( 초 ) 미세먼지피해저감을위한과학기술연구 2016/8/10
( 초 ) 미세먼지피해저감을위한과학기술연구 박기홍교수 kpark@gist.ac.kr 광주과학기술원지구환경공학부교수 미래부초미세먼지피해저감사업단장 미국 Aerosol Science and Technology, Editor ( 편집장 ) 광주과기원박기홍교수팀이찍은초미세먼지사진들 (2013 년초미세먼지고농도발생시 )
미세먼지란 (PM10)? : 공기중에부유한작은입자 (10 um 보다작은입자 ) 초미세먼지란 (PM2.5)? : 공기중에부유한작은입자 (2.5 um 보다작은입자 ) 에어로졸 (Aerosol) 이란? : 공기중에부유한모든입자 ( 액체 / 고체입자 ) PM: Particulate Matter ( 먼지, 분진, 입자 ) 황사란 (Asian Dust, Yellow Dust)? : 공기중에부유한모래먼지 / 흙먼지. 황사는지표의상태 ( 사막, 눈덮임등 ), 풍속등에비례하여흙먼지가지표면에서대기중으로올라가며생김. 자연적으로발생. 주로중국과몽골사막에서유입되고있음.. 환경부자료 광주과기원박기홍교수팀이찍은황사사진들
관측, 예보, 경보 : 관측 : 관측은 ' 현재의상태 ' 를말합니다. 앞에서이야기한미세먼지의농도, 크기, 발원 ( 혹은생성 ), 구성성분, 발원지등은관측의결과. 예보 : 예보는사전적으로 ' 앞으로일어날일을미리알림 ' 을뜻합니다. 바로미래상태를말함 ( 예측 ). 경보 : 고농도발생에대한정보를즉각알려신속한대응능력제고. 미세먼지 / 초미세먼지 (PM10, PM2.5) 예보및경보 : 예보 : 기상청-국립환경과학원황사 미세먼지통합예보실에서미세먼지예보실시 ( 좋음. 보통, 나쁨, 매우나쁨단계로구분 ) 경보 : 미세먼지고농도발생에대한정보를즉각알려신속한대응능력제고 ( 해당지역지자체장이주의보나경보를발령 ). 인터넷 우리동네대기질 ( 모바일앱 )
초미세먼지에더관심을갖는이유? 초미세먼지 / 나노입자 큰먼지 초미세먼지폐깊숙히침투 세포벽사이이동 세포질구조나핵과상호작용 Deposits on carinal ridges
초미세먼지에더관심을갖는이유? 성공적제거 높은개수농도로인체의제거기능이떨어짐 기관지 / 폐 분비 폐대식세포 표피 / 상피세포 간질 세포질구조나핵과상호작용 활성산소발생 Donaldson et al., 2001, Occup. Environ. Med. 58(3)
초미세먼지에더관심을갖는이유? 높은비표면적 ( 높은개수농도 ): 높은반응성 / 독성 같은무게 =
초미세먼지시정악화에영향 시정악화 : 일반국민이체감할수있는지표 대기오염 : 각종사회경제적피해를발생
초미세먼지의사회경제적피해 한국의경우 2005 년경제적손실은 507 억 8300 만달러에 ( 약 50 조원 ) 달했으나 2010 년에는 701 억 1700 만달러 ( 약 70 조원 ) 에달한것으로나타남 한국의경우 2010 년에는 23,161 명으로조기사망증가. 2005 년에서 2010 년사이실외대기오염으로인한 OCED, 중국, 인도의사망자변화 ( 연간조기사망 : 350 만명 ) 와경제적손실규모. 대기오염으로인한경제손실은연간 3.5 조달러이상. The Cost of Air Pollution : Health Impact of Road Transport (OECD report, 2014) OECD 보고서는최근연비가좋은디젤엔진차량이많아진것도대기오염이심화된이유로보고있음.
