• Title/Summary/Keyword: Gaseous species

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WRF-Chem 모형을 이용한 한반도 대기질 모의: 화학 초기 및 측면 경계 조건의 영향 (Simulation of Air Quality Over South Korea Using the WRF-Chem Model: Impacts of Chemical Initial and Lateral Boundary Conditions)

  • 이재형;장임석;이상현
    • 대기
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    • 제25권4호
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    • pp.639-657
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    • 2015
  • There is an increasing need to improve the air quality over South Korea to protect public health from local and remote anthropogenic pollutant emissions that are in an increasing trend. Here, we evaluate the performance of the WRF-Chem (Weather Research and Forecasting-Chemistry) model in simulating near-surface air quality of major Korean cities, and investigate the impacts of time-varying chemical initial and lateral boundary conditions (IC/BCs) on the air quality simulation using a chemical downscaling technique. The model domain was configured over the East Asian region and anthropogenic MICS-Asia 2010 emissions and biogenic MEGAN-2 emissions were applied with RACM gaseous chemistry and MADE/SORGAM aerosol mechanism. Two simulations were conducted for a 30-days period on April 2010 with chemical IC/BCs from the WRF-Chem default chemical species profiles ('WRF experiment') and the MOZART-4 (Model for OZone And Related chemical Tracers version 4) ('WRF_MOZART experiment'), respectively. The WRF_MOZART experiment has showed a better performance to predict near-surface CO, $NO_2$, $SO_2$, and $O_3$ mixing ratios at 7 major Korean cities than the WRF experiment, showing lower mean bias error (MBE) and higher index of agreement (IOA). The quantitative impacts of the chemical IC/BCs have depended on atmospheric residence time of the pollutants as well as the relative difference of chemical mixing ratios between the WRF and WRF_MOZART experiments at the lateral boundaries. Specifically, the WRF_MOZART experiment has reduced MBE in CO and O3 mixing ratios by 60~80 ppb and 5~10 ppb over South Korea than those in the WRF-Chem default simulation, while it has a marginal impact on $NO_2$ and $SO_2$ mixing ratios. Without using MOZART-4 chemical IC, the WRF simulation has required approximately 6-days chemical spin-up time for the East Asian model domain. Overall, the results indicate that realistic chemical IC/BCs are prerequisite in the WRF-Chem simulation to improve a forecast skill of local air quality over South Korea, even in case the model domain is sufficiently large to represent anthropogenic emissions from China, Japan, and South Korea.

액적 배열의 증발과 착화에 관한 수치해석적 연구 (Numerical Study of Evaporation and Ignition of in-line Array Liquid Droplets)

  • 김충익;송기훈
    • 한국화재소방학회논문지
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    • 제13권1호
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    • pp.37-47
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    • 1999
  • 부유중인 분진의 화재 및 용기 또는 파이프의 미세한 균열에서 비산되는 가연성 액체의 분무화재의 위험성은 착화후의 고속 확산과 높은 열방출율로 인하여 매우 높은 것으로 알려졌다. 이에 대한 연구는 주로 실험적으로나 또는 거시적인 관점의 해석으로 제한되어 왔다. 본 연구는 미시적인 관점의 해석으로서 분진 및 분무를 가연성 미세 액적으로 가정하여 그의 증발과 착화에 대하여 연구하였다. 첫 단계로서 일열의 액적 배열을 계산영역으로 하여, 비정상 이차원 보존방정식들을 적용하였다. 수치해석은 일반화된 비직교 좌표계를 사용하였고, 화학반응은 Arrhenius의 법칙에 의하여 반응속도가 제어되는 일단계 반응을 고려하였다. 계산결과는 액적 주위의 온도와 반응물질의 농도분포를 시간에 따라 보여준다. 주위의 산소가 증발하는 액적의 연료와 섞이기 시작하고 착화 조건에 다다르면, 급격한 발열반응이 예혼합된 가스로부터 일어나기 시작한다. 최대온도 영역은 점차적으로 액적 표면으로 이동하며 최대온도는 착화이후 급격히 상승한다. 연료와 산소의 농도는 최대온도 영역 근처에서 최소값을 보인다. 따라서 착화순간에는 예혼합연소의 양상을 띠는 것으로 나타났다. 이후에는 예혼합 가스의 소멸로 확산연소의 양상을 띠게 된다. 액적간의 거리는 중요한 요소로서 멀리 떨어져 있는 경우부터 액적간의 거리가 가까워지면 착화지연 시간이 줄여들어 착화가 빨리 일어나는 것으로 관찰되었다. 또한 착화 후에는 최대온도 영역이 일열의 중심선으로부터 멀어지는 것으로 나타났는데 이것은 중심부근의 산소가 먼저 소모되고 외부로부터의 산소공급도 화염에 의해 차단되어 나타나는 현상이다. 이번 연구로 미세적인 착화현상에 대한 이해를 높이게 되었고 추후 복잡한 배열에 대한 연구도 가능할 것이다.

