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이영 국
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1 한국도시환경학회지제 14 권 3 호 ( ) ISSN X Journal of the Korean Society of Urban Environment (2014) Vol. 14, No. 3, pp 고농도미세먼지사례특성분석 년 2 월사례를중심으로 - 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 국립환경과학원기후대기연구부대기환경연구과 (2014년 9월 22일접수, 2014년 11월 13일수정, 2014년 11월 23일채택 ) The Characteristics of Long Term High PM Episode Occurred in Feb Hye-Jung Shin Yong-Jae Lim Jeong-Hun Kim Hae-Jin Jung Seung-Myung Park Jong-Sung Park In-Ho Song Seok-Jun Seo You-Deog Hong Jin-Seok Han Air Quality Research Division, National Institute of Environmental Research (Received 22 September 2014 : Revised 13 November 2014 : Accepted 23 November 2014) Abstract This study was conducted to characterize the nation-wide high particulate matter (PM) episode occurred in Feb PM 10 concentration in Seoul metropolitan area (SMA) was starting to increase over 100 μg/m 3 from 21:00 21 th Feb. in 2014 and lasted as long as 186 hrs. The average PM 10 concentration was 139 μg/m 3 and 115 μg/m 3 at SMA and Bangryung Island(BRI), respectively. Considering the PM concentration in major cities in China and the air parcel movement by backward trajectory, it was thought that this episode affected by the long range transport and the domestic stagnation in the former period of episode and the latter period of episode, respectively. In the former of period, sulfate concentration increased without the apparent size evolution implying that sulfate was moved to the Korean Peninsula by long range transport. In the latter of period, size distribution of organics and sulfate shifted to the smaller size range accordance with the increase of particle concentration smaller than 100 nm implying that the secondary organic and inorganic aerosol formation was occurred. In addition, the O/C ratio and mz44/mz43 ratio were deeply decreased in the latter of period implying that the fresh organics was formed. Continuous monitoring of atmospheric chemical composition is essential to provide the science-based data to policy-maker establishing the air quality improvement policy. Key words : High PM episode, AMS, Long range transport, Secondary aerosol formation 요약문 2014 년 2 월전국적으로발생한고농도미세먼지사례의특성을분석하였다. 수도권지역의 PM 10 농도는 2 월 21 일 21 시부터 100 μg/m 3 을초과하기시작하여 186 시간지속되었다. 수도권과백령도의 PM 10 평균농도는 139 μg/m 3, 115 μg/ m 3 이었다. 중국주요도시의미세먼지농도와기류의이동특성을고려하였을때, 본사례는장거리이동과국내정체의영향을순차적으로받은것으로판단된다. 사례전반기에황산염의크기분포변화없이농도가증가하여장거리이동의영향을받은것으로판단되며, 사례후반기에는 100 nm 입경의수농도증가와함께유기성분과황산염의크기분포가작은입경영역으로이동하여이차생성유기에어로졸과이차생성무기에어로졸의생성이진행되었음을확인할수있었다. 또한사례후반에 O/C 비율과 m/z 44/43 비율이감소하여유기성분생성반응이진행되었음을알수있었다. 본연구를비롯한대기화학성분의지속적인모니터링은대기질개선정책수립을위한과학적인근거자료로제공될수있을것이다. 주제어 : 미세먼지고농도사례, AMS, 장거리이동, 2 차에어로졸생성 Corresponding author shjoung@korea.kr Tel :

