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목차
요약문 3
I. 서론 17
II. 연구 내용 및 방법 18
1. 기본 연구 방향 18
2. 과업지시서 세부 연구 19
1장. 국내 배출량 실시간 변환 시스템 기반 구축 19
1절. 굴뚝 CleanSYS 측정결과를 이용한 점오염원 배출구별 배출량 및 시계열 분석 19
2절. 도로이동오염원 배출량(CAPSS) 기반 기상조건에 따른 배출량 변화를 추정할 수 있는 시간분배(Temporal allocation) 자료 구축 24
3절. 기상 예보장 및 위성 등을 이용한 면오염원(주택난방 등)배출량 및 시계열 분석 35
4절. 현업예보용 국내 배출량 공간 할당 Surrogate 개발 42
5절. 대형점오염원, 도로이동오염원 및 면오염원에 대한 실시간 배출량 변환 시스템 시험 구축 및 정확도 평가 45
2장. 국내 배출량 실시간 변환 시스템 기반 구축 46
1절. 국외 화력발전소 및 주택난방을 위한 화석연료 연소에 따른 배출특성 조사 46
2절. 기상 예보장 및 위성자료(영상 및 성분자료) 등을 이용한 배출량 시간변화 예측 시스템 설계 47
3절. 현업예보용 국외 배출량 공간 할당 Surrogate 개발 55
4절. 고농도 사례 시 국외 배출량 실시간 변환에 따른 예보정확도 검증 및 대기질 예보모델 시범 적용 59
5절. 실시간 예보를 위한 국제동향 파악 및 협력(공동연구 등) 추진 67
3장. 대기오염 사고 시 배출량 변화에 따른 국내 영향 예측 시스템 구축 76
1절. 화산폭발 등 대기오염 사고 발생 시 위성영상 및 관측자료 등을 이용하여 오염물질 연직구성 등을 고려한 배출량 예측 시스템 개발 76
2절. 단시간에 국내 영향 예측이 가능한 예보지원 모델(STOPS 2.0) 구축 및 이관 88
3절. 예보지원 모델을 이용한 고농도 사례에 대한 영향예측 결과분석 및 검증 103
4절. 사고시 STOPS를 예보에 활용하기 위한 국제협력(공동연구 등) 추진 114
4장. 국내ㆍ외 실시간 현실을 반영하는 대화형 모델링 시스템 기반 구축 115
1절. 국내ㆍ외 실시간 배출량 변환 시스템의 호환성 및 예보정확도 평가 115
2절. 현업예보 시스템 개편을 고려한 실시간(In-line) 대화형(기상→배출량→대기질) 모델링 인터페이스 개발 및 시스템 기반 구축 119
III. 결론 120
IV. 기대성과 및 활용방안 125
V. 향후연구 126
VI. 연구추진계획 및 일정 127
VII. 참고문헌 128
〈Table 1-1〉 사용된 국토부 교통량 정보제공 시스템 교통량 자료 25
〈Table 1-2〉 현업예보용 배출량 공간할당 대리인자 42
〈Table 1-3〉 신규 공간할당 대리인자 43
〈Table 2-1〉 기존, 업데이트된, 그리고 새로운 공간할당 Surrogates 56
〈Table 2-2〉 2010년 기준 MSW 시설의 배출량 69
〈Table 2-3〉 중국 제 13차 5개년 계획에 따른 폐기물 소각량 예측치 69
〈Table 2-4〉 CMAQ모델과 관측값의 일 평균 질산염 농도 비교 71
〈Table 2-5〉 배출량 보정에 따른 오존 모의능력 통계 값 변화 74
〈Table 3-1〉 Quick fire emission dataset(QFED) 세부사항 77
〈Table 3-2〉 WRF 모델링을 위한 세부 설정 90
〈Table 3-3〉 CMAQ 모델링을 위한 세부 설정 91
〈Table 3-4〉 토지 피복 분류별 모델 평균 마찰속도 및 황사 모듈 임계 마찰속도 95
