• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.540-542
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• 2019

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.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.543-545
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• 2019

미세먼지에 따른 행동 지침을 위해 AQI 지수가 개발되어 사용되고 있다. AQI 지수에 대한 정보는 일반인들도 쉽게 제공 받을 수 있으며, 이에 따라 AQI 지수를 기반으로 다양한 서비스가 제공되고 있다. 서비스가 제공됨에 따라 정확한 AQI 지수의 예측이 필요하다. 본 논문에서는 미세먼지의 AQI 지수를 예측하기 위해 순환 신경망을 이용하여 분류 모델의 설계를 진행한다. 설계된 모델의 평가를 위해 실제 미세먼지와 예측치의 AQI 지수를 비교한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제20권8호
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• pp.1208-1215
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• 2017

Recently, people's attention and worries about fine particulate matter have been increasing. Due to the construction and maintenance costs, there are insufficient air quality monitoring stations. As a result, people have limited information about the concentration of fine particulate matter, depending on the location. Studies have been undertaken to estimate the fine particle concentrations in areas without a measurement station. Yet there are limitations in that the estimate cannot take account of other factors that affect the concentration of fine particle. In order to solve these problems, we propose a framework for estimating the concentration of fine particulate matter of a specific area using meteorological data and traffic data. Since there are more grids without a monitor station than grids with a monitor station, we used a domain adversarial neural network based on the domain adaptation method. The features extracted from meteorological data and traffic data are learned in the network, and the air quality index of the corresponding area is then predicted by the generated model. Experimental results demonstrate that the proposed method performs better as the number of source data increases than the method using conditional random fields.

• Annals of Occupational and Environmental Medicine
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• 제35권
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• pp.51.1-51.15
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• 2023

Background: Recently, there has been increasing worldwide concern about outdoor air pollution, especially particulate matter (PM), which has been extensively researched for its harmful effects on the respiratory system. However, sufficient research on its effects on cardiovascular diseases, such as hypertension, remains lacking. In this study, we examine the associations between PM levels and hypertension and hypothesize that higher PM concentrations are associated with elevated blood pressure. Methods: A total of 133,935 adults aged ≥ 40 years who participated in the Korean Genome and Epidemiology Study were analyzed. Multiple linear regression analyses were conducted to investigate the short- (1-14 days), medium- (1 and 3 months), and long-term (1 and 2 years) impacts of PM on blood pressure. Logistic regression analyses were conducted to evaluate the medium- and long-term effects of PM on blood pressure elevation after adjusting for sex, age, body mass index, health-related lifestyle behaviors, and geographic areas. Results: Using multiple linear regression analyses, both crude and adjusted models generated positive estimates, indicating an association with increased blood pressure, with all results being statistically significant, with the exception of PM levels over the long-term period (1 and 2 years) in non-hypertensive participants. In the logistic regression analyses on non-hypertensive participants, moderate PM₁₀ (particulate matter with diameters < 10 ㎛) and PM_2.5 (particulate matter with diameters < 2.5 ㎛) levels over the long-term period and all high PM₁₀ and PM_2.5 levels were statistically significant after adjusting for various covariates. Notably, high PM_2.5 levels of the 1 year exhibited the highest odds ratio of 1.23 (95% confidence interval: 1.19-1.28) after adjustment. Conclusions: These findings suggest that both short- and long-term exposure to PM is associated with blood pressure elevation.

• Annals of Occupational and Environmental Medicine
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• 제34권
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• pp.21.1-21.13
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• 2022