2 224 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 I. 서론 대기오염측정망에서 1998 년측정을시작한이래로우리나라 PM 10 의연평균농도는 2002 년 61 μg/m 3 으로최고농도를보인후 2000 년후반부터지속적으로감소하기시작하여 2012 년 45 μg/m 3 로측정이래최저농도수준으로감소하였다. (1,2) 그러나세계보건기구에서발표한전지구의 PM 10 농도수준과비교하면여전히선진국에비해높은수준이다. (3) 특히 PM 10 농도가 100 μg/m 3 이상 6 시간지속되는고농도사례의경우 2010 년연간 29 회발생한이래 2013 년은연간 42 회, 2014 년은상반기동안총 34 회발생하여발생빈도가지속적으로증가하고있는추세이다. 또한수도권지역의경우미세먼지평균농도에영향을미치는고농도미세먼지사례농도의기여율은지속적으로증가하고있다. (4) 우리나라는동북아지역의최대오염물질배출원인중국의풍하방향에위치하고있어중국에서배출되는오염물질과황사와같은자연배출원의영향을지속적으로받고있다. (5-9) 이에따라환경부에서는미세먼지및황사발생시대기오염물질에대한상세분석및대국민정보제공을위해 2007 년백령도대기오염집중측정소를시작으로 2013 년까지전국 6 개권역 ( 백령도, 수도권, 중부권, 남부권, 영남권, 제주권 ) 에대기오염집중측정소를설치하여운영하고있다. 대기오염집중측정소에서는실시간으로입자상물질 (PM 10, PM 2.5 ) 농도및입자상물질의구성성분인이온성분, 금속성분, 탄소성분등을실시간으로측정하고있다. 입자상물질에대한성분분석결과는미세먼지입자에대한배출원추정및기여도평가, 인체위해성평가등에활용될수있다. 또한, 실시간측정으로시간해상도가높기때문에고농도사례에대한상세한원인분석이가능하다. 본연구에서는한반도전역의미세먼지농도가 24 시간환경기준인 100 μg/m 3 이상의농도로 1 주일가량지속된고농도사례에대한특성및발생원인분석을위해서수도권대기오염집중측정소및백령도대기오염집중측정소에서 1 시간간격으로측정한 PM 10 (BAM- 1020, MetOne 社, USA), PM 2.5 (BAM-1020, MetOne 社, USA) 농도및 PM 2.5 내의이온 (MARGA, Applikon 社, Netherlands; AIM URG-9000D, URG Corp., USA), 중금속 (Xact620, CES 社, USA), 탄소성분 (SOCEC, Sunset 社, USA) 결과를활용하고자한다. 또한 SMPS (Model 3936, TSI 社, USA), APS(Model 3321, TSI 社, USA) 를통한입경분포, 비내열성 PM 1 입자의조성측정 (HR-ToF-AMS, Aerodyne 社, USA) 결과를분 석하여입자의물리적인특성및화학적특성을파악하고이에따른입자의생성특성을규명하고자한다. II. 실험방법 본연구는수도권대기오염집중측정소 ( N, E) 및백령도대기오염집중측정소 ( N, E) 에서 2014 년 2 월 21 일부터 3 월 1 일까지 1 시간간격으로질량농도 (PM 10, PM 2.5 ), 성분농도 ( 이온성분, 탄소성분, 금속성분 ) 및입경분포특성을모니터링하여고농도사례의특성을분석하였다. PM 10, PM 2.5 의질량농도를모니터링하여미세먼지농도의시간적인변화특성및 PM 2.5 /PM 10 의비의변동경향을파악하였으며이를통하여고농도사례의발생시점및종료시점을확인하고, 미세먼지중초미세먼지의비율등을통하여해당고농도사례가자연적인오염원의영향에의한것인지인위적인오염원의영향에의한것인지등 1 차적인발생특성을파악하였다. 이온성분, 탄소성분, 금속성분등미세먼지의조성농도를모니터링하여 PM 2.5 중각성분의농도및조성특성을파악하고대표적인추적물질 ( 황산염, 질산염, 납, 비소, 칼슘, 원소탄소, 유기탄소등 ) 의농도변동특성을통해고농도사례의원인 ( 외부유입, 국내정체, 이차무기에어로졸생성등 ) 을분석하였다. 또한, 입자상물질의입경분포특성및조성별입경분포를측정하여오염물질의발생특성에대해서분석하였다. 측정항목에따른분석방법은아래와같다 (Table 1). PM 10 과 PM 2.5 의질량농도는임팩터방식으로입경이 10 μm, 2.5 μm 이하의분리된입자를 16.7 L/min 의유속으로석영여지에채취한후 β-ray 흡수법을사용하여 1 시간간격으로모니터링하였다. PM 2.5 중이온성분은백령도의경우 AIM 을사용하여이온성분을실시간측정하였고, 측정항목은음이온 (SO 4 2, NO 3, Cl ) 3 항목과양이온 (NH 4 +, Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+ ) 5 항목등총 8 항목을측정대상으로선정하였다. 시료채취원리는 PM 2.5 싸이클론 (URG EH, URG Corp., USA) 을거쳐 3 L/min 의유속으로유입된공기시료중가스상물질은과산화수소용액 (Hydrogen Peroxide 30%, Wako, Japan) 으로코팅된디누더를사용해제거하고, 입자상물질은과포화챔버에서수증기를이용해액적으로성장시켜관성에의해분리후, 이온크로마토그래피 (ICS-2000, Dionex Co., USA) 를사용하여분석하였다. 수도권의경우 MARGA 를사용하여이온성분을실시간측정하였으며, MARGA 의경우 16.7 L/min 의 PM 2.5 사이클론 (URG EH, URG Corp., USA) 을시료유입부전단에설치하여 PM 2.5 내의이온성분

