대기화학정보연구실 (Atmospheric chemical Information Research Lab., AIR Lab.)에서는 대기환경 변화 및 기후 연구를 위해서 무차원 라그랑지안 박스모델 (0-D Lagrangian box model)에서 3차원 광화학수송모델 (3-D Chemistry Transport Model)에 이르기까지 다양한 모델링  시스템을 구축 및 운영 중이다. 또한, 모델링 결과의 신뢰도 및 정확도와 지상/무인항공 및 인공위성 관측자료의 시공간적 제약성을 상호 보완 및 개선하기 위하여, 모델링 시스템과 지상/무인항공 및 인공위성 관측자료를 통합 활용하고 있다.

 

 

 

<Reseach Scope of AIR Lab.>

 

 

본 연구실은 대기질 통합 모델링 시스템을 활용하여 동아시아를 대상으로 다양한 연구를 수행하고 있다.

주요 연구내용은

   i) 동아시아 지역 실시간 대기질 예보 (Air Quality Forecast) 모델링

   ii) 인공위성 (LEO & GEO Satellites)과 대기질 모델링을 활용한 대기질 및 기후연구

   iii) 드론 및 reactive plume model을 활용한 대기질 연구
   iv) 에어로솔과 구름 표면에서 비균질 반응의 모수화 연구 등이다.

 

본 연구실이 지향하는 연구의 궁극적 목적은 다양한 접근을 통해 규명된 과학적 이해를 바탕으로 대기 오염 방지 및 정감 정책을 확립하는데 기여하는 것이다.

 

 

 

인공위성 및 대기질 모델링 통합 시스템

 

대기질 모델링과 원격 관측 자료를 통합한 대기질 통합 모델링 시스템은 도시규모에서 전지구 규모까지 모든 규모의 대기질을 조사하는데 있어 아주 유용한 과학적 수단으로, 본 연구실에서는 통합모델링 시스템을 활용하여 i) 동아시아 지역의 상향식 배출량 자료의 정확성 검증, ii) 미세먼지 및 대기오염물질의 장거리 이동 감시, iii) 고농도 미세먼지 예보, iv) 에어로솔에 의한 복사강제력 산출에 관한 다양한 접근을 시도한다.

 

 

<Integrated Air Quality Modeling System>

 

 

 

동아시아 지역 실시간 대기질 예보 모델링

 

우리나라를 포함한 동아시아 지역의 지속적인 경제 성장에 기인한 산업발전과 에너지 사용의 증가는 대기오염물질 배출량 증가를 유발하여 왔다. 이들 가스 및 입자상 물질들은 다양한 질환 (호흡기, 심혈관계 및 면역체계)을 유발하고 있으며, 지역적 기상 현상을 동반하여 지역규모 연무의 생성, 미세먼지의 장거리 수송 및 인체위해성, 기후변화 등의 주요 환경 문제를 야기하고 있다. 본 연구실에서는 지역규모에서 일어나는 대기오염현상으로 인한 사회적 비용을 최소화하고, 국민의 대기오염물질에 대한 대응 능력을 강화하고자 대기질 통합 모델링 시스템을 활용한 동아시아지역 대기질 예보 연구를 수행하고 있다.

 

 

<AIR Lab. Chemical Weather Forecasting System>

 

 

 

드론 관측 및 Reactive Plume Modeling

 

지속적인 경제성장과 함께 대규모 산업시설들에서 배출되는 대기오염물질의 배출량은 증가 추세에 있으며, 국내 대기환경에 있어서 그 중요도는 매우 높다 (NOx의 경우 50%, SO2의 경우 80%를 차지). 특히 대규모 오염원에서 배출된 1차 오염물질은 오염플룸 내부의 비선형적 광화학 반응을 통해 생성된 2차 생성 독성오염물질(O3, H2SO4, Aldehydes, HCHO)을 생성시킴으로 환경비용을 증가 시킨다. 하지만 국내의 대부분의 관련연구들은 1차 배출오염물질의 총량 및 농도만을 관리 방법론의 기준으로 적용하고 있어, 대규모 산업시설들 배출 오염물질의 다차원적 평가 분석에 한계점이 있다. 본 연구실에서는 대규모 산업시설들 환경영향성 분석 방법론의 선진화를 위해 능동적 무인항공기 측정기술 및 플룸화학 모델링 기반 통합시스템을 운영하고 있다.

 

 

 

<Drone Monitoring & Reactive Plumne Modeling>

 

 

 

비균질 화학반응 모수화

 

국민 건강의 보전 및 환경복지의 실현을 위해 대기오염 현상의 분석은 매우 중요하다. 1급 발암물질로 지정된 초미세먼지는 호흡을 통해 폐로 흡입 및 침착되어 다양한 질환(기관지염, 어린이들 폐 성장악화, 천식, 암 발병, 조기 사망, 신생아 저체중증, 심장질환, 심장마비 등)을 유발생시키는 것으로 알려져 있다. 초미세먼지는 전구물질인 가스상 오염물질의 상변환(비균질 반응) 프로세스에 의해 생성되며, 대기환경의 효율적 관리를 위해서는 현재 3차원 화학수송모형에서 고려되고 있는 비균질 반응 모수화의 개선이 요구되고 있는 실정으로, 본 연구실에서는 다양한 관측자료를 활용하여 모델링 개선 연구를 진행하고 있다.

 

 

<Ultrafine Particle Fomations & Growth Processes>