〈Table 3-5〉 CB05-AERO6 화학 메커니즘에 사용되는 미세먼지 세부 화학종별 분배 비율 100
〈Fig 1-1〉 CleanSYS 사업장 등록번호별 오염물질 및 보정항목별 시계열 자료 예제 21
〈Fig 1-2〉 사업장 등록별 굴뚝별 월별 시계열 자료 예제 22
〈Fig 1-3〉 사업장 등록별 굴뚝별 주별 시계열 자료 예제 23
〈Fig 1-4〉 사업장 등록별 굴뚝별 일별 시계열 자료 예제 24
〈Fig 1-5〉 CAPSS와 EPA NEI간의 이동오염원 월별 시계열 (Monthly Temporal Profiles) 자료 비교 26
〈Fig 1-6〉 CAPSS와 EPA NEI간의 이동오염원 주별 시계열 (Weekly Temporal Profiles) 자료 비교 26
〈Fig 1-7〉 CAPSS와 EPA NEI간의 이동오염원 시간별 시계열 (Diurnal Temporal Profiles)자료 비교 27
〈Fig 1-8〉 한국 전 지역별 차종 분포도 (고속도로+일반국도) 27
〈Fig 1-9〉 차종별 월별 시계열 자료 29
〈Fig 1-10〉 지역별 주별 시계열 자료 29
〈Fig 1-11〉 차종별 주별 시계열 자료 30
〈Fig 1-12〉 도로별 주중/주말 시간별 시계열 자료 30
〈Fig 1-13〉 MOVES 2014-NOx 일 배출량 (SMOKE-MOVES:대기온도 기여; MOVES: 온도 배제) 32
〈Fig 1-14〉 기상변화가 대기질 모델링에 영향을 미치는 민감도 분석 결과 32
〈Fig 1-15〉 온도 변화에 따른 MOVES TOG, NOx, PM2.5과 NH3 배출계수 변화 33
〈Fig 1-16〉 온도 변화를 고려한 이동오염원용 월별 시계열 자료 34
〈Fig 1-17〉 온도 변화를 감안한 이동오염원용 도로별 주중/주말 일별 시계열 자료 35
〈Fig 1-18〉 연료별 NIER 주택난방용 월별 시계열 자료 36
〈Fig 1-19〉 주택난방용 지역별 월별 시계열 자료 37
〈Fig 1-20〉 연료별 NIER 주택난방용 주별 시계열 자료 38
〈Fig 1-21〉 지역별 주택난방용 주별 시계열 자료 38
〈Fig 1-22〉 NIER 주택난방 일별 시계열 자료 39
〈Fig 1-23〉 EPA 주택난방 일별 시계열 자료 39
〈Fig 1-24〉 NIER 축산용 월별 시계열 자료 40
〈Fig 1-25〉 축산업종 거름 오염원용 지역별 월별 시계열 자료 41
〈Fig 1-26〉 축산업종 거름용 일별 시계열 자료 41
〈Fig 1-27〉 공간할당계수 작성 흐름도 43
〈Fig 1-28〉 신규 대리인자 공간 분포 예시 44
〈Fig 2-1〉 현업 예보에 사용되는 INTEX-B 2006의 SCC 종류 및 시간할당 레퍼런스 번호 46
〈Fig 2-2〉 현업 예보에 사용되는 INTEX-B 2006의 발전시설 관련 SCC의 월간 배출량 변화 프로파일 47
〈Fig 2-3〉 기상이 반영된 배출량 보정 시스템 설계를 위한 연구 접근 방법 48
〈Fig 2-4〉 예보시스템의 모델 분류별, 지역별 NO2 농도 모사 및 관측자료 비교 48
〈Fig 2-5〉 위성을 통한 관측된 NO2 VCD와 예보모델을 통해 모의된 NO2 VCD 차이 비교 49
〈Fig 2-6〉 수도권 집중 측정소 기준 월평균 질산염 모사 농도 및 관측농도 50
〈Fig 2-7〉 NO2 VCD의 위성 관측과 모사값의 비율을 이용한 NO2 배출량 보정 계수 공간분포 (a: 2월, b: 5월) 50
〈Fig 2-8〉 지역적인 기상 차이를 고려한 배출량 생성 시스템 51
〈Fig 2-9〉 기상 및 미세먼지의 지역적 차이 52
