미세먼지로 인한 대기오염이 심각해지면서 미세먼지의 확산과 대기질의 예측에 대한 관심이 높아지고 있다. 미세먼지의 원인은 매우 다양한데, 일부 미세먼지는 산불, 황사 등을 통해 자연적으로 발생하기도 하지만 대부분은 석유, 석탄과 같은 화석연료를 태우거나 자동차 매연가스에서 나오는 대기오염물질에서 유발되는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 미국 EPA에서 추천하는 CALPUFF 모델을 사용하고, CALPUFF에서 필요한 기상 요소인 3차원 바람장을 생성하는 기상 전처리 프로그램으로 CALMET 모델을 통해 바람장을 생성하여 CALPUFF 확산 모델링을 수행한다. 이를 통해 복잡한 지형을 반영한 미세먼지 확산모델링과 대기질 예측 시스템의 구조를 제안한다.
본 연구에서는 최근 10년간의 미세먼지 관련 뉴스 데이터를 수집하여 LDA 분석을 통해 최적 토픽을 도출하였다. 최적 토픽으로 선별된 80개의 이슈를 미세먼지 정책의 시각에서 해석하였다. 연구결과, 기온과 같은 날씨와 관련된 정보와 미세먼지 농도가 관련되어서 이슈화되는 경향이 있었다. 다음으로 미세먼지 저감 대책의 일환으로 노후경유차 운행 제한 제도와 저감 장치 부착과 같은 이슈의 빈도수가 높았다. 국민에 대한 제도 변경 안내를 포함하여 시민과 운수업자와의 갈등도 주요한 토픽으로 나타났다. 미세먼지 문제의 해결을 위한 수소차 보급과 같은 대안도 주요 토픽으로 분석되었다. 또한 미세먼지 관련 공기청정기 등 제품 관련 주제, 취약계층을 미세먼지로부터 보호하는 정책과 관련된 주제, 연구개발을 통한 미세먼지 저감 관련 주제가 주요 화두로 제기되었다. 미세먼지 대책은 사회 이슈로 정부 정책과 밀접한 관련이 있다고 볼 수 있다. 또한 본 연구를 통해 토픽 상에서는 거시적인 정부정책 자체보다는 시민의 안전, 시혜적인 정책이나 이해관계자간의 갈등이 정부정책 변화와 연동하여 중요한 의미를 지니는 것으로 나타났다.
미세먼지로 인한 대기오염 및 인체 영향에 대한 많은 발표로 인해 미세먼지 예보는 많은 대중의 관심을 받고 있다. 이로 인해 통계 모델링 기법과 함께 기계학습 기법을 사용하여 미세먼지 예보 정확도를 올리기 위한 다양한 노력이 수행되고 있다. 본 논문에서는 미세먼지 예측을 위해 다층 퍼셉트론 신경망을 활용한 미세먼지 AQI 지수 예측을 수행한다. 이를 위해 다수의 연구에서 공통적으로 사용된 기상 인자와 미세먼지 농도값을 이용하여 예측 모델을 설계하고 4단계의 미세먼지 AQI 예측 정확도를 비교한다.
본 연구는 미세먼지 관련 기사의 토픽을 추출하고 토픽별 특징 및 시계열 추이를 검토한다. 1990~2021년 중앙지의 기사를 빅카인즈에서 추출하였고, 잠재디리슐레할당 모델링을 이용하여 총 18개의 토픽을 발견하였다. 추가적으로 군집분석을 통해 유사한 토픽들을 병합하여 11개의 클러스터를 도출하였다. 최근 상승하는 토픽들로는 미세먼지 관련 제품/거주지, 국외 요인(중국), 국내 요인 중 발전소 관련 이슈, 전국의 비상조감조치, 국제협력, 관련 정치적 이슈, 세계 각국의 현황 및 대응, 관련 제품의 소비경향 논의로 나타났다. 반면 최근 하락하는 토픽들은 오염농도 기준, 실내 공기질 개선과 관련된 토픽으로 나타났다. 사회적으로 큰 관심사인 미세먼지의 언론보도 양상을 검토함으로써, 미세먼지와 관련한 정책방향과 대응전략을 추론하거나 파악하는 데 유용할 것이다. 미세먼지 관련 제품들의 시장규모가 확대됨에 따라 향후 실효적인 소비자보호정책을 확대하고, 근본적인 문제 해결을 위해 정치적 논쟁보다 국민의 건강과 안전을 목적으로 하는 정책 수립이 요구된다. 또한 국민 공감대와 국제사회 협력을 확대할 수 있는 정책수립이 필요한 것으로 판단된다.
