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종준 호
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1 Journal of Korean Society for Atmospheric Environment PILS-TOC를이용한실시간대기중수용성유기탄소비교측정기술자료 633 Vol. 3, No. 6, December 16, pp p-issn , e-issn PILS-TOC 를이용한실시간대기중수용성유기탄소비교측정 Comparison of Real Time Water Soluble Organic Carbon Measurements by Two PILS-TOC Analyzers 박다정 1),) 강석원 3) 이태형 3) 신혜정 ) 손장호 ) 배민석 1), * 1) 국립목포대학교환경공학과, ) 광주과학기술원환경분석센터, 3) 한국외국어대학교환경학과, ) 국립환경과학원대기환경연구과, ) 동의대학교환경공학과 (16년 1월 일접수, 16년 1월 일수정, 16년 1월 일채택 ) Da-Jeong Park 1),), Seokwon Kang 3), Taehyoung Lee 3), Hye-Jung Shin ), Zang-Ho Shon ) and Min-Suk Bae 1), * 1) Department of Environmental Engineering, Mokpo National University ) Environmental Analysis Center, Gwangju Institute of Science and Technology 3) Department of Environmental Science, Hankuk University of Foreign Studies ) Air Quality Research Division, National Institute of Environmental Research ) Department of Environmental Engineering, Dong-Eui University (Received October 16, revised December 16, accepted December 16) Abstract Two identical Particle Into Liquid Samplers - Total Organic Carbon (PILS-TOC) were operated to measure fine particle Water Soluble Organic Carbon (WSOC) for one week on Feb. in 16. The dual instrument operations provided validated WSOC concentrations to have a continuous WSOC measurement during the sample analysis period. Both PILS-TOC instruments were operated downstream of an carbon denuder to remove positive adsorption artifacts associated with semi-volatile organic compounds. Comparison of WSOC showed good agreement each other. The linear regression had a coefficient of determination (r ) of.9 and a regression slope of 1.1 for the first period. The lower collection efficiency due to lower steam temperature is discussed. In addition, the potential primary source related to WSOC based on the comparison of black carbon (BC) concentrations is explained. The results of good agreement between two PILS-TOC measurements can provide the validation of WSOC cooperations and knowledge regarding the origins of WSOC and their behaviors. Key words : WSOC, PILS, TOC, OC, PM. *Corresponding author. Tel : +-()61--, minsbae@hotmail.com J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 3, No. 6, 16

