• 한국입자에어로졸학회지
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• 제16권3호
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• pp.65-72
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• 2020

본 연구에서는 초미세먼지 주의보가 발효된 2019년 3월 4일~7일까지 약 80시간 동안 국내 지식산업센터 사무실 내 실내 미세먼지와 초미세먼지 농도를 측정하였다. 측정이 이루어지는 동안 공기청정기와 환기장치의 구동에 의한 영향을 확인하였고, 초미세먼지 주의보 날의 실내와 실외의 입자 크기분포를 분석하였다. 사무실의 테라스 쪽 이중 창문과 복도쪽 입구 출입문을 모두 닫은 밀폐 조건에서 실외 대비 실내의 초미세먼지 농도비는 약 40% 정도를 유지했다. 초미세먼지 주의보의 시기에 중성능급 필터가 장착된 환기장치의 풍량을 1단이나 2단으로 운전한 경우에도 외기 대비 실내 초미세먼지 농도는 환기하지 않고 밀폐만 했을 때의 조건과 비슷했다. 환기장치를 구동하지 않고, 문을 닫아둔 조건에서 공기청정기를 가동하면 실내 초미세먼지 농도를 초미세먼지 주의보 시에도 대기 초미세먼지 농도대비 약 20% 수준으로 감소시킬 수 있었지만, 환기장치의 풍량을 증가시켜 가동하면, 상대적으로 환기를 통해 미세먼지를 공급하는 공기량이 증가하여, 공기청정기의 효과가 감소하였고, 실내외 농도비를 약 36%로 유지하는 것을 확인하였다. 사무실 내 실내 부유 먼지의 크기분포의 분석 결과 1 ㎛ 보다 큰 입자의 농도는 매우 낮았다. 대기의 입자 크기분포는 1 ㎛ 이하의 입자의 봉우리와 1~10 ㎛ 입자의 봉우리의 두 부분으로 나타나는데 비해, 실내 입자의 크기분포에서는 1~10 ㎛ 입자의 봉우리가 사라지고 1 ㎛ 이하의 입자의 봉우리만 남는 형태로 상대적으로 큰 입자의 농도가 미미했다. 사무실의 밀폐가 초미세먼지 농도의 감소에 효과가 있었지만, 대부분은 1 ㎛ 보다 큰 입자가 제거되었고, 인체에 더 영향을 미치는 1 ㎛ 이하의 입자는 실내로 쉽게 침투하였다. 결국 밀폐된 사무실 실내에서 공기청정기의 사용은 1 ㎛ 이하의 인체에 더 해로운 크기의 입자를 제거하는데 큰 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 단지 80시간의 짧은 시간의 실증 데이터를 분석한 결과이지만, 초미세먼지 주의보가 1년 중 1주일 이내로 발생하는 한정된 기간에 발생한다는 점에서 측정 및 분석 데이터가 중요한 의미를 갖는다고 생각된다. 또한 실내 초미세먼지 농도에 영향을 미치는 다양한 변수들을 고려하여 측정 계획을 작성하여 실증 측정이 이루어졌기 때문에 비교적 신뢰성 있는 분석데이터를 제시할 수 있었다.

• 자원ㆍ환경경제연구
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• 제31권1호
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• pp.85-112
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• 2022

우리나라의 미세먼지 및 초미세먼지 농도에 대하여 전국 및 지역별 패널 분위회귀분석을 진행하여, 국내 및 중국 요인의 영향력을 분석하였다. 2015년 5월 1일부터 2020년 12월 31일까지 일별 분석을 진행하였으며, 국내 요인으로는 전력수요 및 교통량을, 중국 측 요인으로는 베이징 등 3개 도시의 미세먼지 및 초미세먼지 농도와 서풍의 교차항을 이용하여 패널 분석을 진행하였다. 국내 미세먼지 농도가 높고 낮을 때 국내 요인의 영향력이 다르게 나타났다. 미세먼지 농도가 낮을 때, 전국분석에서 국내 화력발전의 대리변수인 전력수요량은 초미세먼지에 양(+)의 영향력을 미쳤다. 지역별 분석결과, 수도권 및 충청도 지역에서만 전력수요량이 미세먼지 및 초미세먼지에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 반면, 미세먼지 농도가 높을 때, 전력수요량은 미세먼지 및 초미세먼지 농도를 모두 유의하게 상승시키는 것으로 나타났다. 초미세먼지의 경우 그 추정치가 더 높게 나타났다. 반면, 중국 요인의 경우 미세먼지 및 초미세먼지 농도와 관계없이 우리나라에 항시 양(+)의 영향을 미침을 확인하였다. 향후 국내 초미세먼지 문제를 해결하기 위해서는 4계절 항시 국제적 협력이 필요하며, 국내 화력발전으로 인한 초미세먼지 발생분에 대한 감축이 현재보다 강화되어야 함을 확인할 수 있다.

• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제28권3호
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• pp.473-481
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• 2017

초미세먼지 (particulate matter 2.5, $PM_{2.5}$)는 분진의 입경이 2.5 이하의 보다 작은 크기의 미세한 입자들을 말하는데, 미세먼지와 달리 대기 중에서 제거가 어렵고 기도나 코 점막에서 걸러지지 않으며, 호흡 시 폐포까지 직접 침투하기 때문에 장기간 노출될 경우, 폐 기능 감소, COPD (chronic obstructive pulmonary disease) 증가, 폐암 발생증가가 있다고 알려져 있다. 현재 국내외에서 초미세먼지에 대해 다양한 연구가 이루어지고 있는데, 초미세먼지의 농도는 기상인자 (풍속, 강우량, 일사량 등)에 영향을 받는 것으로 알려져 있으며, 이산화질소, 오존, 이산화황, 미세먼지 등 대기물질의 농도에도 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 특히 우리나라는 점차 증가하고 있는 자동차 수나 오염원으로 인한 초미세먼지외에도 중국으로부터 유입되는 초미세먼지 또한 고려되어야 하는 대상이므로 기상인자 중 풍향과 풍속 또한 어느 정도 큰 영향을 미칠 것으로 판단되며 인접 지역에 대한 영양 또한 고려되어야 할 것이다. 본 연구에서는 초미세먼지 농도에 영향을 미치는 유의한 대기물질 및 기상자료와 초미세먼지 농도의 지역적 특성을 고려한 공간자기상관 행렬에 기초한 공간패널모형을 소개하였고 이를 서울 25개 구에서 관측된 초미세먼지 자료에 적용하였다. 또한 초미세먼지와 대기오염물질의 농도를 통해 서울시에서 발생한 호흡기 질환 환자 수를 분석하여 그의 위해성을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권4호
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• pp.221-228
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• 2017

본 연구에서는 부엌이나 밀폐 작업장과 같이 PM2.5 초미세먼지가 고농도로 발생하는 장소에 적용 가능한 무필터 초미세먼지 정화기술을 제안하고자 한다. 이런 장소에서는 기존 필터기반의 공기정화기는 높은 필터교체비용으로 인해 적용이 불가능하여 작업자가 고농도 PM2.5 초미세먼지에 직접 노출되는 심각한 문제가 있다. 입자가 수 마이크론의 크기로 성장하면 증가한 관성으로 쉽게 제거가능하기 때문에 본 연구에서는 초미세먼지의 응축성장에 집중하였다. 물분무를 이용하는 공기포화기, 수증기를 응축시켜 입자를 성장시키는 응축기, 멀티임팩터 제거기로 구성된 시제품을 개발하였고 낮은 유량의 랩스케일 실험에서 실제 공기청정기 유량 조건에서 그 성능을 검증하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_2호
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• pp.1891-1900
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• 2021

