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MARC
자료명/저자사항
오존 종합대책 수립마련 기획연구 [전자자료] / 국립환경과학원 인기도
발행사항
인천 : 국립환경과학원, 2014
청구기호
전자형태로만 열람 가능함
자료실
전자자료
내용구분
연구자료 : 통계
출처
외부기관 원문
총서사항
NIER-SP ; 2014-184
면수
199
제어번호
MONO1201552461
주기사항
연구기관: 고려대학교
연구책임자: 이미혜
원문
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표제지

목차

요약문 3

제1장 연구 배경 및 필요성 16

제2장 세부 과업 상세 진행 내용 18

제1절 장기적인 오존 관리대책 마련을 위한 현황분석 18

1. 국내 오존관리현황과 미국 등 선진국의 관리현황 사례조사 및 비교ㆍ검토 18

가. 국내 오존연구 현황 18

나. 국내 오존관리 현황 23

다. 국외 오존연구 현황 25

라. 국외 오존 및 전구물질 관리 현황 28

2. 광화학대기오염물질 관리 현황 파악 및 운영개선방안 검토 44

가. 배출 관리 44

나. 측정망 오존 농도 및 관리 현황 44

다. 측정망 운영체계 개선 방안 49

3. 오존 전구물질 인벤토리 구축현황 및 배출특성 파악 52

가. VOCs 인벤토리 구축현황 및 배출특성 52

나. BVOCs 인벤토리 구축현황 및 배출특성 55

다. NOx 인벤토리 구축현황 및 배출특성 55

4. 장거리이동 오존 및 전구물질의 영향 관측방안 검토 58

가. 장거리 이동에 대한 연구 사례 58

나. 국내장거리 오존 및 전구물질에 대한 연구 및 관측방안 63

5. 광화학대기오염물질 측정현황 및 개선방안 검토 75

가. 광화학전구물질 측정현황 75

나. NOy 측정현황 77

다. 라디칼 측정현황 79

라. 산화유기물(oxidized hydrocarbons) 측정현황 79

제2절 오존 종합대책 수립을 위한장기 R&D 연구 계획 수립 80

1. 광화학적 대기오염관리를 위한 분야별 대책 80

가. 배출원 파악 및 배출량 산정을 위한 연구 80

나. 광화학 오염물질 모니터링을 위한 연구 100

다. 광화학 오염원인 규명을 위한 연구 106

라. 스모그 리액터(챔버) 종합 연구 114

마. 오존 예ㆍ경보제관련 연구 118

바. 위해성 및 생태 영향을 위한 연구 125

2. 오존 종합대책 이행을 위한 중장기 연구 계획 132

가. 국내 대기환경 계획 132

나. 오존 연구 로드맵 135

제3장 결론 167

제4장 참고문헌 168

제5장 부록 174

Table 2-1. 국내 오존 연구 과제현황(국립환경과학원) 19

Table 2-2. 국내발표논문; 고농도 오존사례(Ghim and Oh, 1999) 20

Table 2-3. 국내 VOCs 연구(한지현 외, 2013) 21

Table 2-4. 미국의 오존 대기환경 기준 변천사 32

Table 2-5. 캘리포니아 실외 공기질 기준(California ambient air quality standards, CAAQS)과 미국 연방 1차, 2차 국가 실외 공기질 기준(National ambient air quality standards, NAAQS)(2011년 이후) (미국 EPA, 2007) 33

Table 2-6. 미국 오존 NAAQS(National Ambient Air Quality Standard) 기준 변화 34

Table 2-7. 일본 대기환경 기준 37

Table 2-8. 유럽연합 오존 관련 대기질 기준(Air quality in Europe-2013 report, 2013) 38

Table 2-9. 오존과 전구물질을 포함한 대기오염물질에 의해 유발되는 환경 문제(Health risks of ozone from long-range transboundary air pollution, WHO, 2008) 38

