• 환경위생공학
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• 제18권4호
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• pp.24-35
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• 2003

Recent epidemiologic studies revealed that the concentration of air pollutants and fine particulated matter have some effects on health status and are associated with increased mortality and morbidity. The purpose of this study was to characterize background mass concentration of fine particle (PM2.5) and metallic composition from September 2001 to August 2002 in comparison with a medium city, Asan and metropolitan city, Seoul. Conclusively, proper management for fine particles was required in a medium city, Asan, considering the concentrations of metallic elements in fine particles in Asan were relatively higher than those in Seoul. The results were as followed. 1. Average mass concentrations of fine particles in Asan and Seoul were 37.70(${\pm}18.41{\;}{\mu}g/\textrm{m}^3$) and 5.83(${\pm}38.50$) ${\mu}g/\textrm{m}^3$, respectively. When the weather conditions were classified as normal and yellow-sand, measured average mass concentrations of fine particles in yellow-sand weather condition was significantly higher than those of normal weather condition in both cities (p<0.05). 2. Depending on seasons, measured average mass concentrations of fine particles in Asan and Seoul in spring were 47.76(${\pm}19.07$) ${\mu}g/\textrm{m}^3$m and 61.53 (${\pm}4.37$) ${\mu}g/\textrm{m}^3$, respectively. In summer, the average mass concentrations of fine particles in Asan and Seoul were 29.44(${\pm}9.85$) ${\mu}g/\textrm{m}^3$ and 25.42(${\pm}8.10$) ${\mu}g/\textrm{m}^3$, respectively. Especially, the concentration was the highest in spring and the lowest in summer among four seasons. 3. Average concentrations of manganese(Mn), iron(Fe), chromium(Cr), cadmium(Cd), lead(Pb) and silicon(Si) in fine particles in Asan were significantly higher in Seoul (p<0.05). Average concentration of Si in fine particle in Asan was statistically higher than that of Seoul during yellow -sand condition (p<0.05). 4. Considering the characterization of four seasons, average Pb concentration of fine particle in Asan is significantly higher than that of Seoul in spring(p<0.01). In summer, average Mn and Cr concentrations of fine particle in Asan is higher than those of Seoul (p<0.05). Average Mn, Fe. Cr and Si concentrations in fall (p<0.05), and average Mn, Fe, Cr, Pb, and Si concentrations in winter (p<0.05) in Asan were higher than those of Seoul, respectively. 5. Mass concentrations of each Mn, Fe, Cd and Si in fine particles were significantly correlated with both cities. In normal weather condition, Mn, Cu and Si concentrations are statistically significant in Asan, while Mn, Fe, Cu and Si concentrations are statistically significant in Seoul. Mn, Fe and Si concentrations in both cities were statistically significant during yellow-sand weather.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권11호
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• pp.1065-1072
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• 2012

바이오디젤 연료는 그 안에 포함된 산소성분으로 인해 압축착화엔진에 사용했을 때 일반디젤 연료보다 더 적은 입자상 물질을 배출한다. 따라서 이 연료를 저온연소 기법에 적용하는 경우 보다 효과적으로 $NO_x$-PM을 동시 저감할 수 있고 그로부터 저온연소 운전영역의 확장을 기대할 수 있다. 이번 연구에서는 일반디젤과 대두유 기반의 바이오디젤 연료를 이용하여 산소농도 5~7%의 Dilution controlled regime에서 저온연소 운전을 구현하고 성능 및 배기 특성을 조사하였다. 엔진 실험 결과로부터 바이오디젤 연료의 경우 디젤에 비해 약 14% 낮은 발열량에도 불구하고 높은 세탄가 및 함산소 성질로 인한 연소효율 증가로 동일 연료량 분사 시 이보다 더 낮은 약 10~12% 정도의 출력이 감소함을 볼 수 있었다. 배기 측면에서도 바이오디젤 내 산소원자가 입자상물질의 산화반응을 촉진하여 최대 90%의 smoke 저감이 가능함을 관찰하였다. 또한 엔진 과급 실험으로부터 과급을 사용하여 저온연소 및 바이오디젤 사용으로 인한 출력 저하를 개선할 수 있음을 확인하였으며 과급과 바이오디젤 연료의 동시 적용을 통해 산소농도 11~12%의 EGR 가스 투입으로도 저온연소에 상응하는 PM-$NO_x$ 동시 저감이 가능함을 보여주었다. 이런 결과는 결국 이와 같은 과급 및 바이오디젤 연료의 적절한 조합으로부터 엔진 출력 향상과 배기특성 개선이 동시에 달성할 수 있고 이로부터 운전영역의 확대가 가능함을 의미한다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권1호
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• pp.36-50
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• 2015