초미세먼지는기후변화 / 기상재해에도중요한역할. 지구복사열평형 -Cooling effect -Warming effect 구름형성 기후변화협약보고서 생태계영향 기후변화협약보고서 - 구름방울의크기, 농도가틀려짐 - 강수에영향 기후변화협약보고서 NASA images
WHO (2016 보고서 ): 초미세먼지농도분포 Seoul: 1094/1615 ( 농도순 ) Korea: 50/91 ( 농도순 )
국내초미세먼지 : 제일늦게, 느슨한국가기준 PM 2.5 대기환경기준 : 년평균농도 WHO Guideline * EU: 2016 년기준강화예정 경제는 G12, 과학기술 R&D 투자 : 총액 G6, GDP 대비 G1
서울시초미세먼지농도 (2014-2015) 수도권대기환경개선 1 차 (2005-2014) 수도권대기환경개선 2 차 (2015-2024) WHO 24hr Guideline (25 μg/m 3 ) 2014 2015 2014 2015 WHO 가이드라인 년평균 23.7 ± 13.2 µg/m 3 PM 2.5 최대값 86 µg/m 3 70 µg/m 3 23.1 ± 11.5 µg/m 3 연평균 : 10 µg/m 3 24 시간평균 : 25 µg/m 3 환경부자료 PM 2.5 > 25 µg/m 3 (days / total) 130 / 365 (35.6 %) 124 / 365 (34.0 %) 에너지사용량증가 ( 서울 ): 상업 (35%), 산업 (27%), 수송 (18%) 순으로에너지사용량이증가. 국외영향 : 미세먼지가서풍 / 북서풍을타고국외에서유입.
초미세먼지는어떻게 / 어디서발생? 1차생성 ( 직접배출 ) 에어로졸 (primary aerosols): 다양한발생원에서직접적으로입자상으로직접배출! 2차생성에어로졸 (secondary aerosols): 화학반응을통해대기중에서기체가입자로변환 NOx -> 질산염미세먼지 SO2 -> 황산염미세먼지 휘발성유기화합물 (VOC) -> 2차생성유기미세먼지 자연적발생원 : 사막, 바다, 화산폭발, 꽃가루등. 인위적발생원 : 자동차오염, 사업장오염, 생활오염
초미세먼지는어떻게 / 어디서발생? 2 차생성에어로졸 (secondary aerosols): 화학반응을통해대기중에서기체가입자 로변환 NH 3 NOx, SO 2 VOC 기체상물질 ( 전구체 ) NOx -> 질산염미세먼지 SO2 -> 황산염미세먼지 휘발성유기화합물 (VOC) -> 2차생성유기미세먼지 H 2 SO 4 HNO3 vapor, NH3 + Oxidant (OH, NO 3 - radicals, O 3 ) P, T, RH, H 2 SO 4 Nonvolatile organic vapor Loss by preexisting particles Stable nuclei ~ 1 nm (stable molecular clusters) Loss by preexisting particles > 3nm Growth by condensation and coagulation 에어로졸생성
초미세먼지는어떻게 / 어디서발생? 실내공기 황산화물 (SO2) 수증기 (H2O) VS 단열팽창 단열팽창 초미세먼지 / 나노입자생성
초미세먼지를구성하는화학적성분 Sulfate ( 이온 ) Nitrate ( 이온 ) Ammonium ( 이온 ) Organic Carbon (OC) ( 유기탄소 ) Elemental Carbon (EC) ( 원소탄소 ) Minerals ( 지각 / 미량금속 ) 발생원 / 오염원추정 국립환경과학원자료 (2011)
초미세먼지배출원 / 발생원최근현황 2013 자료 ( 현재까지가장최근자료 ) 1차배출측정량자료미흡 / 정확성? 2차생성초미세먼지기여도? 지역별 / 계절별차이? ( 초 ) 미세먼지의과학적생성원인규명및근거마련필요. 환경부국립환경과학원전국초미세먼지배출원자료 (2013) 초미세먼지 / 미세먼지 / 총부유먼지저감대책은다를수있음 통합적저감대책 ( 초미세먼지 versus 미세먼지 ) 초미세먼지에 ( 위해성기반 ) 초점을맞춘저감대책
