Vertical distribution of particle mass concentrations was estimated from 8-year elastic-backscatter lidar and sky radiometer data, and from ground-level PM10 concentrations measured in Seoul. Lidar ratio and mass extinction efficiency were determined from aerosol optical depth (AOD) and ground-level PM10 concentrations, which were used as constraints to estimate particle mass concentration. The mean lidar ratio (with standard deviation) and mass extinction efficiency for the entire 8-year study period were $60.44{\pm}23.17$ sr and $3.69{\pm}3.00m^2g^{-1}$, respectively. The lidar ratio did not vary significantly with the ${\AA}ngstr{\ddot{o}}m$ exponent (less than ${\pm}10%$); however, the mass extinction efficiency decreases to $1.82{\pm}1.67m^2g^{-1}$ (51% less than the mean value) when the ${\AA}ngstr{\ddot{o}}m$ exponent is less than 0.5. This result implies that the particle mass concentration from lidar measurements can be underestimated for dust events. Seasonal variation of the particle mass concentration estimated from lidar measurements for the boundary layer, was quite different from ground-level PM10 measurements. This can be attributable to an inhomogeneous vertical distribution of aerosol in the boundary layer.
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.
Intensive visibility monitoring was conducted to investigate physical and chemical characteristics of visibility impairment by airborne pollen. Light attenuation coefficients were optically measured by a transmissometer, a nephelometer, and an aethalometer. Elemental, ionic, and carbonaceous species were chemically analyzed on the filters collected by $PM_{2.5}$ and $PM_{10}$ samplers. Aerosol size distribution was analyzed using a cascade impactor during airborne pollen period. Airborne pollen count was calculated using a scanning electron microscope. Airborne pollen was emitted into the atmosphere in springtime and funker degraded visibility through its scattering and absorbing the light. Average light extinction coefficient was measured to be $211{\pm}36Mm^{-1}$ when airborne pollen was not observed. But it increased to $459{\pm}267Mm^{-1}$ during the airborne pollen period due to increase of average $PM_{2.5}$ and $PM_{10}$ mass concentration and relative humidity and airborne pollen count concentration for $PM_{10}$, which were measured to be $46.5{\pm}29.1{\mu}g\;m^{-3},\;97.0{\pm}41.7{\mu}g\;m^{-3},\;54.1{\pm}11.6%$, and $68.2{\pm}89.7m^{-3}$, respectively. Average light extinction efficiencies for $PM_{2.5}$ and $PM_{10}$ were calculated to be $5.9{\pm}0.9$ and $4.5{\pm}0.8m^2 g^{-1}$ during the airborne pollen period. Light extinction efficiency for $PM_{10}$ increased further than that for $PM_{2.5}$. The average light extinction budget by airborne pollen was estimated to be about 24% out of the average measured light extinction coefficient during the airborne pollen period.
A visibility analysis model based on the Mie theory is applied to the measurements during the fall, 1993 in Seoul. Model estimations of the total extinction coefficient $b_{ext}$, and the particle scattering coefficient, $b_{sp}$ are in good agreement with the measured values by a transmissometer and a nephelometer, respectively. These values show strong dependency on the mass loading of fine particles( $D_{p}$ <3.0${\mu}{\textrm}{m}$) but show no apparent relation with that of coarse particles(3.0${\mu}{\textrm}{m}$< $D^{p}$ <10${\mu}{\textrm}{m}$). Relative humidity plays an important role in determining the size of particles which in turn, affects the optical efficiency of aerosol. Based on the composition analysis with cut size nitrate concentration is higher than the sulfate concentration in PM3-10 but they are comparable to each other in PM3. Considering in 1985, it demonstrates a drastic increase of nitrate concentration between 1985 and 1993. It is found that measured and estimated light extinction budget were in good agreement within 10% and that scattering by particles is responsible for about 50-55% and 70-80 % of total extinction during clear and smoggy periods respectively.y.