고농도미세먼지사례특성분석 - 2014 년 2 월사례를중심으로 - 225 Table 1. The information about individual monitoring methods of target pollutants Size Pollutants Methods Instruments PM 10 Mass PM 10 β-ray absorption PM 2.

3 고농도미세먼지사례특성분석 년 2 월사례를중심으로 Table 1. The information about individual monitoring methods of target pollutants Size Pollutants Methods Instruments PM 10 Mass PM 10 β-ray absorption PM 2.5 Mass PM 2.5 β-ray absorption PM 1 Ions Carbonaceous NH 4 +, Ca 2+, Mg 2+, Na +, K +, SO 4 2, NO 3, Cl Elemental carbon, Organic carbon Ion Chromatography Thermal optical transmittance Metals Ni, As, Se, Pb, X-ray Florescence Particle size distribution Organics Ions Particle size distribution Particle number concentration (0.02~0.5 μm) Particle number concentration (0.5~20 μm) Organic matters SO 4 2, NO 3, NH 4 +, Cl Particle number concentration (40 nm~1 μm) Electrical mobility detection Condensation particle counter Time-of-flight spectrometers Light scattering detection Mass spectrometer Time-of-Flight BAM1020 (MetOne Ins.) BAM1020 (MetOne Ins.) MARGA (Applikon Analytical) AIM (URG Corp.) Semi-Continuous OCEC analyzer (Sunset Lab.) Online-XRF (Cooper Co.) SMPS (TSI) APS (TSI) HR-ToF-AMS (Aerodyne Res Inc.) (SO 4 2, NO 3, Cl, Na +, NH 4 +, K +, Mg 2+, Ca 2+ ) 을측정하였다. 선행연구에따르면 AIM 과 MARGA 의실시간이온성분분석기의성능은주요성분에대해서는상관성이높은것으로나타났다. (10) PM 2.5 중유기탄소 (Organic Carbon, OC) 및원소탄소 (Elemental Carbon, EC) 성분을측정하기위하여 SOCEC 를사용하여측정하였고, 측정원리는 PM 2.5 싸이클론을거쳐 8L/min 의유속으로유입된입자를석영여지에채취후수정된 NIOSH 5040 프로토콜을이용하여 TOT(Thermal Optical Transmittance) 방식으로연속측정하였다. (11) PM 2.5 중금속성분은 X 선형광스팩트럼방식을사용하는 online-xrf 를사용하여측정하였고, 측정원리는 PM 2.5 임팩터를통해 16.7 L/min 의유속으로유입된입자를테플론필터에채취한후채취된시료에고에너지 X-ray 를방출하고파장대별여기된에너지양을검출하여각성분별농도를분석하였다. 미세먼지의입경분포특성을파악하기위하여 SMPS 및 APS 를이용하여 0.02~20 μm 범위의에어로졸입경별수농도를실시간측정하였고, 입경에따른화학적성분특성을파악하기위하여 HR-ToF-AMS 를이용하여 PM 1 이하의미세입자들을실시간으로측정 Fig. 1. The location of monitoring sites in China and Korea. 하였고, 측정항목은유기성분, 질산염, 황산염, 암모늄염등 5 가지성분이다. 본연구에서수행하고있는미세먼지성분농도에