( 초 ) 미세먼지측정망현황 전국 506 측정소에서단순 ( 초 ) 미세먼지의질량농도만을실시간 / 비실시간으로측정하고정보를제공하고있음. ( 초 ) 미세먼지농도실시간측정기술은국내에서개발되고상용화됨. 구성성분측정은소수의측정소에서진행 ( 비실시간초미세먼지구성성분측정이대부분 ). 대기오염측정망 ( 환경부 148 곳 + 지자체 358 곳 ) 대기오염집중측정소 (6 곳 ) ( 초 ) 미세먼지실시간구성성분자료는국 내대기집중측정소 (6 곳 ) 에서측정중 ( 비공개 ) 2014 년 12 월현재
( 초 ) 미세먼지피해저감을위한과학기술 1. 발생원 / 생성원리파악을위한과학기술 2. 유해성진단및건강영향평가 3. 기후변화영향평가 4. 초미세먼지제거기술 ( 정화소재 / 장치 ) 5. 초미세먼지한국형예보기술 6. 초미세먼지관리기술
1. 발생원 / 생성원리파악을위한과학기술 단순한 ( 초 ) 미세먼지의농도 ( 무게 ) 측정으로는발생원, 생성원리를알수가없음! 비실시간진단결과 ( 필터포집후성분분석 ) 로는신속한현재단계에서의발생원파악이어려움! ( 초 ) 미세먼지의종합적인구성성분을빠르고정확하게진단할필요가있음. 즉, 현재단계에서신속한발생원추적중요. 과학기술 1.1 ( 초 ) 미세먼지구성성분상세특성실시간진단기술
초미세먼지물리화학적특성 : 입자의모양 입자크기 입자질량 / 밀도 입자의광학적특성 Diameter Dust particles Mass/volume -Transport behavior -Life time 입자의화학적구성성분 입자의흡습성 / 구름형성특성 입자의혼합상태 입자의양 Under elevated relative humidity (RH=85%) Very hygroscopic External mixing 개수농도 : number concentration (#/cm 3 ) Hygroscopic Nonhygroscopic - Elemental carbon, Organic carbon, Sulfate, Nitrate, Ammonium, Metals Under supersaturated condition CCN active Not active as CCN Internal mixing 질량농도 : mass concentration (ug/cm 3 ) - OC speciation 다양한입자의물리화학적특성을측정할필요가있음 ( 정확한발생원, 생성기작, 성장, 이동 / 확산, 생존시간, 화학반응, 기후변화영향, 건강영향파악에꼭필요 ).
초미세먼지비실시간 VS 실시간구성성분측정 PM2.5 inlet Traditional Bulk Chemical Analysis (offline: 비실시간측정시스템 ): - 평균적인화학적조성 - 과거비교자료의축적 - 간단한현장샘플링 실시간화학적성분측정시스템 : -높은시간분해능 ( 조기경보가능 ) -혼합상태: 단일입자분석가능 -현장에서화학적성분실시간측정 Filter PUMP 필터샘플링 Artifacts 발생 Extraction ( 추출 ) 전처리 불확실성노출 LC, IC ICP-MS EC, OC 실험실에서화학적성분측정 24 시간평균값 Metals Organics Ions Metals Organics ions Metals Organics Ions Metals Organics ions
초미세먼지화학적원소성분실시간진단기술 (1) LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy): 레이저유도플라즈마분광분석법 - 레이저를이용하여시료의 ( 고체, 액체, 기체와같은모든상태의시료분석이가능 ) 미량을플라즈마상태로유도해여기시킨후, 플라즈마의팽창에따라그안에여기상태로있던이온, 원자등이낮은에너지준위로떨어질때발산하는빛을측정함으로써그원소가무엇인지를실시간으로밝혀내는분석시스템.