2 63 박다정 강석원 이태형 신혜정 손장호 배민석 1. 배경대기부유분진의주요화학성분인유기탄소 (Organic Carbon, OC) 는기후변화및인체유해성과의관련성이알려지면서, 오래전부터화학적조성및발생원인이여러연구자들에의해연구되었다 (Bae and Schauer, 9; Schauer and Cass, ). 이중, 수용성유기탄소 (Water Soluble Organic Carbon, WSOC) 는주간에 OC의약 9% 까지차지하고, 야간에는약 % 까지떨어져주야간변화에따른 WSOC의발생원인추정에사용된다 (De et al., 1; Sullivan et al., ). 광화학적반응에 CONO, CNO, CNH 등질소및 COH, COC 등과같은산소결합유기탄소 (Oxygen Binding Organic Carbon, OBOC) 는수많은수용성유기화학성분들을포함하고있어, 이차유기분진 (Secondary Organic Aerosol, SOA) 을연구하는척도로 WSOC와의관련성이연구되었다 (Sullivan et al., ). 이에 WSOC 주발생원인이 SOA로알려져있으나, 꽃가루와같은일차생물기원성분 (Miyazaki et al., 1), 생물성연소 (Timonen et al., 13) 도상당부분기여하는것으로알려져있다. 특히, Sannigrahi et al. (6) 에의하면, OC의 71% 가생물성연소에의한것으로보고되었고, Sun et al. (11) 에의하면, OC의 7% 가 WSOC 관련일차생물기원성분에의한것으로나타나, WSOC 주발생원인으로생물관련발생원인이 SOA보다더많은비율을차지하는것으로보고하였다. 대기중 WSOC는강한흡수성에의해 CCN (cloud condensation nuclei) 작용및스모그의주원인으로최근연구가보고되었다 (Haque et al., 16; Saffari et al., 16; Sun et al., 16; Huang et al., 6). 특히, 동중국에서발생한 WSOC 생물성연소성분중 benzocarboxlic acids, levoglucosan 등은우리나라까지영향을미친다 (Bae et al., 1). WSOC의화학성분작용기 (functional group) 를분석하기위해서 Fourier Transform Infrared (FTIR), UV spectroscopy 그리고 Nuclear Magnetic Resonance (NMR) 와같은분석기기를이용한다 (Kiss et al., ; Decesari et al., ; Allen et al., 199). 하지만, FTIR로분석시 KBr에의한간섭등에의해분석효율이낮아지며, UV의경우 nitrate 등무기이온성분등에의한간섭으로분석이용이하지않다. 또한, WSOC 개별성분분석으로 Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS) 를이용하기도하지만 (Bae et al., 13), OBOC는극성유기성분으로무극성성분으로의치환분석과정에서불확실성이증가한다. 이에전통적으로 WSOC를분석하기위해여과지를수용액에추출하여총탄소분석기 (Total Organic Carbon, TOC) 를이용하지만, 긴포집시간에따른일변화분석의한계로실시간포집및분석이요구되었다. 년대초에개발된 Particle into Liquid Sampler (PILS) 는 9 C 이상의온도에서생성된수증기에의해포집분진을 1 μm 이상성장시켜, 응집된분진액을충돌판에충돌시켜분진액을분석하는방법이다. 이를 TOC (Sullivan et al., ) 분석기와연계하여실시간 WSOC를분석한다. 이후, PILS Solid-Phase Extraction, PILS-Tof-MS 등다양한분석기기와연계하여대기중 WSOC 내화학적성분등을실시간측정하는기술이연구자들에의해개발되었다 (Clark et al., 13; Parshintsev et al., 1). PILS-TOC는높은포집효율을나타내고있음에도불구하고, PILS 포집분진액과분석주입액간의정상상태유지, 충돌판빗살무늬형성, 고온의수증기유지등운용에많은주의가요구된다. 특히, PILS-TOC의높은배경농도로인해 WSOC 분석결과는큰불확실성을나타낸다. 분석데이터의신뢰성을확보하기위해, (1) 정확한배경농도분석및 () 이를보정한 PILS-TOC 간상호비교분석은필수적이다. 실시간 PILS-TOC 간비교연구는위에서설명한많은어려움으로인해지금까지국내외에서발표된비교연구결과를찾아볼수없다. 이에본연구는두대의독립적인 PILS-TOC 시스템을비교측정함으로써 (1) 실시간 PILS-TOC 측정 WSOC 데이터검증, () 측정기간중 WSOC 농도를정량적으로비교분석하고자한다. 또한, (3) 블랙카본농도와비교를통해일차발생오염원과의관계를분석하고자한다.. 방법. 1 측정장소대기중 PILS-TOC를이용하여 WSOC를실시간분석하고자목포대학교환경공학과 ( 위도 : , 경도 : ) 에서 16년 월 1일부터 7일까지일주일간측정하였다. 목포대학교는주위산업시설이위치해 한국대기환경학회지제 3 권제 6 호

3 PILS-TOC 를이용한실시간대기중수용성유기탄소비교측정 63 [ Fan : 3 LPM ] [ Length : 6 m, Width : 6. cm] PM. Cyclone Pump Carbon Denuder PM. Cyclone Quartz MAAP Light source Scattering Transmittance OPS Mirror Laser Diode Photo Detector [ Ambient Air ] PILS -TOC-H PILS. ml/min DDW TOC - Time Resolution (6 min) Phosphoric acid (H PO ) ICR.3 ml/min Persulfate ((NH )S O ) Carbon Denuder HEPA PM. Cyclone Degas 1. ml/min DDW1 Waste 1 Waste Degas Peristaltic Pump Delay coil CO permeable H ˉ H H O Conductivity Detector + + Waste UV lamp H O + hv(1nm) OH + H S O ˉ+ hv(nm) OH + H SO CO permeable H ˉ H H O OC + OH H O PILS -TOC-M.61 ml/min PILS TOC - Time Resolution ( min) Phosphoric acid Carbon Denuder PM. Cyclone. ml/min Waste 1 Waste Degas DDW1 DDW. ml/min Delay coil CO permeable Conductivity Detector Waste ICR Persulfate UV lamp CO permeable Fig. 1. Schematic diagram of measurement system for integrated samplers and two PILS-TOC systems. Fig3 있지않은교외지역으로, 서쪽약 km 거리에서해안든분석유량은오리피스에의해일정유지되었고, 측정이위치해있어해양및중국으로부터유입되는장거기간동안건조공기유량측정기 (Dry Gas Test Meter, 리이동성오염물질에영향을받는곳이다 (Cho et al., Bios Defender 1, MesaLabs, USA) 에의해매일재확 1). 인하였다. PILS 방향으로유입된공기는 CD, PM. 사이클론을거쳐각각의 PILS로유입되었다. CD를앞단. Particle into Liquid Sampler (PILS) 에설치하여, CD 내 CIS에서분리된원소탄소가 PM. WSOC 분석을위해두대의 PILS-TOC 모식도를그사이클론에서제거되어, PILS의오염도를줄였다. 림 1에나타내었다. 간략히, 직경 6 mm 알루미늄관으 PILS-TOC는다양한유량조건과펌프압에따른분 로유량약 3 liter per minute (lpm) 조건하에공기가 (a) 유입되었다. 유입 PM. 의관내충돌손실은관의길이, 직경및유량등을고려할때 % 미만으로계산되어이를최종농도보정에는고려하지않았다 (Bae and Oh, 1). 탄소여과지 (Carbon Impregnated Strips (CIS), Sunset Inc., USA) 가장착된휘발성유기탄소흡수관 (b) PM. volume (OPS) (Carbon Denuder, CD) 을포함한여과지포집장치, 블랙 카본측정을위한 MAAP, 입경별수농도측정을위한 OPS 그리고두대의 PILS-TOC에의해분석되었다. 모 진의응집, 성장, 충돌에의해분진을포집하여분석기기로이송하는장치로, 시스템내유량설정이매우중요하다. 이에연계된 TOC와정상상태를유지하며, 기기내기포유입을차단하기위해서 PILS에연관된모든유량을실험전보정하였다. PILS는초순수액을수증기 ( 측정스팀온도 : >9 C) 로만들어 PILS로유입된분진을분진성장실 (particle growth chamber) 에서성장응집시킨다. 비응집초순수액은유출수로배출되고, 응집된성장분진액은충돌판에서빗살무늬를형성하 /1 : / : /3 : / : / : /6 : /7 : (c) BC (MAAP) J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 3, No. 6, 16 /1 : / : /3 : / : / : /6 : /7 :

4 636 박다정 강석원 이태형 신혜정 손장호 배민석 Table 1. Operational conditions of the TOC (Total Organic Carbon) analyzer. PILS-TOC-H PILS-TOC-M Total Organic Carbon analyzer GE Sievers GE Sievers 9 Time resolution (min) 6 Flow rate (ml/min).3. Inorganic Carbon Remover (ICR) Operated Operated Reagent (μl/min) Oxidizer Acid.... Sucrose check (%) 1±% 1±% 여가스제거장치로이송하게된다. 본연구에사용된한국외국어대학교및목포대학교운용 PILS-TOC를각각 PILS-TOC-H 및 PILS-TOC-M으로명명하여나타내었다. 두대의 PILS-TOC의기본포집및분석원리는같으나, 분석유량등세부조건은상이하다. PILS-TOC-H 시스템은 PILS로유입된분진을이송액유량. ml/min 상태하에, 일련의두대의가스제거장치 (Debubbler) 로부터기포를완벽제거한후 TOC로이송하여분석을하였다. 두대의가스제거장치 (Debubbler) 로부터배출되는분진여액을메스실린더에재포집하여 TOC의분석유출수유량을합한총샘플유량을최종농도계산에보정하였다. PILS-TOC- M 시스템은이송액유량.61 ml/min 하에, 수증기에의해응집된분진액을매스실린더에의해기포를제거한후 TOC로이송하여 WSOC를분석하였다. 또한, 분진여액을메스실린더에재포집하여최종농도계산에보정하였다 (Park et al., 1).. 3 Total Organic Carbon (TOC) analyzer PILS로부터배출되는분진액은두대 PILS-TOC 모두인라인여과지 (Inline Filter, Metrohm Inc., Swiss) 에의해불용성유기탄소를제거한후 TOC로이송되어 WSOC를실시간분석하였다. 