• 대기
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• 제21권1호
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• pp.57-67
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• 2011

2006년 3월부터 4년간 서울대학교에서 관측한 라이다와 스카이 라디오미터 관측 자료로부터 에어러솔의 라이다 비를 산출하고 그 계절 변화 특성을 살펴 보았다. 서울지역의 라이다 비는 여름철에 $68.1{\pm}16.8$ sr로 가장 높고 점차 감소하여 겨울철에 $57.2{\pm}17.9$ sr로 가장 낮았으며 다시 증가하는 경향을 보였다. 그러나 전 기간 동안 산출된 라이다 비가 30 sr에서 최대 110 sr까지의 범위에서 분포하며 관측 전 기간의 표준편차가 16.46 sr인 것을 감안하면 계절변동은 두드러지지는 않았다. 이처럼 계절 변동이 약하게 나타나는 이유는 도심지역에 해당하는 서울의 지리적 특성에 기인한 것으로 연중 인위적인 오염물질이 지속적으로 배출되어 영향을 미치기 때문으로 판단된다. 라이다와 스카이 라디오미터 관측으로 얻은 옹스트롬 지수, 편광소멸도 및 에어러솔 광학두께와 산출된 라이다 비의 관계도 살펴 보았다. 옹스트롬 지수와 편광소멸도는 음의 상관관계가 뚜렷하게 나타나 에어러솔 입자의 크기가 클 경우 비구형을 띄며 크기가 작을수록 구형에 가까워 짐을 확인할 수 있었다. 또한, 라이다 비가 작게 나타나는 깨끗한 날을 제외하면 라이다 비는 옹스트롬 지수가 증가할수록 (편광소멸도가 감소할수록) 증가하는 경향을 가졌다. 이를 바탕으로 에어러솔 광학두께가 하위 10%에 해당하는 깨끗한 날과 옹스트롬 지수가 하위 10%에 해당하는 황사입자가 우세한 사례, 옹스트롬 지수가 상위 10%에 해당하는 오염물질이 우세한 사례로 나누어 라이다 비의 특성을 살펴보았다. 오염물질이 우세한 사례에서의 라이다 비는 $62.2{\pm}13.2$ sr로 기존의 오염물질에 의한 라이다 비와 잘 일치하는 모습을 보였다. 그러나 깨끗한 날과 황사가 우세한 사례의 경우는 각각 $45.0{\pm}9.5$ sr와 $51.7{\pm}13.7$ sr로 나타나 선행 연구 결과보다는 다소 높은 값을 보였다. 이는 앞에서 언급하였다시피 도심지역에 해당하는 서울은 항상 주변에서 발생하는 인위적인 오염물질의 영향을 받기 때문인 것으로 판단할 수 있다.

• 청정기술
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• 제14권2호
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• pp.136-143
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• 2008

본 연구에서는 오리멀젼(orimulsion)을 연소하는 발전소에서 배출되는 가시백연의 가시도 증가를 확인하고, 그 원인을 파악하고자 하였다. 오리멀젼을 연료로 사용하는 발전소에서는 미세 먼지입자와 황화합물이 포함된 연기를 발생한다. 발전소 공정데이터를 바탕으로 미세 먼지입자의 영향에 대해서는 모니터링을 통한 로그정규분포로 배출입자의 입도분포를 대입하였고, 황화합물 에어로졸 2차 입자의 주성분$(NH_4)_2SO_4$의 생성 화학방정식을 고려하였다. 연기에 의한 가시도를 정량적으로 평가하고자 미국의 EPA에서 개발된 대표적 시정모델인 PLUVUE-II 모델을 응용하였다. PLUVUE-II 모델이 단파장에만 모사되는 문제를 개선하여 가시광선 전 영역에서 계산이 가능하도록 하여 가시도에 따른 최대 연기거리를 광학적 방법으로 계산하였다. 모델링 결과로써 미세입자의 분포와 황화합물의 농도에 따른 최대 연기거리의 변화를 평가하였다. 연구 결과로 오리멀젼의 연소로 발생된 가시백연이 미세입자와 황화합물의 2차 입자에 의해 유발될 수 있음을 확인하였으며, 이러한 가시백연의 저감을 위해서는 미세입자의 크기와 황 화합물의 배출에 대한 제어가 필요하다고 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제15권8호
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• pp.701-718
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• 2006

