PM10 질량농도 측정을 위한 시료채취기의 비교 연구

박주면(Ju Myon Park),구자건(Ja Kon Koo),정태영(Tae Young Jeong),권동명(Dong Myung Kwon),유종익(Jong Ik Yoo),서용칠(Yong Chil Seo) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.2

PM10(공기역학 직경≤10 ㎛) 시료채취기는 사람이 부유 먼지에 잠재적으로 노출되는 정도를 정량화하고 정부의 규제에 대응하기 위한 목적으로 사용된다. 본 연구는 동일한 PM10 분리한계 직경을 가지지만 다른 기울기를 가지는 미국 환경청의 PM10 시료채취 기준과 미국산업위생전문가협의회/유럽표준위원회/국제표준기구의 흉곽성 PM10 시료채취 기준을 이론과 실험을 통해 비교 평가하고자 수행되었다. 이를 위해 미국 환경청의 기준을 따르는 4개의 PM10 시료채취기와 흉곽성 PM10 기준과 일치하는 1개의 RespiCon 시료채취기를 비교 평가 수단으로 사용하였으며, 1개의 DustTrak 측정기를 PM10의 실시간 질량농도를 확인하기 위하여 사용하였다. 6개 시료채취기를 다양한 크기 분포를 가지는 비산재를 이용하여 입자 발생 챔버 안에서 실험하였다. 이론적 질량농도는 측정된 비산재의 입자크기 분포 특성(기하평균=6.6 ㎛, 기하표준편차=1.9)을 각 시료채취 기준에 적용하여 계산하였다. 챔버 실험을 통하여 측정된 질량농도 결과는 흉곽성 PM10 시료채취 기준을 가지는 RespiCon 시료채취기가 미국 환경청의 PM10 기준을 가지는 PM10 시료채취기보다 상대적으로 작은 질량농도를 측정함으로써 이론적 질량농도와 일치하였다. 전체적 챔버 실험 결과는 PM10 시료채취기를 기준 시료채취기로 사용하였을 때, (1) RespiCon 시료채취기는 PM10 시료채취기로 포집된 PM10 먼지 질량농도에 비해 평균 60% 정도 낮게 측정한 것을 의미하는 정규화계수 1.6으로 나타났으며 (2) PM10 유입구를 사용한 DustTrak 실시간 채취기는 2.1의 보정계수를 가지는 것으로 분석되었다. A PM10 (aerodynamic diameter≤10 ㎛) sampler is used to quantify the potential human exposure to suspended particulate matter (PM) and to comply with the governmental regulation. This study was conducted to compare and evaluate the same PM10 cutpoint and different slopes between United States Environmental Protection Agency (USEPA) PM10 sampling criterion and American Conference of Governmental Industrial Hygienists/Comite Europeen de Normalization/International Organization for Standardization thoracic PM10 sampling criterion through theory and experiment. Four PM10 samplers according to the USEPA criterion and one RespiCon sampler in accordance with the thoracic PM10 criterion were used in the present study. In addition, one DustTrak monitor was used to measure real time PM10 mass concentrations. All six aerosol samplers were tested in a PM generation chamber using polydisperse fly ash. Theoretical mass concentrations were calculated by applying the measured particle size distribution characteristics (geometric mean=6.6 ㎛, geometric standard deviation=1.9) of fly ash to each sampling criterion. The measured mass concentrations through a chamber experiment were consistent with theoretical mass concentrations in that a RespiCon sampler with the thoracic PM10 criterion collected less PM than a PM10 sampler with the USEPA criterion. The overall chamber experiment results indicated, when a PM10 sampler was used as a reference sampler, that (1) a RespiCon sampler had a normalizing factor of 1.6, meaning that this sampler underestimated an average 60% of PM10 mass sampled from a PM10 sampler, and (2) a DustTrak real-time monitor using a PM10 inlet had a calibration factor of 2.1.

