• 한국입자에어로졸학회지
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• 제7권4호
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• pp.131-138
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• 2011

우리나라의 대표적인 배경지역 측정소인 안면도의 지구배경관측소에서 20010년에 채취한 미세먼지(PM10) 시료에 대해 n-alkane과 수용성 유기성분(WSOC) 농도를 분석하였다. 우리나라의 또 다른 배경지역인 고산에 비해 봄철의 수용성 유기성분의 농도는 세배 정도 높았다. 안면관측소의 수용성 유기성분의 농도는 서울이나 아시아 다른 도시지역의 농도와 비슷한 수준이었다. 그러나 아시아 도시는 겨울에 농도가 높았으나, 안면관측소는 가을에 높아 배출원, 또는 생성원이 다른 것으로 보인다. 한편 n-alkane 성분의 농도는 안면관측소가 고산보다 약간 낮았고, 서울 등의 아시아 도시의 1/3-1/2 수준으로 낮았다. 그러나 고산은 자연적인 기원의 n-alkane 농도가 높은 반면에 안면관측소는 인위적인 n-alkane이 대부분이어서 대조를 보이고 있다. 따라서 안면관측소는 우리나라의 대표적인 배경지역임에도 불구하고 수용성 유기성분과 n-alkanes 농도측면에서는 배경지역과 도시지역의 특성을 갖고 있어, 인위적인 영향을 많이 받고 있는 것으로 보인다. 보다 상세한 배출원과 생성원 분석은 무기이온농도와 다른 유기성분 분석을 추가하여 이루어질 예정이다.

• 대기
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• 제21권1호
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• pp.57-67
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• 2011

2006년 3월부터 4년간 서울대학교에서 관측한 라이다와 스카이 라디오미터 관측 자료로부터 에어러솔의 라이다 비를 산출하고 그 계절 변화 특성을 살펴 보았다. 서울지역의 라이다 비는 여름철에 $68.1{\pm}16.8$ sr로 가장 높고 점차 감소하여 겨울철에 $57.2{\pm}17.9$ sr로 가장 낮았으며 다시 증가하는 경향을 보였다. 그러나 전 기간 동안 산출된 라이다 비가 30 sr에서 최대 110 sr까지의 범위에서 분포하며 관측 전 기간의 표준편차가 16.46 sr인 것을 감안하면 계절변동은 두드러지지는 않았다. 이처럼 계절 변동이 약하게 나타나는 이유는 도심지역에 해당하는 서울의 지리적 특성에 기인한 것으로 연중 인위적인 오염물질이 지속적으로 배출되어 영향을 미치기 때문으로 판단된다. 라이다와 스카이 라디오미터 관측으로 얻은 옹스트롬 지수, 편광소멸도 및 에어러솔 광학두께와 산출된 라이다 비의 관계도 살펴 보았다. 옹스트롬 지수와 편광소멸도는 음의 상관관계가 뚜렷하게 나타나 에어러솔 입자의 크기가 클 경우 비구형을 띄며 크기가 작을수록 구형에 가까워 짐을 확인할 수 있었다. 또한, 라이다 비가 작게 나타나는 깨끗한 날을 제외하면 라이다 비는 옹스트롬 지수가 증가할수록 (편광소멸도가 감소할수록) 증가하는 경향을 가졌다. 이를 바탕으로 에어러솔 광학두께가 하위 10%에 해당하는 깨끗한 날과 옹스트롬 지수가 하위 10%에 해당하는 황사입자가 우세한 사례, 옹스트롬 지수가 상위 10%에 해당하는 오염물질이 우세한 사례로 나누어 라이다 비의 특성을 살펴보았다. 오염물질이 우세한 사례에서의 라이다 비는 $62.2{\pm}13.2$ sr로 기존의 오염물질에 의한 라이다 비와 잘 일치하는 모습을 보였다. 그러나 깨끗한 날과 황사가 우세한 사례의 경우는 각각 $45.0{\pm}9.5$ sr와 $51.7{\pm}13.7$ sr로 나타나 선행 연구 결과보다는 다소 높은 값을 보였다. 이는 앞에서 언급하였다시피 도심지역에 해당하는 서울은 항상 주변에서 발생하는 인위적인 오염물질의 영향을 받기 때문인 것으로 판단할 수 있다.