Background: Because particulate matter (PM) and asthma are closely related, the prevalence of school absence among adolescents with asthma can be affected by the concentration of PM. We aimed to investigate the relationship between school absences due to asthma and the total number of days that the PM concentration exceeded the standard. Methods: We used the data from the 16th Korea Youth Risk Behavior Survey and the PM levels of 17 metropolitan cities and provinces gathered from the AirKorea. Information on the characteristics of asthmatic adolescents and the prevalence of school absence was obtained using a questionnaire, while the PM levels based on the total number of days with poor and very poor PM grades were collected from the AirKorea website. Both χ² test and logistic regression analysis were performed using the weights presented in the original dataset. Results: In the case of particulate matter of 10 microns in diameter or smaller (PM₁₀), the odds ratio (OR) after adjusting for confounders (sex, school year, body mass index, smoking history, diagnosis of allergic rhinitis, diagnosis of atopic dermatitis and city size) was 1.07 (95% confidence interval [CI]: 1.01-1.13) for absents due to asthma when the total days of poor and very poor grades of PM₁₀ (81 ㎍/m³ or higher) increased by 1 day. In the analysis of particulate matter of 2.5 microns in diameter or smaller (PM_2.5), the OR after adjusting for confounders was 1.01 (95% CI: 1.00-1.03) for absents due to asthma when the total number of days with poor and very poor PM_2.5 grades (36 ㎍/m³ or higher) increased by 1 day. Conclusions: A significant association was observed between the total number of days of poor and very poor PM₁₀ and PM_2.5 grades and school absence due to asthma; PM can cause asthma exacerbation and affect the academic life.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2005년도 Proceedings of ISRS 2005
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• pp.445-449
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• 2005

Various methods to detect the phytoplankton/red tide blooms in the oceanic waters have been developed and tested on satellite ocean color imagery since the last two and half decades, but accurate detection of blooms with these methods remains challenging in optically complex turbid waters, mainly because of the eventual interference of absorbing and scattering properties of dissolved organic and particulate inorganic matters with these methods. The present study introduces a new method called Red tide Index (Rl), providing indices which behave as a good measure of detecting red tide algal blooms in high scattering and absorbing waters of the Korean South Sea and Yellow Sea. The effectiveness of this method in identifying and locating red tides is compared with the standard Ocean Chlorophyll 4 (OC4) bio-optical algorithm applied to SeaWiFS ocean imagery, acquired during two bloom episodes on 27 March 2002 and 28 September 2003. The result revealed that OC4 bio-optical algorithm falsely identifies red tide blooms in areas abundance in colored dissolved organic and particulate inorganic matter constituents associated with coastal areas, estuaries and river mouths, whereas red tide index provides improved capability of detecting, predicting and monitoring of these blooms in both clear and turbid waters.

• Ocean and Polar Research
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• 제45권3호
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• pp.103-111
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• 2023

To evaluate the impact of effluents from land-based fish farms on the coastal ocean of Wando, Korea, we analyzed inorganic nutrients, particulate organic carbon (POC), dissolved organic carbon (DOC), and colored dissolved organic matter (CDOM) in the effluent and influent of land-based fish farms during the summer (July) of 2021. The average concentrations of nutrients (Dissolved inorganic nitrogen, phosphorus, and silicate; DIN, DIP, and DSi, respectively) in the effluents of this study area were 17±3.7 μM, 1.4±0.7 μM, and 14±1.6 μM, respectively. The average concentrations of POC and DOC were 37±22 μM and 81±13 μM, respectively, with POC accounting for about 30% for total organic carbon in effluents. The Reduced Dissolved Inorganic Nitrogen/Total Dissolved Inorganic Nitrogen ratio (0.7), potential short-period index, indicates that the discharge of nutrients excreted by the fish and unconsumed feed into coastal water results in such nutrients being deposited and accumulated in the sediment. Subsequently, this continuous accumulation triggers the release of ammonium ions during organic matter decomposition, and the ammonium-enriched waters that encroach on fish farms as influent seem to be due to the diffusion of high concentrations of ammonium from bottom sediment. Furthermore, we used fluorescence indices to examine the characteristics of organic matter sources, obtaining mean values of 1.54±0.19, 1.06±0.06, and 1.56±0.06 for the humification index, biological index, and fluorescence index, respectively, in the effluent. These results indicate that the organic matters had an autochthonous origin that resulted from microbial decomposition, and such organic matters were rapidly generated and removed by biological activity, likely supplied from the sediment. Our results suggest that the effluent from land-based fish farms could be a potential source of deoxygenation occurrence in coastal areas.

