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표제지
목차
요약문 4
1. 사업배경 및 필요성 12
2. 사업 목표 및 범위 12
3. 연구 결과 및 고찰 13
3.1. 미세먼지(PM2.5) 국가기준 측정시스템(NRMs) 심화 구축 13
3.1.1. 전과정 불확도 평가 13
3.1.2. 이상치(outlier) 제거 통계방법 마련 및 적용 연구 22
3.1.3. 실험실 간(inter-lab) 불확도 평가 및 저감방안 제시 28
3.1.4. 사용자 인터페이스 개발(유량 모니터링, 자료관리 프로그램 등) 28
3.2. 국가기준측정시스템 완결성(completeness) 확보 방안 실험 34
3.2.1. 필터 부하에 따른 유량변동 산정 및 개선 방안 도출 34
3.2.2. WINS impactor 먼지부하에 따른 채취 효율 변동과 최소화 방안 46
3.2.3. 화학조성에 따른 베타선 흡수성능 조사 51
3.2.4. 샘플러 Backup 체계 구축(측정자료 연속성확보를 위한 백업장비 4대) 61
3.3. 표준 운영절차 및 매뉴얼 개선 61
3.3.1. NRM 운영자료 자동화 활용 표준운영절차 61
3.3.2. NRM 결과의 절차 QA/QC방법 61
3.4. NRM 운영지원 61
3.5. 미세먼지(PM10) 정도관리 73
3.5.1. PM10 중량농도법 기반 정도관리 체계 사례 조사 및 분석(국외 사례) 73
3.5.2. 국내 미세먼지(PM10) 베타선 측정기 정도관리 실험 74
3.5.3. NRM 선정 장비를 이용한 PM10 측정 및 결과 75
3.5.4. NRM 선정 장비와 자동 측정 장비의 비교 86
3.6. 국가기준 측정시스템(NRMs) 중기 운영계획 97
3.6.1. PM2.5 및 PM10의 NRM 유지와 부수를 위한 계획 97
3.6.2. 주기적인 비교검증계획 97
3.6.3. 등가방법에 대한 비교 시험 및 인증 계획 98
3.6.4. 추후 PM1.0을 위한 사전 조사 98
4. 참고문헌 99
[별첨] NRM 표준작업지침서 102
1. 서론 104
2. SETUP과 장소 선택 105
2.1. 전기적인 서비스 105
2.2. Assembly와 Deployment 도구 설명 106
2.3. PM2.5 또는 다른 Particulate Cut-Points 설정 109
2.4. 장소 선택과 Inlet 위치 선정 기준 111
3. SAMPLE EVENTS와 SAMPLER OPERATION 설정 114
3.1. 메인 메뉴, Keypad 사용, Display 114
3.2. Event Manager를 이용한 새로운 Sample Events 설정 115
3.3. Length와 PM Type의 Event Defaults 설정 117
3.4. 시간 설정 117
3.5. Unit ID 설정 118
3.6. 메모리에서 Event 기록 및 데이터 파일 삭제 118
3.7. 메모리에서 Event 기록 및 데이터 파일 삭제 118
3.8. 현재와 이전의 Sample Events 보기 119
4. 유량조절기 시스템 감사와 교정 121
4.1. 유량 시스템 Diagram 121
4.2. 시스템 Test를 이용한 간단한 온도, 압력, 유량 확인 122
4.3. Leak Check와 유량 감사 간격 123
4.4. Leak Check 절차와 Leak 문제 해결 123
4.5. 대기와 Filter 온도의 감사와 교정 125
4.6. 기압 감사와 교정 126
4.7. 유량 감사와 교정 126
5. 유지 보수와 문제해결 128
5.1. Met One 권장 유지 보수 표 128
5.2. Sampler 오류 및 경고 설정 128
5.3. 기본적인 문제와 원인/해결 표 128
6. NRM 통신 프로그램 표준작업지침서 130
6.1. 목적 130
6.2. 기기 및 형식 130
6.3. 구성 및 제원 130
6.4. 문서범위 130
6.5. 관련 문서 130