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토양내 중금속 실시간 탐지를 위한 레이저 유도붕괴 분광법의 활용에 대한 소개 (Application of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for In-situ Detection of Heavy Metals in Soil)

  • 고은정;함세영;김경웅
    • 자원환경지질
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    • 제40권5호
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    • pp.563-574
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    • 2007
  • LIBS는 시료 표면에서 발생된 플라즈마로부터 방출되는 원자들의 분광선을 측정함으로써 물질의 화학적 조성을 감지, 확인, 정량화할 수 있는 최신의 분석기술로 기존의 전형적인 원소분석방법에 비해 현장분석기술로서의 더 많은 장점을 가지고 있다. LIBS는 최소한의 시료로 복잡한 분석과정을 피함으로 신속한 분석을 가능케 하고, 기기의 다방면적의 적용가능성과 단순함으로 인해 신속하게 가스, 고체, 액체상에서 다원소를 동시에 분석할 수 있는 레이저 기반의 분석기술로 지구화학적 분석, 탐사 혹은 환경분석에서 현장 이동성을 가진 센서로의 가능성 측면에서 매력적인 도구가 된다. 그러나 현장분석기술로서 토양환경에 적용하기에는 여전히 해결해야 할 문제들이 있다. 문헌연구를 통해 기본적인 작용원리인 플라즈마 형성과 물질붕괴과정을 고찰하고 현장분석기술로서 LIBS의 현 위치를 살펴본다. 또한 토양환경에 적용하기 위해 매질의 특성, 레이저 특성 및 분석신호에 영향을 미치는 다양한 인자들을 살펴보아 LIBS에 대한 기본적 이해를 돕고자 한다. 또한 분석에 미치는 영향 인자들을 보정해 분석 결과의 정확도, 정밀도 및 검출 한계 등 분석의 질을 향상 시킬 수 있는 기법 등을 다양한 문헌 연구를 통해 살펴봄으로써 추후 국내 토양환경분야의 LIBS 현장기술의 적용가능성을 고찰해보고자 한다.

층류 대향류장에 형성된 분무화염의 2차원 비정상 모델링 -당량비 및 연료종에 관한 영향- (2-Dimensional Unsteady Modeling of Spray Flame Formed in a Laminar Counterflow Field - Effects of Equivalence Ratio and Fuel -)

  • 황승민;정진도;서병민;김영우
    • 대한환경공학회지
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    • 제31권10호
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    • pp.933-940
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    • 2009
  • 본 연구에서는 분무화염의 기초적인 물리현상을 해명하기 위하여 층류 대향류장에 형성된 분무 화염에 2차원 직접 수치계산(Direct numerical simulation, DNS)을 적용하여, 당량비 및 연료종이 분무화염 구조에 미치는 영향에 대하여 관찰하였다. 기상에 대해서는 질량 보존식, 운동량 보존식, 에너지 보존식을 오일리안(Eulerian) 법으로 계산하였으며, 액적에 대해서는 화염중의 모든 개개의 유적을 라그란지안(Lagrangian) 법으로 추적하였다. 액체 연료로는 n-데칸 ($C_{10}H_{22}$)과 n-헵탄($C_7H_{16}$)을 이용하였으며, 연소반응 모델에는 총괄반응식을 이용하였다. 당량비가 증가함에 따라 착화가 빠르며, 고온영역도 넓게 분포하고 있다. 그러나, 최대 온도치는 당량비가 증가함에 따라 한번 증가한 후 감소하는 경향을 나타내고 있다. 당량비가 클수록 최대 온도가 감소하는 것은 분무화염 내부의 군연소 거동에 의한 냉각효과 때문이라고 생각된다. 또한, n-헵탄은 n-데칸과 비교하여 증발속도가 빠르기 때문에 넓은 고온 영역을 형성하지만 최대 온도는 거의 같은 값을 나타내었다.

