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표제지

목차

제출문 2

요약문 3

Abstract 4

Ⅰ. 서론 15

1장. 연구 배경 및 필요성 15

Ⅱ. 연구내용 및 방법 18

1장. 과업의 범위 18

2장. 연구 추진체계 및 연구진 구성 20

1절. 연구 추진 체계 20

2절. 연구원 구성표 22

Ⅲ. GAINS-Korea framework 설계 23

1장. 지역 구분, 연도, 배출원 구분 등에 대한 설계 및 이에 대한 모형 기본 틀 개발 23

1절. 지역 구분 및 모델링 연도 23

2장. GAINS-Korea의 프레임워크에 필요한 국내외 자료 요구사항 조사 및 데이터 구조 연동방법 개발 24

1절. 기준 연도 및 과거 기본 활동도 자료의 연동 24

2절. 기본 활동도 전망자료의 요구사항 및 데이터 구조 연동 위한 지자체 할당(downscaling) 방법 69

Ⅳ. 기후-대기 통합관리 모형(GAINS)을 국내 감축정책에 활용하기 위한 기반 구축 및 모듈별 초기 모형 개발 104

1장. GAINS 모형에 적합한 우리나라의 배출입력자료 및 정책/기술자료 구축 104

1절. 배출원별, 지역별 국내 배출활동도 및 배출계수의 1차 GAINS 배출 데이터베이스화 104

2절. 국ㆍ내외 동시저감 정책ㆍ기술 자료 수집/분석 및 1차 GAINS 데이터베이스화 134

3절. 국제기구 한국 전망자료 수집 및 GAINS-Korea의 데이터 구조로 전환 (IIASA) 159

2장. GAINS-Korea 배출모듈 시나리오 분석모드 기초 모형 개발 (IIASA) 162

3장. 기후 및 대기 환경 영향 산정을 위한 GAINS 이동 영향 모듈 분석 164

1절. 배출원-착지점(Source-Receptor) 관계 산정 연구 164

2절. GAINS의 대기모형기반 S-R 이동매트릭스 분석 및 운영기술 확보 165

3절. 우리나라에 특화된 S-R 이동매트릭스 작성을 위한 모델링 요구사항 분석 172

4장. 대기 확산 모형 결과를 활용한 S-R 이동매트릭스 일차 개발 178

1절. 기준연도 대기확산모델링 프레임워크 작성 178

2절. 우리나라 도메인 영역에 대한 S-R 이동 매트릭스 시험 개발 182

5장. GAINS의 기후 및 환경 피해 산정 모듈 활용을 위한 기반정보 분석 197

1절. 기온 상승 및 인체-환경 피해 산출을 위한 GAINS 피해 모듈 분석 197

2절. 우리나라 기반의 기온 상승 및 인체-환경 피해영향 기존 연구 조사 200

3절. 우리나라에 특화된 기온 상승 및 인체-환경 피해영향 연구를 위한 요구사항 분석 203

Ⅴ. GAINS의 활용을 위한 담당자 교육/훈련 제공 204

1장. 기존 GAINS 모형에 대한 일반교육 제공 204

2장. GAINS-Korea 프레임워크의 공동 설계 및 구현 207

Ⅵ. 결론 209

Ⅶ. 기대성과 및 향후계획 212

Ⅷ. 참고문헌 213

Ⅸ. 부록 216

표목차

Table 2-1. Researchers List 22

Table 3-1. Administrative boundaries in GAINS-Korea 23

Table 3-2. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for power plant sectors 28

Table 3-3. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for Domestic sector 30

Table 3-4. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for Industry sector 33

Table 3-5. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for Road and Non-road sector 36

Table 3-6. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for Industry process sector 40

Table 3-7. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for VOC sector 43

Table 3-8. Example of mapping table of source and fuel classification between CAPSS and GAINS systems for Agriculture sector 45

Table 3-9. Example of fuel code mapping table between CAPSS and GAINS_korea 47

Table 3-10. The distribution ratio of city to allocate wastewater generation amount 51

Table 3-11. The distribution ratio of industry to allocate wastewater generation amount 52

Table 3-12. The ratio between BOD and CODcr 53

Table 3-13. Caloric Value to convert fuel consumption to energy consumption for GAINS_Korea (1) 56

Table 3-14. Caloric Value to convert fuel consumption to energy consumption for GAINS_Korea (2) 57

Table 3-15. Caloric Value to convert fuel consumption to energy consumption for GAINS_Korea (3) 58

Table 3-16. Specific gravity to convert units 59

Table 3-17. Vehicle mileage by vehicle type 62

Table 3-18. Technology mapping between domestic effluent quality standards and Euro standards 63

