| 초록 |
IV. 연구 내용 및 결과 연구내용은 다음과 같이 세 가지 주제로 구성된다. 첫째 동북아 황사 종합감시능력 향상, 두 번째 황사·연무통합모델 및 예보기술 개발, 그리고 세 번째로 환경기상 감시 및 자료분석기술이다. (1) 동북아 황사 종합감시능력 향상 기상청/국립기상과학원은 황사와 연무를 종합적으로 감시하기 위하여 국내에 광학입자계수기 등 관측망을 운영하고, 국외에 한·중 황사공동관측망 등을 활용하고 있다. 또한 황사·연무를 비롯한 에어로졸의 물리·화학·광학 특성 분석을 위하여 서울황사감시센터를 비롯하여 환경기상분석센터를 구축 중이며, 국제연구 캠페인에 참여하였다. 광학입자계수기(OPC)와 현업 운영장비인 부유분진측정기(β-ray), 연구용으로 사용하는 공기역학 입자계수기(APS)의 비교 분석 실험을 통해, OPC가 황사·연무판별용 현업 장비로 가장 적합한 것으로 판단, 현업활용 방안을 제시하였다. 그리고 세계기상기구(WMO) ‘모래 및 먼지폭풍 조기경보시스템(SDS-WAS)’ 아시아 노드 활동의 일환으로, 나라별 상이한 에어로졸 측정 장비 상호비교가 가능하도록 세계표준 장비를 제시하여 공동 연구기반을 마련하였다. 서울황사감시센터에서는 2016년 3월 6일과 8일에 관측된 황사와 2015년 11월 4일부터 5일 사이에 관측된 연무에 대한 물리·화학·광학 특성을 분석하였다. 또한, 화학성분 자료를 이용하여 시정 및 상대습도와의 상관성을 조사하고, 화학성분과 광학특성 상관성 분석을 위한 기초 연구를 수행하였다. 그리고 에어로졸, 강수 등의 화학성분을 종합 분석할 수 있는 환경기상분석센터(대기화학분석실)를 2019년까지 구축하고자, 2016년에는 이온분석 전처리실, 이온분석실, 원소분석 전처리실로 구성된 대기화학분석실을 구축하는 등 환경기상분석센터 인프라를 구축하였다. ‘한·미 협력 국내 대기질 공동조사 캠페인(KORUS-AQ)’ 기간(2016. 5. 1.∼6. 12.) 서해상과 서울황사감시센터에서 에어로졸을 관측하고, 국내외 내륙지역에서 해상으로 유입되는 장거리 이동성 에어로졸(황사, 연무 등)의 물리·화학 특성을 규명하였다. (2) 황사·연무통합모델 및 예보기술 개발 기상청에서는 2014년 준현업을 시작으로 황사뿐만 아니라 연무예측이 가능한 황사·연무통합예보모델을 활용해왔고, 2015년 연무포텐셜 예보 시행에 맞춰 현업운영체계를 개발하였다. 현업 황사·연무통합예측모델의 예측성 개선을 위해 지상 관측 PM<sub>10</sub> 농도 자료동화체계를 개선하였다. 기존 자료동화체계는 관측자료에 대한 품질검사체계가 이루어지지 않았고, 단지 모델 통계자료에 기반한 성분분배표를 활용하기 때문에 PM<sub>2.5</sub>와 PM<sub>10</sub> 농도 관측자료를 반영하지 못하는 자료동화기법의 한계성을 가지고 있었다. 이를 개선하기 위해 중국 환경감시망 자료에 대한 품질검사기법과 중국 환경감시망의 PM<sub>2.5</sub> 관측농도를 활용한 성분분배표 조정기법이 개발되었다. 그리고 황사·연무통합예측모델 결과가 반영된 수도권 중심 고해상도 황사·연무통합예측시스템 기반을 새로이 구축하였다. 수도권 중심 고해상도 황사·연무통합예측시스템을 위한 둥지격자체계 및 기상 및 대기질 입력자료 생산기반이 마련되었고, 고해상도 배출량 인벤토리가 적용되어 예측모델의 정확도를 높였다. 대기-환경 양방향 예측모델(AQUM; Air Quality in the Unified model) 도입에 따라 동아시아 지역 모델 수행에 필요한 인위오염물질 배출량 입력자료를 산출하였다. 배출량 산출에 사용한 배출량 목록 자료는 MICS-Asia (Model Inter-Comparison Study for Asia) 조사 자료로서 0.5° 등위경도 격자 간격에 다섯 개 배출원 분류 형태의 연간 배출량 자료이다. 또한 AQUM을 활용한 사례 실험 및 시험 운영을 위한 준실시간 운영체계를 구축하였다. 기상청은 화산재 및 방사성물질 누출로 인한 위험 물질의 확산이 예상될 때, 수치모델을 이용한 확산예측결과 산출체계를 운영하고 있다. 위험물질 확산예측결과 산출을 위해 미국 해양대기청(NOAA)의 HYSPLIT (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory) 모델과 더불어 영국기상청 확산예측모델(Numerical Atmospheric dispersion Modeling Environment, NAME)을 병행하여 활용할 수 있는 체계를 구축하였다. 또한 한반도 주변국에서 활동 중인 화산 폭발 시 그 영향 여부에 대한 신속한 예측을 위해 도쿄 화산재정보센터(Volcanic Ash Advisory Center, VAAC)로부터 입전되는 전문을 이용한 실시간 화산재 예측정보 생산 체계가 구축되었다. (3) 환경기상 감시 및 자료분석기술 개발 기후변화감시 및 환경기상 관측자료의 관리와 품질검사 지원을 위한 통합관리 체계가 요구됨에 따라 이를 위한 환경기상 관측자료 데이터베이스(DB) 체계가 구축되었다. 또한 관측자료를 실시간 수집하여 DB로 저장하기 위한 자료전송 프로그램과 모니터링 시스템이 Python 프로그래밍 언어를 이용하여 개발되었고, 사용자 편의성을 위해 GUI 환경으로 구현되었다. 환경기상 관측자료 자료품질 안정화를 위하여 PM<sub>10</sub> 관측자료의 실시간 품질관리 기술이 개발되었다. 품질관리 절차는 총 5단계로 관측범위한계 검사(Valid value check), 기기에러 검사(Error code check), 지속성 검사(Persistence check), 시간 연속성 검사(Time continuity check), 튀는 값 검사(Spike check)의 절차로 구성된다. 전국 26개 지점 2년간 PM<sub>10</sub> 농도 자료를 대상으로 품질관리를 적용한 결과 정확도(Accuracy, ACC)는 평균 0.98로 비교적 높게 나타났다. 허위경보율(False Alarm Ratio, FAR)은 지점에 따라 0.03 ～0.81로 차이가 있었지만 전 지점 평균 0.34 수준을 보였다. 그리고 대기복사 실시간 품질관리 기술은 현장품질관리, 실시간품질관리, 준실시간 품질관리 등으로 성격에 따라 기준을 달리하였으며, 대기복사 자료에 적용된 품질관리는 물리한계 검사, 상관성 검사, 순복사 검사이다. 강수 및 에어로졸화학 품질관리 기술이 개발되었다. 채취된 강수 및 대기에어로졸(PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub>) 이온성분을 분석하는데 분석요소는 수용성 이온 9종(Cl<sup>-</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup>, SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, F<sup>-</sup>, Na<sup>+</sup>, K<sup>+</sup>, NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, Ca<sup>2+</sup>, Mg<sup>2+</sup>)의 농도이며, 이때 에어로졸 시료의 용출은 초순수가 사용되었다. (출처 : 요약문 13p) |