초미세먼지화학적원소성분실시간진단기술 (1) Quartz window Sheath-air nozzle PMT CW laser Fiber optic Pulsed laser Pulsed laser CW laser (with xy stage) Optic mirror Fiber optic (with xy` stage) CW laser alignment Pulsed laser alignment PMT ATML 보유 LIBS system 은 1) Free-firing mode 와 2) Triggering mode 를선택하여운용할수있으며 1) Free-firing mode: 일정한간격으로 pulsed laser 를발진시켜무작위로 hitting 된입자들을분석 2) Triggering mode: 입자가 CW(continuous-wave) laser 를통과할때발생되는 scattering signal 을인식한후 pulsed laser 가조사되어플라즈마가생성되는 sensing point 에입자가도달하는시간을예측하여 hitting efficiency 를향상시킨시스템 (Hitting efficiency: 입자가 pulsed laser 에의해삭마 (ablation) 되는횟수 /pulsed laser 발진전체횟수 )
초미세먼지화학적원소성분실시간진단기술 (1) 화학적원소성분실시간진단결과 CW laser PMT signal Triggering Series of decreasing orifices Laser Spectrometer ( 분광계 ) 3-5 torr Aerodynamic Lens GIST-LIBS) Pump 1. 미세먼지입자제어기술 2. 레이저 플라즈마발생기술 3. 분광분석기술
초미세먼지화학적원소성분실시간진단기술 (1)
Linear ToF MS 초미세먼지화학적성분실시간진단기술 (2) Aerosol Mass Spectrometer: 레이저 이온화기술 + 이온질량분석기술 Function generator Multi-gauge Oscilloscope EGun power supply TOF power supply Turbo pump controller Pulse power supply Laser power supply Nd:YAG laser Cooling system
GIST-Aerosol Mass Spectrometer ( 에어로졸질량분석시스템 )) 초미세먼지화학적성분실시간진단기술 (2) TOF Mass spectrometer 1. 미세먼지입자제어기술 MCP detector 2. 레이저 이온화기술 3. 이온질량분석기술 Improve aerosol transport efficiency 50 nm- 2.5 um focusing lens Aerodynamic lens Series of decreasing orifices + + + + + + TOF tube Vaporizer and heater Acceleration plates 10-3 Torr 10-5 Torr 10-7 Torr heater e - EGUN Repeller plates Turbo pump Turbo pump Turbo pump Electron Impact ionization Laser ionization
Arbitrary Signal (v) unit Arbitrary Signal (v) unit Arbitrary Signal (v) unit Signal (v) Signal (v) Signal (v) 초미세먼지화학적성분실시간진단기술 (2) Road dust (@tunnel): 도로변비산먼지 (152 particles are analyzed for 2 hours) 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 24 C 2 + 24 Mg + 40 Ca + Ca- 입자 63.16% 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 Ca-Fe 입자 56 CaO + 40 Ca + 56 Fe + 138 154 0.66% 0.05 0 0 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0-0.02 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1.6 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 m/z m/z 24 C 2 + 24 Mg + 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 m/z m/z 0.16 1.2 24 C 2 + 40 Ca + 39 K + 40 Ca + 56 CaO + 56 Fe + 60 C 5 + 84 C 7 + 72 C + 6 96 C + 8 23.68% Ca-Fe 입자 EC, 5.92% Carbon 입자 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 0.8 0.6 0.4 0.2-0.02 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 m/z m/z 1 1 40 Ca + 24 Mg + 24 C + 2 48 SO + 48 C + 64 48 4 TiO + Ti + 64 Zn + Ca-Fe-Mg 입자 38 40 Ca + 22 24 C + 24 Mg 2 + 54 56 CaO + 56 Fe + 108 Ti-Zn 입자 141 3.29% 3.29% 158
16.7239 0.94004 19.2563 21.2584 35.9375 59.4079 40.046 37.6552 18.2354 37 Cl 2+ Arbitrary unit 35 Cl 2+ 20.2836 39.6938 35.6195 0.96911 17.0936 36.5125 23.979 38.2547 Arbitrary unit 24.2989 36.2169 초미세먼지화학적성분실시간진단기술 (2) Homogeneous Particles 무기입자 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 NaCl 23 Na + : NaCl 35 Cl + 37 Cl + NaCl + : 58.44 23 Na + : 22.9898 35 Cl + : 34.9689 (75.76%) 37 Cl + : 36.9659 (24.24%) 0.04 0.03 0.02 0.01 0 1 H + 35 Cl 2+ - Cl isotopes - Multiple-charged Cl -0.01 0 10 20 30 40 50 60 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 KCl 39 K 2+ KCl m/z 35 Cl + 39 K + 39 K + : 38.964 (93.26%) 41 K + : 40.962 (6.73%) 35 Cl + : 34.969 (75.76%) 37 Cl + : 36.966 (24.24%) KCl + : 74.5513 0.04 37 Cl + 0.03 0.02 1 H + 16 O + 41 K 2+ 41 K + - Cl, K isotopes - Multiple-charged K, Cl 0.01 0-0.01 0 10 20 30 40 50 60 m/z 31
1. 발생원 / 생성원리파악을위한과학기술 1-1. 초미세먼지구성성분실시간 / 비실시간진단기술개발 초미세먼지배출원별구성성분 profile DB 구축. 초미세먼지배출원별지표구축 ( 유기, 중금속 ) 발생원추적모델링 (source apportionment).