Table 3-19. Aircraft type mapping between CAPSS and IPCC guideline 65

Table 3-20. Fuel consumption factor by unit power 66

Table 3-21. 광역지자체별 생산가능인구당 GRDP 추이 추정식 72

Table 3-22. 지자체별 GRDP 비율 전망 73

Table 3-23. 지자체별 GRDP 전망 73

Table 3-24. 산업부문 지자체별 에너지사용량 비율 전망치 78

Table 3-25. 산업부문 지자체별 에너지사용량 전망치 78

Table 3-26. 2030년 산업부문 지자체별 에너지믹스 비율 82

Table 3-27. 가정ㆍ상업부문 지자체별 에너지사용량 비율 전망치 (2010~2030) 86

Table 3-28. 가정ㆍ상업부문 지자체별 에너지사용량 전망치 (2010~2030) 87

Table 3-29. 2030년 산업부문 지자체별 에너지믹스 비율 88

Table 3-30. 지자체별 자동차 대수 전망 (2010-2030) 92

Table 3-31. 도로수송부문 휘발유의 지자체별 비율 전망 (2010~2030) 95

Table 3-32. 도로수송부문 경유의 지자체별 비율 전망 (2010~2030) 97

Table 3-33. 도로수송부문 부탄의 지자체별 비율 전망 (2010~2030) 98

Table 3-34. 도로수송부문 도시가스의 지자체별 비율 전망 (2010~2030) 98

Table 3-35. 도로 이외 수송부문 연료 평균 원단위(2006-2010) 99

Table 3-36. 지자체별 도로부문 이외 경유 사용 비율 전망 (2010-2030) 100

Table 3-37. 지자체별 도로부문 이외 중유 사용 비율 전망 (2010-2030) 100

Table 3-38. 지자체별 도로부문 이외 항공유 사용 비율 전망 (2010-2030) 101

Table 3-39. 지자체별 도로부문 이외 전력 사용 비율 전망 (2010-2030) 101

Table 3-40. 지자체별 도로부문 이외 신재생 및 기타연료 사용 비율 전망 (2010-2030) 102

Table 3-41. 전력부문 지자체별 연료별 소비량 비율(2010~2030) 103

Table 4-1. The activities and penetration of powerplant sector in Seoul by technologies 106

Table 4-2. The weighted emission factors of powerplant in GAINS-Korea 107

Table 4-3. The activities and penetration of industry sector in Seoul by technologies 109

Table 4-4. Example of weighted emission factors of industry in GAINS-Korea 110

Table 4-5. The activities and penetration of domestic sector in Seoul by technologies 112

Table 4-6. The weighted emission factors of Domestic in GAINS-Korea 113

Table 4-7. The technology penetration of road transportation sector in Seoul by Euro standards 115

Table 4-8. Example of weighted emission factors of Road transportation in GAINS-Korea 116

Table 4-9. The weighted emission factors of non-road transportation in GAINS-Korea 118

Table 4-10. Example of the technology penetration of industry process in Gyeonggi 119

Table 4-11. Example of weighted emission factors of industry process in GAINS-Korea 120

Table 4-12. Example of weighted emission factors of industry process for VOC sector in GAINS-Korea 121

Table 4-13. Example of weighted emission factors of Agriculture in GAINS-Korea 122

Table 4-14. Air pollutants emissions in 2010 from CAPSS and GAINS-Korea(Unit : kt) 127

Table 4-15. Comparison of regional emissions in 2010 from CAPSS and GAINS-Korea 128

Table 4-16. 수도권 대기질 관리 특별대책 1단계_점/면 오염원 (2005~2014) 135

Table 4-17. 수도권 대기질 관리 특별대책 2단계_점/면 오염원 (2015~2024) 136

Table 4-18. 수도권 대기질 관리 특별대책 1단계_이동 오염원 (2005 ~2014) 137

Table 4-19. 수도권 대기질 관리 특별대책 2단계_이동 오염원 (2015~2024) 138

Table 4-20. IES(2010)의 감축수단 139

Table 4-21. GAINS 모형의 SO2 감축수단 및 감축 효율 140

Table 4-22. GAINS 모형의 고정오염원 NOx 감축수단 및 감축 효율 141

Table 4-23. GAINS 모형의 이동오염원 NOx 감축수단 및 감축 효율 142

Table 4-24. 발전 및 산업부문 PM 감축수단 및 PM 크기별 감축율 144

Table 4-25. 가정 부문 PM 감축수단 및 PM 크기별 감축율 144

Table 4-26. 농업, 건설, 폐기물 등 기타 배출원의 PM 감축수단 및 PM 크기별 감축율 145

Table 4-27. 수송 부문 도로 경유 차량의 PM 감축수단 및 감축율 145

Table 4-28. 수송 부문 비도로 경유 엔진의 PM 감축수단 및 감축율 146

Table 4-29. 수송 부문 점화엔진(spark ignition engines)의 PM 감축수단 및 감축율 147

Table 4-30. GAINS 모형의 VOC 감축수단의 제거효율 148

Table 4-31. 암모니아 감축 수단 및 감축효율 149

Table 4-32. Example of mapping table with GAINS-Korea Sector 151

Table 4-33. Example of policy mapping table with GAINS-Korea Sector and control Technology (1) 152