Table 2-10. 유럽연합 승용차의 배출 허용기준 40

Table 2-11. 유럽연합 대기질 기준 (2011) 40

Table 2-12. 환경기준 달성률(환경부 대기환경연보, 2014) 47

Table 2-13. 연도별 권역별 광화학 오염 47

Table 2-14. 환경부 산하 광화학대기오염물질 측정소 현황(환경부 대기환경연보, 2014) 49

Table 2-15. 연도별 오존주의보 발령현황(환경부 대기환경연보, 2014) 51

Table 2-16. 국내 VOCs 배출량 현황(2011년)(환경부 대기오염물질배출량, 2011) 52

Table 2-17. 사업장의 연도별 VOCs 배출량 및 저감 실적(환경부, 2012) 52

Table 2-18. 휘발성유기화합물(VOCs) 배출량 ; 2009년 ~ 2010년 사례(환경부 대기오염물질배출량, 2011) 53

Table 2-19. 2007년 전국 자연배출량(톤)(국립환경과학원, 2011b) 55

Table 2-20. 2011년 대분류별 NOx 등 대기오염물질 배출량(국립환경과학원, 2011a) 56

Table 2-21. 2013년 기준 대기오염측정망 현황 76

Table 2-22. 대기 중 BVOCs의 체류시간과 반응 시간(Atkinson and Arey, 2003) 85

Table 2-23. NOx와 VOCs의 제한 조건 시 농도(Sillman 1995) 110

Table 2-24. 전일 예보 모델인자 120

Table 2-25. 당일 예보 모델 인자 120

Table 2-26. 오존과 인체 영향에 관련된 논문 목록 127

Table 2-27. 오존과 생태 영향에 관련된 논문 목록 128

Table 2-28. 오존과 농작물 영향에 관련된 논문 목록 129

Table 2-29. 2차 수도권 대기환경 관리 기본계획(2015-2024)(환경부, 2013) 132

Table 2-30. 수도권 미세먼지(PM10, PM2.5)관리대책 133

Table 2-31. 광화학 오존 연구 주제 135

Table 2-32. 광화학 오존 연구 로드맵 136

Table 2-33. 연구 수준 및 목표 138

Fig 1-1. 1995년부터 2005년, 2005년부터 2011년까지의 백분위수에 대한 오존과 NO₂ 농도 17

Fig 2-1. 오존 연구 과제수 18

Fig 2-2. 지난 20년간 국내 대기질 분야에 따른 연구발표 논문수 : 한국대기환경학회 등 14개 관련 학회에 발표된 연구 기준 22

Fig 2-3. 지난 20년간 광화학오존 분야의 연구 발표 논문 수 22

Fig 2-4. 미국 국가연구자문단에서 제안한 차세대 대기오염 연구의 수행방법 26

Fig 2-5. "ozone"과 "China"로 검색된 최근 5년간 출판 및 인용건수 27

Fig 2-6. "ozone"과 "Korea"로 검색된 최근 5년간 출판 및 인용건수 27

Fig 2-7. 주요 선진국과 우리나라의 오존 환경기준(NRC, 2009) 28

Fig 2-8. 미국의 오존 법안 제정과 이의 추진과정 31

Fig 2-9. 도쿄에서의 오존 농도 변화(Akimoto et al., workshop on photochemical oxidant, 2011) 35

Fig 2-10. 도쿄에서의 연도별 NOx 변화(Akimoto et al., workshop on photochemical oxidant, 2011) 36

