황사는 대개 봄철 중국 대륙이 건조해지면서 중국 북부 사막 등의 흙먼지가 강한 상승기류를 타고 편서풍을 따라 우리 나라까지 날아오는 현상이다. 황사가 발생하면 시정이 떨어질 뿐 아니라 대기의 오염원으로 작용하여 질병을 유발시키기도 한다. 특히 황사로 인한 대기 중의 에어로졸 농도 증가는 지표에 도달하는 직달 일사량을 감소시켜 에어로졸의 광학적 두께에 영향을 준다. (중략)
황사에 대한 연구는 발원지, 이동경로, 기상조건, 에어로졸의 특성 등 다각적인 면에서 조사되어 왔다. 우리나라에 영향을 미치는 황사현상은 중국 및 몽고 사막 등에서 봄철 기온 상승으로 한랭전선을 동반한 저기압이 발달되어 전선 후면의 강풍과 함께 황토 먼지가 매년 3∼5월경에 편서풍을 타고 3,000 km 이상의 거리를 이동하여 한반도에 유입되는 현상이다. 황사발생일수는 일년에 3∼6일로 주로 4월에 관측되며, 중국의 자료에서도 연중 25 %가 4월에 발생한다고 보고하고 있다(Parungo et al., 1994). (중략)
매년 3 ∼ 5월 사이에 아시아 대륙 및 내륙의 건조지대에서 발생하는 모래 먼지 바람에 의해 비산되어 오는 황사현상이 자주 관측되고 있다. 최근 황사는 지구온난화와 토양의 사막화 등에 의해 발원지가 계속 확대되고, 발생빈도 역시 증가하고 있으며, 서해안에 인접한 중국의 북동부 공업지역에서 방출되는 오염물질까지 황사에 실려와 심각한 국내의 오염 문제 및 국제 문제로 부각되고 있다. (중략)
오랜 세월에 걸쳐 황사는 우리나라에 영향을 끼쳐왔으나, 최근 들어 중국의 산업화와 개발이 가속화되면서 그에 따른 사막화는 비단 중국뿐 아니라 우리나라에도 변화를 가져오고 있다. 특히 2002년 봄(3,4월)에 발생한 황사의 경우 서울지역 미세먼지 1시간 최고농도값이 3,311$\mu\textrm{g}$/㎥까지 치솟으며(2001년 서울 평균. 71$\mu\textrm{g}$/㎥), 대규모 휴교사태와 더불어 황사경보 시스템까지 도입하게 하는 등 그 영향이 사회 전반에 걸쳐 매우 컸다고 할 수 있다. (중략)
황사(아시아 먼지)의 광물학적 특성에 대한 장기 관측의 일환으로, 2018년 4월 6일과 15일 황사 현상시에 채집한 두개의 황사시료에 X선회절(XRD)과 주사전자현미경(SEM) 분석을 실시하였다. XRD 분석결과, 두 시료는 시기의 차이에도 불구하고 광물학적 특성은 유사하다. 층상규산염 점토광물의 총함량이 62 wt% 정도이었으며, 이 중에서 일라이트-스멕타이트류 점토광물의 함량이 55% 정도로 가장 높았고, 녹니석과 캐올리나이트가 각각 3% 및 4% 정도씩 함유되어 있었다. 그 외 비층상 규산염광물로서 석영 18%, 사장석 9%, K-장석 3%, 방해석 3%, 석고 2-4%가 함유되어 있었다. 개별입자의 SEM 화학분석으로 구한 황사의 광물조성도 XRD 정량분석결과와 부합한다. 황사의 주요 광물인 일라이트-스멕타이트류 점토광물은 $1{\mu}m$ 이하 초미세입자들로서 응집체 입자를 형성하거나, 석영, 사장석, K-장석, 녹니석, 방해석 등의 큰 입자들을 피복한다. 방해석은 종종 나노크기의 섬유상 집합체로, 그리고 석고는 납작한 자형결정으로 점토와 함께 황사입자를 형성한다. 2018년 4월 황사시료의 광물학적 특성은 2012년 시료와 비교하면 점토함량이 높지만, 다른 예년의 시료들과 유사하다.