광역적 이동 연무 탐지를 위한 지상 질량 농도를 고려한 적외채널 밝기온도차 경계값 범위 분석

김학성,정용승,조재희 한국지구과학회 2016 한국지구과학회지 Vol.37 No.7

This study analyzed mass concentrations of PM10 and PM2.5, as measured at Tae-ahn and Gang-nae, Cheongju in central Korea over the period from 2011 to 2015. Higher mass concentrations of PM10, with the exception of dustfall cases during the period of winter and spring, reflected the influence of a prevailing westerly airflow, while the level of PM10 stayed at a low level in summer, reflecting the influence of North Pacific air mass and frequent rainfall. Accordingly, cases where a daily PM10 average of 81 μgm−3 or over (exceeding the status of fine dust particles being ‘a little bit bad’) were often observed during the period of winter and spring, with more cases occurring in parts of Tae-ahn that are located close to the sources of pollutant emission in eastern China. Dustfall usually originated from dust storms made up of particles 2.5 μm or over in diameter. However, anthropogenic haze displayed a high composition ratio of particulate less than 2.5 μm in diameter. Accordingly, brightness temperature difference (BTD) values from the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) were −0.5oK or over in haze with fine particulate. PM10 mass concentrations and NOAA 19 satellite BTD for haze cases were analyzed. Though PM10 mass concentrations were found to be lower than 200 μg m−3 , the mass concentration ratio of PM2.5/PM10 was measured as higher than 0.4 and BTD was found to be distributed in the range from −0.3 to 0.5 o K. However, the BTD of dustfall cases exceeding 190 μgm -3 , were found to be less than 0.4 and BTD was found to be distributed in the range less than −0.7 o K. The result of applying BTD threshold values of the large-scale transport of haze proved to fall into line with the range over which aerosols of MODIS AOD and OMI AI were distributed. 2011-2015년 동안 한국 중부 태안과 청주 강내의 배경 관측지점에서 측정한 PM10, PM2.5 질량 농도를 분석하였다. 황사 사례를 제외한 PM10 질량 농도의 계절변동에서 겨울-봄 동안 높은 농도는 서풍 기류에 의한 영향이 반영되고 있으며, 여름에는 북태평양 기단과 잦은 강수로 낮은 수준을 보이고 있었다. 따라서, 일평균 PM10 질량 농도 81μg m-3 (미세먼지 예보 ‘약간 나쁨’ 이상) 이상의 사례도 겨울-봄 동안에 발생이 많으며, 특히 중국 동부 배출원에 가까운 태안에서 더 많은 사례가 발생하고 있었다. 인위적으로 발생한 연무는 입경 2.5 μm 미만 입자의 구성 비율이 높다. 천리안 위성의 밝기온도차 분석에서 대기와 입자가 작은 연무는 −0.5oK 이상에서 관측된다. 2011-2015년 동안 태안과 청주 강내에서 관측한 연무 사례일의 PM10 질량 농도와 NOAA 19 위성 밝기온도차를 분석하였다. PM10 질량 농도는 200 μg m−3 보다 낮지만, PM2.5/PM10 질량 농도비는 0.4보다 높고 밝기온도차는 −0.3-0.5oK 범위에 분포하고 있었다. 그러나, PM10 질량 농도 190 μg m−3 이상인 황사 사례의 밝기온도차는 PM2.5/PM10 질량 농도비가 0.4보다 낮고, 밝기온도차는 −0.7oK 이하의 범위에 분포하고 있었다. 이러한 연무의 밝기온도차 경계값 범위를 적용한 결과는 MODIS AOD, OMI AI의 에어로졸 분포 범위와 일치하였다.