226 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 대한실시간측정은짧은시료채취시간과연속적인분석의반복으로수동측정방법에비해정확도가떨어질수있는단점이있으나, 수동측정방법에비해서짧은시간해상도를가지므로고농도미세먼지발생에대한즉각적인원인분석이가능하고대기중짧은시간이루어지는화학적인특성변화나기류변화에따른성분변화특성을분석할수있는장점을가지고있다.

4 226 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 대한실시간측정은짧은시료채취시간과연속적인분석의반복으로수동측정방법에비해정확도가떨어질수있는단점이있으나, 수동측정방법에비해서짧은시간해상도를가지므로고농도미세먼지발생에대한즉각적인원인분석이가능하고대기중짧은시간이루어지는화학적인특성변화나기류변화에따른성분변화특성을분석할수있는장점을가지고있다. 연속측정방법의불확실성및수동측정방법과의비교평가등은선행연구에서진행된바가있다. (12~14) III. 결과및고찰 1. 미세먼지농도및화학조성특성 수도권지역의미세먼지농도는 2014 년 2 월 21 일 21 시부터 100 μg/m 3 을초과하기시작하여 186 시간동안고농도사례가지속되었다. 사례기간의기상인자의특성은 Fig. 2 에나타내었다. 사례기간의습도는평균 59.4%, 기온은평균 5.5 o C 이었다. 사례기간동안북서풍계열의풍향이주풍향이었으나, 사례후반에는풍속이감소하고풍향이전방위각으로분포하여정체하는듯한특성을보였다. 같은기간내에우리나라풍상방향에위치한중국의주요도시와백령도대기오염집중측정소의미세먼지농도를비교하였다 (Fig. 3). 중국의북경, 천진, 하북성 지역에서측정한미세먼지농도는 2 월 26 일까지는최대 695 μg/m 3 ( 하북성 ) 을초과하는농도를보였으나, 2 월 27 일이후에는세측정지점모두에서급격히감소하였다. (15) 백령도의경우에도 2 월 27 일 15 시이후농도가급격히감소하여시간차는있으나중국과유사한미세먼지농도변동경향을나타내었다. 이에반해수도권지역의경우는중국및백령도에서미세먼지농도가순차적으로감소한이후에도고농도현상이지속되어 3 월 1 일이후에농도가감소하는경향을나타내었다. 백령도의미세먼지농도변동경향과비교해보았을때수도권의고농도사례는전반기는백령도와유사한기류의영향을받아농도가증가하였으나, 후반기에는다른영향을받았을것으로판단된다. 이를좀더자세히확인하기위해서백령도와수도권지역의미세먼지화학조성을살펴보았다. 백령도와수도권의질량농도및개별성분농도의시계열을 Fig. 4, Fig. 5 에나타내었다. 백령도의경우내부배출원이거의없음에도불구하고고농도가지속되는기간동안황산염, 질산염의농도가높은수준으로유지되고있으며, 탄소성분및비소, 납과같은금속성분의농도도높게유지되고있다. 이는외부로부터의오염물질의유입영향을강하게받고있음을나타낸다. Fig. 3 에서도나타난바와같이백령도의경우중국의미세먼지급감이후시간차를보이며전성분의농도가급격히감소하는것으로나타났다. 반면, 수도권의경우 Fig. 3 에 Fig. 2. The meteorological characteristics during high PM episode.