The average ratio of the daily UV-B to total solar (75) irradiance at Busan (35.23$^{\circ}$N, 129.07$^{\circ}$E) in Korea is found as 0.11%. There is also a high exponential relationship between hourly UV-B and total solar irradiance: UV-B=exp (a$\times$(75-b))(R$^2$=0.93). The daily variation of total ozone is compared with the UV-B irradiance at Pohang (36.03$^{\circ}$N, 129.40$^{\circ}$E) in Korea using the Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) data during the period of May to July in 2005. The total ozone (TO) has been maintained to a decreasing trend since 1979, which leading to a negative correlation with the ground-level UV-B irradiance doting the given period of cloudless day: UV-B=239.23-0.056 TO (R$^2$=0.52). The statistical predictions of daily total ozone are analyzed by using the data of the Brewer spectrophotometer and TOMS in East Asia including the Korean peninsula. The long-term monthly averages of total ozone using the multiplicative seasonal AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) model are used to predict the hourly mean UV-B irradiance by interpolating the daily mean total ozone far the predicting period. We also can predict the next day's total ozone by using regression models based on the present day's total ozone by TOMS and the next day's predicted maximum air temperature by the Meteorological Mesoscale Model 5 (MM5). These predicted and observed total ozone amounts are used to input data of the parameterization model (PM) of hourly UV-B irradiance. The PM of UV-B irradiance is based on the main parameters such as cloudiness, solar zenith angle, total ozone, opacity of aerosols, altitude, and surface albedo. The input data for the model requires daily total ozone, hourly amount and type of cloud, visibility and air pressure. To simplify cloud effects in the model, the constant cloud transmittance are used. For example, the correlation coefficient of the PM using these cloud transmissivities is shown high in more than 0.91 for cloudy days in Busan, and the relative mean bias error (RMBE) and the relative root mean square error (RRMSE) are less than 21% and 27%, respectively. In this study, the daily variations of calculated and predicted UV-B irradiance are presented in high correlation coefficients of more than 0.86 at each monitoring site of the Korean peninsula as well as East Asia. The RMBE is within 10% of the mean measured hourly irradiance, and the RRMSE is within 15% for hourly irradiance, respectively. Although errors are present in cloud amounts and total ozone, the results are still acceptable.

• 대기
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• 제27권2호
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• pp.225-233
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• 2017

Korea has recently suffered from severe hazes, largely being long-range transported from China but frequently mixed with domestic pollution. It is important to identify the origin of the frequently-occurring hazes, which is however hard to clearly determine in a quantitative term. In this regard, we suggest a possible classification procedure of various hazes into long-range transported haze (LH), Yellow Sand (YS), and urban haze (UH), based on mass loading of fine particles, time lag of PM mass concentrations between two sites aligned with dominant wind direction, backward trajectory of air mass, and the mass ratio of PM2.5 to PM10. The analysis sites are Seoul (SL) and Baengnyeongdo (BN), which are distant about 200 km from each other in the west to east direction. Aerosol concentrations at BN are overall lower than those of SL, indicative of BN being a background site for SL. We found distinct time lag of PM2.5 and PM10 concentrations between BN and SL in case of both LH and YS, but the intensity of YS being stronger than LH. Time scale (e-folding time scale) of LH appears to be longer and more variable than YS, which implies that LH covers much larger spatial scale. In addition, we found linear and significant correlations between ${\tau}_a$ obtained from sunphotometer and ${\tau}_{cal}$ calculated from surface aerosol scattering coefficient for LH episodes, relative to few correlation between those for YS, which might be associated with transported height of YS being much higher than LH. Therefore surface PM concentrations for the YS period are thought to be not representative for vertical integrated amount of aerosol loadings, probably by virtue of decoupled structure of aerosol vertical distribution. Improvement of various hazes classification based on the current result would provide the public as well as researchers with more accurate information of LH, UH, and YS, in terms of temporal scale, size, vertical distribution of aerosols, etc.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제9권2호
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• pp.39-50
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• 2013