지하철역사의 호선별로 미세먼지의 노출특성에 대한 평가

황성호(Sung Ho Hwang), 김종오(Jeong Oh Kim) 한국환경보건학회 2017 한국환경보건학회지 Vol.43 No.1

Objectives: This study aimed to assess the environmental factors that affect particulate matters (PM10) and to compare with outdoor PM10 concentrations in an underground subway stations. Methods: The PM10 level was determined from May 2013 to September 2013 in the Seoul subway stations in four lines. PM mini-vol portable sampler sampler was used to collect PM10 for 6 hrs. Arithmetic means of PM10 concentrations with standard deviation (SD) were calculated. Paired t-test was used to compare the differences between indoor PM10 and outdoor PM10 concentrations with correlation analysis which was used to identify the association between indoor PM10 concentrations and environmental factors. Results: There were no different PM10 concentrations significantly between line 1, 2, 3 and 4 in an underground subway stations. Passenger number was positively associated with PM10 concentration while construction year was negatively associated with PM10 concentrations. Indoor PM10 concentrations were significantly higher than those in outdoor PM10 concentrations. PM10 concentrations were higher in the stations which were constructed before 1990s rather than the stations constructed after 1990s. Conclusion: PM10 levels in the underground subway stations varied greatly depending on the construction year. Therefore, it might need to be more careful management to the stations which constructed in before 1990s.

Spaciotemporal Distributions of PM10 Concentration and Their Correlation with Local Temperature Changes

Park, Sunyurp(박선엽) 한국지역지리학회 2017 한국지역지리학회지 Vol.23 No.1

본 연구의 목적은 2001~2015년 동안 부산광역시의 PM10 농도가 기온변화 패턴에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 최근 15년간 관측된 부산광역시 PM10 농도는 꾸준한 감소 추세를 보이고 있다. 계절적 PM10 농도는 평균적으로 봄철에 가장 높게 나타났고, 겨울철, 여름철, 가을철의 순으로 관측되었지만, 관측 지점별로 계절적 평균 농도 순위는 일정하지 않았다. PM10 농도의 구간별 발생 빈도를 분석한 결과, 가장 높은 빈도로 관측된 미세먼지 농도는 20㎍/㎥~60㎍/㎥범위로 조사되었고, 이는 전체 관측일수의 64.6%에 달했다. 황사일과 비황사일의 월평균 농도를 공간적으로 비교한 결과, 황사의 영향이 상대적으로 작은 겨울철에 미세먼지 농도의 서고동저 패턴이 다소 강하게 나타난 반면, 황사의 영향이 증가하는 봄철에는 지역적 차이가 감소하였다. 단순화된 연간 기온 곡선을 이용하여 산출한 월평균 기온증감률을 PM10 농도와 비교한 결과, PM10 농도 변화는 연구지역 평균 기온상승률과 음의 상관관계를 보임에 따라 PM10 농도 감소 추세는 연중 기온 변화 폭(연교차)의 증가 경향으로 이어졌다. 전체적으로 PM10 농도 변화는 연평균기온과는 미미한 상관관계를 나타냈지만, 연평균기온에 지배적인 영향을 주는 겨울철로 국한할 때 PM10 농도와 기온은 비교적 높은 양의 상관관계를 보였다. 에너지 수지 측면에서, PM10 농도 변화는 복사에너지의 반사와 흡수에 따른 복사강제력에 영향을 미쳐 온난화 또는 냉각효과에 기여하게 되는데, 연구지역의 PM10 농도 변화와 기온 변화 간의 상관관계는 시공간적으로 일정하지 않고 도시 대기 질에 연관된 사회경제적 요인이 고려되지 않아 통계적 유의성은 제한적으로 나타났다. The main objective of this study was to investigate the climatic impact of PM10 concentration on the temperature change pattern in Busan Metropolitan City(BMC), Korea during 2001~2015. Mean PM10 concentration of BMC has gradually declined over the past 15 years. While the highest PM10 concentration was observed in spring followed by winter, summer, and fall on average, the seasonal variations of PM10 concentration differed from place to place within the city. Frequency analysis showed that the most frequently observed PM10 concentration ranged from 20㎍/㎥ to 60㎍/㎥, which accounted for 64.6% of all daily observations. Overall, the west-high and east-low pattern of PM10 concentration was relatively strong during the winter when the effect of yellow-dust events on the air quality was weak. Comparative analyses between PM10 concentration and monthly temperature slope derived from generalized temperature curves indicated that the decreasing trend of PM10 concentration was associated with increases of annual temperature range, and PM10 concentration had a negative relationship with the temperature slope of warming months. Overall, PM10 concentration had a weak correlation with the annual mean temperature, but it had a significant, positive correlation with the winter season, which had a dominant influence on the annual mean temperature. In terms of energy budget, it has been known that the change in PM10 concentration contributes to the warming or cooling effect by affecting the radiative forcing due to the reflection and absorption of radiant energy. The correlation between PM10 concentration and temperature changes in the study area was not seasonally and spatially consistent, and its significance was statistically limited partly due to the number of observations and the lack of potential socioeconomic factors relevant to urban air quality.