6.6. 용어 130
6.7. 운영절차 131
7. NRM QA/QC alc 이상치 제거 표준작업지침서 136
7.1. 불확실성의 분류 136
7.2. 불확실성의 종류 137
7.3. 불확실성의 기본계산법 138
7.4. 무작위오차 & 계통오차 불확실성 확대 계산 139
7.5. 측정 데이터 이상치 추정법 142
7.6. 기울기표준오차 설정에 따른 이상치 판정 - Linest Function 148
8. PM2.5 NRM을 이용한 질량농도 산정 표준절차 151
8.1. NRM 운영 인력의 요건 151
8.2. NRM 장비의 운영 준비 항목 151
8.3. NRM 분석을 위한 실험실 준비 151
8.4. NRM 장비의 설치 151
8.5. 장비의 교정 152
8.6. 필터의 준비 및 분석 152
8.7. 현장 운영방법 152
8.8. 농도 계산, 검증, 농도 보고 153
표 1. NRM(I)의 불확실성 계산 19
표 2. 필터 부하에 따른 유량변동 선정 36
표 3. NRM 장비와 Data logger 측정값 41
표 4. WINS Impactor 먼지부하 테스트 47
표 5. 부하테스트를 통해 샘플링 된 필터잘량 50
표 6. 화학종간의 correlation matrix (intercomparison #1) 59
표 7. 화학종간의 correlation matrix (intercomparison #2) 60
표 8. PM2.5 채취장비 중 Class I 후보장비의 시험 결과 63
표 9. PM2.5 채취장비 중 Class II 후보장비의 시험 결과 70
표 10. 1차, 2차 PM10 정도관리 77
표 11. 1차 PM10 정도관리 결과 84
표 12. 2차 PM10 정도관리 결과 85
표 13. NRM으로 선정된 장비와 Automatic sampler의 질량 값(1차 정도관리) 90
표 14. NRM으로 선정된 장비와 Automatic sampler의 질량 값(2차 정도관리) 91
표 15. 1차 정도관리 Field Blank 92
표 16. 2차 정도관리 Field Blank 94
표 17. PM2.5 NRM 및 class I 장비의 성능 규격 96
그림 1. 불확실성의 기본 계산법 15
그림 2. 무작위오차 및 계통오차 16
그림 3. PM2.5 중량법의 무작위 오차 17
그림 4. 엑셀을 이용한 PM2.5 중량법의 무작위 오차 계산법 18
그림 5. PM2.5 중량법의 무작위 오차 18
그림 6. NRM(II)의 불확실성 계산 21
그림 7. 신뢰도 구간 설정에 따른 이상치 22
그림 8. 표준 Grubbs Test Table (Gtable) 24
그림 9. Grubbs Test법에 의한 이상치 판정법을 이용한 예 01 24
그림 10. Grubbs Test법에 의한 이상치 판정법을 이용한 예 02 25
그림 11. 기울기 표준오차 설정에 따른 이상치 판정 26
그림 12. EXCEL linest 함수 26
그림 13. 기울기 표준오차 설정에 따른 이상치 판정 예 27
그림 14. 기울기 표준오차 설정에 따른 이상치 제거 28
그림 15. 유량, 온도, 압력,PM DATA, WARNING 표시 30
그림 16. 날짜별 TREND DATA 확인 30
그림 17. 날짜별 TREND CHART 확인 31
그림 18. EXPORT TO EXCEL 처리 31
그림 19. 일별 PM DATA 입력 32
그림 20. 입력된 DATA TREND CHART 구성 32
그림 21. 통신 프로토콜 입력전 모든 프로그램 개발 완료 33
그림 22. 가상의 data 입력하여 chart 구현 완료 33
그림 23. 한국외국어대학교(글로벌캠퍼스) 자연과학대 옥상 측정소 35
그림 24. Data logger 35
그림 25. Mass flow meter 35
그림 26. 유량테스트 filter 37
그림 27. 1차 유량테스트 Sampler -2 38