본 연구의 목적은 휘발성 유기화합물(VOC)과 먼지(PM)의 배출원 프로파일로부터 화학종 분류를 할당하고, 성김 행렬 조작자 핵심 배출량 시스템(SMOKE) 내에 배출원 분류코드에 따른 배출원 프로파일의 화학종 분류와 시간분배계수를 수정하는 것이다. 기솔린, 디젤 증기, 도장, 세탁, LPG 등과 같은 VOC 배출원 프로파일로부터 화학 종 분류는 탄소 결합 IV (CBIV) 화학 메커니즘과 주 규모 대기오염연구센터 99 (SAPRC99) 화학 메커니즘을 위해 각각 12종과 34종을 포함한다. 또한 토양, 도로먼지, 가솔린, 디젤차, 산업기원, 도시 소각장, 탄 연소 발전소, 생체 연소, 해안 등과 같은 PM2.5 배출원 프로파일로부터 화학종 분류는 미세 먼지, 유기탄소, 원소 탄소, 질산염과 황산염의 5종으로 할당하였다. 게다가 점 및 선 배출원의 시간 프로파일은 2007년 수도권 지역에서의 굴뚝 원격감시시스템(TMS)과 시간별 교통 흐름 자료로부터 구하였다. 특별히 점 배출원에 있어 오존 모델링을 위한 시간분배계수는 굴뚝 원격감시시스템 자료의 $NO_X$ 배출량 인벤토리에 근거하여 추정하였다.

• 한국대기환경학회지
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• 제32권1호
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• pp.67-81
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• 2016

In order to examine the variation characteristics of chemical compositions in accordance with the different meteorological conditions, $PM_{10}$ and $PM_{2.5}$ were collected at Gosan site of Jeju Island in 2014, and then their ionic and elemental species were analyzed. The concentrations of nss-$SO{_4}^{2-}$ and $NH_4{^+}$ were respectively 4.3 and 3.3 times higher in fine particle mode ($PM_{2.5}$) compared to coarse particle mode ($PM_{10-2.5}$), however $NO_3{^-}$ concentration was 1.6 times higher in coarse mode compared to fine particle mode. During Asian dust days, the concentrations of nss-$Ca^{2+}$ and $NO_3{^-}$ increased highly as 7.7 and 4.5 times in coarse particle mode, and 3.0 and 4.9 times higher in fine particles, respectively. Especially, the concentrations of the crustal species (Al, Fe, Ca, K, Mn, Ba, Sr, etc.) indicated a noticeable increase during the Asian dust days. For the haze days, the concentrations of secondary pollutants increased 2.2~2.7 and 2.9~6.0 times in coarse and fine particles, respectively, and they were 0.8~1.1 and 1.8~2.4 times, respectively, during the mist days. The aerosols were acidified largely by sulfuric and nitric acids, and neutralized mainly by ammonia in fine particle mode during the haze days, but neutralized by calcium carbonate in coarse particle mode during the Asian dust days. The clustered back trajectory analysis showed that the concentrations of nss-$SO{_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$, and $NH_4{^+}$ were relatively high when the inflow pathway of air mass was from the southern part of China.

• 대한교통학회지
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• 제34권5호
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• pp.377-393
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• 2016