2009년 봄철 부산지역 황사 기간 중 에어로솔 농도 분포

정운선,박성화,이동인,강덕두,김동철 한국지구과학회 2013 한국지구과학회지 Vol.34 No.7

This study investigates the distribution of suspended particulates during the Asian dust period in Busan, Korea in the spring of 2009. Weather map and automatic weather system (AWS) data were used to analyze the synoptic weather conditions during the period. Particulate matter 10, laser particle counter data , satellite images and a backward trajectories model were used to analyze the aerosol particles distribution and their origins. In Case 1 (20 February 2009), when the PM10 concentration increased, the aerosol volume distribution of small (0.3-1.0 μm) particles decreased, while the concentration of large (1.0-10.0 μm) particles increased. When the PM10 concentration decreased, the aerosol volume distribution was observed to decrease as well. The prevailing winds changed from weak northerly winds to strong southwesterly winds when the concentration of the large particles increased. The correlation coefficient between the PM10concentration and aerosol volume distribution of large particles showed a high positive value of over 0.9. The results from the trajectory model show that the Asian dust originated in the Gobi desert and the Nei Mongol plateau. In Case 2 (25April 2009), when the PM10 concentration increased, the aerosol volume concentration of small (0.3-0.5 μm) particles decreased, but the concentration of large (0.5-10.0 μm) particles increased. The opposite was observed when the PM10concentration decreased. The prevailing winds changed from northeasterly winds to southwesterly and northeasterly winds. The correlation coefficient between the PM10 concentration and aerosol volume distribution of large particles (1.0-10.0 μm)showed a high positive value of about 0.9. The results from the trajectory model show that the Asian dust originated in Manchuria and the eastern coast of China. 동아시아 지역 봄철에 주로 발생하는 황사의 물리적 특성을 알아보기 위하여 부산지역에서 발생한 2009년 황사기간의 종관 일기도와 자동기상관측장비(AWS)를 이용한 기상해석, PM10 샘플러와 레이저입자계수기(LPC)를 이용한 대기입자상 물질농도 분석, 위성영상과 역궤적분석 모델을 이용한 발생원을 조사하였다. 2009년 2월 20일의 경우 (사례1), PM10 농도가 급격히 증가할 때 0.3-1.0 μm의 작은 입자의 에어로솔 체적 농도 분포가 감소한 반면 1.0-10.0 μm의큰 입자의 농도는 증가하였다. 그 후 PM10 농도가 감소할 때 지상의 풍향은 북풍에서 남서풍으로 변하였으며, 전체 에어로솔 농도는 감소하였다. PM10과 1.0-10.0 μm의 큰 입자 농도의 상관계수는 0.9 이상으로 높은 양의 상관관계를 나타내었다. 이는 내몽골 지역에서 발달된 황사가 중국 고비 사막을 통과하여 한반도로 유입된 것으로 추측할 수 있었다. 2009년 4월 25일의 경우 (사례 2), PM10 농도가 급격히 증가할 때 0.3-0.5 μm의 작은 입자의 에어로솔 체적 농도 분포가 감소한 반면 0.5-10.0 μm의 큰 입자의 농도는 증가하였다. 그 후 PM10 농도가 감소할 때 0.3-0.5 μm의 작은 입자의농도는 증가한 반면 0.5-10.0 μm의 큰 입자의 농도는 감소하였다. 이 때 지상의 풍향은 북동풍에서 남서풍으로 변한 후다시 북동풍으로 변하였다. PM10과 1.0-10.0 μm의 큰 입자의 농도의 상관계수는 약 0.9에 가까운 높은 양의 상관관계를나타내었다. 입자의 역궤적 수송 모델 분석 결과, 만주지역과 중국 동쪽 해안으로부터 한반도로 유입된 것으로 추측할수 있었다.