초미세먼지의발생원별구성성분 profile DB 구축 ( 예 ) 다양한 ( 초 ) 미세먼지발생및제어기술 농작물 / 나무연소입자 석탄연소입자 자동차배출입자 바닷물입자 ( 해양생성입자 ) 휘발성유기화합물광화학반응 : (2 차생성유기입자발생 ) Bubble bursting system 블랙카본입자 / 황사입자 / 도로변먼지발생 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
초미세먼지의발생원별구성성분 profile DB 구축 ( 예 ) 초미세먼지배출원별구성성분 profile DB 구축.
초미세먼지의발생원별모양 profile DB 구축 ( 예 ) 초미세먼지배출원별모양 / 원소 profile DB 구축.
1. 발생원 / 생성원리파악을위한과학기술 1-1. 초미세먼지구성성분실시간 / 비실시간진단기술개발 초미세먼지배출원별구성성분 profile DB 구축. 초미세먼지배출원별지표구축 ( 유기, 중금속 ) 발생원추적모델링 (source apportionment). 2 차생성초미세먼지생성규명 초미세먼지 4 차원감시정보 ( 인공위성, 항공, 지상, 원격감시자료 ).
2 차생성초미세먼지연구 ( 예 ) 실제태양빛 휘발성유기화합물 + 질소산화물 (NOx) 2 차유기에어로졸생성 SOA products from Toluene/NOx/Sunlight 자동차에서톨루엔 ( 휘발성유기화합물 ) 이가장많이배출 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
초미세먼지입체감시 ( 예 ) 초미세먼지입체감시 현재, 천리안위성해양탑재체 (GOCI-1, 2010 년발사 ): 하루 8 번관 측, 해상도 500 m, 채널 8 개. 향후 2018 년 GOCI-2 (2 호기 ) 발사예정 : 고해상도 250 m
초미세먼지입체감시 ( 예 )
2. 유해성진단및건강영향평가 질량농도실시간제공 1. 크기가작은초미세먼지농도가높은날이더위험할수있음. 2. 초미세먼지구성성분 / 발생원, 개수농도, 개인의노출정도에따라위해성이틀려질수 있음.
2. 유해성진단및건강영향평가 지역측정소에서의 ( 초 ) 미세먼지의농도 ( 무게 ) 측정으로는일반국민의실생활속실제노출을통한유해성 / 위해도를정확히파악할수없음. 초미세먼지정보의사각지대최소화 : hot spot/hot time 존재 - 초미세먼지유해성 / 위해도를빠르게진단할필요가있음 - 초미세먼지측정소확충 과학기술 2-1. 초미세먼지유해성 / 위해도진단기술과학기술 2-2. 초미세먼지맵구축기술
초미세먼지의발생원별유해성데이터베이스구축 ( 예 ) ( 초 ) 미세먼지주요발생원별유해성 / 독성데이터베이스구축 세포독성, 유전독성, 산화독성연구 동물흡입독성연구 건강역학조사 / 위해성평가 ( 질병별, 취약및민감계층 ) 구축된 ( 초 ) 미세먼지발생원별대한유해성 / 독성데이터베이스와과학기술1 에서파악한 ( 초 ) 미세먼지의발생원과결합하여좀더상세한유해성정보를줄수있음. 발생원추적모델링기술 미세먼지발생원 초미세먼지발생원 미세먼진독성DB를활용하여평균적위해도계산 위해성기반통합관리체계정립의기초자료
초미세먼지의발생원별독성데이터베이스구축연구 ( 예 ) 다양한 ( 초 ) 미세먼지발생및제어기술 농작물 / 나무연소입자 석탄연소입자 자동차배출입자 바닷물입자 ( 해양생성입자 ) 휘발성유기화합물광화학반응 : (2 차생성유기입자발생 ) Bubble bursting system 블랙카본입자 / 황사입자 / 도로변먼지발생 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
볏짚연소 소나무가지연소 석탄연소 (1100 C) 디젤자동차배출 터널먼지 도로변먼지 블랙카본 (Cabot) Arizona dust Toluene S OA TMB SOA 염증반응 산화적손상 유전독성 세포독성산화력 초미세먼지발생원별독성데이터베이스구축연구 ( 예 ) OP DTT OP ESR NRU WST-1 돌연변이유발 (TA98) 돌연변이유발 (TA100) 돌연변이유발 (TA1535) 돌연변이유발 (TA1537) DNA 손상 (Comet) ROS 생성 (DCF DA) 산화스트레스 (HMOX1,GSH) 사이토카인 (IL6) 사이토카인 (IL8) 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
실제노출초미세먼지맵실시간제공 광주 : 초미세먼지실시간농도측정소 ( 현재 8 곳 ) 남부권집중측정소 ( 국립환경과학원 ) 초미세먼지농도 hot spot/hot time 존재 : 초미세먼지농도정보의사각지대최소화
3. 기후변화영향평가 초미세먼지 / 에어로졸의기후변화및기상재해영향에대해서진단및예측 ( 초 ) 미세먼지는에어로졸로써기후변화에중요한역할을하고있음 ( 불확실성이큼 ). 모델링, 관측, 기초실험연구의융합필요. 과학기술 3. ( 초 ) 미세먼지의기후변화및기상재해 ( 홍수, 가뭄, 구름발생 ) 영향진단연구
더많은곳에서더빠르게더상세하게종합진단및영향평가!