본 연구는 도로에서 발생하는 미세먼지 농도가 도시 개발 형태에 따라 인접 생활권별로 어떻게 확산되는지 시뮬레이션을 통해 파악하고자 하였다. 연구는 경상남도 밀양시청 앞 6차선 도로를 중심으로 한 도로영향권 시가지를 대상으로 진행하였다. 시뮬레이션 프로그램인 ENVI-met 모델을 가로녹지 유무, 도로변 건축물의 높이에 따라 변수를 조정하여 미세먼지 농도의 확산정도를 파악하였다. 모델링 결과 도로변 건물이 고층으로 형성되어 있고 가로녹지가 조성되어 있는 경우 인접 생활권으로 확산된 미세먼지 농도가 가장 낮았으며, 다음으로는 고층건물군에 가로녹지가 없는 상태의 농도가 낮았다. 반면 저층건물군이 형성된 경우에는 가로녹지 유무에 관계없이 인접생활권으로 확산된 미세먼지 농도는 높게 나타났다. 고층건물의 경우 빌딩풍에 의해 건축물 주변으로 강한 바람이 형성되는 만큼 바람에 의해 미세먼지가 빠르게 외부로 확산되어 농도가 낮아지는 것으로 확인할 수 있었다. 반면 가로녹지 조성이 도로변 생활권에 미치는 미세먼지 저감효과는 뚜렷하지 않았다. 특히 도로변 건축물이 저층일 경우 가로녹지를 조성과 생활권미세먼지농도변화와 관련성은 없는 것으로 확인되었다. 본 연구는 미세먼지가 도로에서만 발생하는 것을 가정하여 모델링을 진행한 것으로 향후 다양한 변수에 따른 미세먼지 확산모형 연구 및 현장연구의 보완을 필요로 하였다.
현실적이고 장기적인 대기환경관련 정책을 수립하기 위해서는 대기질 개선에 필요한 비용과 그에 따른 이익이 같이 예측되고 평가되어야 하는데, 대기질의 오염정도를 중장기적으로 예측하기 위해서 대기질 모델링이 사용되며 이의 주요한 입력자료는 배출량 자료이다. 한편, 현재 우리나라 수도권에서 관찰되는 대기오염의 형태가 과거와는 달리 주요 오염물질이 아황산가스 등 1차 오염물질에서 미세먼지와 오존 등으로 바뀌고 있다는 점은 주목할 만하다. 또한 미세먼지의 인체에 미치는 영향에 대한 연구들이 여러 나라에서 진행되고 있다. (중략)
본 연구에서는 도시대기 중 문제시 되는 미세먼지 배출원의 주범으로 추정되는 유류를 사용하는 도로배출원(자동차)의 배출량 산정을 위한 배출계수 및 활동도 적용의 타당성과 미세먼지 제어를 위한 법제도 시행의 타당성에 대하여 분석하고 고찰하는 것을 연구의 목적으로 하였다. 실제 교통량에 근거하여 작성한 본 연구의 자동차 배출량 공간분석 결과와 기존 방법과의 차이가 나타났는데, 대기 미세먼지 농도를 알아보기 위한 대기분산모델링을 수행할 때 현실적이지 않은 배출량을 입력할 경우, 농도분포 결과의 심각한 왜곡을 초래할 수 있기 때문에 자동차 배출 미세먼지 공간분석은 실제 교통량에 근거하여 작성해야 할 것이다. 국립환경과학원방법(2010)에 사용된 자동차 미세먼지 배출계수는 주로 2003~2007년식의 자동차를 대상으로 하였기 때문에 DPF 장착 등의 효과를 반영할 수 없었고, 서울 인근 도로 노선별 자동차 미세먼지 배출량 산정결과 국립환경과학원방법과 본 연구방법의 결과가 상이하게 나타났는데, 승용차 배출량 중 휘발유차 배출량이 디젤차량 배출량과 대등하게 산정되었기 때문에, 현실에 맞는 디젤 및 휘발유 자동차 미세먼지 배출계수 개발이 필요하다.
