충남연구원세미나 / 2016.06.22 충남지역대규모점오염원의초미세먼지기여도분석 김순태 아주대학교환경안전공학과 Simulated O3 Concentrations over Seoul & CN 2 NO + O3 NO2 + O2 Vertical mixing up to ~2.5 5km High O3 Strong O3 titration Ajou Univ. AQML 2 June 4, 2004 at 13 KST
PM 10 농도변화 2011~2014 평균 PM 10 월평균농도변화 (2011 ~ 2014) 최근 4 년연평균 PM 10 농도변화 ref : 대기환경연보 2001 년~2015 년충남기준성대기오염물질변화 4
2004-2015 2015 년남한지역 PM10 모사농도변화 2개의배출시나리오 : 농도는차이를보이나, 변화패턴은유사 컴퓨터시뮬레이션시배출량고정기상요소만변화 서울시 2007 년대비 2012 년 -50% 감소 하강세, 증가세차이정도에대한원인및영향분석필요 : 기상, 저감대책, 국외영향, 배출량민감도 모사변화 관측변화 모사 : 남한지역 2007년대비 2012년 -20% 감소 2012년이후서울시에비해가파른증가세 5/24 대기오염물질의장거리수송 MAIDS (True color) 비이동사례 ( 맑은날 ) 이동사례 ( 애니메이션 ) 이동사례 6/24
대기오염물질장거리이동 STEP 1: High pressure syst em builds up pollutants an d moves them to Manchur ian region STEP 2: Cold frontal activit y associated with low press ure system pushes down p ollutants Synoptic perspectives of pollutant transport patterns observed from satellites over East Asia, Kim et al., 2014, CMAS conference Air Resources Laboratory 7 CMAQ: 시뮬레이션 MODIS, COME-2: 위성 CMAQ 및 AOD 비교 CMAQ PM 2.5 (Animation) MODIS AOD AOD: Aerosol Optical Depth CMAQ PM 2.5 (Snapshot) GOME-2 NO2 8/24
2 차생성미세먼지 * 출처 : http://www.thescoop.co.kr/news/articleview.html?idxno=20364 * 출처 :http://www.hankookilbo.com/v/59c44539a4094d47958a5c2241a8a8dc * 출처 : http://news.kbs.co.kr/news/view.do?ncd=3287714&ref=a * 출처 : http://news.jtbc.joins.com/article/article.aspx?news_id=nb11247744 9/26 PM2.5 관측농도 가스상오염물질 SO2 NOx NH3 10/24
비선형성: PM2.5 생성과정 비선형성 Particulate Matter Science for Policy Makers A NARSTO Assessment, 2003 시뮬레이션 11/24 대기질 모델링: 모델링: 배출량 중심 기여도 분석 방법 국외 배출목록 : CREATE 2010 국내 배출목록 : CAPSS 2013 대기화학모델 : CMAQ v4.7.1 대상영역 : 동북아시아 북아시아 - 한반도 한반 12
충남지역화력발전 기여도분석 - 충남지역 모사영역 한반도를포함한 9km 격자 domain 모사기간 2010 년 1, 4, 7, 10 월 ( 각계절의대표월 ) 모사대상 수도권과인접한충남지역에위치한화력발전및대형점오염원 모사수행 WRF( 기상 )-SMOKE( 배출량 )-CMAQ( 대기질모사 ), AQRL 13 Model Configuration WRF (Weather Research and Forecast) SMOKE (Sparse Matrix Operator Kernel Emissions) i CMAQ (Community Multi-scale Air Quality) < CMAQ and WRF configurations used in this study > 본연구에서는 WRF SMOKE CMAQ framework 를이용하여모사를진행함, AQRL 14
