국내외 배출원에 대한 권역별 오존농도 모사 및 민감도 분석
Regional Ozone Sensitivity Analysis of Domestic and Foreign Emissions with Air quality Modeling
초록/요약
오존(Ozone)은 대기 중 NOx(Oxides of Nitrogen)와 VOC(Volatile Organic Compounds)로 대표되는 전구물질에 의해 생성되는 2차 대기오염물질로, 전구물질 농도 변화에 따라 생성되는 오존농도는 비선형성을 보인다. 또한, 지역적인 배출특성 및 대기 중 전구물질 농도비 등은 지역별 고농도 오존의 발생원인 파악과 이를 해결하기 위한 대책 마련 시 차별적인 접근방안을 요구한다. 본 연구에서는 전고농도 오존 발생원인을 분석하기 위한 한 방안으로 대기질 모델링을 이용하여 국내외 배출원에 대하여 국내 권역별 오존농도 민감도를 분석하였다. 이를 위해 대기질 모사를 위해 기상모델(WRF) – 배출모델(SMOKE) - 3차원 광화학 대기질모델(CMAQ) 시스템을 이용하였고, 민감도 분석 도구 중 하나인 HDDM(High-order Decoupled Direct Method)을 이용하여 중국, 한국, 일본의 NOx 및 VOC 배출량을 대상으로 국내 8개 권역에 대한 오존 민감도를 분석하였다. 8시간 평균 오존농도에 대한 분석 결과, 모사대상 기간인 2007년 5월 ~ 9월의 경우 5월과 7월에는 중국, 6월에는 일본, 8월에는 국내 배출원에 의하여 양의 민감도가 크게 모사되었다. 주로 NOx 배출량에 대한 민감도가 VOC 배출량에 비해 크게 나타났으며, 경우에 따라 국내 NOx 배출량에 대해 음의 오존 민감도가 모사되었다. 모사기간 전체의 일 최고 8시간 평균 오존농도에 대하여 ZOC(Zero Out Contribution)를 통한 기여농도 계산 결과 평균적으로 중국의 영향이 45%, 국내의 영향이 30%, 일본의 영향은 10% 가량으로 모사되었다. 중국, 한국, 일본 NOx 배출량 50% 저감 시, 모사기간 동안 일최고 오존농도는 평균적으로 각각 7 ppb, 5 ppb, 2 ppb 가량의 저감 효과를 보였다. 지역에 따라서는 수도권, 광주 및 제주의 경우 중국 배출원의 영향이, 강원, 대전, 울산의 경우 국내 배출원의 영향이 크게 모사되었고, 울산과 부산 지역의 경우 다른 지역에 비하여 상대적으로 일본의 기여도가 크게 모사되었다. 본 연구를 통하여 국내외 배출원에 대한 국내 오존의 민감도의 지역적 차이와 그 정도를 모사해 보았으며, 추후 아시아 지역을 대상으로 오존농도 저감을 위한 제어정책 수립 시 바탕자료로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
more목차
목 차
표 목차 ⅸ
그림 목차 ⅹ
Ⅰ. 서론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 범위 및 방법 3
Ⅱ. 이론적 고찰 6
2.1 선행연구 조사 6
2.1.1 동북아시아 배출량 변화 7
2.1.2 장거리 이동이 오존에 미치는 영향 9
2.1.3 광화학 대기질 모델 9
2.1.4 기여도 분석 방법론 9
2.2 민감도 분석 방법 13
2.2.1 Brute-Force Method(BFM) 13
2.2.1 High-order Decoupled Direct Method(HDDM) 15
Ⅲ. 입력자료 마련 및 모델 설정 20
3.1 기상모델 설정 20
3.2 배출량 입력자료 산정 21
3.2.1 인위적 배출량 산정 22
3.2.2 자연적 배출량 산정 23
3.3 광화학 모델 설정 25
Ⅳ. 모사 결과 평가 및 검증 26
4.1 기본 모사 정확도 평가 26
4.2 HDDM 검증 30
Ⅴ. 결과 32
5.1 기본모사 결과 32
5.2 민감도 분석 결과 37
5.3 역궤적 분석 결과 61
Ⅵ. 결론 및 요약 64
참 고 문 헌 66
Abstract 73
