서울시 대기 중 PM10과 PM2.5내의 탄소성 입자의 계절적, 사례별 및 장거리 이동 특성 파악

Abstract

탄소성 입자는 대기 미세먼지(PM10)의 20 - 40% 정도를 차지하고 있고, PM2.5에서는 최고 70%까지 구성되어 있는 주요 성분이다. 이러한 탄소성 입자는 시정 감소, 광학적 영향 그리고 인체에 악영향을 미치지만, 현재까지 탄소성 입자는 미세먼지를 구성하는 다른 오염물질들에 비해 분석에 의 불확실성이 높아 이들에 대한 특성 파악이 잘 이루어지지 않은 상태이다. 현재 탄소성 입자는 분석조건 정의에 따라 원소탄소(EC)와 유기탄소(OC)로 구분한다. 그리고 유기탄소는 직접 배출되는 1차 유기탄소(POC)와 대기 중에서 반응으로 생성되는 2차 유기탄소(SOC)로 분리된다. 본 연구에서는 2010년 4월부터 2011년 4월까지 서울대학교 보건대학원 옥상에서 채취한 탄소성 입자의 크기별(PM10, PM2.5), 계절별 그리고 사례별 특성을 파악하였다. 또한 2003년 3월부터 2007년 2월까지의 PM2.5의 측정자료로 계절별, 사례별 특성을 비교하고자 하였다. 그리고 장거리 이동영향을 알아보고 탄소성 입자의 가능 오염원 위치 정보를 파악하고자 하였다. PM10에서 OC의 평균 농도는 10.6±5.03 ㎍ m-3 이며, EC의 평균 농도는 2.10±0.93 ㎍ m-3이었다. 또한 PM2.5에서의 OC와 EC의 평균 농도는 각각 8.76±4.75 ㎍ m-3, 1.67±0.78 ㎍ m-3 이었다. OC 농도에서 PM2.5가 PM10의 약 82.5%를 차지하고 있었으며, EC 농도에서는 79.5%를 차지했다. 따라서 OC와 EC에 있어서 인위적인 오염에 의한 영향이 많은 것으로 사료된다. 계절별로 OC와 EC의 평균 농도는 가을과 겨울이 봄과 여름보다 더 높게 나타났다. POC와 SOC 농도 또한 가을과 겨울에 높은 농도를 보였다. 이는 가을과 겨울 화석연료의 연소에 의한 영향으로 사료된다. 사례는 황사를 포함하여 스모그가 발생한 날(smog event)과 스모그가 발생하지 않은 날(non-smog event)로 구분하였다. 그리고 OC와 EC, POC와 SOC 모두 non-smog event 보다 smog event일 때 농도가 더 높게 나타났다. Smog event가 발생한 날을 HYSPLIT 4를 이용하여 5일 동안의 역괘도 분석을 수행한 결과, 중국 공업지역을 거치면서 장시간 체류하는 형태를 보였을 때 탄소성 입자의 농도가 높은 것으로 나타났다. 탄소성 입자는 모두 장거리 이동이 가능한 물질이므로 PSCF를 이용하여 탄소성 입자 성분들의 가능한 오염원 지역을 파악하였다. 그 결과 몽골 사막지역과 중국의 주요 공업지역이 주 오염원 가능 지역으로 추정되었다. 또한 국내의 서쪽에 위치한 발전소가 있는 지역과 북한의 함경 남도 지역도 오염원 가능 지역으로 나타났다.