting-Chemistry) model in simulating near-surface air quality of major Korean cities, and investigate the impacts of time-varying chemical initial and lateral boundary conditions (IC/BCs) on the air quality simulation using a chemical downscaling technique. The model domain was configured over the East Asian region and anthropogenic MICS-Asia 2010 emissions and biogenic MEGAN-2 emissions were applied with RACM gaseous chemistry and MADE/SORGAM aerosol mechanism. Two simulations were conducted for a 30-days period on April 2010 with chemical IC/BCs from the WRF-Chem default chemical species profiles ('WRF experiment') and the MOZART-4 (Model for OZone And Related chemical Tracers version 4) ('WRF_MOZART experiment'), respectively. The WRF_MOZART experiment has showed a better performance to predict near-surface CO, $NO_2$, $SO_2$, and $O_3$ mixing ratios at 7 major Korean cities than the WRF experiment, showing lower mean bias error (MBE) and higher index of agreement (IOA). The quantitative impacts of the chemical IC/BCs have depended on atmospheric residence time of the pollutants as well as the relative difference of chemical mixing ratios between the WRF and WRF_MOZART experiments at the lateral boundaries. Specifically, the WRF_MOZART experiment has reduced MBE in CO and O3 mixing ratios by 60~80 ppb and 5~10 ppb over South Korea than those in the WRF-Chem default simulation, while it has a marginal impact on $NO_2$ and $SO_2$ mixing ratios. Without using MOZART-4 chemical IC, the WRF simulation has required approximately 6-days chemical spin-up time for the East Asian model domain. Overall, the results indicate that realistic chemical IC/BCs are prerequisite in the WRF-Chem simulation to improve a forecast skill of local air quality over South Korea, even in case the model domain is sufficiently large to represent anthropogenic emissions from China, Japan, and South Korea.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권4호
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• pp.503-516
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• 2019

We have estimated the vertical column density (VCD) of formaldehyde (HCHO) on a global scale using a multiple linear regression method (MRM) with Ozone Monitoring Instrument (OMI) and Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. HCHO VCDs were estimated in regions of biogenic, pyrogenic, and anthropogenic emissions using independent variables, including $NO_2$ VCD, land surface temperature (LST), an enhanced vegetation index (EVI), and the mean fire radiative power (MFRP), which are strongly correlated with HCHO. To evaluate the HCHO estimates obtained using the MRM, we compared estimates of HCHO VCD data measured by OMI ($HCHO_{OMI}$) with those estimated by multiple linear regression equations (MRE) ($HCHO_{MRE}$). Good MRM performances were found, having the average statistical values (R = 0.91, slope = 1.03, mean bias = $-0.12{\times}10^{15}molecules\;cm^{-2}$, percent difference = 11.27%) between $HCHO_{MRE}$ and $HCHO_{OMI}$ in our study regions where high HCHO levels are present. Our results demonstrate that the MRM can be a useful tool for estimating atmospheric HCHO levels.

• 분석과학
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• 제32권1호
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• pp.17-23
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• 2019

질소산화물(NOx)은 인위적 배출원(화석연료 연소, 이동오염원, 산업배출원 등)과 자연배출원(번개, 생물기원 토양, 산불 등)으로부터 배출된다. 질소안정동위원소를 이용한 분석 기법은 배출원의 기여도 및 추적 인자로 활용되어 왔다. 본 연구는 NOx의 특성을 보기 위하여 ${\delta}^{15}N-NO_2$를 측정하였으며 배출원의 동위원소 특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 시료채취가 용이한 Ogawa PAS를 이용하여 대기 중 가스상 질소를 포집하여 안정동위원소를 분석하였다. 도심지역 터널내부의 평균 $NO_2$ 농도는 $3808.8{\pm}2656.5ppbv$이며, ${\delta}^{15}N-NO_2$ 값은 $7.7{\pm}1.8$‰를 나타내며 일반적인 이동오염원의 값을 나타냈다. 고속도로의 이동오염원으로부터 거리에 따른 결과, 고속도로와 인접한 지점의 $NO_2$ 농도는 $965.4{\pm}125.2ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $5.9{\pm}1.4$‰이었고, 1.1 km 떨어진 지점의 $NO_2$ 농도는 $372.5{\pm}95.9ppbv$이며 ${\delta}^{15}N-NO_2$는 $-11.5{\pm}2.9$‰로 고속도로인근의 값이 높게 나타내었다. 고속도로부터 이동오염원 기여율을 보기 위하여 binary mixing model을 수행하였으며 고속도로와 근접할수록 기여율, 농도 및 동위원소가 높게 나타나는 경향을 나타냈다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권2호
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• pp.207-219
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• 2015