차량배출가스는 대기오염을 유발하는 주요 요인인 것으로 알려져 있으며, 배출가스 감소를 위한 다양한 정책수립 및 기술개발이 활발히 진행 중이다. 이에 본 연구는 차량의 배출가스 중 호흡기 질환에 특히 유해한 것으로 알려진 질소산화물($NO_x$)과 초미세먼지($PM_{2.5}$)를 대상으로 시공간적 배출량의 패턴을 분석하고 교통기반 공공보건 증진 방안을 제시하였다. 서울외곽순환고속도로를 공간적 분석범위로 설정하고 2015년 1월부터 6월 사이에 수집된 속도와 교통량 자료를 기반으로 배출계수를 이용하여 거시적 모형을 통한 차량배출가스 발생 총량을 추정하였다. 추정된 배출가스 자료에 군집분석을 적용하여 차량배출가스 수준(Level of Vehicle Emission)을 정의하였으며, 평일 차량배출가스 발생량의 물질별 시간대별 공간별 패턴을 분석하였다. 이를 바탕으로 교통기반 공공보건 정책방안을 교통계획 및 교통시설물, 공공보건 정보, 교통운영 및 관리 측면으로 나누어 제시하였다. 본 연구에서 제시한 차량배출가스 분석방향 및 전략은 공공보건 정책 마련에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제12권6호
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• pp.665-676
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• 2003

본 연구는 서울지역의 PM$_{2.5}$의 화학적 조성을 조사하기 위하여 2000년 10월 1일부터 200l년 9월 26일까지 계절별(봄, 여름, 가을 겨울)로 PM$_{2.5}$ dichotomous air sampler를 이용하여 포집한 후, ICP-MS를 이용하여 검출한계 이상인 13가지의 중금속 성분(Al, As, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Pb, Si, V, Zn)과 IC를 이용하여 5가지의 수용성 이온성분($Na^{+}$, NH$_4$$^{+}$, Cl￣, NO$_3$$^{-}$ , SO$_4$$^2$￣)을 측정/분석하였다. 분석결과에 얻어진 PM$_{2.5}$의 농도와 화학적 성분의 농도를 계절별로 비교하였으며, 중금속 성분의 정성적인 발생원의 기여도를 파악하기 위하여 주성분 분석을 실시하였다.1) 조사기간 중 PM$_{2.5}$의 계절별 농도는 겨울(33.91 $\mu\textrm{g}$/㎥) > 봄(28.79 $\mu\textrm{g}$/㎥) > 가을(18.62 $\mu\textrm{g}$/㎥) >여름(14.92 $\mu\textrm{g}$/㎥) 순으로 조사되어 주로 겨울철에 대기중 PM$_{2.5}$의 농도가 높은 것을 확인할 수 있었다. PM$_{10}$에 대한 PM$_{2.5}$의 기여도는 33.7~83.5 %로 나타났으며, PM$_{2.5}$PM$_{10}$의 평균비는 0.54로 조사되었고, 회귀분석에서 PM$_{10}$=4.20PM$_{2.5}$+.9.91, $R^2$=0.73 (p < 0.05)의 회귀관계식을 나타나 PM$_{2.5}$로 PM$_{10}$을 73% 수준에서 설명할 수 있었으며 통계적으로 유의한 값을 보였다. 2) PM$_{2.5}$의 중금속 성분은 Si > Fe > Al> Zn >Ca>Ba>V>Pb>As>Cu>Cr>Cd 순으로 높은 농도를 보였다. 중금속 성분의PM$_{2.5}$PM$_{10}$의 비는 인위적인 발생원에서 기인하는 Cd, Cr, Pb, V, Zn과 같은 중금속 성분의 비율이 높은 조사되었고, 자연적인 발생원에서 기인하는 Al, Ca, Fe, Mn, Si와 같은 중금속 성분의 비율이 낮게 조사되었다 특히 Al, Ca, Fe의 비율이 봄철에 높아 중국에서 발생한 황사의 영향을 받은 것으로 사료된다. 3) PM$_{2.5}$ 중 이온 성분의 농도는 NO$_3$￣ > SO$_4$$^2$￣ > Cl￣ > NH$_4$$^{+}$ 순으로 조사되었으며, PM$_{2.5}$PM$_{10}$의 비를 조사한 결과, NO$_3$￣,SO$_4$$^2$￣, Cl￣의 비율이 높아 PM$_{10}$에 포함되어 있는 PM$_{2.5}$가 산성오염물질에 많은 영향을 받는 것으로 조사되었다 4) PM$_{2.5}$의 정성적인 발생원을 추정하기 위해 중금속 성분에 대한 주성분 분석의 결과 3개의 주성분으로 나누어 졌으며, 주요 발생원은 자연발생원인 토양성분과 석유연료 연소에서 배출되는 성분으로 추정되어 이 발생원이 중금속 성분 농도에 영향을 미치는 것으로 사료되며, PM$_{2.5}$의 화학적 성분은 지역여건과 기상조건, 계절변동에 많은 영향을 받는 것으로 사료된다. 이상의 연구결과에서 PM$_{10}$에 비해 인체에 유해한 화학적 성분(중금속, 이온 성분)이 포함되어 있는 PM$_{2.5}$에 대한 철저한 관리 및 규제 설정이 요구되며, 측정지점의 특성상 자동차 배기가스와 금속제련 및 가공에 의한 영향을 주로 받는 것으로 추정되었다 또한 지역여건과 기상조건에 영향을 많이 받는 PM$_{2.5}$에 대한 지속적인 연구와 자료축적이 요구되고 발생원에 대한 정량적인 기여도를 평가하기 위한 연구가 필요하다고 생각된다. 연구가 필요하다고 생각된다.기 위한 연구가 필요하다고 생각된다. 연구가 필요하다고 생각된다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권7호
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• pp.543-553
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• 2014

