대기경계층연구실

대기경계층 연구실에서는 무엇을 연구하는가?

    

    

한-미 협력 국내 대기질 공동 조사연구(KORUS-AQ) 및 분석

    

한국 미세먼지의 경우 중국 등의 외부요인과 내부 배출량 기여율이 공존하여 그 원인을 규명하기에 매우 까다로운 지역이다. 이러한 배경에서 국립환경과학원 (NIER)과 미국항공우주국 (NASA)은 한국의 대기질에 대한 현장 조사를 수행하기 위해, 다수의 측정 및 모델링 전문가를 초청하여 ‘한-미 협력 국내 대기질 공동 조사연구(KORUS-AQ)’를 위한 대규모 연구단을 구성하고 2016년 현장관측을 수행하였다. 본 연구의 가장 핵심적인 목표는, 한국의 대기질 악화에 영향을 미치는 원인들을 정확히 파악하는 것이다. KORUS‐AQ 연구단은 2016년 5월부터 6월 초까지 항공기, 지상 관측소, 선상에서 관측을 수행하였다. 관측에는 기상 및 대기질 모델 예보 결과를 활용하였는데, 역으로 해당 모델들의 성과(Performance)를 평가하는데 관측결과를 사용하였다. 이는 KORUS‐AQ 데이터 분석의 일환으로서 계속 진행 중이다.

KORUS‐AQ 캠페인을 봄철로 정한 것은, 고종도 미세먼지 및 오존 두 가지의 오염물질의 발생 원인 규명 뿐만 아니라 대기질 기준을 얼마나 초과하는지 연구할 필요가 있었으며, KORUS‐AQ 는 오존과 PM2.5 의 전구 물질에 대한 상세한 관측 외에도 다양한 오염원 (예: 운송, 발전, 산업) 의 복잡한 화학 작용과 영향에 대한 심도 있는 분석을 진행함으로써, 한국이 오염물질 배출 저감 및 대기질 개선을 위한 최선의 방법을 도출하고 국내 규제만으로도 달성할 수 있는 목표를 설정할 수 있도록 필요한 정보를 제공하고자 하였다

‘한-미 협력 국내 대기질 공동 조사연구(KORUS-AQ)’는 지상·해상·항공·위성 등을 종합적으로 측정하여 한반도 전역에서 이뤄진 대기질 공동 연구로, 캠페인 기간인 2016년 5월 1일부터 6월 12일 중 NASA의 ‘하늘을 나는 대기환경 실험실’로 불리는 연구용 항공기 ‘DC-8’과 함께 400여 명의 NASA 등 미국 연구진과 국내 연구진이 대거 참가해 실시됐다. 제임스 크로퍼드 NASA 책임연구원에 따르면 “NASA가 다른 나라에 가서 현지 과학자들과 협업하는 것은 이번이 처음“이라고 하였다. 부산대 대기환경과학과 대기환경모델링 연구실의 연구진 또한 미국 항공우주국(NASA·나사)이 공동 수행한 KORUS-AQ사업에 뛰어들어, WRF-Chem 모델을 이용하여 항공기 DC-8의 진로를 모델링을 통해 예측하여 캠페인에 주도적으로 기여하였으며, 당해 미국 NASA로부터 공동연구 팀우수상(NASA Group Achievement Award)을 수상하였다. ('PNU포커스' 관련기사 - click)

. 부산대 대기환경과학과 대기환경모델링 연구실의 교수 및 석·박사 연구원들(이효정·조현영·박신영·조유진·이종재·강정언)은 KORUS-AQ 캠페인 기간에 주 캠프인 미군 오산비행장에 입소해 한국 측의 DC-8 비행기 관측 경로 모델링 결과를 매일 브리핑하고, NASA DC-8 항공기 관측항로결정 및 측정결과를 활용한 분석 연구에 참여하였다. 미국 측에서는 이번 연구에 NASA를 포함해 해양대기청(NOAA), 국립대기연구센터(NCAR) 등 국립기관과 하버드대, 캘리포니아 공대 등 24개 연구기관이 참여했고, 국내에서는 국립환경과학원을 포함한 다수의 측정 연구팀과 모델링 연구에 부산대·서울대·건국대·아주대·GIST 연구진이 참여했다.

(NASA DC-8항공기 및 주요 경로 및 일정)

    

KORUS-AQ 공동 연구는 미세먼지와 스모그 등 대기오염 예보의 정확도를 높이고 우리나라 대기오염 현상을 규명하는 데 유용한 과학기반자료로 활용되고 있다. 국립환경과학원도 NASA와의 대기질 공동 조사를 통해 미세먼지 예보 정확도 향상 및 대기오염 현상 규명에 박차를 가할 수 있을 것이다. 캠페인 기간 현장에서의 대기환경모델링 연구진에 의한 WRF-Chem 모델링 활용 연구를 몇 가지 사례 참조 (아래)

    

그림의 (상, 좌): WRF-Chem 예측 모델링 구성; (상, 우) KORUS-AQ 선행 연구인 MAPS-2015년 수행한 King-Air 경로, (하, 좌)KORUS-AQ 기간에 WRF-Chem으로 예측한 모델링 결과 (외부 유입 우세 사례), (하, 우) KORUS-AQ 기간에 WRF-Chem으로 예측한 모델링 결과 (자체 배출량 우세 사례)

    

한국의 연구 커뮤니티는 중국 과학자들과의 협력 연구를 진행할 수 있는 좋은 상황에 있으며, 이를 통해 장기적 관점에서 미세먼지의 이동을 보다 확실히 파악할 수 있을 것이다. 이러한 협력 연구는 국립환경과학원과 중국과학원 간의 공동 연구의 확대, 또는 LTP나 NEASPEC와 같은 한국 주도의 대기질 연구 사업 형태로 추진할 수 있을 것이다.