분석 방법 기여도 분석 방법 : BFM(Brute BFM(B t F Force M Method) th d) * BFM : 분석하 분석하고자 자 하는 하나의 변수를 선택하 선택하고 그것을 것을 제외한 나머지 변수 및 조건 건 은 통일하여 선택한 변수를 수정하거나 반대로 나머지 변수 및 조건을 수정하여 그 영향을 알아 알아보는 는 방법 기본모사 삭감모사 I. 기본모사 수행 II II. 20% 삭감모사 수행 영향 대상이 되는 화력발전 배출량을 20% 삭감하여 수행 III. (기본모사 20%삭감모사) Ⅹ 5 = 화력발전소의 영향, AQRL 15 기여도분석 - 기존화력 배출량 배출량은 CAPSS 2010 배출목록을 기반으로 산정하였기 때문에 2010년 이후에 설립된 발전시설의 경우 대상에서 제외됨 주로 해안가에 위치하였으며 충남 및 경남지역에 주로 규모가 큰 발전시설이 있음, AQRL 16
기여도분석 - 기존화력 Model Performance Evaluation 수도권지역에위치한 8개측정소의관측값을사용하여비교함 상관계수는 10월에 0.8426으로가장크게나타났으며 7월에 0.4197으로가장낮게나타남 전반적으로과소모사하는경향을보임, AQRL 17 일평균기여농도 기여도분석 - 기존화력 화력발전이수도권지역의일평균 PM2.5 농도에미치는영향을나타냄 여름철인 7 월에일평균대기환경기준인 50 μg/ m3의최대 5.4% 까지차지함 겨울철에는 PM2.5 농도는높지만기여도는낮게나타남 ( 국외영향으로판단 ) 대기환경기준 (50 μg / m3 ) 의약 1.5% 대기환경기준 (50 μg / m3 ) 의약 5.3% 대기환경기준 (50 μg / m3 ) 의약 5.4% 대기환경기준 (50 μg / m3 ) 의약 4.9%, AQRL 18
기여도분석 - 기존화력 PM2.5 5 성분기여도분석 - PM2.5 의주요성분인 Nitrate, Sulfate 및 Ammonium 을나타냄 - 전반적으로 Nitrate 가상대적으로큰비율을차지하는것으로나타났으며 Sulfate 의경우에는여름철에비율이크게증가하는것으로나타남, AQRL 19 충남영향분석이유 기여도분석 기존화력에서충남지역은 NOx 52%, SOx 46% 로절반정도를차지함 우리나라는편서풍의영향을받기때문에충남해안에위치한발전시설이인구밀도가높은수도권지역에까지영향을미칠수있기때문에모사대상으로설정함 충남지역에위치한대형점오염원의배출량을수정하여그영향을분석함, AQRL 20
기여도분석 - 충남지역 격자별월평균기여농도 PM 2.5 1 월 4 월 7 월 10 월 점오염원분석대상기본모사 33.4 23.7 17.5 27.2 기여농도 0.4 1.2 1.7 1.5 격자별월평균최대기여농도 unit : μg / m3 PM 2.5 1 월 4 월 7 월 10 월 기본모사 42.44 30.4 26.22 35.55 최대기여농도 1 3.9 6.8 2.7 기여도 2% 13% 26% 8% unit : μg / m3 대상지역의격자별월평균기여농도는최대 1.7μg / m3까지나타났으며 4 개월의 평균을연평균으로보았을때, 1.18 μg / m3으로연평균대기환경기준인 25 μg / m3의 4.7% 값으로나타남 기여도분석 - 충남지역 격자별일평균최대기여농도 1 월 4 월 7 월 10 월 PM 25 2.5 1 월 4 월 7 월 10 월 기본모사 93.4 63.6 61.9 101.4 최대기여농도 3.5 17.0 17.5 20.9 기여도 4% 27% 28% 21% unit : μg / m3 최대기여농도는여름철에 17.5 μg / m3로 PM2.5 일평균대기환경기준인 50 μg / m3의 35% 의값을보임
인근지역 배출량이 대기질에 미치는 영향 충남지역 화력발전 및 대형 점오염원 일평균 기여농도 23/24 한미 공동 대기질 측정 실험 모르는 배출량, 고농도 원인 규명 필요 24/26
미세먼지 Hot spot 25/26 Transportation Conformity Guidance <Example of Approach and Departure Links for a Simple Intersection> 26/26 https://www3.epa.gov/otaq/stateresources/transconf/documents/420b15084-appendices.pdf
Science-Policy conceptual Model Courtesy: Harvey Jeffries 27/26 Annual mean total PM 2.5 concentrations in µg/m 3. The individual bar charts show the chemical composition colors, for the various sources NAT natural, ANT anthropogenic without agricultural, AGR agricultural sources over the five populous regions marked in the map.
감사합니다.