Fig 2-11. 도쿄에서의 VOCs 연도별 농도 변화 36

Fig 2-12. 일본의 광화학 경보 발령 날의 변화와 피해 입은 사람 수 변화(1970-2005) 37

Fig 2-13. 대기오염 측정망 조직도 45

Fig 2-14. 서울, 부산, 제주의 오존과 NO2 연평균 변화(환경부, 2014) 46

Fig 2-15. 2013년 도시대기 측정망 분포 및 오존 환경기준 초과 횟수(환경부, 2014) 48

Fig 2-16. VOCs 수도권 측정 농도; 2007년 6월 4일~6월 20일 54

Fig 2-17. 연도별 NOx 배출량 추이(국립환경과학원, 2011a) 56

Fig 2-18. 중국에서 NOx의 인위적 배출량(Ghim, 2012) 57

Fig 2-19. 광화학 오염물질들의 일반적 대륙간 이동 과정에 대한 모식도(Parrish et al., 2012) 58

Fig 2-20. "Long Range"와 "Ozone"으로 검색된 최근 15년간 출판 및 인용건수 59

Fig 2-21. "Long Range:와 "Ozone"그리고 "East Asia"로 검색된 최근 15년간 출판 및 인용건수 59

Fig 2-22. 서울에서의 PM10, NO₂, 오존 연변화(Ghim, 2012) 60

Fig 2-23. 일본 핫포산에서 측정된 계절별 O₃(Parrish et al., 2012) 60

Fig 2-24. 인공위성(GOME, SCIAMACHY, COME-2, OMI)으로 관측하고 CMAQ 모델로 예측한 2000년부터 2010년까지 중국 동쪽지역의 NO₂ 수직 컬럼 농도의 a) 오전 b) 오후 시간대별 농도 변화 추세(Itahashi et al., 2014) 61

Fig 2-25. 1884-2008년간, 1995-2008년간, 대류권 내 중간 (3.0-8.0 km)봄철 오존 분배와 대기 질량 배출원(Western USA)(Cooper et al., 2010) 62

Fig 2-26. 대륙별 오존의 연도별 경향성(IPCC, 2013) 62

Fig 2-27. "Long Range"와 "Ozone" 그리고 "Korea"로 검색된 최근 15년간 출판 및 인용건수 63

Fig 2-28. 한국 7개의 도시에서 측정된 대류권 오존의 연도 별 평균 농도 변화(Susaya et al., 2013) 64

Fig 2-29. 한국에서 22년 동안(1989-2010) 7개의 도시에서 측정된 대류권 오존의 연도별 평균 농도 분포(Susaya et al., 2013) 64

Fig 2-30. Source Receptor Relationship for NO₂, 체류시간을 24시간으로 설정(Lee et et al., 2013) 65

Fig 2-31. Source Receptor Relationship for NO₂, NOx의 체류시간이 겨울은 12시간, 봄은 9시간, 여름은 6시간, 가을 9시간 설정(Lee et et al., 2013) 66

Fig 2-32. 2004년 6월 연무 사례시 동중국 기원 오존의장거리 이동 오존의 농도 증가 모사(Zhao et al., 2009) 67

Fig 2-33. 고농도 오존 시기 중 중국으로부터의 기여율 변동(Oh et al., 2010) 67

Fig 2-34. 일본의 오존에 대한 지역별 기여율(Nagashima et al., 2011) 68

Fig 2-35. 장거리 이동과 지역적 배출의 복합적 영향 69

Fig 2-36. 지역별 오염원 개념적 분석-부산권 69

Fig 2-37. 지역별 오염원 분석 70

Fig 2-38. 여수 엑스포 기간 70

Fig 2-39. 2012년 여수 엑스포 기간 71

Fig 2-40. 미국 서부지역에서 발견되는 아시아 기원 오존의 영향(Lin et al, 2012) 72

Fig 2-41. 위성측정(NO2 컬럼) & 기상학적 모델 73

Fig 2-42. 아시아 배출에 의한장거리 이동 오존 농도(Zhang et al., 2008) 73

Fig 2-43. VOCs와 NOx 대기조성 77

Fig 2-44. 오존 전구물질의 화학적 반응 경로와 중간 생성물질 78

Fig 2-45. 한국 일평균 오존 농도에 대한 지역별 NOx, VOCs 배출 기여도 78

Fig 2-46. NO와 프로판의 광산화에 따른 오존 등 생성물질 발생 기작(Pitts et al., 1975) 79

Fig 2-47. 최신 기준연도(2010년) 전 지구 배출목록 비교 81

Fig 2-48. 기준연도(2010년) 아시아 배출목록 비교 82

Fig 2-49. 기준연도의 전 지구적 배출량 중 아시아의 배출량 비율 및 아시아 지역별 기여도 82

Fig 2-50. 한국 배출량 비교(기준연도 정렬) 83

Fig 2-51. 2006년의 중국과 한국 그리고 일본에서의 배출량(Ohara et al., 2007) 84

Fig 2-52. CMAQ 대기화학모델의 수도권 오존 및 전구물질 예측 평가사례(2008년 6월) 86

Fig 2-53. 수도권 지역에서 오존 생성 잠재력이 큰 BVOCs 화학종 86

Fig 2-54. 다양한 방법을 이용한 한ㆍ중ㆍ일 3국간 배출원-수용지 관계 산정 87

Fig 2-55. 배출원-수용지 관계 산정 방법론 87

Fig 2-56. B-F 방법(Method)에 대한 소스(source)-반응기(Receptor) 관계(Applying EMEP method-3) 88