고농도미세먼지사례특성분석 - 2014 년 2 월사례를중심으로 - 227 Fig. 3. Time series of PM 10 and PM 2.5 in major cities in China, BRI and SMA. Fig. 4. Time series of mass and major chemical composition of PM 2.

5 중이온성분, 탄소성분, 주요중금속성분농도를살펴보면, 고농도사례기간의백령도와수도권의 PM 10 농도는각각 115 μg/m 3, 139 μg/m 3 의값을보였으며수도권지역에서는질량농도대비질산염 (2.6 배 ) 과원소탄소 (1.3 배 ) 의농도가백령도에비해서상대적으로높은농도를나타내었다.

5 고농도미세먼지사례특성분석 년 2 월사례를중심으로 Fig. 3. Time series of PM 10 and PM 2.5 in major cities in China, BRI and SMA. Fig. 4. Time series of mass and major chemical composition of PM 2.5 in BRI. 서살펴본미세먼지농도의변동경향과유사하게중국, 백령도의미세먼지농도가감소한이후에도전성분의농도가높게유지되었다. 2 월 21 일에서 28 일까지백령도와수도권에서각각측정한 PM 10, PM 2.5 질량농도와 PM 2.5 중이온성분, 탄소성분, 주요중금속성분농도를살펴보면, 고농도사례기간의백령도와수도권의 PM 10 농도는각각 115 μg/m 3, 139 μg/m 3 의값을보였으며수도권지역에서는질량농도대비질산염 (2.6 배 ) 과원소탄소 (1.3 배 ) 의농도가백령도에비해서상대적으로높은농도를나타내었다. 이는수도권지역의경우장거리이동에의한영 향이외에자동차배출과같은 1 차적인배출원의영향을추가적으로받고있음을나타내는것으로판단된다 (Table 2). 석탄연소에의해주로배출되는비소와납의경우농도의절대치는수도권이더높게나타났으나, 질량농도로표준화한농도는백령도에서수도권보다더높은농도수준을나타내었다. 이는중국의석탄연소로인해서배출의영향이지리적으로가까운백령도에더강하게나타나기때문인것으로판단된다. 사례기간에대한역궤적분석을수행한결과고농도사례의초기에는중국동북부지역을지나온기류가수도권으로유입되는반면, 사례후반에는한반도로유

228 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 Fig. 5. Time series of mass and major chemical composition of PM 2.5 in SMA. Table 2. The mass concentration and major chemical composition of PM 2.

1 26.0 17.3 3.8 10.3 0.103 0.015 SMA E2 128 104 27.7 22.8 16.4 3.3 10.0 0.076 0.013 SMA E2/E1 1) 1.13 0.89 1.23 0.91 1.17 0.88 1.19 1) PM 2.5 mass normalized ratio Fig. 6.

6 228 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 Fig. 5. Time series of mass and major chemical composition of PM 2.5 in SMA. Table 2. The mass concentration and major chemical composition of PM 2.5 in BRI and SMA (unit : μg/m 3 ) PM 10 PM SO 4 NO 3 + NH 4 EC OC Pb As BRI Avg SMA Avg SMA E SMA E SMA E2/E1 1) ) PM 2.5 mass normalized ratio Fig. 6. Backward trajectory result at the start of episode and the latter period of episode in SMA. 입된기류가내부에서정체하고있음을확인하였다 (Fig. 6). 백령도와수도권의질량농도, 성분농도변동특성및역궤적분석결과들을고려하여한반도내륙에영향을미친고농도사례기간을두기간 (E1, E2) 으 로구분하였다. 두사례기간에대한 PM 2.5 질량농도변동대비성분농도변동비를분석한결과 E2 기간의경우 E1 기간에비해유기탄소 (17%) 및 2 차생성물질인황산염 (13%), 암모늄 (23%) 의비율이높게나타났다.

고농도미세먼지사례특성분석 - 2014 년 2 월사례를중심으로 - 229 Fig. 7. The size distribution measured by SMPS and APS and size resolved chemical composition measured by AMS; (a) BRI, (b) SMA. 2. 입경분포및유기성분특성분석 SMPS, APS, AMS 측정결과를통하여사례기간의입경분포특성및입경에따른화학물질조성특성을살펴보았다.