표 1에나타낸바와같이 TOC 유입유량은 PILS-TOC-H.3 ml/min, PILS- TOC-M. ml/min이고, 시료주입후분석시간은각각 6분, 분이다. TOC 분석기는무기탄소제거기 (inorganic carbon remover, ICR) 를포함한반응액주입구, UV 램프에의한산화반응부, 마지막으로반응후생성된 CO 를분석하는전도도검출기 (conductivity detector) 로두시스템모두동일하게구성되어있다. WSOC는총탄소와무기탄소의차로부터 WSOC를산출하게된다. 하지만대기중시료는 CO 에의한샘 플내무기탄소의 WSOC 간섭현상을반드시고려해야한다. 측정총탄소의약 3~9% 를차지하는무기탄소는, 실시간 WSOC 측정시유기탄소농도가일정하게유지되더라도고농도무기탄소에의한 WSOC 농도증가현상이나타나, 측정시무기탄소농도의최소화는필수적이다. 이에두시스템모두 ICR을장착하여분석무기탄소농도를 7. ppb 이하로유지함으로써수용성분진액중의무기탄소에의한유기탄소농도간섭현상을최소화하여분석의정확도를높였다. 반응에따른 Oxidizer 주입량은 PILS-TOC-H. μl/min, PILS-TOC-M. μl/min으로유지하였으며, Acid의경우모두. μl/min으로같은양을주입하였다. 표준액인단당 (sucrose) 을분석한결과모두 1±% 이내의오차를나타냈다.. Optical Particle Sizer (OPS) 입경별수농도를측정하고자입경별분광수농도측정기 (Optical Particle Sizer, OPS, 333, TSI Inc., USA) 를이용하였다 (Park et al., 16). 간략히, 1. lpm으로유입된공기는, HEPA 필터를사용하여유입입자가제거된외각유동 (sheath flow) 을통해확산손실을최소화하고, 유입분진을일렬화하여광도계로측정된다..3 μm에서 1. μm 사이의 16개채널의분진수농도를최대 3,, #/L까지분석할수있어, 일반대기를측정분석하는데많이이용되고있다. 본연구에서는 1분의시간간격의총 1개채널로측정된수농도를부피농도로환산하여, 이를 PILS-TOC 결과와비교하여나타내었다.. Multi Angle Absorption Photometer (MAAP) 블랙카본측정을위하여 Multi Angle Absorption 한국대기환경학회지제 3 권제 6 호

5 Fig TOC ppb 3 1 Dynamic blk System Cal. Check PILS-TOC 를이용한실시간대기중수용성유기탄소비교측정 637 TOC ppb 3 1 System Cal. Check DDW->Sucrose Target : 1. ppm Actual : 1.6 ppm 1 3 Lapse time (day) Lapse time (min) Fig.. Results of dynamic blank and system calibration check by sucrose injection for the PILS-TOC-M. Fig Photometer (MAAP, Thermo Scientific 1, USA) 를으로써대기중분진의 WSOC의정확한농도해석, 활용하였다. 유량 16.7 L/min 조건하에 PM. 임팩터를 WSOC의오염원, OC에대한오염원기여도, 화학반통해유입된공기는, 전열관 ( C) 에의해기기로유응, 이동경로, 인체유해성등을이해하는데중요한입되는수분을제거한후, 파장 67 nm 광산란및광흡자료로활용할수있다. 목포대학교측정소에서 16년수조건에서블랙카본을측정하였다 (Lee et al., 1). 월 1일부터일주일간 WSOC 등을분석하여배경농도보정등정확한측정및분석기반을마련하고, 측정기간중 WSOC의농도변화이해, 이와관련된초미세 3. 결과 3. 1 WSOC 배경농도측정 PILS-TOC는배경농도보정이매우중요하다. 배경 농도미보정 (a) 시전체농도의약 3~9% (b) 까지나타낼그림 3(a, b) (c) 는관측기간동안 OPS를이용하여.3 수있어, 최종농도계산시이를반드시보정해야한 /6 1 다. 고배경농도의 6 원인으로는초순수증류수 6, 시료라 / 인등에의한영향이있다 y=1.6x. PILS-TOC-H +.1 의경우휘발 y=1.9x 면, + PM. 1 및 PM. 전체평균 y=1.11x 1.17±1., ± r =.919 r =.96 r =.7 성 /CD와 PM. 사이클론사이에 HEPA 보조관을 설치 1.7 nl/m 3 로측정되었다..3~. μm에서평균 9.11 하여정확한배경농도를주기적으로측정및보정하 였다 ( 그림 1). PILS-TOC-H 배경농도측정결과 77± 1 ppb ( 평균 ± 표준편차 ) 로분석되었다. PILS-TOC-M 은실험전후로장시간배경농도를별도로측정하여최종농도에보정하였다 ( 그림 ). PILS-TOC-M의총 일간의배경농도측정결과 1±6 ppb ( 평균 ± 표준편차 ) 로분석되어이를보정하였다. 배경농도측정시이송액주입구에단당을주입, 분석결과실제분석값및이론값의비율이.99로나타나높은측정신뢰성을나타냈다. 배경농도는두 PILS-TOC 모두주야간매우일정하게측정되어, 주간휘발성 SOA 등의영향등 CD의미흡수휘발성탄소 Fig 에의한 PILS-TOC 는매우미비하다. 3. 관측결과 6 본연구는두대의 PILS-TOC 시스템을비교측정함 (a) (b) PM. (nl/m 3 ) by OPS Period 먼지특성을분석하였다. PILS-TOC-H 및 PILS-TOC- M으로분석한 WSOC 실시간농도는앞서설명한배경농도측정, TOC 검교정, 샘플이송라인등분석기점검등으로, 월 일에는값을나타내지않았다. μm 에서 1. μm 사이의 1 채널수농도를부피농도로 환산하여나타낸결과이다. 부피농도 (nl/m 3 ) 를살펴보 Period 3 nl/m 3 의최대부피농도로측정되었고, 이후감소하여.