미세먼지 문제는 전 지구적으로 해결해야 할 중요한 환경 문제로 인식되고 있다. 특히 우리나라는 OECD 국가 중 최악 수준의 미세먼지 농도가 발생하고 있어서 이는 시민들의 건강권 침해와 사회·경제적 피해로 이어지고 있다. 미세먼지 문제를 해결하여 시민들이 쾌적한 주거환경을 온전히 누리기 위해서는 미세먼지 측정 장소의 신뢰성 문제 및 일부 지역에 한정되어있는 미세먼지 측정 시스템 환경에서 벗어나야 한다. 따라서 미세먼지 측정의 사각지대를 최소화하여 활용도 높은 미세먼지 정보를 생산하기 위해서는 체계적인 모니터링 환경구축과 측정 데이터 기반의 종합적인 미세먼지 개선대책 방안 마련이 필요하다.
본 연구는 주민 생활 밀착형 미세먼지 모니터링 체계 구축 및 운영을 통해 미세먼지 발생 현황을 파악하고, 공간정보기반의 모니터링 체계 조성의 기틀을 마련하여 체계적인 미세먼지 관리방안을 위한 근거를 확립하고자 하였다. 이를 통해 궁극적으로는 체계적 미세먼지 모니터링을 통한 실효성 있는 데이터 생산 및 관리 기반을 마련하는 것이 본 연구의 목적이다.
주민 생활 밀착형 미세먼지 모니터링 체계 구성은 고정식과 차량 및 드론을 활용한 이동식 방식을 적용하여 연구를 수행하였다. 이후 모니터링 체계 운영을 통해 측정된 데이터를 기반으로 미세먼지 특성을 분석하였다. 이에 따른 연구결과는 다음과 같다.
첫째, 고정식 미세먼지 모니터링 방식은 특정 지점에 설치된 미세먼지 측정 센서로부터 데이터를 취득하는 것을 의미한다. 특정 지점의 정확한 미세먼지 농도 및 미세먼지의 변화 추이는 파악할 수 있으나, 측정 지점이 아닌 그 외 지역에서는 미세먼지 현황파악에 한계가 드러났다. 따라서 설치 고정식 미세먼지 측정 센서간 이격거리가 적절히 설정되었는지 여부와 이에 따른 센서 설치 대수(예산 및 관리의 문제) 등의 계획 수립이 무엇보다 중요하다고 판단된다.
둘째, 차량을 이용한 이동식 미세먼지 모니터링 방식은 지상 측정으로 특정 지점이 아닌 특정 경로를 선정 후 이동하면서 미세먼지 현황을 관측할 수 있다. 특정 지점의 정확한 미세먼지 변화 추이는 확인은 어려우나, 특정 범위 및 이동 동선에 따른 미세먼지 파악이 가능하다. 그러나 교통 정체 문제, 도로 외 주변의 미세먼지 현황을 정확히 측정하지 못하는 문제가 발생할 수 있는 한계가 도출되었다. 따라서 고정적으로 미세먼지 측정이 필요하지 않은 지역에 대해서 이슈가 발생하거나 단시간에 소규모 지역에 대한 미세먼지 측정 필요 시 유용한 방안이라고 판단된다.
셋째, 드론을 이용한 이동식 미세먼지 모니터링 방식은 항공 측정으로 계획된 비행경로로 이동하면서 미세먼지 현황을 관측할 수 있다. 특정 범위 및 이동 경로에 대한 미세먼지 현황을 신속히 파악하여 측정 데이터를 취득할 수 있다. 그러나 도심에서 운영 시 시설물(건물, 대형 구조물 등) 충돌에 대한 위험요소와 높은 고도 유지에 따른 데이터 취득 시 지상에서 발생하는 발생원을 정확히 추적하기 힘든 한계가 있다. 따라서 단시간에 대규모 지역에 대한 미세먼지 측정이 필요하거나 고정식 또는 차량을 이용한 방식으로 접근이 힘든 지역에 대한 미세먼지 측정이 필요 시 유용한 방안이라고 판단된다.
넷째, 다양한 환경의 미세먼지 현황파악을 위해서 고정식 및 이동식 방식의 미세먼지 모니터링 체계를 상황에 맞게 선택 혹은 병행하여 운영할 것을 제안한다.
다섯째, 측정된 미세먼지 농도 데이터를 기반으로 미세먼지 특성을 분석한 결과, 미세먼지 농도는 녹지 면적율, 지형 표고, 온도와 유의한 부(-)적 상관관계가 나타났고, 습도와의 상관성은 나타나지 않았다.