Fig 2-57. B-F 방법(Method)을 통한 민감도 계수 산정 및 농도 변화 모델링 88

Fig 2-58. 동북아 오존의 월 평균 농도장 89

Fig 2-59. 모델 구성 요소와 모사 시 주요 제한 요인 90

Fig 2-60. NOx와 VOCs의 오존 민감도 분석(HDDM) 90

Fig 2-61. 2006년 8월 휴스턴 오존 농도 변화 91

Fig 2-62. 바람장을 고려해 재모사된 휴스턴 오존농도(2006년 8월 14~16일) 91

Fig 2-63. 수도권에서의 오존 시뮬레이션 92

Fig 2-64. 서울과 서울 풍하 지역에서 NO2에 대한 오존 생산율 92

Fig 2-65. 배출량 월별 할당 계수 93

Fig 2-66. NOx 농도와 시뮬레이션 비교 93

Fig 2-67. MICS-Asia 2010 자료의 처리 94

Fig 2-68. 오존 예보 정확도 향상을 위한 모델 평가 95

Fig 2-69. MEGAN과 BEIS로 산출한 자연 배출량(isoprene) 결과 95

Fig 2-70. 부산과 광양에서 MEGAN과 BEIS를 이용한 오존 모사 결과 비교 96

Fig 2-71. MEGAN과 BEIS3에 의한 오존 레짐 변화 96

Fig 2-72. 휴스턴(Huston) 도로망 97

Fig 2-73. Link-based 방출의 예 97

Fig 2-74. 활동도 기반 이동 배출량 산정 시스템 구축 98

Fig 2-75. 주요 도로별 자동차 배출량 산정 98

Fig 2-76. 수도권 94개 측정소 관측치와 모사치의 평균 99

Fig 2-77. MM5-CMAQ 모델링 수행 결과(Park et al., 2012) 101

Fig 2-78. 최근 서울의 대기질 변화(kim and yeo et al., 2013) 102

Fig 2-79. 도심지역인 LA와 풍하지역인 San Bernardino에서의 오존과 NOx의 일변화(Jacobson, 2002) 102

Fig 2-80. 우리나라 국토현황(환경부, 2013b) 103

Fig 2-81. BVOCs와 오존과의 관계(Kim et al, 2013) 104

Fig 2-82. BVOCs 배출량의 일변화와 BVOCs를 포함한 경우와 포함하지 않았을 때의 오존의 농도 그리고 그 편차의 일변화(Situ et al., 2013) 104