• 한국환경과학회지
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• 제15권8호
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• pp.701-718
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• 2006

The average ratio of the daily UV-B to total solar (75) irradiance at Busan (35.23$^{\circ}$N, 129.07$^{\circ}$E) in Korea is found as 0.11%. There is also a high exponential relationship between hourly UV-B and total solar irradiance: UV-B=exp (a$\times$(75-b))(R$^2$=0.93). The daily variation of total ozone is compared with the UV-B irradiance at Pohang (36.03$^{\circ}$N, 129.40$^{\circ}$E) in Korea using the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) data during the period of May to July in 2005. The total ozone (TO) has been maintained to a decreasing trend since 1979, which leading to a negative correlation with the ground-level UV-B irradiance doting the given period of cloudless day: UV-B=239.23-0.056 TO (R$^2$=0.52). The statistical predictions of daily total ozone are analyzed by using the data of the Brewer spectrophotometer and TOMS in East Asia including the Korean peninsula. The long-term monthly averages of total ozone using the multiplicative seasonal AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) model are used to predict the hourly mean UV-B irradiance by interpolating the daily mean total ozone far the predicting period. We also can predict the next day's total ozone by using regression models based on the present day's total ozone by TOMS and the next day's predicted maximum air temperature by the Meteorological Mesoscale Model 5 (MM5). These predicted and observed total ozone amounts are used to input data of the parameterization model (PM) of hourly UV-B irradiance. The PM of UV-B irradiance is based on the main parameters such as cloudiness, solar zenith angle, total ozone, opacity of aerosols, altitude, and surface albedo. The input data for the model requires daily total ozone, hourly amount and type of cloud, visibility and air pressure. To simplify cloud effects in the model, the constant cloud transmittance are used. For example, the correlation coefficient of the PM using these cloud transmissivities is shown high in more than 0.91 for cloudy days in Busan, and the relative mean bias error (RMBE) and the relative root mean square error (RRMSE) are less than 21% and 27%, respectively. In this study, the daily variations of calculated and predicted UV-B irradiance are presented in high correlation coefficients of more than 0.86 at each monitoring site of the Korean peninsula as well as East Asia. The RMBE is within 10% of the mean measured hourly irradiance, and the RRMSE is within 15% for hourly irradiance, respectively. Although errors are present in cloud amounts and total ozone, the results are still acceptable.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제17권4호
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• pp.125-132
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• 2021

Fresh PM_2.5 smokes emitted from combustion of four biomass materials (pellet, palm fruit fiber (PFF), PKS, and sawdust) in a laboratory-controlled environment were characterized using an attenuated total reflectance-fourier transform infrared (ATR-FTIR) technique. In smoke samples emitted from combustion of pellets, PFF and PKS, which is being used as boiler fuels for greenhouses in rural areas, the organic carbon/elemental carbon (OC/EC) ratios in PM_2.5 were very high (14.0-35.5), whereas in sawdust smoke samples they were significantly low (<4.0) due to the combustion method close to flaming combustion. ATR-FTIR analysis showed that OH(3400-3250 cm^-1), CH₃(2958-2840 cm^-1), CH₂(2910 cm^-1 and 2850 cm^-1), ketone(1726-1697 cm^-1), C=C(1607-1606 cm^-1 and 1515-1514 cm^-1), lignin (1463-1462 cm^-1 and 1430-1428 cm^-1) and -NO₂(1360-1370 cm^-1) peaks were identified in all biomass burning (BB) smoke samples. However, additional peaks appeared depending on the type of biomass. Among the four types of biomass materials, an additional peak of the methylene group CH₃(2872-2870 cm^-1) appeared only in PFF and PKS smoke samples, and a peak of C=O(1685 cm^-1) was also confirmed. And in the case of PKS smoke samples, a peak of aromatic C=C(1593 cm^-1 and 1476 cm^-1) that did not appear in other BB samples was also observed. This indicates that the molecular structure of organic compounds emitted during BB differs depending on the type of biomass materials. The results of this study are expected to provide valuable information to more specifically reveal the effect of BB on PM_2.5 collected in the atmospheric environment.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제50권2호
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• pp.165-192
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• 2022