〈Fig 2-10〉 자연배출량에 정확도 향상을 위한 LAI & FPAR 개선 53
〈Fig 2-11〉 기상 예보장 및 위성자료 등을 이용한 배출량 시간 변화 예측 시스템 설계 54
〈Fig 2-12〉 MODIS기반 (#11) 과 SEDAC GPW기반 (#20) 도심인구 대리인자 공간분포 비교 57
〈Fig 2-13〉 최신화된 대리인자의 기존 대리인자와 공간분포 비교 (Old - New) 58
〈Fig 2-14〉 신규 대리인자 공간분포 (#12 과 #21) 59
〈Fig 2-15〉 질소산화물 지표 관측농도 및 배출량 보정 전후의 예보 모사 결과 비교 (a;서울, b; 강원) 60
〈Fig 2-16〉 오존 지표 관측농도 및 배출량 보정 전후의 예보 모사 결과 비교 (a; 서울, b;강원) 61
〈Fig 2-17〉 수도권 집중 측정소 기준 초미세먼지 관측농도 및 배출량 보정 전후의 예보 모사 결과 비교 62
〈Fig 2-18〉 배출량 보정에 따른 질산염 농도 월평균 농도 변화(a: 2월, b: 5월, c: 수도권 지역 평균) 63
〈Fig 2-19〉 수도권 집중 측정소 기준 배출량 보정에 따른 질산염 농도 변화 시계열(a: 2월 초, b: 2월 중순) 64
〈Fig 2-20〉 질산염 1시간 평균농도 변화 기본모사 - 배출량 수정 후 모사 65
〈Fig 2-21〉 질소산화물 외 모든 배출량 삭감에 따른 효과 66
〈Fig 2-22〉 중국의 생활폐기물 발생량과 처리 현황 및 소각처리를 이용한 재생에너지 생산에 따른 대기 오염물 배출 전망 68
〈Fig 2-23〉 비료 사용으로 인해 발생되는 NH3 배출량의 비교 70
〈Fig 2-24〉 기본모사 및 bidirectional exchange 적용에 따른 지표 암모니아 농도 비교 72
〈Fig 2-25〉 미국의 장기간 NOx 농도 변화 추이 73
〈Fig 2-26〉 BAU와 recession scenario에서의 NOx 배출량의 변화 비교 75
〈Fig 3-1〉 위성 및 관측자료를 이용한 배출량 예측 시스템 흐름도 76
〈Fig 3-2〉 산불 배출량의 대기질 모델 입력용 배출량 변환 과정 78
〈Fig 3-3〉 7월 17일 산불 배출 관측 및 배출량 입력자료에 구현된 산불 배출량 비교 79
〈Fig 3-4〉 7월 25일 산불 배출 관측 및 배출량 입력자료에 구현된 산불 배출량 비교 80
〈Fig 3-5〉 예보시스템의 모델 분류별, 지역별 NO2 농도 모사 및 관측자료 비교 81
〈Fig 3-6〉 CMAQ v5.0.2 모델에 포함된 In-line windblown dust module에서 사용된 배출량 플럭스 산정식 82
〈Fig 3-7〉 MODIS International Geosphere-Biosphere Programme(IGBP) land cover data 83
〈Fig 3-8〉 대상기간 재비산 먼지의 일평균 배출량 (2015년 2월 1일 ~ 28일) 83
〈Fig 3-9〉 재비산먼지 배출량 적용 전후 PM10 농도 모의 시계열 84
〈Fig 3-10〉 예보시스템의 모델 분류별, 지역별 NO2 농도 모사 및 관측자료 비교 84
〈Fig 3-11〉 대기오염 사고 발생 시 현업 예보와 연계된 인위적ㆍ 자연적 배출량 적용 체계 85
〈Fig 3-12〉 현업 예보와 연계된 인위적 사고사례 적용 예시 86
〈Fig 3-13〉 CAMx.in 파일 생성을 위한 Python Tool 개발 예시 87
〈Fig 3-14〉 PNC를 활용한 Emergency Emission 자료 생성 예시 87
〈Fig 3-15〉 CMAQ(v5.0.2)-STOPS(v2.0) 모델링 시스템의 모델 구성도 88
