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OMI 위성 자료와 국가 배출량 자료를 활용한 동아시아의 NO<sub>x</sub>, SO<sub>x</sub> 변화 장기 분석(2005-2015)
서정현,윤종민,추교황,김덕래,이동원,Seo, Jeonghyeon,Yoon, Jongmin,Choo, Gyo-Hwang,Kim, Deok-rae,Lee, Dong-Won 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.2
동아시아 지역은 최근 인구급증과 경제성장으로 인해 화석연료의 사용이 증가함에 따라 이로 인한 대기오염물질 배출이 증가하여 대기질이 점차 악화되고 있다. 본 연구에서는 OMI (Ozone Monitoring Instrument) 위성 자료와 국가 대기오염물질 배출량 자료(National Emission Inventory)를 활용하여 동아시아의 대기현황 및 우리나라의 대기질에 국내외 배출량이 미치는 영향을 분석하고 이를 기반으로 미래 배출량을 추정하였다. 2005년부터 2015년까지 동아시아의 NO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub> 농도를 분석한 결과, 두 물질 모두 NEC (North East China), SEC(South East China), SMA (Seoul Metropolitan Area) 순으로 높았다. SO<sub>2</sub>는 우리나라와 중국의 편차가 크게 나타나NEC 지역은 SMA보다 1.63배 높았다. 농도비와 배출비 분석을 통해 국외 배출원이 우리나라 대기환경에 미치는 영향을 간접적으로 파악할 수 있었는데, NO<sub>2</sub>/SO<sub>2</sub> 농도비는 우리나라와 중국 모두 2013년에 가장 높았고, SMA의 NO<sub>x</sub>/SO<sub>x</sub> 배출비는 2013년 이후 22% 이상 증가했다. 국내 배출량은 지속적으로 감소했으나 농도-배출량 비율(NO<sub>2</sub>/NO<sub>x</sub>, SO<sub>2</sub>/SO<sub>x</sub>)은 점차 증가하는 것으로 분석되었으며, 이는 곧 국내 배출량 외에 다른 요인(국외 배출원, 체류시간 변화 등)이 우리나라 수도권의 대기질에 영향을 주고 있다는 것으로 해석된다. SMA의 미래 배출량은 2025년에 NO<sub>x</sub>, SO<sub>x</sub>가 각각 296.2, 39.0 kton, 2035년에는 284.4, 33.8 kton 만큼 배출될 것으로 예측되었다. 본 연구에서는 공간적 제약을 받지 않는 위성자료의 장점을 이용하여 농도와 배출량 사이의 유의미한 결과를 도출하였으며, 이 연구에서 사용된 위성관측 농도와 배출량 간의 상호비교 분석방법론과 GEMS(Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) 위성 산출물을 활용하여, 향후 국내 대기질 영향요인을 파악하기 위한 국외 발 대기오염물질 기여도 분석과 배출 인벤토리 보완을 위한 기초 자료를 제시할 수 있을 것으로 기대한다. Data from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) satellite and national emission inventories were used in this study to analyze air quality in East Asia and estimate the impact of domestic and foreign emissions on South Korea's air quality, based on which future emissions were predicted. The concentration trends of nitrogen dioxide (NO<sub>2</sub>) and sulfur dioxide (SO<sub>2</sub>) in East Asia from 2005 to 2015 showed that both substances were highest in North East China (NEC), followed by South East China (SEC) and Seoul Metropolitan Area (SMA). The average SO<sub>2</sub> concentration was 1.63 times higher in NEC than in SMA. Analysis on the ratios of NO<sub>2</sub>/SO<sub>2</sub> and NO<sub>x</sub>/SO<sub>x</sub> provides an indirect picture of the effect of transboundary air pollutants on atmospheric composition in Korea. The concentration ratio of NO<sub>2</sub>/SO<sub>2</sub> in all study areas peaked in 2013 and SMA's emission ratio of NO<sub>x</sub>/SO<sub>x</sub> increased in 2015 by over 22% from 2013. Despite the reduction in domestic emissions, the concentration-to-emission ratios (NO<sub>2</sub>/NO<sub>x</sub>, SO<sub>2</sub>/SO<sub>x</sub>) rose gradually, which implies that other factors besides domestic emissions (e.g., foreign sources, lifetime, etc.) influence air quality in SMA. We estimated future emissions of NO<sub>x</sub> and SO<sub>x</sub> in SMA to be 296.2 and 39.0 ktons in 2025 and 284.4 and 33.8 ktons in 2035, respectively. Application of the inter-comparison techniques of this study to the data from the Geostationary Environment Monitoring Instrument (GEMS) is expected to provide concrete information which can be used to improve national emission inventories and figure out factors and sources that affect domestic air quality.