Spatiotemporal Relations between PM<SUB>10</SUB> Concentrations and Relative Humidity in South Korea

Park, Sunyurp(박선엽) 한국지역지리학회 2018 한국지역지리학회지 Vol.24 No.4

우리나라의 PM10 농도는 뚜렷한 계절적 패턴을 보이고 있고, 이러한 시계열적 농도 분포는 일부 해안 지역을 제외하고 해당 지역의 습도 조건과 강한 음의 상관관계를 보였다. 주별 및 일별 자료를 이용한 상호상관분석 결과, PM10 농도는 시계열적으로 상대습도 조건에 대해 평균 1주간의 지연효과(lag effect)를 보이는 것으로 나타났다. 따라서 일정 시점의 PM10 농도는 직전 주의 습도 조건에 영향을 받고 있을 가능성이 있다. 계절효과 표준화(deseasonalization)를 통해 추출된 PM10 농도의 장기 변화 경향을 선형 회귀모형을 통해 산출하여 PM10 농도 예측을 수행하였다. PM10 농도 예측 상의 표준오차(RMSE)는 여름을 제외한 계절적 변량과 유의한 상관성을 나타냈다. 전반적으로 연구 기간(2007~2016) 중 분석된 PM10 농도 예측 오차는 PM10 농도가 전반적으로 높은 지역일수록 낮고, PM10 농도 감소 속도가 빠른 지역일수록 높게 나타났다. Time-series analyses of nationwide PM10 concentrations and relative humidity showed that they had strong seasonality and were correlated with each other in South Korea. A significant negative correlation was found between them in most locations, but their relationship was not significant at a few coastal locations. Weekly and daily analyses indicated that their cross-correlation was peaked when PM10 concentrations were 1-week lagged behind relative humidity on average. Therefore, it is likely that PM10 levels at a given time had been influenced by the moisture conditions of the previous week. Long-term(2007~2016) trend of PM10 concentrations were extracted by removing seasonal effects within the original time-series using a deseasonalization model, and it was fitted into a linear regression line for prediction of PM10 concentrations. The prediction errors of the deseasonalization model were measured as the root-mean-square error (RMSE), and they were significantly correlated with seasonal relative humidity variance except summer. Geographically, prediction accuracy of PM10 concentrations was higher in locations, where the overall PM10 levels were lower and the decreasing trends of PM10 concentrations were higher during the study period.

2006-2008년 봄철 부산 지역 PM10과 PM2.5의 질량농도 및 금속성분의 화학적 특성

전병일,황용식 한국지구과학회 2010 한국지구과학회지 Vol.31 No.3

본 연구에서는 2006년부터 2008년까지 3년간 봄철에 PM10과 PM2.5를 채취하여 질량농도와 금속원소의 화학적특성, 기상인자와의 관계 분석, 황사 및 비황사시의 미세먼지 특성 그리고 이동경로에 따른 농도의 특성을 고찰하였다. 연구기간동안의 PM10, PM2.5, PM10-2.5 평균농도는 각각 126.2±89.8, 85.5±41.6, 40.7±54.9 μg/㎥이었으며 PM2.5/PM10 및PM10-2.5/PM2.5 비는 각각 0.70, 0.48이었다. 우리나라의 북서쪽인 북경을 포함한 지역과 서쪽인 상해를 포함한 지역에서공기덩어리가 이류 할 때 가장 높은 미세먼지농도를 나타내었다. Twenty-four hour integrated PM10 and PM2.5 samples were measured during springtime (March, April, and May) in Busan for three years from 2006 to 2008, and mass concentrations and metallic elements of measurement were analyzed to investigate temporal, spatial, chemical characteristics of the mass concentration and metallic elements in association with meteorological conditions including Asian Dust (AD) vs. non Asian Dust (NAD) seasons, and other air mass transport patterns. The result showed that PM10, PM2.5 and PM10-2.5 concentrations were on average of 126.2±89.8,85.5±41.6, and 40.7±54.9 μg/㎥, respectively, and the PM2.5/PM10 and PM10-2.5/PM2.5 ratios were 0.70 and 0.48,respectively. The highest concentrations of PM were observed when air parcels were originated from both northwest sector covering Beijing and west sector including Shanghai areas.