서울특별시 용산구의 측정망에서 2004년부터 2013년간 관측한 대기질 자료를 중심으로 $SO_2$의 환경거동을 시간적 기준으로 다양한 관점에서 분석하였다. 이와 동시에 관측한 기타 대기오염물질들($PM_{2.5}$, $PM_{10}$, TSP, $CH_4$, CO, NO, $NO_2$, NOx, $O_3$, THC, NMHC)의 농도자료와 기상자료들과의 관계를 해석하는 방식으로 $SO_2$의 거동을 조사하였다. 10년간 측정한 용산구 지역에서 측정한 $SO_2$의 연간 평균농도는 대기환경기준치인 $20nmole\;mole^{-1}$보다 5배 정도 낮은 4.36-5.86(최저-최고) $nmole\;mole^{-1}$ 수준으로 나타났다. 이는 연간 평균농도가 관리기준치를 초과하는 성분들과 뚜렷하게 대조적인 양상을 보였다. 여러 가지 통계적 기법을 적용하여 $SO_2$의 배출량에 영향을 미치는 요인들을 파악하였다. 그리고 용산구에서 측정한 $SO_2$와 기타대기오염물질, 기상자료들의 경향성을 비교해보았다. $SO_2$은 온도 및 기타물질들에 대한 상관성이 있는 것으로 나타났다. 또한 본 연구의 결과에 의하면, $SO_2$은 다른 대기오염물질들에 비해 상대적으로 관리가 잘 이루어지고 있다는 것을 확인할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.88-94
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• 2012

One of the effective ways to reduce both $NO_x$ and PM at the same time in a diesel CI engine is to operate the engine in low temperature combustion (LTC) regimes. In general, two strategies are used to realize the LTC operation-dilution controlled LTC and late injection LTC - and in this study, the former approach was used. In the dilution controlled regime, LTC is achieved by supplying a large amount of EGR to the cylinder. The significant EGR gas increases the heat capacity of in-cylinder charge mixture while decreasing oxygen concentration of the charge, activating low temperature oxidation reaction and lowering PM and $NO_x$ emissions. However, use of high EGR levels also deteriorates combustion efficiency and engine power output. Therefore, it is widely considered to use increased intake pressure as a way to resolve this issue. In this study, the effects of intake pressure variations on performance and emission characteristics of a single cylinder diesel engine operated in LTC regimes were examined. LTC operation was achieved in less than 8% $O_2$ concentration and thus a simultaneous reduction of both PM and $NO_x$ emission was confirmed. As intake pressure increased, combustion efficiency was improved so that THC and CO emissions were decreased. A shift of the peak Soot location was also observed to lower $O_2$ concentration while $NO_x$ levels were kept nearly zero. In addition, an elevation of intake pressure enhanced engine power output as well as indicated thermal efficiency in LTC regimes. All these results suggested that LTC operation range can be extended and emissions can be further reduced by adjusting intake pressure.