~1. μm에서. nl/m 3 로최소값을나타냈다. 부피농도입경분포 (dv/dlogdp, 1/cm 3 ) 를살펴보면, 최소측정입경범위.3~. μm와.~3. μm에서, 각각평균 1. 및 13.7 dv/dlogdp, 1/cm 3 로두모드 (mode) 를나타내었다. 분진의밀도를 1.~. kg/l로가정시, 관측기간동안의평균 PM 1 및 PM. 농도는 3~ 및 ~3 μg/m 3 로추정할수있다. PM. /PM 1 의값은.76으로본측정기간동안미세먼지내 PM. 가상대적으로많은비율을차지하였다. 그림 3(c) 는관측기간동안의 MAAP으로측정된 BC의농도변화를나타낸것이다. 관측결과최소.6에서최대 7.19로, 평균 1.79 μg/m 3 로나타났다. 관측기간동안, 부피농도및 BC 농도모두 월 3일과 월 일정오이후고농도현상이나타났다. 측정기간동안의 PILS-TOC-H 및 PILS-TOC-M으 1: 3 J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 3, No. 6, : 1 1: 16-- :

63 박다정 강석원 이태형 신혜정 손장호 배민석 (a) dv/dlogdp, cm dp(μm) 1. 1.3 / : /3 : / : / : /6 : /7 : (b) nl/m 1 PM.

6 63 박다정 강석원 이태형 신혜정 손장호 배민석 (a) dv/dlogdp, cm dp(μm) / : /3 : / : / : /6 : /7 : (b) nl/m 1 PM. volume (OPS) 7 /1 : / : /3 : / : / : /6 : /7 : (c) μg/m 3 1 BC (MAAP) /1 : / : /3 : / : / : /6 : /7 : (d) 1 WSOC (PILS-TOC) Period Period 3 μg/m 1 WSOCm WSOCh / : 1: /3 1: / / 1: /6 1: : : : : /7 : Fig. 3. (a) Evolution of particle volume concentrations and size distributions by optical particle sizer (OPS), (b) time series of PM. volume concentrations, (c) time series of blank carbon concentrations by MAAP, and (d) time series of WSOCh (PILS-TOC-H) & WSOCm (PILS-TOC-M). 로분석한실시간 WSOC 농도를각각 WSOCh와 WSOCm으로표기하여나타냈다. WSOCh와 WSOCm 의분석시간은 6분, 분으로상관성을분석하기위해 1분평균값으로재계산하였다. 평균계산은, 분석시간에산출된 WSOC 값을일분단위로동배분후, 1분내최소 7분 (>7% in 1 min) 이상 WSOC에대해 1 분평균값으로 MATLAB 프로그램으로산정했다. 최종계산된결과를세관측기간으로나누어그림 3(d) 에나타냈다. 첫번째관측기간은 월 일자정부터 일자정까지이다. 두번째관측기간은 일자정부터 6일오전 6시 3분까지이고, 마지막관측기간은두번째관측기간이후 시까지이다. 첫번째관측기간의평균 WSOCh 및 WSOCm 농도는.3±1.71,.61±1.6 μg/m 3 로통계유의수준에서같은농도범위를나타냈다. 두번째관측기간농도는.9±1.69,.33±1.7 μg/m 3 로.6 μg/m 3 차이를나타냈다. 이는 WSOC 분석의불확실성에의한차이로판단된다. 마지막기간농도는.1±.9,.±1. μg/m 3 로 WSOCh가약 1.배높게관측되었다. 마지막관측기간중 WSOCh가높게측정된이유는, 본기간중 WSOCm의초순수액수증기의저온도형성이직접적인원인이다. PILS로유입된분진을성장시키기위해서는과포화상태의많은수증기가중요한역할을한다. 측정수증기온도는반드시최소 9 C에서 9 C를유지해야한다. 마지막기간중 WSOCm의초순수액수증기온도가 6~6 C로낮게유지되어, 분진성장실에서유입분진의성장응집이충분히일어나지않았을것으로사료된다. 이에비응집된분진은유출수로배출되어, WSOCm이저평가관측되었을것으로판단한다. 기간별상관관계그래프를그림 에나타냈다. 한국대기환경학회지제 3 권제 6 호

7 Fig PILS-TOC 를이용한실시간대기중수용성유기탄소비교측정 639 /6 / / Fig (a) (b) (c) 1 1 Period y=1.6x +.1 y=1.9x +. r =.919 r = Period 3 y=1.11x r = Fig.. Pairwise correlation scatter plots between WSOCh and WSOCm during three different periods colored by the sampling days. PM. (nl/m 3 ) by OPS (a) WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh (b) WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh 1: : 1: 16-- : Fig 1 1: (a) (b) 6 6: 1: : WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh16--3 : 1 Fig.. Pairwise correlation scatter plots between PM 1:. volume concentrations and averaged WSOC during two different periods colored by the sampling days : WSOC 비교관측결과적으로 OC 내 OBOC에따른 SOA가주성분으로알려 그림 에 6나타낸두측정값의상관관계를보면, 첫번 3 (c) 져 (d) 있지만, Gordon et al. (13) 에의하면 6: 휘발유및경째관측은기울기가 1.1 (r =.9) 로높은상관성을나유의배기가스로부터 WSOC의영향, 서울시야간 :일차 타냈고, 두번째관측은기울기 1.1 (r =.96) 으로높오염배출원인 (Park et al., 1), 생물성연소 (Wonaschutz et al., 11) 등 WSOC 주발생원인으로일차 1: 은상관관계결정계수를나타냈다. 