7 고농도미세먼지사례특성분석 년 2 월사례를중심으로 Fig. 7. The size distribution measured by SMPS and APS and size resolved chemical composition measured by AMS; (a) BRI, (b) SMA. 2. 입경분포및유기성분특성분석 SMPS, APS, AMS 측정결과를통하여사례기간의입경분포특성및입경에따른화학물질조성특성을살펴보았다. 수도권지역의경우사례기간전반동안 PM 1 이하의입자의수농도가우세하게존재하였으며, 100 nm 이하의핵형모드 (Aitken nuclei mode) 에서입자수농도증가가여러차례관찰되었다 (Fig. 7). (16) 주요성분별입경분포를살펴보면유기성분, 황산염, 질산염, 암모늄염모두중심입경이 600 nm 부근의축적모드 (accumulation mode) 로나타났고, 사례후반에특징적으로뚜렷한유기성분의중심입경이동이관찰되었다 (Fig. 8). 유기성분의중심입경은작은입경영역으로이동되어작은입경영역에존재하는유기성분의 수농도가뚜렷하게증가하였음을보여주었다. AMS 로측정된유기성분의입경분포특성을살펴보면사례후반유기성분의농도가증가하면서입경분포가작은입경으로이동하여확장하는시점이 SMPS 의입자수농도증가시점과일치하여사례기간동안유기에어로졸의생성과정이진행되었음을알수있다. 수도권의경우주변에다양한배출원이있고입자의수농도가높아 SMPS 의측정결과만으로는입자의생성시나타나는입자의성장분포가뚜렷하게나타나지않으나, 같은기간동안백령도에서측정된 SMPS 의결과에서는사례후반에입자의생성특성이뚜렷하게나타났다 (Fig. 7(a)). 이를통해같은기간동안수도권에서도입자의생성이동시에진행되었을것이라추정하였다. 황산염의경우사례전반에농도는증가하나입경분포의