본 연구에서는 주민 생활 밀착형 미세먼지 모니터링 체계의 구축 및 운영을 통해 지방자치단체 단위에서 충분한 활용 가능성을 확인하였다. 그리고 광산란 방식의 센서를 이용해 고정식 및 이동식(차량, 드론 활용) 미세먼지 모니터링 체계는 활용 가능하고, 효과적인 미세먼지 관리 방안이라는 결론을 도출하였다.
향후 보다 더 활용도 높은 주민 생활 밀착형 미세먼지 모니터링 체계를 구축하기 위해서는 미세먼지 측정값 정확도 향상을 위한 수치 보정에 대한 심도 있는 별도의 연구가 필요할 것으로 사료된다. 더불어, 본 연구에서 미세먼지 모니터링 방안별 한계점 개선이 적용된 추가 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.

Particulate matter is recognized as a significant environmental issue that requires a global solution. Particularly, Korea has the highest concentration of particulate matter among OECD countries, which violates citizens'' right to health and causes social and economic harm. To solve the particulate matter problem and allow citizens to fully enjoy a pleasant residential environment, it is necessary to eliminate the reliability issue of particulate matter measurement sites and the area-restricted nature of the particulate matter measurement system. In order to produce highly usable information regarding particulate matter by minimizing blind spots in particulate matter measurement, it is necessary to establish a systematic monitoring environment and develop comprehensive particulate matter improvement measures based on measurement data.
This study aimed to establish the foundation for systematic particulate matter management plans by identifying the current status of particulate matter generation through the establishment and operation of a particulate matter monitoring system closely related to the lives of residents and by preparing a framework for the development of a spatial information-based monitoring system. This study''s ultimate goal is to establish a foundation for effective data production and management through systematic monitoring of particulate matter.
The composition of a particulate matter monitoring system closely tied to the lives of residents was investigated using a fixed type and a mobile method involving vehicles and drones. On the basis of the monitoring system''s operational data, the characteristics of particulate matter were subsequently analyzed. The following are the findings of this study.
First, the fixed particulate matter monitoring method involves collecting data from an installed particulate matter measurement sensor. Although it is possible to determine the precise concentration of particulate matter at a specific location and the rate of change in particulate matter, it has been discovered that it is difficult to determine the current state of particulate matter in areas other than the measurement points. Accordingly, it is deemed more important than anything else to establish a plan, including whether the separation distance between installed fixed-type particulate matter measurement sensors is properly set and the number of sensors installed (budget and management issues).
Second, the mobile particulate matter monitoring method employing a vehicle can observe the current state of particulate matter while moving, as opposed to a specific point by ground measurement. Although it is difficult to determine the precise change in particulate matter at a particular location, it is possible to identify particulate matter based on a particular range and movement line. However, limitations were identified that could lead to traffic congestion and an inability to precisely measure the current status of particulate matter around the road. Therefore, it is deemed useful when an issue arises in a location where particulate matter measurement is not required permanently or when particulate matter measurement is required for a small area in a short period of time.
Thirdly, the mobile particulate matter monitoring method using drones can observe the current state of particulate matter via aerial measurement while moving along the planned flight path. It is possible to quickly ascertain the status of particulate matter within a particular range and movement path and to acquire measurement data. However, there is a limitation in that it is difficult to accurately track the source of occurrence on the ground when acquiring data according to the risk factors for collisions with facilities (buildings, large structures, etc.) when operating in the city center at a high altitude. Consequently, it is deemed a useful method when it is necessary to measure particulate matter in a large area in a short period of time or in an area that is difficult to access using a fixed or vehicle method.
In order to comprehend the current status of particulate matter in various environments, it is suggested to choose or operate a fixed and mobile particulate matter monitoring system based on the circumstances.
As a result of analyzing the particulate matter characteristics based on the measured particulate matter concentration data, the particulate matter concentration was found to have a significant negative (-) correlation with the green ratio area, terrain elevation data, and temperature, and there was no correlation found with humidity.
This study confirmed the viability of adequate utilization at the local government level through the implementation and operation of a particulate matter monitoring system intimately tied to the lives of residents. In addition, it was determined that fixed and mobile particulate matter monitoring systems (using vehicles and drones) utilizing sensors based on the light scattering method are viable and effective particulate matter management strategies.
In order to establish a particulate matter monitoring system that will be more useful to residents in the future, it is believed that a comprehensive separate study on numerical correction to improve the precision of particulate matter measurement values is necessary. In addition, this study concludes that further research is necessary to address the limitations of each particulate matter monitoring method.