배경농도의정확한 1 1: 보정에도불구하고, 분석 PILS 유량, 유량이송튜빙등배출원인이최근대두되고있다. 이를분석하고자측 6: 에의한분석 불확실도가존재하며, 이는최대약 1% 정기간별 WSOC (WSOCh 및 WSOCm의평균값 ) 와로판단한다. 마지막 관측 기간에는 6 위에서 : 설명한바 OPS로측정된 PM. 부피농도및블랙카본농도와의 WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh 와같이수증기의저온도형성에의한낮은상관관계상관관계를그림 에나타냈다. Period Period PM. (nl/m 3 ) by OPS PM. (nl/m 3 ) by OPS PM. (nl/m 3 ) by OPS 6 (c) WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh WSOC (ug/m 3 ) by average of WSOCm and WSOCh 3 (d) 6: : 1: 결정계수 (r =.7) 로향후연구에매우주의해야한다. 첫번째관측기간동안 PM. 부피농도및 WSOC WSOC의발생원인은오래전부터연구되었다. 일반 전체기울기는 7.36 (r =.1) 으로나타났다. 이를자 J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 3, No. 6, 16

8 6 박다정 강석원 이태형 신혜정 손장호 배민석 세히살펴보면, 3일오전 시 3분부터오후 시 3 분을한영역 ( 주간영역 ) 을기점으로주간및야간영역, 두영역으로나눌수있다. 각영역에대한 PM. 부피농도및 WSOC의상관관계는주간영역기울기가 7.77 (r =.96) 및야간영역.6 (r =.76) 으로분석되었다. 이는주간 PM. 내 SOA 생성이예측됨에도불구하고, WSOC를제외한다른성분이 PM. 내주성분으로작용함을의미한다. 블랙카본및 WSOC의상관관계를살펴보면, 기울기가. (r =.61) 로나타났다. PM. 부피농도및 WSOC의상관관계두영역과다른영역인오후 시 3분전후로나눌수있으며, 이시점을기준으로기울기가각각. (r =.79),.16 (r =.9) 으로분석되었다. 이는높은상관관계결정계수와함께 WSOC의서로다른일차배출원인과관련이있다. 두번째관측기간동안 PM. 부피농도및 WSOC 전체기울기는.6 (r =.7) 으로나타났고, 블랙카본및 WSOC의상관관계를살펴보면, 기울기가 1. (r =.) 로나타났다. 첫번째관측기간에비해기울기가약 3배가까이높게나타났으나, 이는 일오후 1시이후높은블랙카본농도와함께다른배출원인이작용했으리라판단한다. 이에본기간을제외하면, 기울기가.33 (r =.7) 으로높은상관관계를나타냈다. 본측정기간동안 WSOC는블랙카본과높은상관성을나타내, 일차오염배출원인과관련성이있으며, 향후장기간측정에의한추가적인연구를통해보다정확한 WSOC의발생원인을밝힐수있을것이다.. 요약및결론본연구는두대의 PILS-TOC를이용하여, 16년 월 1일부터일주일간대기중실시간 WSOC를비교분석하여, 일차적으로 PILS-TOC 운용및 WSOC 데이터검증, 최종적으로측정기간중 WSOC 농도를정량적으로비교분석하였다. 결과, WSOCh 및 WSOCm 농도는선택된두측정기간동안통계유의수준에서같은농도범위를나타냈다. 또한, 낮은수증기온도에의한저효율분진응집을확인하였다. WSOC와블랙카본과상관성분석을통해일차오염배출원인과관련성이있으며, 자동차배출, 생물성연소등향후추가적 인연구를통해보다정확한 WSOC의발생원인을밝힐수있을것이다. 본연구의비교검증을통해 PILS- TOC를이용한대기중분진의 WSOC 정확한농도해석과, OC에대한오염원기여도, 기후변화및인체유해성등을이해하는데매우중요한자료를제공할수있을것이다. 감사의글본논문은정부 ( 교육부 ) 의재원으로한국연구재단 (NRF-1R1A1A1797) 및 (NRF-1R1AA1A 13971), 16년도목포대학교교내연구비지원을받아수행된연구사업연구결과입니다. References Allen, D.T. and E. Palen (199) Recent advances in aerosol analysis by infrared spectroscopy, Journal of Aerosol Science,, 1-. Bae, M.S., J.S. Shin, K.Y. Lee, K.H. Lee, and Y.J. Kim (1) Long-range transport of biomass burning emissions based on organic molecular markers and carbonaceous thermal distribution, Science of The Total Environment, 