8 230 신혜정 임용재 김정훈 정해진 박승명 박종성 송인호 서석준 홍유덕 한진석 Fig. 8. The size distribution of chemical components in specific period measured by AMS. Table 3. Chemical composition in each period measured by AMS (unit : μg/m 3 ) Organics 2 SO 4 NO 3 + NH 4 Cl Average E1 period E2 period 변화가뚜렷이관찰되지않고있다. 이는이미생성되어진황산염이장거리이동에의해서국내로이동되어왔음을의미한다. 그러나사례후반에는황산염의농도가사례전반에비해낮으나입경분포가작은입자영역으로이동한것이관찰되어국내에서기류가정체하면서이차무기황산염이생성되는것으로판단된다. AMS 로측정된주요화학종의농도를살펴보면유기성분이 21.3 μg/m 3, 황산염이 16.6 μg/m 3, 질산염이 13.5 μg/m 3, 암모늄염이 9.6 μg/m 3 로유기성분이가장많은성분을차지하고있다 (Table 3). 사례기간에따른농도를비교하면사례전반의경우유기성분과황산염의농도가다른성분에비해상대적으로높게나타났다. 이에따라고농도사례기간동안장거리이동에의한영향이국내정체에의한오염물질축적에의한영향보다는상대적으로강하게나타나는것으로판단된다. PM 1 의유기성분중특정질량 (m/z) 및 O/C 비율의변동경향을살펴본결과, 기류의국내정체에의한영향을받은 E2 기간에 O/C 비가급격히감소하여 0.3 정도의수준을나타내었다 (Fig. 7). O/C 비는유기성분의산화정도를확인하는지표로사용될수있는데, (17-20) O/C 비의감소는새로생성된유기물질 (fresh organic) 이증가한것으로해석할수있다. 선행연구에따르면가스상전구물질에의한 2 차생성유기에어로졸의경우 O/C 비가 0.3~0.5 사이를보인다. (17-20) 산화된유기물인 OOA(oxidized organic aerosol) 의이온조각중 m/z 44 에해당하는 COO + 와전체유기물 (OA) 의비를 f44 로정의하며산화된유기물질일수록그값이커지므로 Zhang et al.(2005) 은이비율을 OOA 의지표물 질로활용하였다. (21) 이에반해이차유기물중덜산화된형태의이온조각인 m/z 43(H 3 C 2 O + ) 와 OA 의비를 f43 으로정의하며이값이커질수록비교적산화가덜된갓생성된이차유기물질의지표가된다. 따라서, m/z 44/43( 혹은 f44/f43) 비를파악해보면유기물질이체류시간이길어산화가많이진행된 LV-OOA(low volatile-oxidized organic aerosol) 의형태인지갓생성되어휘발성이높은 SV-OOA(semi volatile-oxidized organic aerosol) 등을구분할수있다. 이기간의 m/z 44/43 비는감소하여산화된유기물질의상대적인양이감소한것으로판단된다. 따라서 E2 기간에 2 차생성유기에어로졸의생성에따라핵형모드에서입자의수농도가증가한것으로판단된다. m/z 60(C 2 H 4 O 2 + ) 은생체연소입자의지표이온이며대표적인 1 차생성유기물질이므로 E2 기간동안 1 차생성유기물질도동시에증가한것으로판단할수있다. 황산염의입경분포변화를살펴보면 E2 기간에입경분포가좀더큰영역으로이동하는것을보인다. 이는비균질반응 (heterogeneous reaction) 에의한이차무기황산염의생성에따른것으로판단된다. (22) IV. 결 론 본연구에서는 2014 년 2 월 21 일부터 3 월 1 일까지장기간전국적으로지속된고농도사례특성파악을위해질량농도 (PM 10, PM 2.5 ) 및성분농도 ( 이온성분, 탄소성분, 금속성분 ), 입경분포특성을분석하였다. 중국주요도시에서측정된미세먼지농도및백령도대기오염집중측정소에서측정된성분농도자료등을분석