그림 28. 2차 유량테스트 Sampler -1 39
그림 29. 2차 유량테스트 Sampler -2 39
그림 30. 3차 유량테스트 Sampler -1 40
그림 31. 3차 유량테스트 Sampler -2 40
그림 32. 1차 유량테스트 유량, 온도 비교 42
그림 33. 1차 유량테스트 보정 유량 42
그림 34. 2차 유량테스트 유량, 온도 비교 43
그림 35. 2차 유량테스트 보정 유량 44
그림 36. 3차 유량테스트 유량, 온도 비교 44
그림 37. 3차 유량테스트 보정 유량 45
그림 38. 7일간 사용된 impactor filter surface에 퇴적된 입자 형태 46
그림 39. WINS impactor 먼지부하테스트 (한국외국어대학교) 47
그림 40. WINS Impactor filter의 10일, 21일 sampling된 형태 48
그림 41. WINS Impactor filter의 9일, 31일 sampling된 형태 48
그림 42. New Filter와 Load Filter의 상관성 비교 48
그림 43. 시간에 따른 필터의 질량비교 49
그림 44. 베타선을 이용한 PM2.5 측정기의 측정 원리 51
그림 45. 이온분석 처리 준비 52
그림 46. Cl, NO3, SO4, Na 중금속분석 - 1차 측정 52
그림 47. NH4, K, Mg, Ca 중금속분석 - 1차 측정 52
그림 48. Si, S, K, Ca 이온분석 - 1차 측정 53
그림 49. TI, V, Cr, Mn 이온분석 - 1차 측정 53
그림 50. Fe, Co, Ni, Cu 이온분석 - 1차 측정 53
그림 51. Zn, As, Se, Br 이온분석 - 1차 측정 54
그림 52. Pb, Sr, Mo, Cd 이온분석 - 1차 측정 54
그림 53. Sn, Sb, Te, Cs 이온분석 - 1차 측정 54
그림 54. Ba, Hg, Pb, Bi 이온분석 - 1차 측정 55
그림 55. NO3, Cl, SO4, Na 중금속분석 - 2차 측정 55
그림 56. K, NH4, Mg, Ca 중금속분석 - 2차 측정 55
그림 57. S, Si, K, Ca 이온분석 - 2차 측정 56
그림 58. Ti, Sc, V, Cr 이온분석 - 2차 측정 56
그림 59. Fe, Mn, Co, Ni 이온분석 - 2차 측정 56
그림 60. Zn, Cu, As, Se 이온분석 - 2차 측정 57
그림 61. Rb, Br, Sr, Mo 이온분석 - 2차 측정 57
그림 62. Sn, Cd, Sb, Te 이온분석 - 2차 측정 57
그림 63. Ba, Cs, Hg, Pb 이온분석 - 2차 측정 58
그림 64. PM10 질량농도와 화학종 총합 비교 (intercomparison #1) 59
그림 65. PM10 질량농도와 화학종 총합 비교 (intercomparison #2) 60
그림 66. 환경측정기기의 형식승인 내용 및 역할 62
그림 67. 환경측정기기의 형식승인 절차 63
그림 68. PM2.5 Class I 채취장비 (A) 와 NRM 비교 결과 64
그림 69. PM2.5 Class I 채취장비(A) 시험의 기울기 및 절편 결과 64
그림 70. PM2.5 Class I 채취장비(A) 시험의 상대정밀도 64
그림 71. PM2.5 Class I 채취장비 (B) 와 NRM 비교 결과 65
그림 72. PM2.5 Class I 채취장비(B) 시험의 기울기 및 절편 결과 65
그림 73. PM2.5 Class I 채취장비(B) 시험의 상대정밀도 65
그림 74. PM2.5 Class I 채취장비 (C) 와 NRM 비교 결과 66
그림 75. PM2.5 Class I 채취장비(C) 시험의 기울기 및 절편 결과 66
그림 76. PM2.5 Class I 채취장비(C) 시험의 상대정밀도 66
그림 77. PM2.5 Class I 채취장비 (D) 와 NRM 비교 결과 67