Table 4-34. Example of policy mapping table with GAINS-Korea Sector and control Technology (2) 153

Table 4-35. Example of policy mapping table with calculation of control efficiency in GAINS-Korea (1) 154

Table 4-36. Example of policy mapping table with calculation of control efficiency in GAINS-Korea (2) 155

Table 4-37. Example of policy mapping table with calculation of control efficiency in GAINS-Korea (3) 156

Table 4-38. Measures in the CLE and MFR scenarios for SO₂ 157

Table 4-39. Measures in the CLE and MFR scenarios for NOx 158

Table 4-40. Measures in the CLE and MFR scenarios for PM2.5 158

Table 4-41. 국제에너지기구(IEA)의 한국에너지부문 전망 자료 160

Table 4-42. Output provided by the TM5 calculation 171

Table 4-43. Model options applied in CAMx 181

그림목차

Fig. 2-1. Research cooperation system for GAINS-Korea project 21

Fig. 2-2. Schema of GAINS-Korea framework for the first year of research project 21

Fig. 3-1. Flowchart of GAINS-Korea to build baseyear emissions 25

Fig. 3-2. Flowchart of mapping process for Powerplant sector between CAPSS and GAINS-Korea 27

Fig. 3-3. Flowchart of mapping process for Domestic sector between CAPSS and GAINS-Korea 29

Fig. 3-4. Flowchart of mapping process for Industry sector between CAPSS and GAINS-Korea 32

Fig. 3-5. Flowchart of mapping process for mobile sector between CAPSS and GAINS-Korea 35

Fig. 3-6. Flowchart of mapping process for industry process sector between CAPSS and GAINS-Korea 39

Fig. 3-7. Flowchart of mapping process for VOC sector between CAPSS and GAINS-Korea 42

Fig. 3-8. Flowchart of mapping process for Agriculture sector between CAPSS and GAINS-Korea 44

Fig. 3-9. Surrogate to allocate emissions in Sejong city 48

Fig. 3-10. Emissions ratio of industrial combustion in CAPSS by GAINS sector 49

Fig. 3-11. CAPSS to GAINS allocation surrogate for industrial combustion boilers 50

Fig. 3-12. Flowchart to calculate activities and other inputs for Powerplant, Industry and Domestic sectors 55

Fig. 3-13. Flowchart to calculate activities and other input data for On-road mobile sector 61

Fig. 3-14. Flowchart to calculate activities and other input data for Non-road mobile sectors 64

Fig. 3-15. Flowchart to calculate activities and other input data of other sectors for GAINS-Korea 68

Fig. 3-16. 국내 대도시별 생산가능인구당 GRDP 추이 (1985-2010) 70

Fig. 3-17. 광역도의 생산가능인구당 GRDP 추이 (1985-2010) 71

Fig. 3-18. 국내 대도시별 GRDP 에너지 원단위 추이 (1990-2010) 75

Fig. 3-19. 광역도의 GRDP 에너지 원단위 추이 (1990-2010) 75

Fig. 3-20. 지자체별 에너지믹스 계산 문제의 구조 79

Fig. 3-21. 기준연도와 모델링 연도의 지자체 연료 비율 행렬 80

Fig. 3-22. 특별시ㆍ광역시의 일인당 에너지소비량 추이 (1990-2010) 84

Fig. 3-23. 광역도의 일인당 에너지소비량 추이 (1990-2010) 84

Fig. 3-24. 특별시ㆍ광역시의 자동차 대당 인구수 추이 (1990-2010) 90

Fig. 3-25. 광역도의 자동차 대당 인구수 추이 (1990-2010) 90

Fig. 3-26. 특별시ㆍ광역시의 자동차 대당 휘발유 소비 추이 (1990-2010) 93

Fig. 3-27. 광역도의 자동차 대당 휘발유 소비 추이 (1990-2010) 93

Fig. 3-28. 특별시ㆍ광역시의 자동차 대당 경유 소비 추이 (1994-2010) 95

Fig. 3-29. 광역도의 자동차 대당 경유 소비 추이 (1994-2010) 96

Fig. 4-1. Energy consumption of Power plant sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 105

Fig. 4-2. Energy consumption of Industry sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 108

Fig. 4-3. Energy consumption of Domestic sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 111

Fig. 4-4. Energy consumption of Road transportation sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 114

Fig. 4-5. Energy consumption of Non-road transportation sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 117

Fig. 4-6. Energy consumption of Industry process sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 119