• International Journal of Automotive Technology
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• 제4권2호
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• pp.95-100
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• 2003

Automobile industry has been developed rapidly as a key manufacturing industry in Korea. Meanwhile, air pollution is getting worse noticeably than ever. In the diesel emission, PM (Particulate Matter) and NOx (Nitrogen Oxides) have been exhausted with a great amount and the corresponding emission regulations are getting stringent. In order to develop low emission engines, it is necessary to research on better qualified fuels. Sulfur contained in fuel is transformed to sulfur compound by DOC (Diesel Oxidation Catalyst) and then it causes to the increase of sulfate-laden PM on the surface of catalyst. In this research, ULSD (Ultra Low Sulfur Diesel) is used as a fuel and some experimental results are investigated. ULSD can reduce not only PM but also gas materials because cetane value, flash point, distillation 90%, pour point and viscosity are improved in the process of desulfurization. However, excessively reduced sulfur may cause to decease lubricity of fuel and engine performance in fuel injection system. Therefore, it requires only modest adjusted amount of sulfur can improve engine performance and DOC, as well as decrease of emission.

• 한국수산과학회지
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• 제34권4호
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• pp.340-347
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• 2001

한반도 남해안의 고성만과 강진만에 대한 입자유기물질 양과 현탁물식자를 위한 먹이로서의 질의 월별변동을 밝히기 위하여 부유입자물질의 원소 및 생화학 조성에 대한 현장조사를 1999년7월부터 2000년 8월까지 실시하였다. 두 해역의 총 부유입자물질은 해역간에 유사한 농도 분포로 뚜렷한 월별 변동 양식을 나타내지 않았다. 그러나 이들 생물군의 잠재 먹이원인 입자유기물질 조성성분들은 두 해역 모두 여름철에 뚜렷이 높은 농도를 보이는 계절 변동성을 나타내었다. 한편, 입자유기물질의 원소나 생화학 조성 성분의 높은 농도가 나타나는 시기는 chlorophyll a와 잘 일치하여 식물플랑크톤 생산이 입자유기물질의 중요한 조절자라는 것을 가리킨다. 그러나, chlorophyll a와 입자유기물질 조성성분(입자 단백질, 탄수화물 및 지질)들 사이에 유의한 상관관계는 나타나지 않았고, 이들 생화학 성분들 간에도 높은 상관성은 발견되지 않았다 이와 같은 결과들은 식물플랑크톤 생물량이 낮은 시기에 연구 해역들의 입자유기물질에 대한 또 다른 과정들에 의한 기여가 있다는 것을 시사하였는데, 가을에서 봄철사이에 높은 C:Chl a, C:N 비 및 입자 탄수화물의 높은 농도 등은 입자유기물질의 생화학성분 농도가 표층 퇴적물 재부유나 양식생물의 배설과 같은 과정들에 의해 영향을 받고 있다는 것을 나타낸다. 본 조사해역에서 입자유기물질 중 생화학 성분들의 합으로 나타낸 먹이물질은 그것들의 에너지 값과 함께 가을부터 봄철사이에는 다소 높은 농도가 관찰되었지만, 가장 높은 농도는 여름철에 나타났다. 총 부 유입자물질 중 먹이물질이 차지하는 비율로서 표시한 먹이지수는 대체로 $6\%$를 넘지 않는 수준으로 입자유기물질의 영양상태에 있어서 다소 낮은 질을 나타내는 것으로 평가되었다. 본 연구 결과는 식물플랑크톤 변동과 함께 입자유기물질의 먹이물질과 먹이지수 변동을 동시에 측정함으로서 현탁물 섭식자 생물군의 성장과 비만 및 생리생태를 이해하기 위한 자연의 먹이환경으로서 입자유기물질 농도나 질을 더욱 효과적으로 나타낼 수 있다는 것을 보인다.