4. 초미세먼지제거기술 ( 정화소재 / 장치 ) 1. 배출원에서원천적으로제거 : -대기로확산되기전발생원에서제거. 현재많은제거기술이개발되고적용될수있음. 가장효율적인제거기술. -2차초미세먼지생성전구물질도제거 2. Personal protection ( 개인용미세먼지제거 ) and indoor air quality control ( 실내미세먼지제거 ) - 실내활동자에게효과가큼. 비용증가! 제거성과감소!! 3. Outdoor air quality control ( 실외에서미세먼지제거 ) - 범위가넓고제거비용이높음. 에너지사용비용이큼. - 유해입자, 방사능분진등매우치명적인입자가한반도로유입시도입할수있음.
( 초 ) 미세먼지배출원별제거기술 화력발전소 : 전기집진기, 원심력집진기, 여과집진기, 하이브리드집진기, 살수설비, 방진벽, 방진림 시멘트 : 각종집진기, 밀폐, 살수. 제철소 : 전기집진기 ( 금속미세먼지의특성 - 재활용 ), 살수장치 폐기물소각장 : 고효울집진기 ( 전기집진기, 여과집진기 ): 직력배합복합식 자동차 : 국내에서는디젤자동차의후처리기술로서미세먼지를제거하기위한필터트랩방식의 DPF (Diesel Particulate Filter). 도로변비산먼지 : 도로변자동살수기술 J. KOSAE Vol. 29, No. 4 (2013) pp. 486~503 부산보건환경연원보 (2014)
( 초 ) 미세먼지제거기술 ( 사업장 ) 원심력이용 ( 원심력집진 ) 정전기이용 ( 전기집진 ) 필터이용 ( 여과집진 ) 물이용 ( 습식집진 ) Wikipedia 크기별제거성능 ( 미세먼지, 초미세먼지, 나노입자 ) 다양. 압력손실, 에너지소비-> 여과필터교체주기 / 유지비용. 국내배출시설에대한초미세먼지배출특성및현황파악부족. 대기중초미세먼지 (PM2.5) 관리기준신설 (2015). 사업장배출기준은총부유먼지임. 기존의총부유먼지제거장치의선진화필요 ( 초 ) 미세먼지위해도에기반한배출원시설관리.
