• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.563-576
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• 2023

본 연구에서는 대류권 오존과 전구체인 nitrogen oxides (NOx), volatile organic compounds (VOCs)의 광화학반응 관계를 살펴보고자, Ozone Monitoring Instrument (OMI)와 TROPOspheric Monitoring Instrument(TROPOMI)의 nitrogen dioxide (NO₂), formaldehyde (HCHO), OMI/Microwave Limb Sounder (MLS) tropospheric column ozone (TCO), Airkorea 지상측정 ozone (O₃) 자료를 분석하였다. OMI 위성자료를 이용하여 2006년부터 2020년까지 장기 변화 경향을 살펴보면 TCO는 동북아시아 지역 전체적으로 증가하는 추세를 보였으며, NO₂는 꾸준히 감소하고 HCHO는 계속해서 증가하는 경향성을 보였다. 또한 오존 민감도의 지표인 formaldehyde nitrogen dioxide ratio (FNR)은 점점 증가하고 있으며, 이는 VOC-limited 영역이 감소하고 있음을 의미한다. 본 연구는 한국 지역 오존의 지속적인 증가 원인을 밝히기 위해서 최근 4년 기간(2019~2022년)의 TROPOMI FNR과 지상 측정 O₃를 이용하여 국내 오존 생성 민감도 분석을 진행하였다. 기존 선행연구들과 동일하게 국내 대도시 지역에서 VOC-limited 및 Transitional 영역이 나타났으며, 그 외에도 국내 주요 발전소가 위치한 지역에서 VOC-limited 영역이 나타났다. VOC-limited 영역, 즉 NOx가 과도하게 포화되어 있는 영역에서는 NOx 배출 감소가 오히려 적정 반응을 약화시켜 국내 오존 농도 증가를 유도했을 것으로 판단된다. 따라서 VOC-limited 영역이 나타나는 지역에서 오존 농도를 감소시키기 위해서는 NOx의 배출보다 단기적으로 VOC 배출을 감소시켜야 함을 시사한다.

• 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.

• 대한원격탐사학회지
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• 제11권3호
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• pp.23-31
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• 1995

기상청에서는 1990년부터 Smith등(1984,1986)이 개발한 ITPP-VI(International TOVS Program Package)를 사용하여 직접 물리 해법을 이용한 연직온도분포 및 총오존량을 산출하여 예보현업에 이용하고 있다. 그러나 현재의 초기입력자료로 사용되는 기후값은 너무 오래되었고, 국지효과나 한반도 부근의 특성이 제외되었으므로 도출된 전오존량의 분포를 직접 사용하기에는 그 정확성이나 신빙성이 희박하다. 따라서 ITPP-VI로부터 오존량 산출자료의 질적 개선을 위해 초기 입력자료중 지표값을 기후자료 대신에 GPV(Gridded Point Values) 자료를 입력하여 오존량 도출을 수행하였다. GPV자료의 입력을 통한 TOVS 오존량 자료(TOVS-GPV)가 정량적으로 어느 정도 개선되었는 지 알아보기 위하여 두경우의 총오존분포도를 비교하였다. GPV 지표자료의 입력으로 도출한 총 오존량은 기후값으로 도출한 총오존량(TOVS-CLIMA)에 비해 한반도 부근에서의 오존량 변화를 더 자세하게 표현하였다. 정량적으로 질적 개선을 알아보기 위해 1994년 2월 한달동안 지상 관측 자료로써 연세대학교의 오존분광기(Dobsometer)로 관측한 오존량(Uy), TOVS-GPV(Ug), TOVS- CLIMAT(Uc), 그리고 TOMS(Total Ozone Monitoring System) 관측값(Um)을 이용하여 나타낸 결과, 월변화의 경향은 연세대학교 총오존량값의 변화에 대해 TOVS-GPV(Ug), TOVS-CLIMAT (Uc)와 TOMS(Um) 값들의 변화는 크지만, 새로운 TOVS-GPV 오존량은 TOVS-CLIMAT 오존 량에 비해 TOMS 오존량과 연세대학교 관측치와 유사한 경향을 보였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권1호
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• pp.56-75
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• 2018

Korean Photochemical Assessment Monitoring Stations (PAMS) have been established since the late 2001 to monitor ambient air concentrations of VOC species, which would enhance understanding photo-chemical formation of ozone and subsequently contribute to developing efficient ozone control strategies. The present study aims at identifying major VOC species and examining their trends by analyzing PAMS monitoring data collected from the year 2006 to 2016. All the 18 PAMS sites operated by the Ministry of Environment were included in the study. PAMS monitored the 56 target VOC species, which are classified into four groups, alkenes, lower alkanes ($C{\leq}3$), higher alkanes ($C{\geq}4$), aromatics. The higher alkanes and aromatics dominated over the lower alkanes and alkenes in the type 2 and 3 PAMS sites except Joongheung site. N-butane was a major alkane species, toluene was a major aromatic species and most of VOCs showed decreasing trends in these sites. On the other hand, only the alkenes showed decreasing trends at the Joongheung site in Yeosu. Major sources of abundant species such as ethane, propane, n-butane, toluene were estimated by analyzing seasonal variations, correlation with other VOC species, and emission profiles. A major source of n-butane was identified as LPG cars, while major sources of toluene varied considerably from one site to another. The lower alkanes were composed of ethane and propane, both of which showed a strong seasonal variation, low in the summer and high in the winter, indicating that a major source might be the heating by gaseous fuels. Ozone formation potentials of VOC species were evaluated by applying MIR and POCP to the measured VOC species concentrations. Toluene contributed the most to total ozone forming potentials followed by m,p-xylene for all the type 2 and 3 PAMS sites except for two sites in Yeosu-Gwangyang. Ethylene and propylene were the first and second contributors to total ozone forming potentials at Joongheung site in Yeosu.