The purpose of this study is to show the geographical distribution and the temporal variation of the emission amount of biogenic volatile organic compounds(BVOCs) emanated from forests at Jeju Island. The total emission amount of BVOCs calculated by using the CORINAIR Methodology is $3612ton\;yr^{-1}$ at Jeju Island. More than half of BVOCs emissions is come from coniferous forest, and 45 per cent from broad leaved forest. The others is attributed to grassland. Of total emission of BVOCs, isoprene accounts for 28 per cent, monoterpene for 32 per cent, and other VOCs for about 40 percent, respectively. It can be shown that $3000{\sim}10000kg\;yr^{-1}$ of BVOCs is emitted at the zone with dense forest from an altitude of 500 m to the top of Mt. Halla, and less than $1500kg\;yr^{-1}$ at the zone an altitude of below 500 meters. The monoterpene emission is more than $1500kg\;yr^{-1}$ due to the existence of a colony of Abies koreana at the place with more than 1500 meters and a community of Pinus thunbergii and Cryptomeria japonica at the elevation of 500~700 m. In the case of isoprene emission, there is $1500{\sim}3000kg\;yr^{-1}$ at the zone of an elevation from 700 m to 1500 m due to dense broad leaved forest and very little of its emission at an elevation of more than 1500 meters because there is hardly broad leaved trees grown. In this study, emission of BVOCs according to the altitude above sea level is estimated under the situation of lack of the data for broad leaved tree. More detailed data and information for the distribution of broad leaved trees are needed in order to calculate more realistic BVOC emission.

• 한국대기환경학회지
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• 제21권5호
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• pp.495-505
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• 2005

This study is to estimate source contribution by air pollutantion types (point, area, line) over Seoul metropolitan area. The Air Pollution Model (TAPM) and the highly resolved anthropogenic and biogenic gridded emissions ($1km{\times}1km$) were applied to simulate $SO_2,\;NO_2,\;O_3\;and\;PM_{10}$ concentrations by seasons and contribution was estimated by their source types (point, area, line). The results showed that the simulated concentrations of secondary pollutant agreed well with observed values with an index of agreement (IOA) over 0.4, whereas IOAs over 0.3 were observed for most primary pollutants. The contributions of each source types by seasons were similar. The point source contribution was the highest for $SO_2$ at medium level ranged from $55.1\%\;to\;61.5\%$. But the contribution from area source during for the spring and summer increased as the concentration level increased. The line source contribution was the highest for $NO_2$ at all levels ranged from $68.3\%\;to\;93.1\%$. The results indicate that $SO_2$ emissions should be mainly controlled from point source, as well as area source at higher level concentration. Also, $NO_2\;and\;PM_{10}$ to from line source should be controlled.

• 한국가스학회지
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• 제16권5호
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• pp.14-20
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• 2012

바이오가스는 Biomass, 유기성 폐기물 등의 혐기소화 공정을 통해 얻을 수 있는 대표적인 신재생연료로 저발 열량에도 불구하고 탄소중립적인 특성이 있기 때문에 이를 엔진에 적용하여 에너지를 생산하고자 하는 노력이 계속되어왔다. 바이오가스는 원료의 종류 및 혐기소화 공정 조건에 따라 그 연료 조성이 달라질 수 있는데, 이러한 조성 변화는 엔진 성능에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 바이오가스 연료 내 불활성가스의 종류 및 비율을 변화시켜 모사하고 이를 이용하여 바이오가스 내 불활성가스 종류의 변화가 엔진 성능 및 배기 특성에 주는 영향을 파악하였다. 실험 결과로 각 불활성가스 종류 및 함량에 따른 최적 점화시기를 결정하였으며, 불활성 가스 조성 변화가 엔진 출력, 효율, 배기 성능에 미치는 영향을 제시하였다.