66-67, Bae, M.S. and J.J. Schauer (9) Analysis of Organic Molecular Markers in Atmospheric Fine Particulate Matter: Understanding the Impact of Unknown Point Sources on Chemical Mass Balance Models, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, (3), Bae, M.S. and J.S. Oh (1) Comparison of Nano Particle Size Distributions by Different Measurement Techniques, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 6(), Bae, M.S., S.S. Park, and Y.J. Kim (13) Characteristics of Carbonaceous Aerosols Measured at Gosan - Based on Analysis of Thermal Distribution by Carbon Analyzer and Organic Compounds by GCMS, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 9(6), (in Korean with English Abstract) Cho, I.H., D.J. Park, and M.S. Bae (1) Time Resolved Analysis of Water Soluble Organic Carbon by Aero- 한국대기환경학회지제 3 권제 6 호

9 PILS-TOC 를이용한실시간대기중수용성유기탄소비교측정 61 sol-into-mist System, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 31(6), (in Korean with English Abstract) Decesari, S., M.C. Facchini, S. Fuzzi, and E. Tagliavini () Characterization of water-soluble organic compounds in atmospheric aerosol: A new approach, Journal of Geophysical Research, 1, Du, Z., K. He, Y. Cheng, F. Duan, Y. Ma, J. Liu, X. Zhang, M. Zheng, and R. Weber (1) A yearlong study of water soluble organic carbon in Beijing I: Sources and its primary vs. secondary nature, Atmospheric Environment, 9, 1-1. Gordon, T.D., A.A. Presto, A.A. May, N.T. Nguyen, E.M. Lipsky, N.M. Donahue, A. Gutierrez, M. Zhang, C. Maddox, P. Rieger, S. Chattopadhyay, H. Maldonado, M.M. Maricq, and A.L. Robinson (13) Secondary organic aerosol formation exceeds primary particulate matter emissions for light-duty gasoline vehicles, Atmospheric Chemistry and Physics, 13, Haque, M.M., K. Kawamura, and Y. Kim (16) Seasonal variations of biogenic secondary organic aerosol tracers in ambient aerosols from Alaska, Atmospheric Environment, 13, 9-1. Huang, X.-F., J.Z. Yu, L.-Y. He, and Z. Yuan (6) Watersoluble organic carbon and oxalate in aerosols at a coastal urban site in China: size distribution characteristics, sources, and formation mechanisms, Journal of Geophysical Research, 111, D1. Kiss, G., B. Varga, I. Galambos, and I. Ganszky () Characterization of water-soluble organic matter isolated from atmospheric fine aerosol, Journal of Geophysical Research, 17, 339. Lee, J.H., B.J. Jeong, D.J. Park, and M.S. Bae (1) A Study of Black Carbon Measurement in Metropolitan Area and Suburban Area of the Korean Peninsula Performed during Pre KORea-US Air Quality Study (KORUS-AQ) Campaign, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 