• 한국지구과학회지
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• 제31권6호
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• pp.600-607
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• 2010

2008년 동아시아 대륙에서 발생기원이 다른 먼지(황사)와 인위적 오염입자의 광역적 이동 사례를 NOAA위성 RGB 합성영상과 지상 입경별 분진(TSP, $PM_{10}$, $PM_{2.5}$)의 질량농도 관측으로 분석하였다. 또한 Terra/Aqua 위성 MODIS(Moderate resolution Imaging Spectroradiometer) 센서의 AOD(Aerosol Optical Depth)와 FW(Fine aerosol Weighting)를 통해 동아시아 지역에서 발생기원이 다른 대기 에어로졸의 분포와 입자 크기 특성을 분석하였다. 중국 북부와 몽골, 그리고 중국 황토고원에서 모래폭풍이 발생하여 광역적으로 이동하여 청원에 먼지입자(황사)로 영향을 주는 6 개의 사례분석을 실시하였다. 질량농도 TSP중 $PM_{10}$은 70%, $PM_{2.5}$는 16%로 조대입자(> $2.5\;{\mu}m$)의 비율이 큰 것은 사막과 반사막의 자연적 발생원에서 생성되었기 때문이다. 그러나, 모래 폭풍이 이동 과정에서 중국 동부의 산업 지역을 거쳐 유입하는 사례에서는 TSP 중 $PM_{2.5}$가 23%까지 증가하기도 했다. 중국 동부로부터 황해를 거쳐 한반도로 유입한 5개 다른 사례의 경우, TSP 중 $PM_{10}$, $PM_{2.5}$가 각각 82, 65%로 나타났다. 이와 같이 $PM_{2.5}$의 상대적 비율이 증가한 것은 인위적 오염입자의 영향 때문이다. 동아시아 지역에서 인위적 오염입자의 광역적 이동 사례에 대한 평균 AOD는 $0.42{\pm}0.17$로 황사에 의한 AOD($0.36{\pm}0.13$)와 비교하여 대기 에어로졸에 대한 비율이 높게 나타났다. 특히, 중국 동부에서 황해, 한반도, 동해에 이르는 광역적 지역에 AOD값이 높게 분포했다. 인위적 오염입자의 사례는 FW가 평균 $0.63{\pm}0.16$로 모래폭풍의 이동 사례의 $0.52{\pm}0.13$ 보다 높은 값을 보였다. 이는 대기 에어로졸에 대한 인위적 미세 오염 입자의 기여도가 클 수 있음을 제시하고 있다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제22권4호
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• pp.187-198
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• 2017

영산강의 유기물 농도와 플럭스를 파악하기 위하여 2006~2015년까지 10년 동안 약 2주 간격으로 영본D 지점에서 강물을 채취하여 유기물(DOC, POC)을 분석하였다. DOC 농도는 연평균 $2.49{\sim}4.39mg{\cdot}C/L$ 범위로 연중 중영양상태가 유지되었고, 조류증식 및 강수에 의한 증감에 따라 30.1% (${\sigma}_x/\bar{x}$) 변동하였다. POC는 2006년 $6.68({\pm}2.80)mg{\cdot}C/L$에서 2015년 $0.19({\pm}0.14)mg{\cdot}C/L$로 10년간 점진적으로 무려 97% 감소하였으며, 2011년 보건설을 기점으로 극적인 변화를 보였다. 이는 보에 의한 정체와 거름망 효과에 기인한 것으로서 보건설 전후로 POC와 SPM 관계의 상이함, 보건설 이후 POC와 chlorophyll-a의 관계로부터 POC의 기원 및 조성의 극명한 변화가 유도된 사실을 파악하였다. TOC 농도는 POC 감소효과로 보건설 이후 52.3% 줄었고 POC:DOC 존재형태 비 또한 DOC가 90.9%에 달하는 압도적 우위를 차지하였다. 하구언 배수량을 이용해 계산된 TOC 플럭스는 $2.56{\sim}19.41{\times}10^9g{\cdot}C/yr$ 범위에서 점진적 감소가 뚜렷하였으며, 2011년을 기점으로 전후 5년 평균 $14.54{\times}10^9g{\cdot}C/yr$에서 $5.40{\times}10^9g{\cdot}C/yr$로 62.9% 줄었다. 따라서 보건설 이후 2015년까지 $9.14{\times}10^9g{\cdot}C$, 즉 매년 약 $1.83{\times}10^9g{\cdot}C$의 유기물이 하상에 축적되었을 것으로 추정된다.