〈Fig 3-16〉 WRF, CMAQ 및 STOPS 모델링 도메인 89
〈Fig 3-17〉 CMAQ과 STOPS의 PM10 모의 결과 비교 (2015년 2월 22-24) 92
〈Fig 3-18〉 CMAQ 및 STOPS 모의 결과 검증에 활용된 20개 대기질 측정망 분포 93
〈Fig 3-19〉 CMAQ과 관측값의 PM10 농도 시계열 비교 (2015년 2월) 94
〈Fig 3-20〉 CMAQ v5.0.2 모델에 포함된 In-line windblown dust module에서 사용된 배출량 플럭스 산정식 94
〈Fig 3-21〉 STOPS와 위성 관측자료를 활용한 실시간 예보장 재생산 절차 96
〈Fig 3-22〉 2015년 2월 21-22일의 한반도 주변 GOCI AOD (550 nm) 분포 97
〈Fig 3-23〉 GOCI 관측 자료 (좌) 및 CMAQ을 통해 산출된 AOD (우) 분포 비교 (2015년 2월 22일, 10시 30분) 98
〈Fig 3-24〉 CMAQ 수치모의에 사용된 기본 조대입자 배출량 (좌)과 GOCI AOD 자료를 이용하여 보정된 배출량 (우) 100
〈Fig 3-25〉 CMAQ 및 STOPS 모델링을 통해 모의 된 한반도 주변의 PM10 수평 농도 분포 (2015년 2월 22일) 102
〈Fig 3-26〉 CMAQ 및 STOPS 모델링을 통해 모의 된 PM10 시계열 변화 (2015년 2월 22일) 103
〈Fig 3-27〉 GOCI AOD 자료 (2015년 2월 22일 16시 30분)와 STOPS 예보 결과(2015년 2월 22일 16시)의 비교 104
〈Fig 3-28〉 2015년 2월 22일 13:44분에 관측된 CALIOP 라이다 자료의 공간 범위(녹색 실선) 105
〈Fig 3-29〉 STOPS 예보 결과와의 비교에 사용한 CALIOP 라이다 관측 자료 범위(A-B) 106
〈Fig 3-30〉 CALIOP 라이다에서 관측된 (2015년 2월 22일 13시 44분) 동중국 일부 지역의 (〈Fig 3-29〉의 A-B) 연직 후방산란신호값 분포 107
〈Fig 3-31〉 CALIOP 후방산란신호 자료의 에어로졸 카테고리별 분류 107
〈Fig 3-32〉 CMAQ 및 STOPS 모델을 이용한 PM10 예보 결과 (지표면 고도) 108
〈Fig 3-33〉 CMAQ 및 STOPS 모델을 이용한 PM10 예보 결과 (고도별) 109
〈Fig 3-34〉 보정배출량의 배출 지속시간 변화에 따른 STOPS PM10 모의 결과 변화 (배출지속시간=1시간) 111
〈Fig 3-35〉 보정배출량의 배출 지속시간 변화에 따른 STOPS PM10 모의 결과 변화 (배출지속시간=6, 12, 24시간) 112
〈Fig 4-1〉 면 오염원 암모니아 배출량 월별 시간할당 계수 변경 전후 PM10 모사 결과 비교 시계열 115
〈Fig 4-2〉 면 오염원 암모니아 배출량 월별 시간할당 계수 변경 전후 PM10 모사 결과 비교 산포도 116
〈Fig 4-3〉 면 오염원 암모니아 배출량 월별 시간할당 계수 변경 전후 암모니아 모사 결과 비교 시계열 116
〈Fig 4-4〉 면 오염원 암모니아 배출량 월별 시간할당 계수 변경 전후 Sulfate/Nitrate/Ammonium 모사 결과 비교 117
〈Fig 4-5〉 이동오염원 월별 활동도 변경에 따른 O3 & PM10 모의결과 비교 118
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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