이 연구의 목적은 2008년 5월 29일 우리나라에 영향을 미치는 황사를 예측하기 위해 WRF-Chem 모델 내 에어로졸 스킴과 광물성 먼지 옵션에 따른 미세먼지 농도 변화와 그에 따른 기상장의 민감도를 분석하는 것이다. 미세먼지의 인위적 배출량에 대해서는 $0.5^{\circ}{\pm}0.5^{\circ}$ RETRO 전구 배출량을, 광해리의 경우 Fast-J 광해리 스킴을, 그리고 황사 발생량을 추정하기 위해 RADM2 화학메커니즘 및 MADE/SORGAM 에어로졸 시나리오, MOSAIC 8 섹션 에어로졸 시나리오, 그리고 GOCART 먼지 침식 시나리오를 각각 적용하였다. 그 결과 RADM2 화학메커니즘 및 MADE/SORGAM 에어로졸 시나리오가 다른 시나리오들보다 우리나라 황사 먼지 농도와 배경 PM 농도를 더 높게 모사하였다. 그리고 이 시나리오와 서울의 각 대기질 측정망의 평균 PM10 농도와의 비교 결과, 상관계수는 0.67, 평균제곱근오차는 $44{\mu}gm^{-3}$으로 나타났다. 또한 WRF-Chem 모델에서 상기 3가지 시나리오와 이들 시나리오가 없는 순수 기상에서의 온도, 풍속, 경계층 높이, 장파복사의 기상 민감도를 분석한 결과, 1,800-3,000 m 경계층 높이와 $2-16ms^{-1}$ 풍속 U 성분의 공간적 분포가 황사 먼지 발생의 공간적 분포와 유사하게 나타났다. 그리고 GOCART 먼지 침식 시나리오와 RADM2 화학메커니즘 및 MADE/SORGAM 에어로졸 시나리오는 황사 먼지 또는 에어로졸과 기상이 온라인으로 상호작용함으로써 지구장파복사가 더 낮게 모사되었다.
중국 서북건조 사막지역에서 봄철에 기온이 올라가면서 강한 한랭전선을 동반한 저기압이 발달할 때 그 전선 후면에 미세한 모래먼지가 바람에 휘감겨 올라가 황사가 발생한다. 발원지에서 생성된 황사는 약 30%가 발원지에서 재 침적되고, 20%는 주변지역으로 수송되며, 50%는 편서풍을 타고 1,500-2,000km이상의 거리를 이동하여 우리나라, 일본 및 하와이에까지 침적되는 것으로 알려져 있다. (중략)
한반도를 위시한 동북아 지역은 급속한 산업 및 경제적 활동 증가로 세계의 주요 오염지역으로 대두되고 있다. 대기오염물질의 이동확산은 어느 특정지역에서 광범위하게 확산되기 때문에 이에 따른 오염과 피해 사이에 시간과 공간적인 차이가 존재하고 있으며 인과관계도 불명확한 상황이다. 매년 봄 한반도를 위시한 동북아지역에 중국, 만주 등지를 기원으로 하는 황사가 빈번하게 발생되고 있고 황사와 함께 이동되는 대기오염물질들 역시 강한 서풍기류에 의해 북태평양까지 이동할 만큼 장거리 이동현상도 발생되고 있다. (중략)
우리나라는 위도상 중위도 편서풍대에 위치하고 있어 황하유역과 중국 및 몽고사막 등에서 발생한 토양먼지가 매년 3-5월경에 편서풍을 타고 1,500-2,000km 이상의 거리를 이동하는 황사와 같은 대기오염 물질의 장거리 이동현상이 매년 발생하고 있다. 장거리 이동되는 황사의 성상은 발원지에서의 토양성분 이외에도 이동과정 중에서 오염된 지역의 가스상 물질들이 추가되고 가스와 입자의 상호작용에 의해 황산염이나 질산염 등이 많이 생성된다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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