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미세먼지 부피분포에 따른 미세 및 조대 입자의 소산계수 변동 추세 분석
신주선,김덕현,주소희,심주현,노영민 한국대기환경학회 2021 한국대기환경학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.10
미세먼지는 국민의 건강뿐만 아니라 기후변화 측면에서도 중요한 관심 요소이며, 관측된 PM10, PM2.5 질량농도는 감소 추세이다. 이는 사람들이 대기오염이 악화되었다고 느끼는 것과 반대 경향을 보인다. 이런 괴리는 실제 대기와 건조 대기(중량 관측)의 농도 차이에서 기인할 수 있으며, 이를 확인하기 위해 습윤 대기에서 미세먼지의 부피 사이즈 분포에 따른 소산계수 변동에 대한 연구를 진행하였다. 소산 계수는 빛의 굴절율, 파장 및 미세먼지의 물리화학적 특성과 사이즈 분포에 영향을 받는다. 본 연구에서는 미세먼지의 부피 사이즈 분포와 소산계수 변화의 연관성을 살펴보고 부피 분포를 이용해 계산한 소산계수를 부피 소산계수로 정의한다. 에어로졸 부피 사이즈 분포는 미세-조대입자의 피크로 구성된 바이모달형태로 이를 결정하는 요소는 6가지이다. 미세 및 조대입자의 양, 중심크기, 그리고 피크의 너비에 해당하는 표준편차를 변화시키면서 부피 소산계수와 PM2.5의 상대비가 어떻게 변화하는지 살펴본다. 미세먼지의 중심크기, 양, 분포폭 순으로 부피 소산계수에 영향을 주는 것으로 나타났으며, PM2.5의 상대비는 미세입자의 양과 조대입자의 양, 중심크기, 분포폭과 관련이 있었다. 부피 소산계수 변동이 큰 입경은 0.12~2.5 μm로 PM2.5에 해당한다. 이러한 특성을 종합하여 서울지역의 장기 추세를 확인해본 결과, 건조질량 농도는 PM2.5 감소 폭이 상대적으로 크게 나타났으나, 습윤 대기에서는 PM10 감소 폭이 PM2.5에 비해 작았다. 그러므로 습윤 및 건조 방식의 미세먼지 관측차에 의한 PM2.5 변동이 관측과 시정으로 체감하는 대기오염의 차이를 나타내는 것으로 보이며 이에 대한 종합적인 연구가 필요하다.
Possible detection of atmospheric bioaerosol via LiDAR: a wavelength-based simulation study
신주선,노영민 한국대기환경학회 2024 Asian Journal of Atmospheric Environment (AJAE) Vol.18 No.1
This study explores potential of LiDAR technology to rapidly detect aerosolized biological terror agents in the atmosphere. It assesses the application by simulating extinction coefficients and the Ångström exponent at various wavelengths (266, 1064, 1571, and 2000 nm), focusing on differentiating bioaerosols from typical atmospheric particles. The simulation analysis evaluates changes in aerosol distributions and related extinction coefficient and Ångström exponent shifts under clean, normal, and bad atmospheric conditions. The findings indicate that the 1064 nm wavelength effectively detects bioaerosol presence, with a combination of 1064 nm and 1571 nm providing optimal Ångström exponent use for particle size differentiation. This dual-wavelength approach is highlighted as a practical method for bioaerosol detection, showcasing a significant sensitivity to variations in particle quantity and size, which are critical in biological threat scenarios. In conclusion, the study offers guidance for selecting LiDAR wavelengths for biological agent detection systems. While providing a theoretical framework for practical applications, it also underlines the need for further experimental work to confirm findings and fine-tune technology for real-world monitoring and threat management. This research contributes to the development of effective monitoring strategies against the backdrop of biological terror threats.