2015년 1월부터 2020년 6월까지 라이다를 이용하여 측정된 532와 1064 nm의 후방산란계수와 532 nm의 편광소멸도를 이용하여 532 nm의 후방산란계수를 PM10, PM2.5-10, PM2.5에 해당하는 세 유형으로 구분하고 지상에서 측정된 질량 농도를 이용하여 각각의 질량소산효율을 산출하였다. 산출된 질량소산효율의 전체 평균값은 PM10, PM2.5-10, PM2.5에서 각각 5.1±2.5, 1.7±3.7, 9.3±6.3 m2/g으로 PM2.5가 가장 높은 값을 보였다. PM10과 PM2.5의 질량 농도가 낮을 때 평균 이상의 높은 질량소산효율이 산출되었으며 질량 농도가 높아질수록 질량소산효율이 감소되는 경향을 확인하였다. 황사의 혼합 정도에 따른 유형별로 질량소산효율을 산출하였을 때, PM2.5-10는 황사의 영향으로 오염입자(pollution aerosol, PA)가 2.1±2.8 m2/g으로 오염입자가 주요한 혼합입자(pollution-dominated mixture, PDM), 황사가 주요한 혼합입자 (dust-dominated mixture, DDM), 순수황사 (pure dust, PD)의 1.1±1.8, 1.4±3.3, 1.1±1.5 m2/g보다 두 배 정도 높은 값을 보였다. 하지만, PM2.5는 9.4±6.5, 9.0±5.8, 10.3±7.5, 9.1±9.0 m2/g으로 유형 구분 없이 비슷한 값을 보였다. PM10의 질량소산효율은 PA, PDM, DDM, PD 에서 각각 5.6±2.9, 4.4±2.0, 3.6±2.9, 2.8±2.4 m2/g으로 황사의 비율이 감소할수록 증가하는 경향을 보였다. 동일한 질량 농도 또는 황사 혼합에 따른 동일한 유형을 보이더라도 PM2.5/PM10 값이 낮아질수록 PM2.5-10의 질량소산효율은 감소하고, PM2.5의 질량소산효율은 증가하는 경향을 보였다.
Objectives: The purpose of this study is to investigate the main cause of visibility impairment by analyzing the contributions of the light extinction coefficient of major air pollution components and the change of the light extinction coefficient by relative humidity. Methods: The characteristics of the light extinction coefficient calculated by the photochemical method using fine particle component data measured in 2015 in the Gwangju area were examined. Results: The extinction efficiency per unit mass of $PM_{2.5}$ particles was $4.5m^2/g$ and that of $PM_{10-2.5}$ particles was $0.6m^2/g$. This difference indicates that most of the visibility impairment in Gwangju was caused by $PM_{2.5}$ particles. When visibility was poor, the contribution of ammonium sulphate and ammonium nitrate was significantly increased. Relative humidity was also a major cause of visibility decay. The influx of air currents in Gwangju was mostly caused by the long distance movement of pollutants emitted from the eastern part of China. Ammonium sulphate and ammonium nitrate, which are hygroscopic secondary contaminants, were the main causative agents of visibility impairment. Conclusions: Ammonium sulphate and ammonium nitrate were the main causative agents of visibility impairment in Gwangju. The influx of air currents in Gwangju was mostly caused by the long distance movement of pollutants emitted from the eastern part of China.
본 연구에서는 범용 열가소성 수지인 폴리프로필렌 (virgin polypropylene, VPP)과 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 재생플라스틱의 난연성을 향상시키기 위하여, 난연제 decabromodiphenyl oxide (DBDPO)와 chlorinated paraffin wax (CPW)를 혼합하여 이것들의 난연 특성을 정량적으로 비교 분석 연구하였다. 난연성 평가 측정으로 콘 칼로리미터 (cone calorimeter, ASTM E1354, ISO 5660), 한계산소지수 측정 (LOI, ASTM D2863, ISO 4589) 등을 사용하였고, 콘 칼로리미터를 이용하여 DBDPO와 CPW의 난연효율을 정량적으로 측정하였다. 콘 칼로리미터의 결과로 난연제의 난연효율을 측정한 결과, DBDPO가 CPW보다는 약 2배의 난연효율을 가지고 있다는 것을 확인하였고, 한계산소지수 측정 결과와 유사한 난연효율을 보임을 확인하였다. 열중량 분석 (TGA) 측정결과 난연제 DBDPO를 첨가하였을 때 약 30~5$0^{\circ}C$의 열분해 온도의 상승을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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