직경 2.5 ㎛ 이하인 초미세먼지는 급격한 도시화와 인구 증가로 인해 대도시에서 많이 발생하며, 유아 및 청소년기는 성인에 비해 초미세먼지에 취약하고 만성 질환으로 이어질 가능성이 높다. 특히 대부분의 청소년들은 학교에서 가장 많은 시간을 보내고 있으며, 다양한 이유에 의해 실외에서 발생한 초미세먼지가 실내로 유입된다. 본 연구는 외부 요인에 의해 발생하는 학교 초미세먼지를 예측하고 학교별 초미세먼지 범주화를 수행하였다. 10-fold cross validation과 grid-search method를 적용한 random forest (RF) 모델에 화학과 기상 인자, 위성 기반의 aerosol optical depth (AOD)를 입력 자료로 하여 학교 초미세먼지를 예측하고 정확도 평가를 위해 4가지 통계 지표를 이용하였다. 학교 미세먼지 범주화를 위해 6가지 유형을 가진 느슨한 기준과 엄격한 기준을 정의하였으며, 범주화 결과 느슨한 기준의 경우 유형 2와 3에, 엄격한 기준의 경우 유형 3과 4에 가장 많은 학교가 포함되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권10호
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• pp.717-723
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• 2013

대한민국 환경부는 전국 대도시 측정소의 절반 이상에서 초미세먼지(Particulate Matter, $PM_{2.5}$) 농도가 기준치를 초과함으로서 국민의 건강보호를 위한 초미세먼지 제거대책을 추진 중에 있다. 전주시 중심가에서 여러 가지 주행조건을 달리하고 주행 중에 승용차내 초미세먼지를 측정한 결과 공기순환모드(Actuator)를 내기모드로, 송풍기(Blower)를 2단으로 조절한 경우에 초미세먼지의 감소속도가 가장 신속하고 낮은 농도를 유지하였다. 주행중에 창문을 열면 외부의 오염원 진입과 더불어 내부 먼지의 비산이 발생하였으며 탑승인원의 증가도 초미세먼지의 비산을 유발하였다. 공기 청정용 필터는 현재 사용중인 절곡 폴리프로필렌 부직포가 가장 우수했으나, 초미세먼지와 함께 휘발성 유기물질의 제거를 위하여는 탄소흡착제인 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber Filter) 부직포 필터의 사용이 훨씬 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제15권1호
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• pp.37-44
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• 2019

본 연구에서는 국내에서 가장 일반적인 유형의 주택으로서 3인 가구가 거주하는 공급면적 $117.69m^2$의 일반형 아파트를 측정 주택으로 선정하여 실증 측정을 진행하였다. 황사 발생이 포함된 3일 측정기간 동안 미세먼지 변화 특성을 관찰하여 분석하였다. 관측된 미세먼지($PM_{10}$)를 상대적으로 큰 먼지($PM_{10-2.5}$)와 초미세먼지($PM_{2.5}$)로 나누어 대기와 실내의 먼지의 농도변화를 분석하였다. 연구 결과로 재실자의 활동이 없는 외출이나 취침 기간에는 주택의 침기 특성을 확인할 수 있었다. 미세먼지 중 상대적으로 큰 $PM_{10-2.5}$ 크기 입자는 외기의 풍속이 5 m/s까지 증가하여 침기량이 증가해도 대기 농도 대비 실내 농도비가 7% 이하인 반면, $PM_{2.5}$의 경우 외기 속도가 5 m/s까지 증가하면 50% 이상으로 증가하였다. 황사가 심한 대기 상태에도 본 연구의 측정 주택의 경우 실내 $PM_{10-2.5}$는 시평균$15{\mu}g/m^3$로 대기 농도의 5% 수준으로 일상 조건과 비슷했다. 재실자의 활동이 있는 경우에는 미세먼지 중 초미세먼지를 제외한 상대적으로 큰 먼지는 자연환기와 실내 사람의 움직임과 같은 행동 영향이 지배적이었다. 실내 $PM_{10-2.5}$ 농도는 대기 농도가 낮은 경우에는 대기 농도의 약 50%를 차지하는 경우도 있었다. 재실자의 활동 중, 초미세먼지의 발생이 클 것으로 예상되는 굽기나 튀기기가 포함된 조리나 실내 흡연이 없었기 때문에, 재실자가 없는 경우와 마찬가지로 초미세먼지는 실내 농도가 실외 농도의 추이에 따라 함께 변동하는 양상을 보였다. 외부공기가 침기에 의해 창틈, 문틈으로 유입되는 과정에서 초미세먼지는 약 30~40% 정도가 제거되고 실내로 많은 비율이 유입되기 때문에 실외 초미세먼지의 실내에 대한 영향이 컸다. 본 연구의 분석 데이터는 측정이 이루어진 대표 주택에 해당하는 것으로, 새로 지어진 기밀 성능이 높은 신축 아파트나 침기가 상대적으로 클 것으로 예상되는 오래된 단독주택에서는 다른 특성이 나타날 것으로 예상되므로, 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 생각된다.