SMPS, APS, ELPI는 실시간으로 대기 중 입자상 물질을 측정할 수 있는 장비로 많은 연구자들에 의해 사용되고 있다. 하지만 측정장비의 특성과 입자 분류 특성에 대한 충분한 이해가 없다면, 단순히 장비에 제공된 소프트웨어의 계산 결과를 여과 없이 그대로 사용할 수밖에 없다. 본 연구에서는 SMPS, APS, ELPI의 측정 메커니즘을 간단히 정리하였고, 전기적 이동도로 입자를 분리하는 SMPS와 공기역학적 거동을 이용하는 APS를 함께 사용하여 입자의 크기분포를 측정할 때 발생할 수 있는 문제점을 고찰하였다. 크기분포 측정결과를 이용해서 무게 농도를 환산하는 과정에서 대기 입자의 입경에 따른 밀도 정보를 제공하는 것이 매우 중요하다는 것을 보였다. 특히, APS 측정결과를 이용하는 경우 무게 농도의 추정 결과가 크게 영향을 받았다. ELPI의 경우 입자 밀도를 정확히 설정하지 않으면 입자의 수 농도에 오차가 크게 발생할 수 있으므로, 정확한 밀도를 설정하는 것이 중요했다. 반면에 ELPI로 대기 중입자상 물질의 무게 농도를 추정하는 경우 밀도가 실제와 다르게 설정되더라도 공기역학적 입경으로 나타내면 총 무게 농도는 수 농도에 비해 상대적으로 영향이 적었다. 향후 SMPS와 APS를 이용하여 시간에 따른 크기 분포 변화와 연간 수 농도와 무게 농도의 변화 추이를 측정하는 연구가 필요하다. 특히, 국내 대기 중입자의 입경에 따른 평균 밀도 혹은 유효 밀도를 측정하여 크기분포와 총 수 농도 혹은 PM2.5나 PM1에 해당하는 무게 농도를 정확하게 계산할 수 있는 데이터 환산 프로그램의 개발도 필요하다. 이와 같은 연구로 시간경과에 따라 변화하는 대기 입자의 오염원에 대한 영향을 규명하는 기초 자료를 얻을 수 있을 것이다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제50권5호
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• pp.665-672
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• 2018

A venturi scrubber is an important element of Filtered Containment Venting System (FCVS) for the removal of aerosols in contaminated air. The present work involves computational fluid dynamics (CFD) study of dust particle removal efficiency of a venturi scrubber operating in self-priming mode using ANSYS CFX. Titanium oxide ($TiO_2$) particles having sizes of 1 micron have been taken as dust particles. CFD methodology to simulate the venturi scrubber has been first developed. The cascade atomization and breakup (CAB) model has been used to predict deformation of water droplets, whereas the Eulerian-Lagrangian approach has been used to handle multiphase flow involving air, dust, and water. The developed methodology has been applied to simulate venturi scrubber geometry taken from the literature. Dust particle removal efficiency has been calculated for forced feed operation of venturi scrubber and found to be in good agreement with the results available in the literature. In the second part, venturi scrubber along with a tank has been modeled in CFX, and transient simulations have been performed to study self-priming phenomenon. Self-priming has been observed by plotting the velocity vector fields of water. Suction of water in the venturi scrubber occurred due to the difference between static pressure in the venturi scrubber and the hydrostatic pressure of water inside the tank. Dust particle removal efficiency has been calculated for inlet air velocities of 1 m/s and 3 m/s. It has been observed that removal efficiency is higher in case of higher inlet air velocity.

• 대한원격탐사학회지
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• 제24권4호
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• pp.289-298
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• 2008

본 연구에서는 에어로솔의 간접 효과를 고려한 구름의 광학두께와 유효입자반경을 산출하기 위해 새로운 알고리즘을 개발하였다. 구름의 미세물리적 특성을 산출하기 위해 Nakajima and Nakajima(1995)의 방법을 응용하였다. 다양한 대기상태에서 복사전달모델을 이용하여 미리 계산한 서로 다른 LUT을 적용하여 최종 산출물인 구름광학두께와 유효입자반경을 산출하였다. 러시아지역에 산불이 있었던 2003년 5월 한반도 주변을 사례로 선택하였다. 이 때 발생한 에어로솔은 대기 흐름을 따라 한반도까지 도달하여 한반도 주변의 날씨에 매우 많은 영향을 주었다. 본 연구에서는 이 시기에 러시아 지역의 산불로 인하여 발생한 에어로솔이 한반도 주변의 구름에 어떠한 영향을 주는지 알아보았다. 이 사례의 알고리즘 적용을 위해 Terra위성에 탑재된 분광계인 MODIS자료를 사용하였다. 사례분석 결과, 에어로솔이 있는 시기에는 유효입자반경이 $20{\mu}m$ 이상의 큰 구름은 거의 존재하지 않았음에 비해, 에어로솔이 거의 없는 시기에는 $20{\mu}m$ 이상의 큰 구름도 다수 존재하였다. 즉, 에어로솔의 영향하에 발달한 구름은 구름광학두께는 크고, 유효입자반경은 작은 구름이라는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 에어로솔이 구름의 미세물리적 특성을 변화시킨다는 것을 보여준다.