• 한국중재학회지:중재연구
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• 제14권1호
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• pp.185-211
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• 2004

It is a common and prevailing Construction that recent environmental problems such as earth's warmer climate and depletion of ozone layers can never be solved by the efforts of any one nation. That is why the international conventions have been held more often lately in order to discuss the matter of environment protection and there has been increased tendency of using economic activities of any nation especially their international trades as means for achieving the purpose of environment protection. Furthermore, there is an ample possibility for the advanced countries to use the regulatory restrictions for environment protection as an another measure of none-tariff barrier against countries including Korea which has high dependence on international trade with not very high technological capability of environment protection. Some of the developed countries have recently moved toward the creation of a new system of international regulatory measures on world trade in the name of Environment Protection. They Plan to impose strict control over the process and technology of production of good they are importing from other country. However, ever though the international regulatory measures, in a short term, could play a negative role on our trade capability, they could, in the long run, also play a role of helping hands if we usefully work out positive countermeasures as a result of hand-working government supported by industry and all the society as a whole.

• 한국지구과학회지
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• 제23권8호
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• pp.683-696
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• 2002

본 연구는 1990년부터 2000년까지 11년의 기간동안 서울지역 대기오염 자동측정망을 중심으로 관측된 오존자료 중 환경기준을 초과한 자료만을 선별적으로 분리한 후 분석에 활용하였다. 이와 같은 분석결과를 토대로 서울시의 4대 권역별 (NE, SE, SW, NW) 기준초과양상을 여러 가지 관점에서 비교해 보았다. 24시간을 주기로 초과농도의 발생 경향을 비교해 본 결과, SW지역이 다른 지역에 비해 오존의 총 발생시간이 더 많은 것을 확인할 수 있었다. 발생빈도를 중심으로 4대 지역에 대한 월별 경향성을 비교했을 때 NW지역에서 여타 지역보다 최고빈도의 발생시기가 약간 뒤처지는 현상이 나타났다. 해를 거듭할수록 오존의 환경기준 초과발생횟수가 증가하는 경향을 감지할 수 있다. 특히 이와 같은 현상은 NE, SE를 포함하는 서울의 동쪽지역에서 두드러지는 것으로 타나났다. 전체 11년동안 초과치의 최고 발생빈도를 지역별로 비교해 보면, NE지역에서 1998년에 그리고 나머지 세지역은 모두 2000년에 나타났다. 이처럼 오존의 환경기준 초과횟수는 최근에 들어 급격히 증가하는 것으로 확인되었다. 이에 반해, 초과농도의 크기에 대한 결과를 보면, 오히려 90년대 초반에 고농도가 집중된 데 반해, 90년대 후반에는 상대적으로 초과농도의 크기가 감소한 것으로 나타났다. 전체 관측기간동안 서울지역에서 관측된 평균 기온자료를 이용하여 오존초과자료와의 상관성을 분석하였다. 그 결과 대체로 크기나 빈도에 상관없이 모두 기온과 일정 수준 이상 양의 상관성을 유지하는 것이 확인되었다. 전반적으로 기온의 변화는 오존의 초과농도발생과 상당 수준 연계되었다는 점을 확인 할 수 있었다.

• 대기
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• 제16권4호
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• pp.333-342
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• 2006

The long-term trends of global solar irradiance, air temperature, specific humidity and cloudiness measured at King Sejong station, Antarctica, during the period of 1988-2004, have been investigated. A statistically insignificant decrease, -0.21 $Wm^{-2}yr^{-1}$ (-0.26 %$yr^{-1}$, P<0.5) in global solar irradiance was found in an analysis from the time series of the monthly mean values, except for the increasing trends only in two months of January and June. The trends in irradiance are directly and inversely associated with the cloudiness trends in annual and monthly means. The trends in surface air temperature show a slight warming, $0.03^{\circ}Cyr^{-1}$ (1.88 %$yr^{-1}$, P<0.5) on the annual average, with cooling trend in the summer months and the warming in the winter. The exact relationship, if any, between the irradiance and temperature trends is not known. No significant tendency was found in specific humidity for the same periods. Recent (1996-2004) erythermal ultraviolet irradiance shows decreasing trend in annual mean, -0.15 $mWm^{-2}yr^{-1}$ (-1.18 %$yr^{-1}$, P<0.1) which is about five times the trends of global solar irradiance. The ratio of erythermal ultraviolet to global solar irradiance shows remarkable seasonal variations with annual mean value of 0.01 % and a peak in October and November, showing the increase of ultraviolet irradiance resulting from the Antarctic ozone hole. The sensitivity of global solar irradiance to the change in cloudiness is roughly $13%oktas^{-1}$ which is about twice of the value at the South Pole due to the difference in the average surface reflectance between the two stations. Much more sensitive values of $59%oktas^{-1}$ was found for erythermal UV irradiance than for the global solar irradiance.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-15
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• 2018