• 융합정보논문지
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• 제11권8호
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• pp.92-99
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• 2021

광산란법을 이용한 초미세먼지 측정기는 초 단위의 측정이 가능하고 휴대할 수 있는 크기로 설계될 수 있다. 또한 하나의 센서로 여러 크기별 (PM_1.0, PM_2.5, PM_4.0, 및 PM₁₀) 농도를 측정할 수 있다. 이 방식은 입자의 개수와 크기를 측정하고 이를 단위 부피당 무게인 농도로 변환하는 과정 때문에 큰 밀도를 가지는 황사에 대해서는 큰 오차를 나타낸다. 본 논문은 광산란 초미세먼지 측정기가 여러 크기별 PM 농도를 이용하여 황사 발생 시 초미세먼지(PM_2.5)의 농도의 오차를 정확히 보정할 수 있고, 황사가 발생하지 않을 때도 영향을 받지 않는, 다중 선형외기 기법의 기계학습에 의한 보정 기법을 제시한다. 두 가지 또는 세 가지의 PM 크기 입력만으로도 광산란 미세먼지 측정 장치의 황사 오류를 크게 보정할 수 있음을 보인다. 한 달 동안 중부권대기환경연구소의 베타레이 측정기와 광산란 측정기의 측정값을 비교·분석하였다. 황사가 없는 구간에서 이 두 장비의 상관계수(R²)는 0.927이었고, 황사를 포함한 전 구간에서 상관계수는 0.763이었지만, 기계학습을 통하여 상관계수가 0.944로 향상되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_3호
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• pp.863-872
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• 2022

희토류 원소(rare earth elements, REEs)는 유사한 물리적·화학적 성질을 가지고 있어 지질학적 환경변화를 해석하는 유용한 도구로 사용되고 있다. 이번 연구에서는 2018년 1월 한 달간 북경 및 광주광역시에서 포집된 초미세먼지 내 희토류 원소의 특성을 비교하였다. 북경 및 광주 초미세먼지 내 총 희토류 원소 농도는 북경이 광주보다 약 16배 높았으며 두 지역 모두 경희토류가 중희토류에 비해 8-10배 이상 부화되었다. Post Archean Australian Shale (PAAS) 표준화 분포 패턴을 통해 북경과 광주 초미세먼지는 Eu, Tb, Er이 다른 원소보다 부화된 양상을 보였고, 두 지역 모두 양(+)의 Eu 이상치와 음(-)의 Ce 이상치가 나타났다. 희토류 원소 간 상관관계를 통해 북경과 광주의 초미세먼지는 중국 사막 및 황토 고원과 북경 주변 도시(Zhangbei, Fengning, Miyun)의 영향을 받는 것으로 나타났다. 이번 연구를 통해 초미세먼지 내 희토류 원소는 국가 간 미세먼지의 차이를 밝힐 수 있는 중요한 지시자로 활용될 수 있으며, 국내 미세먼지 기원 및 이동에 대한 보다 명확한 정보를 제공하는 유용한 도구로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2019년도 춘계학술발표대회
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• pp.491-492
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• 2019

최근, 한국에서는 사람들이 미세먼지로 많은 고통을 받고 있으며, 특히, 초미세먼지(PM2.5)의 경우에는 생성될 때, 화학적인 2차 반응에 의하여 생성되는 것으로 여겨지고 있다. 본 논문에서는 R에서 제공하는 기계학습 프로그램을 이용하여 초미세먼지를 예측하기 위한 실험을 진행하였다. R소프트웨어는 빅데이터 및 통계 분석을 위해서 많이 사용되고 있는 프로그램이다. 최근에는 인공지능의 기계학습을 위한 기능도 제공하고 있는데, 데이터 예측을 할 때, 사용하면 매우 유용하다.