• 통합자연과학논문집
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• 제4권1호
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• pp.38-43
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• 2011

The recent global warming may be estimated to give lots of impacts to the human society and biosphere of influencing climate change included by the natural climate variations through the human activity which can directly and/or indirectly play a major role of total atmospheric composition overall. Therefore it currently appears evidences such as hot wave, typhoon, and biosphere disturbance, etc. over the several regions to be influenced by global warming due to increasing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere through inducing forest destruction, fossil fuel combustion, greenhouse gases emission, etc. since industrial revolution era. Through the working group report of IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) for climate change was analyzed by the individual country's current status and figure out the important issues and problems related to the future trend of climate change science with advanced countries preparedness and research, In this study, the first working group report of IPCC focuses on those aspects of the current understanding of the physical science of climate change that are judged to be most relevant to policymakers. As this report was assessed and analyzed by including the progress of climate change science, the role of climate models and evolution in the treatment of uncertainties. This consists of the changes in atmospheric constituents(both aerosols and gases) that affect the radiative energy balance in the atmosphere and determine the Earth's climate, considering the interaction between biogeochemical cycles that affect atmospheric constituents and climate change, including aerosol/cloud interactions, the extensive range of observations snow available for the atmosphere and surface, for snow, ice, and frozen ground and for the oceans, respectively and changes in sea level, the paleoclimate perspective and assessment of evidence for past climate change and the extension, the ways in which physical processes are simulated in climate models and the evaluation of models against observed climate, the development plans and methods of improving expert and building manpower urgently and R&D fund expansion in detail for climate change science in Korea will be proposed.

• 한국환경농학회지
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• 제40권4호
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• pp.330-334
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• 2021

BACKGROUND: More recently, it has been shown that atmospheric ammonia (NH₃) plays a primary role in the formation of secondary particulate matter by reacting with the acidic species, e.g. SO₂, NOx, to form PM2.5 aerosols in the atmosphere. The Jeonbuk region is an area with high concentration of particulate matter. Due to environmental changes in the Saemangeum reclaimed land with an area of 219 km², it is necessary to evaluate the impact of the particulate matter and atmospheric ammonia in the Jeonbuk region. METHODS AND RESULTS: Atmospheric ammonia concentrations were measured from June 2020 to May 2021 using a passive sampler and CRDS analyzer. Seasonal and annual atmospheric ammonia concentration measured using passive sampler was significantly lower in Jangjado (background concentration), and the concentration ranged from 11.4 ㎍/m³ to 18.2 ㎍/m³. Atmospheric ammonia concentrations in Buan, Gimje, Gunsan, and Wanju regions did not show a significant difference, although there was a slight seasonal difference. The maximum atmospheric ammonia concentration measured using the CRDS analyzer installed in the IAMS near the Saemangeum reclaimed land was 51.5 ㎍/m³ in autumn, 48.0 ㎍/m³ in summer, 37.6 ㎍/m³ in winter, and 32.7 ㎍/m³ in spring. The minimum concentration was 4.9 ㎍/m³ in spring, 4.2 ㎍/m³ in summer, and 3.5 ㎍/m³ in autumn and winter. The annual average concentration was 14.6 ㎍/m³. CONCLUSION(S): Long term monitoring of atmospheric ammonia in agricultural areas is required to evaluate the formation of fine particulate matter and its impact on the environment. In addition, continuous technology development is needed to reduce ammonia emitted from farmland.

• 대기
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• 제31권3호
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• pp.267-282
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• 2021

Characteristics of carbonaceous components and organic compounds in PM_2.5 over the atmosphere of the Yellow Sea were investigated. PM_2.5 samples were collected onboard the meteorological research vessel, GISANG 1, over the Yellow Sea during the YES-AQ campaign in 2018 and 2019, respectively. The average concentrations of carbonaceous components in this region were 2.59 ± 1.59 ㎍ m^-3 for the OC, 0.24 ± 0.10 ㎍ m^-3 for the EC, 2.14 ± 1.30 ㎍ m^-3 for the WSOC and 1.17 ± 0.94 ㎍ m^-3 for the HULIS-C, respectively. The total concentration of 56 organic compounds (ΣOCs) accounts for 10% of OC. The main group among organic compounds were dicarboxylic acids which account for 57% of ΣOCs, followed by n-alkanoic acids accounting for 34% of ΣOCs. In n-alkanoic acid distribution, hexanoic (C_6:0) and octanoic (C_8:0) acids which are low molecular weight n-alkanoic acids and known as emitted from marine biogenic activities were dominant in this region. Furthermore, non-HULIS-C fraction increased when the air mass originated from the marine region rather than the continental region. When the Asian dust episode was observed, the WISOC concentrations along with the levoglucosan were increased, while the haze episodes caused the increase of WSOC, HULIC-S and DCAs. In this study, we found that the components of carbonaceous and organic aerosols in PM_2.5 over the Yellow Sea were changed with the specific air pollution episodes. It indicates that the physicochemical properties of PM_2.5 can be changed by the air pollution episodes in this region.