Fig 2-83. NOx와 VOCs의 오존 생산 기작과 생성률 106

Fig 2-84. 도심 및 교외 오존 커플링 107

Fig 2-85. 오존주의보 발령 현황(120 ppbv) 107

Fig 2-86. 1시간 평균 오존농도 100 ppbv 초과 사례 108

Fig 2-87. 8시간 이동평균 오존농도 60 ppbv 초과 사례 108

Fig 2-88. 2004년 서울과 풍하지역(양평) 오존 농도 변화 109

Fig 2-89. 2004-2005년 6월 서울 NOx와 VOCs 일변화 분포 109

Fig 2-90. 도심과 교외에서 NOx와 VOCs 제한된 경우 110

Fig 2-91. 서울의 NOz-O₃ 상관성 : VOCs limited 111

Fig 2-92. 서울의 NOz-NOy 상관성 : VOCs limited 111

Fig 2-93. UCR 리액터(좌) 와 UNC 리액터(우) 115

Fig 2-94. 유럽의 다양한 스모그 리액터 시설 116

Fig 2-95. 통합 예보 시스템 구성도 118

Fig 2-96. 통합 예보 모델 개요 119

Fig 2-97. 수도권에서의 오존 예보 권역 119

Fig 2-98. 2011년 오존 예보 모델 수도권 지역 운영 결과 121

Fig 2-99. 오존 농도 적중률 기존과 배출량 조정 시 비교 121

Fig 2-100. 지역별 취약계층의 비율(통계청, 2011) 122

Fig 2-101. 삼차원 입체관측과 모델링의 상호 보완 도식 123

Table 5-1. 1시간 기준 초과 전 요구되는 혼합비(Mixing ratios) 174

Table 5-2. 호주 대기환경 기준(Australian Capital Territory) 174

Table 5-3. 미국 연방, 캘리포니아 및 북동주 지역의 승용차 배출 기준(1968년 이후) 175

Table 5-4. 연구 전략 180

Table 5-5. 장비와 플랫폼 181

Table 5-6. 2010년 PM10, NO2, O3 대기환경기준 초과 현황 182

Table 5-7. 고농도 오존 대응 시민 행동요령(안) 183

Table 5-8. 사업장의 고농도 오존 대응 정보제공 방안(안) 184

Table 5-9. 교통부문의 고농도 오존 대응 정보제공 방안(안) 184

Table 5-10. 한국 식생의 BVOCs 배출 현황 187

Table 5-11. 위해성 평가를 위한 CMAQ 모델의 aromatic compounds 화학 추가 197

Fig 5-1. 중흥 측정소에서 휘발성 유기물질 농도; 2008년~2011년 176

Fig 5-2. 중흥 측정소에서 여름철 에틸렌과 프로필렌 농도 비교 177

Fig 5-3. 벤젠의 점 배출원 177

Fig 5-4. 배출된 O₃의 이동 경로 178

Fig 5-5. N2O5 and ClNO₂ 179

Fig 5-6. 상하이 2005년 5월 7일 ClNO₂ 와 N₂O5 값과 Net O₃ 생성비율.(Xue et al. 2013) 179

Fig 5-7. MAPS의 관측 계획 181

Fig 5-8. MAPS와 항공 측정 계획 182

Fig 5-9. 서울특별시 오존 예보 및 경보에 관한 조례 구성체계(안) 183

Fig 5-10. 서울시 고농도 오존 대응 정보 제공(안) 185

Fig 5-11. 모델링 프레임워크 185

Fig 5-12. Brute Force와 HDDM을 이용한 민감도계수 산정방법 비교(Cohan et al., 2005) 186

Fig 5-13. 중국의 배출량 비교. 기준연도 정렬(2010, RCP 추세 적용) 186

Fig 5-14. 북한 배출량 비교. 기준연도 정렬 187

Fig 5-15. 인위적 배출량 산정 과정 188

Fig 5-16. NOx와 VOCs의 오존 생성 민감도 사례 분석 188

Fig 5-17. 도시별 NOx와 VOCs의 오존 생성 민감도 사례 분석 189

Fig 5-18. 바람장이 휴스턴 오존 모사에 미치는 영향(2006년 8월 14~16일) 190

Fig 5-19. 휴스턴 알데하이드, PAN, 오존 농도 변화(2006년 8월 19 ~ 21일) 190

Fig 5-20. 휴스턴 항공 측정 결과와 CMAQ 모델 결과 비교 191

Fig 5-21. 2000년 8월 27일 NOAA 측정값과 CO 모델링 결과 비교 192

Fig 5-22. 2000년 8월 25일 NOAA 측정값과 HNO3 모델링 결과 비교 192

Fig 5-23. 대기질 예측 모델 결과와 측정값 비교 193

Fig 5-24. VOCs 관측 및 모사 농도 193

Fig 5-25. 2007년 서울 NO와 NOx 농도 및 NO/NO2 비율 모델과 측정값 비교 194

Fig 5-26. 2010년 서울 여름과 가을의 일평균 NOx 측정과 모델 결과 비교 194

Fig 5-27. NO2 측정과 모델 결과 비교 195

Fig 5-28. 1차 민감도 계수(2007년 8월 18일 12시) 195

Fig 5-29. 활동도 기반 이동 배출량 산정 196

Fig 5-30. 차량 활동도 기반 이동 배출량 산정 196

Fig 5-31. 방향족에 대한 CMAQ/AT 4.4 결과 197

Fig 5-32. 분석 모델에 기초한 관찰 198

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