지능형 무선통신용 가스 센서 모듈 구현 (The Realization on GAS Sensor Module for Inteligent Wireless Communication)

  • 김효찬;원영수;조형래
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제11권6호
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    • pp.123-132
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    • 2012
  • 가스센서는 그 용도에 따라서, 자동차용(배출가스, 연료혼합 가스, 산소, 분진), 농수산 식품산업용(신선도, 저장, $CO_2$, 습도, $NH_3$, 질소산화물 가스, 유기가스, 농약 및 살충제로부터 방출되는 유독가스), 산업 의료용(석유화학제품 가스, 수소, 산소, 유독가스), 군사용(화학무기 가스), 환경 측정용(CO를 비롯한 황과 질소 등으로 구성된 대기오염가스), 가정용(LNG, LPG, 부탄, 실내공기, 습도) 등으로 매우 다양하게 사용하고 있다. 산업 현장의 유해물질 종류는 약 700종으로 알려져 있으며 이들 중 대다수의 물질은 일반적인 환경 조건에서 가스 형태로 존재한다. 본 연구에서는 이러한 유독 가스들 중에서 차량 내부 등의 밀폐된 공간에서 발생하기 쉬운 중요한 탄소(CO), 이산화탄소($CO_2$), 암모니아 ($NH_3$)의 세 가지 가스를 검출하는 휴대용 가스센서 모듈을 구현하고자 한다. 유독 가스 중에서도 가장 인명 사고의 중요한 요소인 NH3, $CO_2$, CO의 3종류 가스를 검출하는 다중 가스검출 센서에 대해 연구한다.

절화 리시안셔스 및 심비디움의 1-MCP 처리 시간에 따른 품질 유지 효과에 관한 연구 (A study on postharvest quality of cut Eustoma and Cymbidium flower with different duration of 1-MCP treatments)

  • 정유경;조아람;심명선;김윤진
    • 한국화예디자인학연구
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    • 제45호
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    • pp.3-12
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    • 2021
  • 에틸렌 활성 저해제인 1-methylcyclopropene(1-MCP)는 기체 물질로 에틸렌의 수용체 결합을 막아 노화 및 위조를 지연시킨다. 본 연구에서는 리시안셔스 'Voyage'와 심비디움 'Lapine Hat'에 다양한 1-MCP 전처리 기간(0시간(대조구), 1시간, 4시간)을 두어 수확 후 품질을 조사하였다. 리시안셔스 'Voyage'에서 1-MCP 4시간 처리 시 수분 흡수율은 14.5%로 대조구(9.8%)에 비하여 높았으며, 화폭은 3-11일 동안 가장 길게 유지되었다. 두 품종 모두 절화 수명은 1-MCP 처리 시간의 영향을 받지 않았다. 1-MCP 처리는 절화의 종류와 품종에 따라 미치는 영향이 상이하였으며, 전처리 효과를 극대화하기 위해서는 처리 기간과 농도의 복합 연구가 더욱 요구된다.

밭작물(作物) 및 잡초(雜草)에 대한 제초제(除草劑)의 약해(藥害) 약효(藥效) (Phytotoxic Effect of Herbicides on Upland Crops and Weeds)