9 고농도미세먼지사례특성분석 년 2 월사례를중심으로 해본결과시간차는있지만백령도와중국의농도변동경향은일치하였다. 이에반해수도권의경우중국과백령도의농도감소이후에도고농도가지속되었다. 이러한농도특성분석결과와역궤적분석결과를고려하여본미세먼지고농도사례는각기다른기류의영향을받은사례로전반기와후반기로나누어볼수있으며전반기는장거리이동에의한영향, 후반기는전반기에유입된오염물질이국내정체로인해축적되어서나타난것으로판단되었다. 사례기간전반에 PM 1 이하의입자의수농도가우세하였으며, 100 nm 이하의핵형모드에서입자수농도증가가여러차례관찰되었다. 사례전반에황산염의농도는증가하나입경분포의변화가뚜렷이관찰되지않고있어이미생성되어진황산염이장거리이동에의해서국내로이동되어온것으로판단된다. 사례기간동안 AMS 로측정한유기성분의중심입경은 600 nm 부근의축적모드로나타났으나사례후반에유기성분의중심입경이동이작은입경영역으로이동하였으며황산염의입경분포가작은입경영역으로확장되었다. 이러한변동경향은 SMPS 의입자수농도증가시점과일치하여사례후반에 2 차생성유기에어로졸의생성과정이진행되었음을알수있다. 사례후반에는유기성분의산화정도의지표인 O/C 비와 mz44/ mz43 비가동반감소하여광화학반응에의해서새로생성된유기물질 (fresh organic) 이증가한것으로판단할수있었다. 우리나라는중국으로부터의오염물질이동의영향을지속적으로받고있으며환경부는우리나라대기질개선을위해중국환경성과지속적인협력체계를구축하기위해노력하고있다. 국제적인협력체계를구축하고상호노력을끌어가기위해서는중국의대기오염이동북아시아지역의대기질에영향을미치고있음을과학적인근거자료를뒷받침으로제시하고양국간협력의필요성에대한공감대를형성할필요가있다. 국립환경과학원에서운영하고있는대기오염집중측정소는실시간대기질모니터링를통하여고농도에피소드분석등대기질개선정책의근거자료를지속적으로생산하고제공하고있다. 특히, 백령도측정소의경우중국으로부터의장거리이동에대한측정및기여도평가를하기위한측정기반의전진기지역할을수행하고있다. 향후고농도사례분석및이를종합한고농도사례에대한국 내외기여도평가등을지속적으로수행하여궁극적으로국내배출저감과국제적인협력체계구축을통한국내대기질개선을기대할수있을것이라판단된다. References 1. 국립환경과학원, 대기환경연보 (2012), (2013). 2. 김용표, 여민주, 서울의대기환경기준물질농도추이, 한국대기환경학회지, 29(4), (2013). 3. World Health Organization, WHO's ambient air pollution database - update 2014, (2014). 4. 문광주, 안준영, 박진수, 박승명, 박종성, 송인호, 최진수, 김현재, 오준, 김종춘, 수도권지역고농도미세먼지사례발생원인연구, 국립환경과학원, 1-45 (2012). 5. Kang E. H., Han J. H., Lee M. H., Lee G. W. and Kim J. C., Chemical characteristics of size-resolved aerosols from Asian dust and haze episode in Seoul Metropolitan City, Atmospheric Research, 127, (2013). 6. 박진수, 한진석, 안준영, 황사의국내연구동향과최근에피소드분석, 한국대기환경학회지, 29(5), (2013). 7. 박승명, 문광주, 박종성, 김현재, 안준영, 김정수, 2009년서울지역황사및고농도미세먼지사례시미세먼지의화학성분특성, 한국대기환경학회지, 28(3), (2012). 8. 김영성, 황사의대기환경영향, 한국대기환경학회지, 27(3), (2011). 9. 이해영, 김승범, 김수민, 송승주, 전영신, 짙은황사와연무가공존한대기의에어러솔특성 : 2009년 3월 15~17일 -, 한국대기환경학회지, 27(2), (2011). 10. 신혜정, 박승명, 박종성, 송인호, 홍유덕, 한진석, 대기중수용성입자상이온성분실시간분석기성능비교평가, 한국환경분석학회지, 17(2), (2014). 11. 문광주, 박승명, 박종성, 송인호, 장성기, 김종춘, 이석조, 2010년도서울시대기중 PM 2.5 의성분특성및발생원추정에관한연구, 한국대기환경학회지, 27(6), (2011). 12. 전하은, 박진수, 김현재, 성민영, PM2.5 중량측정법과자동측정법의비교연구, 한국대기환경학회정기학술대회발표논문집, 125 (2013). 13. 박승명, 문광주, 박종성, 송인호, 김현재, 성민영, 전하은, 박진수, 서울지역대기중중금속성분에대한자동법과수동법비교연구, 한국대기환경학회춘계학술대회발표논문집, 73 (2012). 14. 박종성, 문광주, 박승명, 송인호, 오준, 이석조, SP2 를이용한대기중검댕입자측정결과의신뢰도평가에관한연구, 한국대기환경학회추계학술대회발표논문집, 85 (2012). 15. China national urban air quality real-time publishing platform,

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목차 ⅰ ⅲ ⅳ Abstract v Ⅰ Ⅱ Ⅲ i

11-1480523-000748-01 배경지역 ( 백령도 ) 에서의 대기오염물질특성연구 (Ⅲ) 기후대기연구부대기환경연구과,,,,,,, Ⅲ 2010 목차 ⅰ ⅲ ⅳ Abstract v Ⅰ Ⅱ Ⅲ i 목차 Ⅳ ii 목차 iii 목차 iv 목차 μg m3 μg m3 v 목차 vi Ⅰ. 서론 Ⅰ μm μg m3 1 Ⅰ. 서론 μg m3 μg m3 μg m3 μm 2