대구지역 대기 중 PM-10과 PM-2.5의 농도분포 특성

도화석(Hwa Seok Do),최수진(Su Jin Choi),박민숙(Min Sook Park),임종기(Jong Ki Lim),권종대(Jong Dae Kwon),김은경(Eun Kyung Kim),송희봉(Hee Bong Song) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.1

대구지역의 13개 대기오염측정소 중 PM-10과 PM-2.5를 동시에 측정하는 3개 측정소 즉, 공업지역에 위치한 이현동, 주거지역에 위치한 만촌동, 도로변에 위치한 평리동 측정소를 대상으로 최근 2년간(2011~2012)의 자료를 이용하여 PM-10과 PM-2.5의 농도분포 특성을 연구하였다. PM-10 농도는 이현동(52.5 μg/m3)과 평리동(60.9 μg/m3) 모두 연평균 기준치인 50μg/m3을 초과하였고, 만촌동(44.9 μg/m3)은 기준치를 만족하였다. PM-2.5 농도는 세 지점 모두 미국의 EPA 연간기준치(15μg/m3)를 초과하였으며, 우리나라에서 2015년부터 시행되는 PM-2.5의 연평균기준치(25 μg/m3)도 초과하는 수준이었다. 계절별 변화를 보면, PM-10은 봄철 > 겨울철 > 가을철 > 여름철 순이었고, PM-2.5는 겨울철 > 봄철 > 가을철 > 여름철 순으로 나타나는 특성을 보였다. 월변화 특성을 보면, PM-10과 PM-2.5 모두 겨울철인 2월에 가장 높고 여름철인 9월경에 가장 낮은 농도를 보였다. 일변화 특성을 보면, PM-10과 PM-2.5 모두 오전 7시부터 증가하여 10시~11시경에 최고 농도를 기록하고 오후 6시까지 하강하여 저녁과 새벽까지 일정한 농도를 나타내는 경향을 보였다. 또한, 주중의 미세먼지 농도는 주말보다 높은 농도를 보였으며, 그 변동 폭은 공업지역이 주거지역보다 크게 나타났다. PM-2.5/PM-10 비는 여름철이 높고 봄철이 가장 낮게 나타났고, 황사발생시 PM-2.5/PM-10 비는 비황사시 0.54~0.64에 비해 0.32~0.42로 매우 낮은 특성을 보였다. 본 자료는 대구 지역의 미세먼지(PM-10, PM-2.5)의 현황과 특성에 대한 연구로써 향후 미세먼지의 연구 및 대기오염 관리에 유용하게 사용될 것으로 사료된다. The three air quality monitoring sites, analysed simultaneously PM-10 and PM-2.5, ie. Ihyeondong in industrial area, Manchondong in residential area, Pyeongnidong in streetside, among 13 air quality monitoring sites in Daegu area, were investigated the concentration distribution characteristics of PM-2.5 and PM-10 in the last 2 years (2011~2012). PM-10 concentrations exceeded annual average reference value (50 μg/m3) in Ihyeondong (52.5 μg/m3) and Pyeongnidong (60.9 μg/m3) but satisfied in Manchondong (44.9 μg/m3). All PM-2.5 concentrations exceeded EPA annual standard value of the United States (15 μg/m3) in three points, but also exceeded new control annual standard value (25 μg/m3) coming into effect in 2015. Seasonal concentration of PM-10 appeared the order of spring > winter > fall > summer, and in the case of PM-2.5, the order was winter > spring > fall > summer. Monthly concentrations of PM-10 and PM-2.5 were highest in February and lowest in September. Diurnal concentrations of PM-10 and PM-2.5 increased from 7:00 AM, and recorded the highest concentration between 10:00 AM and 11:00 AM. And after 6:00 PM it lowered continuously and tended to show fixed concentrations from evening until early morning. In addition, the concentration of fine particles during the week was higher than the weekend. The fluctuation in industrial area was larger than the residential area. At the PM-2.5/PM-10 ratio, summer was generally high, spring was the lowest. And, when yellow sand occurred, it was 0.32 to 0.42. It was very low compared to 0.54 to 0.64 during non-yellow sand times. This paper for the state and the characteristics of Daegu` fine particles (PM-10, PM-2.5) will be valuable to future researches of fine particles and air pollution management.

