초기 강우에 의한 대기 중 입자상 물질의 크기별 제거 효율

국문 초록 (Abstract)

대기 중 입자상 물질은 주로 건식침적과 습식침적을 통해 제거된다. 습식침적은 건식침적보다 짧은 시간에 많은 양의 입자상 물질을 제거하는 과정이다. washout은 강우 입자가 대기 중에 떠다니는 입자상 물질과 충돌하여 제거되는 과정으로 강우 강도, 물방울의 입경과 상관관계를 가지며 대기 중 입자상 물질의 크기에 따라 제거되는 방식이나 효율이 다르다. 따라서 본 연구에서는 2018년 11월부터 2021년 6월까지 강원도 춘천시 강원대학교에서 Optical Particle Counter(Grimm model 1.109)와 Scanning Mobility Particle Sizer(TSI 3910 nanoscan SMPS), 자동 기상관측 장비(AWS)의 강우량계(RG3-M, Onset Computer)를 동일한 지점에 설치하여 강우와 입자상 물질의 크기분포를 함께 측정하였다. OPC와 SMPS를 이용한 측정은 강우 예보 최소 6시간 전부터 강우 전후를 포함하는 시간 동안 1분 간격으로 수행하였다. 분석에 사용한 강우 사례는 강우량이 0.1 mm 이상, 강우 지속시간이 3시간 이상을 기준으로 선정하였으며, 강우가 종료된 후 6시간이 지난 뒤 발생하는 강우는 별도의 사례로 구분하였다. 강우 강도는 강우 시작 이후 5시간까지 평균한 시간당 강우량을 기준으로 강한 강우와 약한 강우를 구분하였다. PM2.5 질량 농도 감소율과 강우 지속시간, 누적 강우량 간의 회귀분석을 통해 질량 농도감소는 강우 지속시간과 더 상관성이 높은 것을 확인하였고, PM2.5 질량 농도의 50%가 감소하기 위한 조건은 강우 지속시간이 5시간 이상, 누적 강우량이 8.5 mm 이상임을 확인하였다. 이에 따라 강우 초기 시간의 기준을 강우 시작 이후 5시간까지로 정하였다. 입자 크기에 따른 세정 효율 분석에서 coarse mode (Dp > 2 μm) 입자는 강한 강우에서 입자의 크기가 클수록 크게 감소하였고, accumulation mode (Dp ~ 0.1-1 μm) 입자는 약한 강우에서도 감소하는 것을 확인하였다. Aitken mode (Dp < 0.1 μm)의 입자 수농도는 약한 강우가 시작되면서 일시적으로 증가하는 경향도 확인하였다. 분석 결과를 바탕으로 초기 강우에서 강우 강도별 입자의 크기에 따른 입자 제거 효율을 산정하여 제시하였다.