Nation-wide systematic and comprehensive measurements of air quality criteria species have been made over 340 sites currently in Korea since 1990. Using these data, temporal and spatial trends of $SO_2$, $PM_{10}$, $NO_2$, $O_3$, CO and $O_x(NO_2+O_3)$ were analyzed to characterize and evaluate implementing efficiency of air quality policy and regulations. Due to strict and effective policy to use cleaner fuels in late 1980s and 1990s, the primary pollutants, such as $SO_2$, CO, and $PM_{10}$ decreased sharply by early 2000s in all parts of Korea. After this period, their concentrations declined with much lower rates in most parts of Korea. In addition, isolated but noticeable numbers of places, especially in major ports, newly developing towns and industrial parks, sustained high levels or even showed further degradation. Despite series of emission control strategies were enforced since early 1990s, $NO_2$ concentrations haven't changed much till 2005, due to significant increase in number of automobiles. Nevertheless, we confirmed that the staggering levels of $NO_2$ and $PM_{10}$ improved evidently after 2005, especially in Seoul Metropolitan Area (SMA), where enhanced regulations for $NO_2$ and $PM_{10}$ emissions was imposed to automobiles and large emission sources. However, their decreasing trends were much lessened in recent years again as current air quality improvement strategies has been challenged to revise further. In contrast to these primary species, annual $O_3$, which is secondary product from $NO_2$ and volatile organic compounds (VOCs), has increased consistently with about 0.6 ppbv per year in every urban part of Korea, while yearly average of daily maximum 8-hour $O_3$ in summer season had a much higher rate of 1.2 ppbv per year. Increase of $O_3$ can be explained mainly by reductions of NO emission. Rising background $O_3$ in the Northeast Asia and increasing oxidizing capacity by changing photochemistry were likely causes of observed $O_3$ increase. The future air quality policy should consider more effective ways to lower alarming level of $O_3$ and $PM_{10}$.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_1호
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• pp.121-137
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• 2020

동아시아 지역은 최근 인구급증과 경제성장으로 인해 화석연료의 사용이 증가함에 따라 이로 인한 대기오염물질 배출이 증가하여 대기질이 점차 악화되고 있다. 본 연구에서는 OMI (Ozone Monitoring Instrument) 위성 자료와 국가 대기오염물질 배출량 자료(National Emission Inventory)를 활용하여 동아시아의 대기현황 및 우리나라의 대기질에 국내외 배출량이 미치는 영향을 분석하고 이를 기반으로 미래 배출량을 추정하였다. 2005년부터 2015년까지 동아시아의 NO₂, SO₂ 농도를 분석한 결과, 두 물질 모두 NEC (North East China), SEC(South East China), SMA (Seoul Metropolitan Area) 순으로 높았다. SO₂는 우리나라와 중국의 편차가 크게 나타나NEC 지역은 SMA보다 1.63배 높았다. 농도비와 배출비 분석을 통해 국외 배출원이 우리나라 대기환경에 미치는 영향을 간접적으로 파악할 수 있었는데, NO₂/SO₂ 농도비는 우리나라와 중국 모두 2013년에 가장 높았고, SMA의 NO_x/SO_x 배출비는 2013년 이후 22% 이상 증가했다. 국내 배출량은 지속적으로 감소했으나 농도-배출량 비율(NO₂/NO_x, SO₂/SO_x)은 점차 증가하는 것으로 분석되었으며, 이는 곧 국내 배출량 외에 다른 요인(국외 배출원, 체류시간 변화 등)이 우리나라 수도권의 대기질에 영향을 주고 있다는 것으로 해석된다. SMA의 미래 배출량은 2025년에 NO_x, SO_x가 각각 296.2, 39.0 kton, 2035년에는 284.4, 33.8 kton 만큼 배출될 것으로 예측되었다. 본 연구에서는 공간적 제약을 받지 않는 위성자료의 장점을 이용하여 농도와 배출량 사이의 유의미한 결과를 도출하였으며, 이 연구에서 사용된 위성관측 농도와 배출량 간의 상호비교 분석방법론과 GEMS(Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) 위성 산출물을 활용하여, 향후 국내 대기질 영향요인을 파악하기 위한 국외 발 대기오염물질 기여도 분석과 배출 인벤토리 보완을 위한 기초 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대한다.