본 연구는 도시의 오염원으로부터 발생하는 대기오염물질은 도시의 속성 값과 깊은 연관이 있을 것이라는 점에 착안하여 진행되었다.
경계의 의미가 없이 이동하고 유동적으로 변화하는 대기오염물질의 특성으로 인해 정확한 측정과 예측에 어려움이 있지만, 대기 흐름에 따라 이동하기 때문에 대기흐름에 영향을 미치는 지형요소에 따라 이동에 제한이 발생할 것이라는 가설을 가지고 연구를 진행하였다.
이러한 가설에 따라 도시의 지형요소들을 고려하여 한 개의 측정소를 기준으로 주변 대기의 이동범위를 의미하는 영향권을 설정하였다. 이 과정에서 이론적 공간데이터를 측정하기 위한 표준 단위를 제시하여 최적입지를 선정하였는데, 이는 표준 단위를 활용한 최적 입지 선정 과정이 타 대도시에도 적용 및 운영 가능한 대기오염측정망 최적입지 선정 모델의 기반이 될 수 있음에 본 연구의 의의를 둔다.
대기질 개선을 위한 연구와 효과적인 대기정책 수립을 위해서는 대기오염 정도에 대한 정확한 측정과 측정값에 대한 자료관리가 중요하며, 정확한 측정값 수집을 위해서는 측정소의 입지선정이 가장 기본 사항이 된다. 측정소의 입지는 한 개의 측정소가 주변 지역의 대기 오염도를 대표할 수 있는 장소로 선정해야 한다. 특히 측정소는 설치비용이 크며, 이동 및 변경이 자유롭지 못하고, 설치 후 지속적인 운영·관리가 필요하기 때문에 설치에 대한 신뢰성 있는 근거와 의사결정에 대한 타당성이 요구된다.
신뢰성 있는 근거를 위해 수집된 자료의 구축과 가공 과정을 체계화하여 제시하고, 다양한 공간분석 방법을 비교하여 현 상태에 적합한 공간분석 방법을 선정하였다.
분석에 활용하기 위한 현황자료를 구축하기 위해 GIS를 활용하여 대상지와 측정소가 위치하고 있는 대상지점을 분석하고 데이터화 하였다. 또한 측정소별 미세먼지 농도값을 데이터화하여 분석에 활용할 수 있도록 가공하였다. GIS를 활용한 RBF 보간법을 통해 대기오염측정망에서 측정된 미세먼지 농도값으로 서울시 전역에 해당하는 미관측 지점에 대한 농도값을 예측하고, 미세먼지 농도지도를 제작하였다. 미세먼지 농도지도를 분석에 활용할 수 있도록 가공하는 과정에 ArcGIS의 스플라인(Spline), 재분류(Reclassify), 래스터의 폴리곤화(Raster to Polygon), 공간 결합(Spatial Join) 기능을 사용했고, ArcGIS 파이썬(Python) 기능을 활용하여 많은 양의 데이터를 다중 작업하였다.
구축된 현황자료를 활용하여 분석을 실시하였다. 분석 과정은 설계, 수행 그리고 결과 도출의 세단계로 나누어 진행하였다. 설계 단계에서는 전체 분석의 기반이 되는 대기오염측정망의 영향권과 기준단위를 설정하고, 평가 요인을 도출하였다. 분석 수행 단계에서는 영향권의 내부 구조를 도시요인별로 평가하고, 대기 농도값과 중첩 분석을 통해 대기오염측정망의 최적 입지 후보지를 도출하였다. 마지막 결론 도출 단계에서는 도출된 최적 입지 후보지에 대해 재검토하고 선정된 지점을 설명하였다.
미세먼지 농도값 분석을 통해 추출된 고농도군 15개 지역과 대기오염측정망의 영향권별 도시요소 평가 결과 후보지로 선정된 강서구, 구로구, 마포구, 양천구, 종로구, 중랑구 지역을 중첩 분석하여 최종 5군데의 후보예정지를 선정하였다. 후보예정지는 A, B, C, D, E 로 구분하였다. A지역은 강서구와 양천구 일대로 총 헥사곤 48개에 해당하며 가장 넓은 지역으로 나타난다. B지역은 총 헥사곤 7개에 해당하며 서대문, 마포구, 영등포구 측정소 영향권의 경계부분에 해당한다. C지역은 구로구와 양천구 측정소 영향권의 경계에 해당하는 지역이고, 총 헥사곤 수는 22개이다. D지역은 종로구 측정소 영향권에 해당하며, 총 헥사곤 수는 18개이다. E지역은 노원구 영향권의 경계부분에 해당하는 지역으로 총 헥사곤 수는 5개이며, 인근 측정소와 가장 먼 거리에 위치해 있다. 다섯 개의 예비후보지 중 A, D지역에는 측정소가 1개씩 위치하고, B, C, E지역에는 존재하지 않는다. A지역은 총 면적 41.57㎢로 영향권의 평균 면적 27.71㎢를 넘기 때문에 측정소가 1개 이상 필요하다. 그러나 D지역의 면적은 15.59㎢로 평균 면적보다 작기 때문에 측정소가 1개 이상 필요하지 않는다. 그러므로 측정소가 위치하지 않는 B, C, E지역과 A지역을 포함하여 총 4군데의 지점이 최종 입지 후보지로 선정되었으며, 그 위치는 가양대교 교차로 인근, 성산대로북단 인근, 신내역 인근, 구로역 인근에 해당한다.
최종 입지 후보지로 선정된 지점에 대해 검토하고 도출된 결과를 통해 서울시 대기오염측정망의 입지 적합성과 형평성을 분석하였다. 기존 대기오염측정망 입지의 비효율적인 영역을 도출하고, 추가 설치 지역 제안하였다. 본 연구는 분석과정에서 대기질에 부정적인 영향을 주는 인구밀도, 도로율, 시가화 지역 비율, 주거·공업·상업지역 비율 등에 대한 요인들 위주의 분석을 하였으나, 도시의 녹지율, 수변환경, 미세먼지 저감 시설 등 긍정적인 요인에 대한 분석을 통해 대기질 개선을 위한 연구가 진행될 수 있도록 하여야 한다.

핵심용어 : U-City, 미세먼지, 대기오염측정망, GIS공간분석, 공간보간