WRF-Chem 모델을 이용한 2010년 한반도의 황사 예측에 관한 연구

정옥진,문윤섭 한국지구과학회 2015 한국지구과학회지 Vol.36 No.1

The WRF-Chem model was applied to simulate the Asian dust event affecting the Korean Peninsula from 11 to 13 November 2010. GOCART dust emission schemes, RADM2 chemical mechanism, and MADE/SORGAM aerosol scheme were adopted within the WRF-Chem model to predict dust aerosol concentrations. The results in the model simulations were identified by comparing with the weather maps, satellite images, monitoring data of PM10 concentration, and LIDAR images. The model results showed a good agreement with the long-range transport from the dust source area such as Northeastern China and Mongolia to the Korean Peninsula. Comparison of the time series of PM10 concentration measured at Backnungdo showed that the correlation coefficient was 0.736, and the root mean square error was 192.73. The spatial distribution of PM10 concentration using the WRF-Chem model was similar to that of the PM2.5 which were about a half of PM10. Also, they were much alike in those of the UM-ADAM model simulated by the Korean Meteorological Administration. Meanwhile, the spatial distributions of PM10 concentrations during the Asian dust events had relevance to those of both the wind speed of u component () and the PBL height(). We performed a regressive analysis between PM10 concentrations and two meteorological variables (u component and PBL) in the strong dust event in autumn (CASE 1, on 11 to 23 March 2010) and the weak dust event in spring (CASE 2, on 19 to 20 March 2011), respectively. 2010년 11월 11-13일 한반도에 영향을 미쳤던 황사에 대해 WRF-Chem 모델을 이용하여 시뮬레이션 하였다. WRF-Chem 모델에서 미세먼지의 인위적 배출량은 RETRO 전구 배출량을 사용하였고, RADM2 화학 메커니즘과 MADE/SORGAM 에어로졸 스킴 및 GOCART 광물성 먼지 옵션을, 그리고 Fast-J 광해리 스킴을 선택하여 PM10 농도를 시뮬레이션 하였는데 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. WRF-Chem 모델 결과에 따른 PM10 농도의 공간적 분포와 연직 프로파일 분석결과 2010년 11월 11-13일에 우리나라에 영향을 미쳤던 황사는 강한 가을황사로 저기압의 발달로 인해 형성된 콤마구름 때문에 황사가 한랭전선 후면에서 갇혀 상공 2.5km 이내에서 이동 및 유입됨을 알 수 있었다. 황사 발생 기간 동안 백령도와 서울의 기상청 관측 자료와 모델의 PM10 농도를 시계열로 분석한 결과 상관계수와 평균제곱근오차(RMSE)는 백령도의 경우 0.763과 192.73, 서울의 경우 0.725와 149.68로 나타났다. 미세먼지인 PM10과 PM2.5 농도의 공간적 분포는 유사하였고 PM2.5가 PM10의 약 50% 정도로 나타났으며 이는 기상청 UM-ADAM 모델 결과와도 유사하였다. PM10 농도와 경계층 높이, 동서 성분 바람장의 공간적 분포는 유사성을 지니고 있어 두 개의 변수를 이용하여 PM10의 농도를 예측하는 회귀 방정식을 구하고자 우리나라에 영향을 미쳤던 강한 가을 황사(2010년 11월 11-13일)와 봄 황사(2011년 3월 19-20일)사례를 선정하였고, 통계 모델을 이용한 회귀식을 도출하였다.