31(), 7-1. (in Korean with English Abstract) Miyazaki, Y., P.Q. Fu, K. Kawamura, Y. Mizoguchi, and K. Yamanoi (1) Seasonal variations of stable carbon isotopic composition and biogenic tracer compounds of water-soluble organic aerosols in a deciduous forest, Atmospheric Chemistry and Physics, 1, Park, D.J., J.Y. Ahn, H.J. Shin, and M.S. Bae (1) Characteristics of PM. Carbonaceous Aerosol using PILS-TOC and GC/MS-TD in Seoul, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 3(), (in Korean with English Abstract) Park, D.J., K.Y. Lee, K. Park, and M.S. Bae (16) Diurnal Size Distributions of Black Carbon by comparison of Optical Particulate Measurements - Part I, Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 3(1), 1-. (in Korean with English Abstract) Saffari, A., S. Hasheminassab, M.M. Shafer, J.J. Schauer, T.A. Chatila, and C. Sioutas (16) Nighttime aqueousphase secondary organic aerosols in Los Angeles and its implication for fine particulate matter composition and oxidative potential, Atmospheric Environment, 133, Sannigrahi, P., A.P. Sullivan, R.J. Weber, and E.D. Ingall (6) Characterization of Water-Soluble Organic Carbon in Urban Atmospheric Aerosols Using Solid-State 13C NMR Spectroscopy, Environmental Science and Technology, (3), Schauer, J. and G.R. Cass () Source apportionment of wintertime gas-phase and particle-phase air pollutants using organic compounds as tracers, Environmental Science and Technology, 3, Sullivan, A.P., R.J. Weber, A.L. Clements, J.R. Turner, M.S. Bae, and J.J. Schauer () A method for on-line measurement of watersoluble organic carbon in ambient aerosol particles: Results from an urban site, Geophysical Research Letters, 31, L131. Sun, Y.L., C. Chen, Y.J. Zhang, W.Q. Xu, L.B. Zhou, and X.L. Cheng (16) Rapid formation and evolution of an extreme haze episode in Northern China during winter 1, Scientific Reports, 6. Timonen, H., S. Carbone, M. Aurela, K. Saarnio, S. Saarikoski, N.L. Ng, M.R. Canagaratna, M. Kulmala, V.M. Kerminen, D.R. Worsnop, and R. Hillamo (13) Characteristics, sources and water-solubility of ambient submicron organic aerosol in springtime in Helsinki, Finland, Journal of Aerosol Science, 6, Wonaschutz, A., S.P. Hersey, A. Sorooshian, J.S. Craven, A.R. Metcalf, R.C. Flagan, and J.H. Seinfeld (11) Impact of a large wildfire on water-soluble organic aerosol in a major urban area: the 9 Station Fire in Los Angeles County, Atmospheric Chemistry and Physics, 11, 7-7. J. Korean Soc. Atmos. Environ., Vol. 3, No. 6, 16

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