본 논문에서는 실외 대기 환경의 바이오에어로졸 혹은 입자상물질의 미생물 메타게놈 특성과 이에 영향을 미치는 기후 및 환경 인자의 영향을 고찰하였다. 시료 채취 지역 및 환경 조건 특성별 대기 중 세균과 곰팡이 농도를 요약 하고, 에어로졸과 PM 시료의 세균과 곰팡이의 메타게놈 특성을 조사하기 위한 비배양법 기반 분석방법과 메타게놈 특성을 정리하였다. 또한, 세균과 곰팡이의 메타게놈 특성과 다양성 및 특성에 미치는 기상 인자와 환경 인자의 영향을 고찰하였다. 대기 중 미생물의 생존, 생장과 분산은 지역 기상 조건 및 대기 오염 물질에 의해 크게 영향을 받았다. 일반적으로 기온이 상승함에 따라 AM 농도는 증가하지만, 여름에는 고온과 강한 자외선의 영향으로 AM 농도가 감소하였다. 습도와 미생물 농도는 양의 상관성을 보이나, 습도가 너무 높으면 AM의 분산이 지연되었다. 이러한 종합적인 고찰 결과는 대기권에서 미생물의 역할과 기능을 이해하고, 이들 미생물에 의해 야기되는 환경 및 공중보건 문제를 해결하기 위한 전략 수립 및 저감 기술 개발에 활용될 수 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권1호
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• pp.11-19
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• 2012

대기중의 꽃가루는 생물학적으로 발생하는 자연현상이며, 꽃가루 입자 자체는 태양복사전달과정에 영향을 미치며, 시정을 악화시키는 등 대기환경을 저해하고, 건강문제에 부정적인 영향을 주기도 한다. 꽃가루에 대한 연구는 주로 꽃가루의 이동과 확산, 그리고 건강에 미치는 영향에 대해 이루어져 왔으나 대기 에어러솔로서 광학적 특성 및 기후변화에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 미비하다. 본 연구의 목적은 대기 중에서 꽃가루의 시간적 및 수직적 분포를 분석하는 것과 꽃가루의 증가로 인한 대기 에어러솔 광학적 특성변화를 분석하는 것으로서, 광주지역에서 고농도의 꽃가루 현상이 발생한 2009년 5월 5일부터 5월 7일 까지 라이다(Lidar)와 Cimel 선포토미터(sunphotometer)를 이용한 집중 관측을 수행하였다. 꽃가루는 주로 일출 후 대기 중에서 관측되기 시작하여 정오경에 대기경계층 고도 이하 (<약 1.5 km)까지 분포하다 일몰 후 사라지는 일변화를 보였으며, 꽃가루의 일평균 광학적 두께는 5, 6, 그리고 7일에 각각 0.036, 0.021, 그리고 0.019로 전체 대기 에어러솔에서 꽃가루가 차지하는 비율은 1 - 16 %로 정오경에 가장 높은 비율을 보였다. 이러한 연구결과를 살펴볼 때, 봄 철의 높은 꽃가루 농도는 대기 에어러솔의 주요한 요소로 작용할 수 있으며, 위성, 선포토미터 등의 원격 탐사 장비를 이용한 대기 에어러솔 관측 시 영향을 고려해야 할 요소임을 증명하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권7호
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• pp.434-447
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• 2016