( 초 ) 미세먼지제거기술 ( 예, 디젤자동차 ) ( 초 ) 미세먼지와질소산화물동시저감이중요. 고효율 ( 초 ) 미세먼지제거장치개발 ( 예, Diesel Particulate Filter (DPF) 부착 ). 2차적미세먼지생성에기여할수있는자동차배출질소산화물저감기술개발 (Selective Catalytic Reduction (SCR)) Google images Wikipedia
( 초 ) 미세먼지제거기술개발연구 ( 예 )- 실내용 필터교체가필요없는공기정화장치기술개발 필터성능이오래지속되는새로운신소재필터 ( 고분자소재적용, 금속섬유소재적용, 세라믹스소재적용, 나노섬유등 ) 개발 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
( 초 ) 미세먼지제거기술 - 무필터정화장치
( 초 ) 미세먼지제거기술 - 집진성능지속형정화장치
( 초 ) 미세먼지제거기술개발연구 ( 예 )- 개인용 기능성고분자 (polymer) 신소재마스크필터 ( 나노섬유활용 ) 시제품성능 : ( 기존의황사마스크보다성능이우수함 -6.2 mmh2o) 300 nm 입자제거효율향상 안면부흡기저항 0.7 mmh 2 O ( 숨쉬기편함 ) 지속적사용가능 ( 수분, 유기물질노출에도 성능유지 ) 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
( 초 ) 미세먼지제거기술개발연구 ( 예 )- 개인용
초미세먼지제거기술개발연구 ( 예 )- 실외용 ( 아이디어수준 ) 1. Water Spraying/sprinkler technology 2. Cloud seeding/ 인공강우 ( 구름에살포 ) 3. Array of Drones/UAV Shaocai Yu (2014): 중국연구팀 4. Vertical forest 5. PM free tower 기상청자료 A pair of skyscrapers by Milan office Boeri Studio (2014) 재활용기술 - 초미세먼지제거장치 ( 필터, 사이클론, ESP 등 ) 를설치하여제거 - 인공강우, 구름촉진을위한화학물살포 Roosegaarde, the Smog Free Project (2015)
- 초미세먼지제거기술개발연구 ( 예 )- 실외용 ( 아이디어수준 ) 청소차량 / 시내버스장착집진장치 Diesel PM Tier fragment Road dust 무동력미세먼지제거장치 - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Particle FREE air 수십 ~ 수백만대의차량에집진기장착. 무동력집진기 : 별도의전원공급없이가동 전천후집진기 : 기상조건에상관없이가동 공기저항최소화 : 공기저항으로인한차량연 비증가미미해야함. 소형화 : 차량장착가능, 경량구조필수 도시내도로의미세먼지및초미세먼지저감을위한장치개발 기획보고서 ( 한국에너지기술연구원 )
국외유입 / 광범위한초미세먼지제거? 사진 -NASA 수백 km * 수백 km * 1-2 km ( 고도 ) 걸쳐서오는장 거리이동미세먼지를제거하기는어려움이큼. 에너지소비가많아또다른미세먼지배출.
5. 초미세먼지한국형예보기술 현재 ( 초 ) 미세먼지고농도발생시예보정확도가떨어짐! 정확한배출정보및기상정보 한국형모델개발 모델링및예보기법 ( 예보관 ) 미래부초미세먼지피해저감사업단제공
5. 초미세먼지한국형예보기술 예보관의판단부분을 IBM 인공지능 ( 왓슨 ) 판단으로대체인공지능의과거자료학습을통한최적조합결정 ( 국립환경과학원 ). 예보관의주관적판단 -> 인공지능의객관적인검토로예보정확도향상기대. 아주대학교
6. 초미세먼지관리기술 배출원확인, 배출량측정및인벤토리구축 자동차미세먼지배출량측정 : Mobile Emission Laboratory (MEL): 측정차량자체및도로상미세먼지측정 Portable Emission Measurement System (PEMS): 시험대상일반차량에측정장비를설치하여시험대상차량의배출가스를부분유량희석하여배출특성을분석 ( 시범도입 ) 원격감시 : 자동차배출먼지원격감시 사업장먼지배출량측정및관리 ( 현재는총먼지만측정 -TMS) 굴뚝미세먼지배출량측정및원격감시 굴뚝배출가스자동측정기 (TMS, Tele-Monitoring System) 설치를통한대기오염자동모니터링 ( 현재총먼지만대상 )
결론 1. 초미세먼지피해저감을위한과학기술
결론 2. 초미세먼지원천적제거 / 감소 ( 구조적변화 ) 친환경에너지사용 ( 화석연료사용을최소화 ): 온실가스저감대책과함께병행 친환경자동차보급 ( 전기자동차, 연료전지자동차보급 ), 친환경난방시설 ( 친환경보일러 ) 사업장 ( 삭탄화력, 시멘트, 제철소등 ) 먼지관리기반구축 ( 배출허용기준강화 ) 생활오염원 ( 직화구이, 세탁소, 주요소 ) 미세먼지배출시설관리강화
사진 -BAQ Google images Google images 초미세먼지피해저감핵심원천기술통합및개발을바탕으로정책수립의과학적근거마련, 국민건강보호, 및신시장창출
감사합니다.