• 한국기후변화학회지
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• 제9권4호
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• pp.423-433
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• 2018

본 연구에서는 고농도 미세먼지의 발생과 연관된 대기패턴을 조사하고, 이를 바탕으로 한반도의 고농도 미세먼지의 발생을 예측할 수 있는 지수를 개발하였다. 또한 개발된 지수를 이용하여 미래의 한반도 고농도 미세먼지 발생과 연관된 대기 패턴의 변화를 살펴보았다. 서울지역 미세먼지 농도의 변동성을 조사하기 위해, 황사 발생 사례일을 제외한 미세먼지 고농도 사례일은 대기환경기준에 따라 24시간 평균 $PM_{10}$ 농도가 $100{\mu}g/m^3$ 이상일 경우로 정의하였다. 미세먼지 연평균 농도는 2001년부터 꾸준히 감소하는 경향을 보이며, 2012년 이후에 감소 추세가 주춤하였으며, $PM_{10}$ 고농도 사례일수도 2003년부터 2016년까지 대체로 감소하였다. 그러나 4일 이상 지속되었던 고농도 사례만을 살펴보면 2001년과 2003년을 제외하고 뚜렷한 감소 경향을 찾아보기 어렵고 전반적인 대기질 향상에도 불구하고 지속적으로 발생하는 것을 알 수 있다. 4일이상 지속되는 고농도 사례는 최근 들어 뚜렷한 경향을 보이지 않고, 기상조건 등의 다른 발생원이 있음을 알 수 있다. 그러므로 고농도 사례에 대한 대기 순환장의 특징을 살펴보기 위해 한반도의 고농도 사례일에 대한 대기패턴의 합성장을 분석하였다. 고농도 사례가 발생하였을 경우, 한반도 상공에 고기압에 위치하면서, 극의 찬 공기의 유입을 차단하며, 상층 동서 방향 바람은 한반도 북쪽으로 흐르게 된다. 따라서 한반도 지역은 차고 건조한 북서풍이 약화되고, 풍속이 감소된다. 이러한 한반도 미세먼지 고농도 사례와 연관된 대기패턴을 바탕으로 겨울철 한반도 $PM_{10}$ 농도를 전망하기 위한 미세먼지 고농도 지수를 정의하여 사용하였다. 먼저 500 hPa 지위고도, 500 hPa 동서 방향 바람 성분, 850 hPa 남북 방향 바람 성분과 $PM_{10}$과의 상관성이 높은 지역에서 각 변수를 영역 평균하고 표준화 과정을 거친 후 각 변수에 대한 지수를 계산하고, 각 지수의 합으로 한반도 미세먼지 고농도 지수 (KPI)를 정의하였다. 한반도 미세먼지 고농도 지수를 CMIP5에 참여하는 10개의 기후모형에 적용하여 미래 한반도의 고농도 미세먼지를 발생시킬 수 있는 대기패턴의 변동성을 살펴보았다. 겨울철 한반도에서 대기의 정체를 유발하여 심한 대기오염을 발생시킬 수 있는 기상 조건의 빈도가 기후변화에 따라 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 증가는 한반도 주변의 평균 대기 상태의 변화와 일치한다 (Cai et al, 2017). 이 연구는 $PM_{10}$ 관측자료 기간이 2001년부터 2016년까지의 총 16년 동안의 자료 만을 이용하여 한반도 고농도 미세먼지 발생과 관련된 대기패턴을 분석하였기에 대기오염과 연관된 기상조건을 완벽하게 식별하지는 못하였을 것이다. 향후 연구를 통해서 $PM_{10}$과 더불어 $PM_{2.5}$의 자료를 활용하여 상세한 분석이 필요할 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고, 본 연구의 결과는 지구 온실가스 배출로 인한 대기 순환의 변화가 한반도 고농도 미세먼지 발생 사례를 증가시키는 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 지구 온난화가 심해진다면, 작은 대기 오염 배출이라도 축적이 되어 고농도 미세먼지 현상이 발생 할 수 있다. 따라서 대기 오염 배출 저감 노력뿐만 아니라, 온실가스 배출량을 줄이기 위한 노력이 동시에 필요할 것으로 사료된다.