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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김민중
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 명지대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2019
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습식침적과 건식침적은 대기 오염물질이 제거되는 대표적인 기작이다. 이 중 습식침적은 건식침적에 비해 대기 중 오염물질을 비교적 짧은 시간에 많은 양을 제거하는 것으로 알려져 있다. 지금까지의 상세규모 대기질 모델링 연구에서는 대기질의 화학과정과 수송에만 주로 초점이 있었을 뿐, 침적과정에 대해서는 연구가 거의 진행되지 않았다. 특히 습식침적의 중요성은 일찍부터 알려져 있었음에도 습식침적 과정의 복잡함과 상세규모 모형의 한계로 인해 건식침적만을 일부에서 고려하였을 뿐 습식침적은 어떠한 연구에서도 고려되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 기존의 3차원 전산유체역학 대기화학모형(CFD-Chem)에 습식침적 모듈을 접합하여 상세규모 도시에서의 무기 에어로졸의 습식침적 영향을 파악하였다.
모델에서는 기존의 Global Modeling Initiative(GMI)스킴을 개선하여 상세규모 모의에 적합한 습식침적 모델을 개발하였고, 상세규모 도심지역에 영향을 끼치는 구름 아래 세정(Washout)과정의 기여도를 관측 캠페인과 비교·검증하였다. 도심에서의 Washout의 기여도를 분석한 결과, 이론을 기반으로 한 세정 계수(WSC: Wet Scavenging Coefficient)을 적용한 결과 값이 관측에 비해 과소모의함을 확인하였다. 이는 기존의 이론값을 기반으로 한 세정 계수는 관측 결과를 기반으로 한 세정 계수 보다 낮으며, 여러 대기화학모형의 Washout 프로세스가 과소모의 되었을 가능성이 있음을 암시한다. 따라서 본 연구에서는 관측된 Washout 기여도와 WSC의 선형 회귀분석을 통해 모델에 적절한 WSC를 산출하였다. 산출한 WSC는 다른 관측 캠페인에 적용했을 때의 기존의 세정 계수를 사용한 결과 보다 더 많은 침적량이 발생하여 개선된 결과를 확인할 수 있었다.
최종적으로 산출한 세정 계수 값을 강한 강수가 발생한 케이스에 적용하여 도심지역 무기 에어로졸 습식침적 영향을 파악하였다. 무기 에어로졸의 습식침적은 질산염, 암모늄염, 황산염 순으로 질산염이 가장 큰 습식침적 효과를 나타냈으며, 도심지역의 복잡한 지역에 따른 대기 정체구간에서 습식침적 효과가 크게 나타났다. 화학종 별 평균 농도 감소비율은 질산염 11.3%, 암모늄염 : 7.4%, 황산염 : 7.1%로 농도에 큰 영향을 미쳤으며, 도심지역에서의 무기 에어로졸 농도모의에서 습식침적의 중요성을 확인하였다.
모델에서는 기존의 Global Modeling Initiative(GMI)스킴을 개선하여 상세규모 모의에 적합한 습식침적 모델을 개발하였고, 상세규모 도심지역에 영향을 끼치는 구름 아래 세정(Washout)과정의 기여도를 관측 캠페인과 비교·검증하였다. 도심에서의 Washout의 기여도를 분석한 결과, 이론을 기반으로 한 세정 계수(WSC: Wet Scavenging Coefficient)을 적용한 결과 값이 관측에 비해 과소모의함을 확인하였다. 이는 기존의 이론값을 기반으로 한 세정 계수는 관측 결과를 기반으로 한 세정 계수 보다 낮으며, 여러 대기화학모형의 Washout 프로세스가 과소모의 되었을 가능성이 있음을 암시한다. 따라서 본 연구에서는 관측된 Washout 기여도와 WSC의 선형 회귀분석을 통해 모델에 적절한 WSC를 산출하였다. 산출한 WSC는 다른 관측 캠페인에 적용했을 때의 기존의 세정 계수를 사용한 결과 보다 더 많은 침적량이 발생하여 개선된 결과를 확인할 수 있었다.
최종적으로 산출한 세정 계수 값을 강한 강수가 발생한 케이스에 적용하여 도심지역 무기 에어로졸 습식침적 영향을 파악하였다. 무기 에어로졸의 습식침적은 질산염, 암모늄염, 황산염 순으로 질산염이 가장 큰 습식침적 효과를 나타냈으며, 도심지역의 복잡한 지역에 따른 대기 정체구간에서 습식침적 효과가 크게 나타났다. 화학종 별 평균 농도 감소비율은 질산염 11.3%, 암모늄염 : 7.4%, 황산염 : 7.1%로 농도에 큰 영향을 미쳤으며, 도심지역에서의 무기 에어로졸 농도모의에서 습식침적의 중요성을 확인하였다.
목차
그림목차 ⅲ표목차 ⅴ국문초록 ⅵ제 1 장 서론 11.1 연구 배경 및 목적 1제 2 장 모델 및 자료 42.1 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics) 42.1.1 전산유체역학(CFD) 개요 42.1.2 CFD 모델의 개요 62.1.3 CFD 모델을 활용한 선행 연구 72.1.4 전산유체역학 대기화학(CFD-Chem) 모형 설명 82.2 습식침적 모형 개발 92.2.1 습식침적 개요 92.2.2 습식침적 프로세스 112.2.3 입자상 물질의 습식침적 142.2.4 모델에 적용한 습식침적 스킴 172.3 모델 설정 212.3.1 대기질 모델링 개요 212.3.1.1 도메인 및 배출량 자료 설정 212.3.1.2 기상조건 및 경계조건 자료 설정 222.3.2 기여도 검증에서의 모의 조건 232.3.3 침적량 검증에서의 모의 조건 252.3.4 불광동 도심지역에서의 모의 조건 262.4.1.1 다중 스케일 결합 모델 262.4.1.2 모의 조건 272.4 관측 자료 292.4.1 베이징 도심지역 관측 자료 292.4.2 미국 Cannan Valley 지역 관측 자료 31제 3 장 모델 검증 323.1 Washout 기여도 검증 323.1.1 세정계수(WSC)에 따른 Washout 기여도 결과 323.1.2 기상조건에 따른 Washout 기여도 모의 결과 분석 363.2 WSC 산출 383.3 침적량 검증 41제 4 장 도심에서의 습식침적 영향 파악 434.1 불광동 도심지역 농도 분포 434.2 침적량 분포 464.3 풍향에 따른 농도 감소 비율 47제 5 장 결론 49참고문헌 50Abstract 58
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