본 연구에서는 건설 현장에서 발생하는 미세먼지의 정확한 측정을 위한 새로운 개념의 알고리즘을 제안한고 검증한다. 기존 측정법의 한계를 보완하기 위하여 초음파 산란 기반 측정법을 제안하였으며, 유한 차분법을 통하여 알고리즘의 활용 및 그 정확성을 검증하고자 하였다. 미세먼지와 같은 다중 산란을 일으키는 현상에 대하여 수학적 모델링을 수행하였고 신호의 감쇠율, 평균 자유 거리, 산란 반경으로 미세먼지의 단위 밀도를 예측할 수 있는 알고리즘을 도출하였다. 2-D 시간 이력해석을 통하여 미세먼지 부피비에 따라 알고리즘을 검증하였으며 신호 해석을 위한 신호처리 기법을 나타내었다. 해석 결과, 알고리즘의 오차는 개수밀도 단위 최소 0.7, 최대 24.9를 보였다. 오차율을 줄이기 위해 미세먼지의 산란 반경을 주파수별로 도출하여야 하는 추후 연구가 필요함을 토의하였다.
전 세계적으로 미세먼지(particulate matter, PM)와 사망률 및 유병률 증가의 관련성이 보고되면서 다양한 연구가 수행되었으며, 우리나라에서는 1990년대 후반을 기점으로 PM에 대한 중요성을 인식하고, PM에 대한 다양한 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 '미세먼지' 관련 연구들의 주제를 분류하고, 각 주제별 연구 동향을 확인하기 위해 Research Information Sharing Service (RISS)에 게재된 미세먼지 관련 2,764편의 논문을 대상으로 Latent Dirichlet Allocate (LDA) 분석을 수행하였다. 연구 결과, 총 10개의 주제로 분류하는 것이 가장 적합하였으며, 미세먼지 관련 연구주제는 '미세먼지 저감(Topic 1)', '정부 정책 및 관리(Topic 2)', '미세먼지 특성(Topic 3)', '미세먼지 모델(Topic 4)', '환경교육(Topic 5)', '바이오(Topic 6)', '교통수단(Topic 7)', '황사(Topic 8)', '실내 미세먼지 오염(Topic 9)', '인체 위해성(Topic 10)'의 주제로 분류할 수 있었다. 특히, '정부 정책 및 관리(Topic 2)', '미세먼지 모델(Topic 4)', '환경교육(Topic 5)'. '바이오(Topic 6)' 관련 연구주제들이 시간에 따라 전체 논문에 대한 비율이 증가하는 추세를 보여 성행하는 것을 확인하였다(linear slope>0). 본 연구의 결과는 미세먼지 관련 다양한 분야의 연구자들에게 새로운 문헌 고찰의 방법론을 제시하고, 미세먼지 분야의 역사와 발전에 대한 이해를 제공했음에 의의가 있다.
최근 서울시에서는 '미세먼지 비상저감조치'로 '대중교통 무료' 정책과 '시민 참여형 차량 2부제'를 시행하였다. 본 논문에서는 두 교통정책에 대한 실효성을 파악한 뒤, 향후 미세먼지 정책의 방향을 제시하였다. 교통이 미세먼지에 미치는 영향은 회귀분석으로, 두 정책에 대한 시민들의 반응과 향후 정책에 대한 시민들의 의견은 텍스트마이닝 기법을 통해 알아보았다. 분석 결과, 정책에 대한 시민들의 의견은 대부분 부정적이었고 국외 요인이 미세먼지의 주된 원인이라는 시민들의 생각과 달리 국내 요인의 영향도 상당하였다. 또 국민청원을 통해 시민들이 원하는 구체적인 정책의 내용을 알 수 있었다. 위 결과를 토대로 향후 미세먼지 정책이 나아갈 방향을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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