2011-2015년 동안 한국 중부 태안과 청주 강내의 배경 관측지점에서 측정한 PM10, PM2.5 질량 농도를 분석하였다. 황사 사례를 제외한 PM10 질량 농도의 계절변동에서 겨울-봄 동안 높은 농도는 서풍 기류에 의한 영향이 반영되고 있으며, 여름에는 북태평양 기단과 잦은 강수로 낮은 수준을 보이고 있었다. 따라서, 일평균 PM10 질량 농도 $81{\mu}gm^{-3}$ (미세먼지 예보 '약간 나쁨' 이상) 이상의 사례도 겨울-봄 동안에 발생이 많으며, 특히 중국 동부 배출원에 가까운 태안에서 더 많은 사례가 발생하고 있었다. 인위적으로 발생한 연무는 입경 $2.5{\mu}m$ 미만 입자의 구성 비율이 높다. 천리안 위성의 밝기온도차 분석에서 대기와 입자가 작은 연무는 $-0.5^{\circ}K$ 이상에서 관측된다. 2011-2015년 동안 태안과 청주 강내에서 관측한 연무 사례일의 PM10 질량 농도와 NOAA 19 위성 밝기온도차를 분석하였다. PM10 질량 농도는 $200{\mu}g\;m^{-3}$ 보다 낮지만, PM2.5/PM10 질량 농도비는 0.4보다 높고 밝기온도차는 $-0.3-0.5^{\circ}K$ 범위에 분포하고 있었다. 그러나, PM10 질량 농도 $190{\mu}g\;m^{-3}$ 이상인 황사 사례의 밝기온도차는 PM2.5/PM10 질량 농도비가 0.4보다 낮고, 밝기온도차는 $-0.7^{\circ}K$ 이하의 범위에 분포하고 있었다. 이러한 연무의 밝기온도차 경계값 범위를 적용한 결과는 MODIS AOD, OMI AI의 에어로졸 분포 범위와 일치하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권2호
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• pp.119-131
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• 2016

한반도 에어로졸 라이다 관측 네트워크(Korea Aerosol Lidar Observation Network; KALION)의 라이다 관측자료 처리 및 실시간 표출을 위한 표준 알고리즘을 개발하였다. KALION 표준 알고리즘은 라이다 관측으로부터 얻어진 후방산란강도와 편광소멸도 자료를 이용하여 (1) 에어로졸과 구름 구분, (2) 에어로졸 유형 구분, (3) 에어로졸 소산계수 그리고 (4) 에어로졸 질량농도를 산출하는 단계로 구성이 되어 있다. 에어로졸의 유형은 후방산란강도와 편광소멸도 자료에 근거하여, (대륙 기원) 청정기단 에어로졸(clean continental aerosol), 황사(dust aerosol) 그리고 오염 입자(polluted continental/urban pollution aerosol)로 구별된다. 에어로졸 소산계수에 필요한 라이다 상수는 약 9년간의 라이다와 스카이 라디오미터 자료로부터 도출된 63.31 sr을, 에어로졸 질량소산효율은 약 9년간의 라이다와 기상청 Particulate Matter($PM_{10}$) 질량농도 자료를 이용하여 도출된 $3.36m^2\;g^{-1}$ (황사는 $1.39m^2\;g^{-1}$)을 적용한다. 2015년 3월 28일부터 30일까지 라이다 관측 사례(서울 관악)에서 KALION 표준 알고리즘을 통해 산출된 에어로졸 유형 구분, 특히 황사 판별 결과는 기상청의 황사 보고와 잘 일치하였으며, 2006년 6월부터 약 9년 동안의 라이다 관측자료로부터 산출된 에어로졸 질량농도 역시 지상 $PM_{10}$ 농도와 약 $3{\mu}g\;m^{-3}$ 내에서 잘 일치하였다. 향후 에어로졸의 유형에 따른 서로 다른 라이다 상수 및 에어로졸 질량소산효율 적용 알고리즘, 빙정 구름(ice cloud)과 물방울 구름(water droplet cloud) 구분 알고리즘, 그리고 운저 고도와 혼합고 판별 알고리즘을 개발할 계획에 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권1호
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• pp.113-125
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• 2007