  • 양환승;전재철;임주혁
    • 한국잡초학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.69-78
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    • 1984
  • 주요(主要) 밭작물(作物) 및 잡초별(雜草別) 제초제(除草劑) 반응성(反應性)을 검토(檢討)하여 유효(有效)한 제초제(除草劑)를 선발(選拔)하고, 멀칭재배조건하(栽培條件下) 제초제(除草劑) 난해원인(欒害原因)을 구명(究明)하고자 실험(實驗)을 실시(實施)하였다. 1. Napropamide, alachlor, trifluralin 및 nitrofen에 내성(耐性)을 보인 작물(作物)은 무, 배추, 콩, 땅콩 및 아욱이었다. 2. Napropamide, diphenamide 및 alachlor는 고추, 가지 및 토마토에 안전(安全)한 약제(藥劑)이었고, trifluralin, nitrofen 및 chlornitrofen은 수박, 당근과 상추 약해(藥害)없이 사용(使用)할 수 있었다. 3. 공시약제(供試藥劑) 모두에 대(對)해서 가장 내성(耐性)이 큰 잡초(雜草)는 냉이었다. 4. 여뀌는 napropamide와 alachlor로 방제(防除)할 수 없었으며, 쇠비름은 diphenamide에 명아주는 alachlor에 대(對)한 저항성(抵抗性) 초종(草種)이었다. 5. 공시약제중(供試藥劑中) 요소계(尿素系)인 methabenzthiazuron, linuron 및 isoproturon은 공시작물(供試作物)에 큰 약해(藥害)를 나타내었지만, 잡초(雜草)에 대(對)한 방제효과면(防除效果面)에서는 화본과(禾本科)보다는 광엽작초(廣葉雜草)에 더 큰 효과(效果)를 나타내었다. 아욱은 isoproturon에, 당근은 linuron에 대(對)하여 내약성(耐藥性)을 나타내었다. 6. 땅콩포장에 있어서 공시(供試)4종제초제(種除草劑) 모두 멀칭재배조건(栽培條件)이 무(無)멀칭에서 보다 심(甚)한 약해(藥害)룰 나타내었다. 공시(供試) dinitrioaniline계(系) 제초제(除草劑)들의 약해(藥害)는 멀칭후(後) 휘발(揮發)된 약제(藥劑)를 제거(除去)함으로써 감소(減少)되었다. 7. 땅콩포장의 멀칭 재배조건하(栽培條件下)에서 alachlor는 가장 적은 약해(藥害)를 보였고, dinitroaniline계(系) 제초제중(除草劑中)에서는 nitraline, pendimethalin, trifluralin 순(順)으로 약해(藥害)가 증가(增加)하였다.

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대기오염집중측정소별 2013~2015년 사이의 PM2.5 화학적 특성 차이 및 유발인자 조사 (Difference in Chemical Composition of PM2.5 and Investigation of its Causing Factors between 2013 and 2015 in Air Pollution Intensive Monitoring Stations)