Fig. 4-7. Energy consumption of VOC sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 121

Fig. 4-8. Energy consumption of Agriculture sector of GAINS-Korea for the base year (2010) 122

Fig. 4-9. Comparison of energy consumption between GAINS-Korea and Energy statistics 123

Fig. 4-10. Comparison of regional energy consumption between CAPSS and Energy statistics 124

Fig. 4-11. Comparison of energy consumption by regions and sectors between Energy Statistics and CAPSS 125

Fig. 4-12. Comparison of CO emissions classified by GAINS-Korea sectors between CAPSS and GAINS-Korea 129

Fig. 4-13. Comparison of NOx emissions classified by GAINS-Korea sectors between CAPSS and GAINS-Korea 130

Fig. 4-14. Comparison of SO2 emissions classified by GAINS-Korea sectors between CAPSS and GAINS-Korea 131

Fig. 4-15. Comparison of TSP emissions classified by GAINS-Korea sectors between CAPSS and GAINS-Korea 132

Fig. 4-16. Comparison of VOC emissions classified by GAINS-Korea sectors between CAPSS and GAINS-Korea 133

Fig. 4-17. Comparison of NH3 emissions classified by GAINS-Korea sectors between CAPSS and GAINS-Korea 133

Fig. 4-18. A schematic diagram for policy & control technology mapping procedure with GAINS model 150

Fig. 4-19. Example of User Interface of GAINS-Korea 163

Fig. 4-20. Map of the Korean Peninsular in GAINS-Korea 163

Fig. 4-21. An example of implementation of zoom regions in the TM5 model 166

Fig. 4-22. Example of source receptor relation in GAINS-Asia model 167

Fig. 4-23. Definitions of the Source Receptor (SR) Matrices and the Blame Matrices (source : Jerzy Bartnicki, 2000) 168

Fig. 4-24. An example of S-R Matrices for PM in GAINS-China 169

Fig. 4-25. An example of S-R Matrices for ozone in GAINS-China 170

Fig. 4-26. Definition of S. Korea administrative boundaries in GAINS model 172

Fig. 4-27. Definition of S. Korea 1st level administrative boundaries in this study 173

Fig. 4-28. Spatial distribution of modeling domains in this study 174

Fig. 4-29. Example of CMAQ/OPTM results(plot) 176

Fig. 4-30. Example of CMAQ/OPTM results(contribution) 176

Fig. 4-31. Example of source-receptor relationship for ozone during July 2009 177

Fig. 4-32. Example of spatial distribution of PEC and NO emissions from SMOKE-Asia modeling system 180

Fig. 4-33. Schematic diagram of the CAMx modeling system 182

Fig. 4-34. Spatial definition of source-Receptor region by gridded domain 183

Fig. 4-35. CAMx simulated concentrations from anthropogenic emissions to monthly average PM2.5 for Jan. 2005. (left panel: D1-54km domain, right panel : D2-18km domain) 184

Fig. 4-36. Contribution to monthly average PM2.5 concentrations from outside of S. Korea emissions for Jan. 2005 185

Fig. 4-37. Contribution to monthly average PM2.5 concentrations from large cities & Jeju emission for Jan. 2005 186

Fig. 4-38. Contribution to monthly average PM2.5 concentrations from provinces (Do) emission for Jan. 2005 188

Fig. 4-39. Scatter plot of monthly average PM10 for comparison between model estimated concentrations (MOD) and observation results (OBS) in each measurement stations 189

Fig. 4-40. Comparison of regional averaged and monthly averaged PM10 concentrations between model estimated (MOD) and observed (OBS) results for each regions 190

Fig. 4-41. Contributions from each representative countries to monthly average PM2.5 concentrations over South Korea during Jan. 2005 191

Fig. 4-42. Contributions to monthly average PM2.5 concentrations for each receptor region in South Korea during Jan. 2005 192

Fig. 4-43. Contributions from inside of South Korea regions to monthly average PM2.5 concentrations for each receptor region during Jan. 2005 193

Fig. 4-44. Contributions of fugitive dust from inside of South Korea regions to monthly average PM2.5 concentrations for each receptor region during Jan. 2005 194

Fig. 4-45. First version of PM2.5 S-R matrix for GAINS-Korea 195

Fig. 4-46. Example of PM2.5 concentrations over South Korea derived from GAINS-Korea model for the year 2005 196

Fig. 4-47. C-CHAMP의 과제 구성 201

Fig. 4-48. C-CHAMP의 구현 화면 202

Fig. 5-1. Example of register and login on GAINS model 205

Fig. 5-2. Example of display emissions on GAINS model 205

Fig. 5-3. Example of manage emission scenarios to create new scenario on GAINS model 206

Fig. 5-4. Example of main page for GAINS-Korea 207

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