강설과 강우에서의 이온성분 차이와 강설이 겨울철 강수의 화학적 특성에 미치는 영향을 파악하기 위하여 전북 익산지역에서 1995년부터 2000년까지 강우와 강설의 포집이 가능한 매 $11\sim12$월과 $1\sim2$월 동안에 자동강수채취장치를 사용하여 강수를 포집한 후 pH와 전기전도도 그리고 수용성 이온성분의 농도를 측정하였다. 겨울철 강수의 평균 pH는 4.72이었으며, 강수의 침적형태에 따라서는 강설(5.05)보다 강우(4.67)에서 높은 산성도를 나타내었다. pH 5.0 이하의 저 pH 발생빈도는 강우의 경우 약 73%이었으며, 강설은 30%이었다. 이온성분의 경우 강설은 강우에 비해 해염에서 기원하고 있는 이온성분들의 농도가 높게 나타났는데, 특히 $Cl^-$, $Na^+$, $Mg^{2+}$ 의 경우 3배 이상의 농도 차이를 나타내었다. 해염기원 성분을 제외할 경우 강우와 강설 모두 음이온에서는 $nss-SO_4^{2-}$와 $NO_3^-$가 그리고 양이온에서는 $NH_4^+$와 $nss-Ca^{2+}$가 주성분인 것으로 나타났다. 이중 $nss-SO_4^{2-}$는 강우에서 1.3배 높은 농도를 나타낸 반면, $nss-Ca^{2+}$와 $NO_3^-$의 경우 강설에서 각각 1.5배와 1.3배 높은 농도를 나타내었다. 겨울철 강수 중 $nSS-SO_4^{2-}/NO_3^-$의 당량농도비는 2.4이었는데 이것은 강수의 산성도에 대한 $H_2SO_4$의 기여율이 71%이고 그 나머지가 $HNO_3$에 의한 것임을 의미한다. 강우와 강설에서는 각각 2.7과 1.5를 나타내었는데 이것은 입자상의 $SO_4^{2-}$나 $NO_3^-$보다 가스상의 $HNO_3$가 강설에서 효율적으로 제거되기 때문으로 국외의 다른 실측 연구결과와도 일치하고 있으며, 대기에어로졸의 세정이론과도 잘 부합되는 것으로 나타났다. 익산지역의 겨울철 강우와 강설 모두 $nss-SO_4^{2-}$와 $NO_3^-$가 국내 외 비오염지역에 비해 고농도로 검출되었지만, 이에 대응하는 알칼리성의 $NH_4^+$, $nss-Ca^{2+}$, $nss-K^+$ 등이 존재함으로써 중화작용이 이 지역 강수의 중요한 특징으로 나타났다. 그러나 강우와 강설에서의 이온성분의 차이 그리고 산성원인물질에 대한 이들 알칼리성 물질의 중화능 차이에 의해 강우에 비해 강설의 산성도가 낮은 것으로 나타났으며, 결과적으로 강설은 겨울철 강수의 산성도를 완화시키는 역할을 하는 것으로 파악되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권3호
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• pp.217-226
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• 2015

경기도 태화산 서울대학술림에 위치한 대기관측타워에서 BVOCs 중 이소프렌, 모노테르펜을 2013년 5월, 6월, 8월에 PTR-MS를 이용하여 측정하고 이들의 분포 특성을 분석하였다. $O_3$과 온도, 습도 그리고 광합성유효복사와 잎면적지수를 측정하였다. 측정기간 동안 BVOCs 농도는 온도가 가장 높은 8월보다는 6월에 더 높았다. 태화산에서 측정된 침엽수와 활엽수의 광합성량(NPP, net primary production) 모두 6월에 가장 높았다. 이는 식생의 활동이 6월에 더 활발함을 의미하는데 이는 동북아시아 몬순의 영향으로 생각된다. 이소프렌은 늦은 오후에 최고 농도를, 모노테르펜은 저녁부터 농도가 높아져 밤 늦게 최고 농도를 보였다. 이들 모두 높이에 따라 평균 농도에 차이가 있었는데, 이소프렌과 모노테르펜 모두 캐노피 아래에서 높은 농도를 보였다. 반면, 온도는 캐노피 아래가 위보다 낮았고 $O_3$ 또한 캐노피 위에서 높아 산림 내와 산림 밖의 대기 간에 차이가 있었다. 특히, 이소프렌은 오후시간에 $O_3$과 같은 시간에 최고농도 보여 $O_3$ 생성에, 반대로 $O_3$은 농도가 급격히 감소하는 저녁시간에 캐노피 아래에서 농도가 크게 증가하는 모노테르펜은 $O_3$의 소멸에 영향을 미치는 것으로 나타났다. MEGAN을 이용하여 태화산에서 산정된 이소프렌과 모노테르펜의 배출계수는 각각 $641.9g\;km^{-2}h^{-1}$, $116.8g\;km^{-2}h^{-1}$로 CAPSS에서 산정된 잣나무 배출계수와 비교하면 이소프렌은 높고 반대로 모노테르펜은 낮았다. 이를 바탕으로 연간 배출량은 이소프렌은 1.1(톤/년), 모노테르펜은 0.9(톤/년)으로 산정되었다.