챔버 기술 개발을 통한 PM10과 PM2.5 시료채취기의 수행 특성

김도현(Do Hyeon Kim),김선홍(Seon Hong Kim),김지훈(Ji Hoon Kim),조승연(Seung Yeon Cho),박주면(Ju Myon Park) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.8

본 연구의 목적은 1) 시료채취공간에서 ±10% 이내의 공기 유속을 가지는 챔버시스템을 제작하여, 2) 먼지(PM, particulate matter)측정을 위하여 사용되는 PM10과 PM2.5 시료채취기의 이론적 특성을 연구하고, 3) 실험을 통하여 본 연구에 사용된 먼지 시료채취기의 수행 특성을 평가하는데 있다. 챔버 내에서의 먼지 시료채취기의 수행능력을 측정하기 위하여 20μm의 공기역학중위입경과 2.0의 기하표준편차 특성을 가지는 옥수수전분을 분포하였다. 챔버 실험에 사용된 시료채취기는 미국 연방규정을 만족하는 각 1개의 APM PM10 및 APM PM2.5 시료채취기와 특수 제작된 3개의 소용량 시료채취기(2개 PM10과 1개의 PM2.5)를 사용하여 평균 공기 유속이 0.67m/s와 2.15m/s인 두 조건에서 각 1시간씩 3회 반복하여 총 6회의 실험을 실시하였다. 실험 결과, APM PM시료채취기를 기준 시료채취기로 사용하여 소용량 PM10과 PM2.5 시료채취기는 각각 0.25와 0.39의 보정계수가 필요하며 이원 분산 분석을 통하여 두 개의 소용량 PM10 시료채취기의 평균 농도값 사이에는 유의적 차이가 있었다. 분리한계직경과 기울기(PM10: 10±0.5 μm와 1.5±0.1, PM2.5: 2.5±0.2μm와 1.3±0.03)를 가지는 PM10과 PM2.5 시료채취기는 이론적으로 본 연구에 사용된 옥수수전분의 입자특성을 고려하여 86~114%와 64~152%의 먼지농도 범위를 채취하게 된다. 또한, 공기 중에 분포하는 입자의 공기역학중위입경이 해당 시료채취기의 분리한계직경보다 작을 때 시료채취기의 측정 질량농도는 이상적인 질량농도보다 크며, 반대의 경우 시료채취기는 작은 질량농도를 측정한다. 챔버 실험결과, PM10과 PM2.5의 시료채취기는 각각 37~158%와 55~149% 범위를 가지며 이론적 계산농도보다 큰 범위의 질량 농도를 측정하였고 챔버 내 공기 유속이 2.15m/s의 조건에서는 0.67m/s와 비교하여 상대적으로 작은 먼지농도 범위를 가지며 이론적 계산농도와 유사한 먼지농도 범위가 측정되었다. The purposes of this study are 1) to develop an advanced chamber system within ±10% of air velocity at the particulate matter (PM) collection area, 2) to research theoretical characteristics of PM10 and PM2.5 samplers, 3) to assess the performance characteristics of PM10 and PM2.5 samplers through chamber experiments. The total six one-hour experiments were conducted using the cornstarch with an mass median aerodynamic diameter (MMAD) of 20 μm and an geometric standard deviation of 2.0 at the two different air velocity conditions of 0.67m/s and 2.15m/s in the chamber. The aerosol samplers used in the present study are one APM PM10 and one PM2.5 samplers accordance with the US federal reference methods and specially designed three mini-volume aerosol samplers (two for PM10 and one for PM2.5). The overall results indicate that PM10 and PM2.5 minivolume samplers need correction factors of 0.25 and 0.39 respectively when APM PM samplers considered as reference samplers and there is significant difference between two mini-volume aerosol samplers when a two-way analysis of variance is tested using the measured PM10 mass concentrations. The PM10 and PM2.5 samplers with the cutpoints and slopes (PM10: 10±0.5μm and 1.5±0.1, PM2.5: 2.5±0.2μm and 1.3±0.03) theoretically collect the ranges of 86~114% and 64~152% considering the cornstarch characteristics used in this research. Furthermore, the calculated mass concentrations of PM samplers are higher than the ideal mass concentrations when the airborne MMADs for the cornstarch used are smaller than the cutpoints of PM samplers and the PM samplers collected less PM in another case. The chamber experiment also showed that PM10 and PM2.5 samplers had the bigger collection ranges of 37~158% and 55~149% than the theocratical calculated mass concentration ranges and the relatively similar mass concentration ranges were measured at the air velocity of 2.15m/s comparing with the 0.67m/s.