  • 유근혜;박승식;김영성;신혜정;임철수;반수진;유정아;강현정;서영교;강경식;조미라;정선아;이민희;황태경;강병철;김효선
    • 한국대기환경학회지
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    • 제34권1호
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    • pp.16-37
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    • 2018
  • In this study, difference in chemical composition of $PM_{2.5}$ observed between the year 2013 and 2015 at six air quality intensive monitoring stations (Bangryenogdo (BR), Seoul (SL), Daejeon (DJ), Gwangju (GJ), Ulsan (US), and Jeju (JJ)) was investigated and the possible factors causing their difference were also discussed. $PM_{2.5}$, organic and elemental carbon (OC and EC), and water-soluble ionic species concentrations were observed on a hourly basis in the six stations. The difference in chemical composition by regions was examined based on emissions of gaseous criteria pollutants (CO, $SO_2$, and $NO_2$), meteorological parameters (wind speed, temperature, and relative humidity), and origins and transport pathways of air masses. For the years 2013 and 2014, annual average $PM_{2.5}$ was in the order of SL ($${\sim_=}DJ$$)>GJ>BR>US>JJ, but the highest concentration in 2015 was found at DJ, following by GJ ($${\sim_=}SJ$$)>BR>US>JJ. Similar patterns were found in $SO{_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$, and $NH_4{^+}$. Lower $PM_{2.5}$ at SL than at DJ and GJ was resulted from low concentrations of secondary ionic species. Annual average concentrations of OC and EC by regions had no big difference among the years, but their patterns were distinct from the $PM_{2.5}$, $SO{_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$, and $NH_4{^+}$ concentrations by regions. 4-day air mass backward trajectory calculations indicated that in the event of daily average $PM_{2.5}$ exceeding the monthly average values, >70% of the air masses reaching the all stations were coming from northeastern Chinese polluted regions, indicating the long-range transportation (LTP) was an important contributor to $PM_{2.5}$ and its chemical composition at the stations. Lower concentrations of secondary ionic species and $PM_{2.5}$ at SL in 2015 than those at DJ and GJ sites were due to the decrease in impact by LTP from polluted Chinese regions, rather than the difference in local emissions of criteria gas pollutants ($SO_2$, $NO_2$, and $NH_3$) among the SL, DJ, and GJ sites. The difference in annual average $SO{_4}^{2-}$ by regions was resulted from combination of the difference in local $SO_2$ emissions and chemical conversion of $SO_2$ to $SO{_4}^{2-}$, and LTP from China. However, the $SO{_4}^{2-}$ at the sites were more influenced by LTP than the formation by chemical transformation of locally emitted $SO_2$. The $NO_3{^-}$ increase was closely associated with the increase in local emissions of nitrogen oxides at four urban sites except for the BR and JJ, as well as the LTP with a small contribution. Among the meterological parameters (wind speed, temperature, and relative humidity), the ambient temperature was most important factor to control the variation of $PM_{2.5}$ and its major chemical components concentrations. In other words, as the average temperature increases, the $PM_{2.5}$, OC, EC, and $NO_3{^-}$ concentrations showed a decreasing tendency, especially with a prominent feature in $NO_3{^-}$. Results from a case study that examined the $PM_{2.5}$ and its major chemical data observed between February 19 and March 2, 2014 at the all stations suggest that ambient $SO{_4}^{2-}$ and $NO_3{^-}$ concentrations are not necessarily proportional to the concentrations of their precursor emissions because the rates at which they form and their gas/particle partitioning may be controlled by factors (e.g., long range transportation) other than the concentration of the precursor gases.

난지도 지역의 대기수은 지화학 (Geochemistry of Total Gaseous Mercury in Nan-Ji-Do, Seoul, Korea)

  • 김민영;이강웅;신재영;김기현
    • 한국지구과학회지
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    • 제21권5호
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    • pp.611-622
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    • 2000
  • 대규모 면오염원으로 간주되는 난지도지역을 중심으로 2000년 봄 기간중 대기-지표간 수은의 교환율을 측정하고, 측정자료를 기초로 수은의 교환현상을 분석하였다. 측정결과에 의하면 난지도지역은 대규모 면오염원으로 대량의 수은을 배출할 뿐아니라 동시에 대규모의 침적을 경험하는 것으로 나타났다. 일주기별로 농도, 농도구배, 플럭스의 절대치를 분석한 결과 대규모 배출과 침적은 오후시간대에 왕성하게 진행되는 것으로 나타났다. 그러나 이들의 발생빈도에 대한 분석결과는 배출이 새벽 또는 저녁에 빈번하게 발생하는데 비해, 침적은 주로 오후시간대에 집중된다는 것을 확인하였다. 풍향대별로 발생빈도와 교환율을 비교한 바에 따르면, 대규모 침적을 유도하는 외부배출원이 동쪽지역에 위치해 있다는 것을 추정할 수 있었다. 특정 풍향에서 침적이 집중된 점을 감안하여, 침적이 집중된 방향의 자료군과 배출이 지배적으로 발견된 전체자료를 이용하여 조건별 환경인자의 변화동향을 배출/침적비로 환산하여 비교하였다. 그 결과 대부분의 오염인자들의 농도는 외부여건에 따라 규칙적인 변화양상을 보여주었다. 상관분석의 결과는 이들의 거동이 교환현상의 수직적인 방향-침적 또는 배출-의영향을 민감하게 반영하는 것으로 나타났다. 요인분석의 결과는 배출시에 기온과 같은 요인에 의해 유도되는 부분이 그리고 침적시에는 기온, 오존, 비메탄계 탄화수소와 같이 외부인자의 영향을 반영하는 요인들이 복합적으로 중요하게 작용할 수 있다는 점을 시사하였다. 난지도지역을 중심으로 한 수은의 자료를 추정한 결과 연간규모로 약 6kg의 수은이 배출되는 것으로 나타났다.

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