그림 78. PM2.5 Class I 채취장비(D) 시험의 기울기 및 절편 결과 67
그림 79. PM2.5 Class I 채취장비(D) 시험의 상대정밀도 67
그림 80. PM2.5 Class I 채취장비 (E) 와 NRM 비교 결과 68
그림 81. PM2.5 Class I 채취장비(E) 시험의 기울기 및 절편 결과 68
그림 82. PM2.5 Class I 채취장비(E) 시험의 상대정밀도 68
그림 83. PM2.5 Class I 채취장비 (F) 와 NRM 비교 결과 69
그림 84. PM2.5 Class I 채취장비(F) 시험의 기울기 및 절편 결과 69
그림 85. PM2.5 Class I 채취장비(F) 시험의 상대정밀도 69
그림 86. PM2.5 Class II 채취장비 (A) 와 NRM 비교 결과 71
그림 87. PM2.5 Class II 채취장비(A) 시험의 기울기 및 절편 결과 71
그림 88. PM2.5 Class II 채취장비(A) 시험의 상대정밀도 72
그림 89. PM2.5 Class II 채취장비 (B) 와 NRM 비교 결과 72
그림 90. PM2.5 Class II 채취장비(B) 시험의 기울기 및 절편 결과 72
그림 91. PM2.5 Class II 채취장비(B) 시험의 상대정밀도 73
그림 92. 유럽에서 수동중량측정법과 자동 베타선 측정법의 비교실험결과 (Williams and Bruckman, 2002) 74
그림 93. PM10 중량법과 베타선법의 비교 실험결과 (국립환경과학원, 2008) 75
그림 94. 국립환경과학원 불광동 집중측정소 (1차 정도관리) 76
그림 95. 국립환경과학원 불광동 집중측정소 (2차 정도관리) 77
그림 96. 필터 교체 및 Clean bench 작업준비 78
그림 97. Clean bench 작업대기 상태 78
그림 98. Clean bench에서 필터 작업 79
그림 99. 필터 운반 과정 79
그림 100. 시료 운영 자료양식 80
그림 101. 시료 체크 자료양식 81
그림 102. 교정에 사용된 유량계 82
그림 103. 유량계 교정 성적서 82
그림 104. Leak test 83
그림 105. 온도, 압력, 유량 교정 83
그림 106. Sampler-1과 Sampler-2의 상관성 비교 (1차 정도관리) 86
그림 107. Sampler-3과 Sampler-4의 상관성 비교 (2차 정도관리) 86
그림 108. Beta-ray와 NRM 장비-1의 비교 87
그림 109. Beta-ray와 NRM 장비-2의 비교 87
그림 110. NRM 장비 1,2와 Beta-ray 장비 PM10 농도 비교(1차 정도관리) 88
그림 111. Beta-ray와 NRM 장비-3의 비교 88
그림 112. Beta-ray와 NRM 장비-4의 비교 88
그림 113. NRM 장비 3,4와 Beta-ray 장비 PM10 농도 비교(2차 정도관리) 89
그림 114. Filter Blank를 반영한 NRM장비 평균과 Beta-ray장비 비교(1차 정도관리) 93
그림 115. Blank를 제거한 NRM 장비 1,2와 Beta-ray 장비 PM10 농도 비교(1차 정도관리) 93
그림 116. Filter Blank를 반영한 NRM장비 평균과 Beta-ray장비 비교(2차 정도관리) 94
그림 117. Blank를 제거한 NRM 장비 1,2와 Beta-ray 장비 PM10 농도 비교(2차 정도관리) 95
그림 118. 1차, 2차 정도관리의 NRM 장비평균과, Beta-ray장비 비교 95
그림 119. 파도리와 강능에서 비교 측정된 자동측정기와 중량법의 상관성 (Shin et al. 2011) 97
표 1. NRM 장비의 기술사양서 104
표 2. EN14907 시료장비 운영 기준 153
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