대기화학모델링 - gift (글로벌 미래동향...

대기화학모델링

김용표․이창환

머 리 말

21세기는 지식과 정보가 그 국가의 경쟁력을 좌우하는 지식

기반 산업사회로 나아가고 있으며, 최고가 아니면 살아남을

수 없는 무한경쟁시 가 되어가고 있습니다. 이러한 변화 속

에서 각 국가에서는 미래 유망기술(Emerging Technology)을

선정하여 국가 역량을 집 함으로써 차세 국가경쟁력을 확

보하려는 여러 가지 노력을 기울이고 있습니다.

최근 우리나라에서도 미래 유망기술에 한 심이 어느 때

보다도 증 되고 있는 가운데, 한국과학기술정보연구원에서는

과학계량학 인 방법으로 미래 국가 유망기술을 측하기

한 일련의 연구를 수행하고 있습니다.

본 보고서는 과학기술정보데이터베이스(SCIE)에서 최근 6

년간 분야별 피인용도가 높은 핵심논문들을 가지고 정보계량

학 인 분석을 행하여 선정된 핵심 유망 연구 역에 해

련 국내 문가들의 자문을 토 로 작성된 R&D 동향보고서입

니다. 본 보고서가 련 과학기술정보를 국내에 확산시키고,

미래 국가유망기술의 략 육성을 한 연구개발 활동에 작

으나마 도움이 되었으면 합니다.

마지막으로 본 보고서를 집필한 자들의 노고에 감사드리

며, 본고의 내용은 한국과학기술정보연구원의 공식의견이 아

님을 밝 둡니다.

2005년 12월

한국과학기술정보연구원

원 장

ⅰ

목 차

제1장 서론 ··························································································1

1. 연구의 배경 ····························································································1

2. 연구의 방법 ····························································································2

제2장 기술의 개요 ·············································································3

1. 기화학반응 ··························································································3

2. 기화학모델링 ·······················································································4

3. 이론 배경 ····························································································5

제3장 기술의 연구개발동향 ····························································15

1. 국외연구동향 ·························································································15

2. 국내연구동향 ·························································································25

제4장 결론 제언 ·········································································33

참고 문헌 ··························································································35

ⅲ

표 목차

<표 2-1> 기의 기체, 입자 (에어로솔), 수용액 특징 ·······················12

<표 3-1> 지구환경변화를 연구하기 해 사용되고 있는 지구 기후,

화학 모델 ···················································································20

그림 목차

<그림 2-1> 메탄의 기 에서의 산화반응 경로 ·········································9

<그림 2-2> 기체상 화학반응의 주요기작과 기체, 에어로솔,

수용액 상 반응의 결합 모식도 ···············································10

<그림 2-3> 기의 에어로솔 생성, 이동, 변환, 제거 과정과

그에 의한 향 ········································································13

<그림 3-1> 기체와 에어로솔 여러 요소에 의한 태양복사강제력 변화

정도와 그 값의 신뢰도 ···························································19

<그림 3-2> 응축/휘발 과정 모식도 ·····························································21

<그림 3-3> 응집 과정 모식도 ······································································22

<그림 3-4> OZIPR 모델을 이용한 서울의 1999년 6월

오존등농도 (isopleths) 곡선 ·····················································27

<그림 3-5> 질소산화물 (NOx)과 휘발성유기화합물 (VOC) 삭감율에

따른 (a) NO2, (b) O3 증감율 ·················································28

<그림 3-6> 수도권을 상으로 한 CMAQ 모델링 역 ····························31

1

제1장

서 론

1. 연구의 배경

○ 21세기 지식기반사회에서 과학기술경쟁력은 국가경쟁력

의 원천이며, 이에 세계 각국들은 미래의 경쟁에 살아남

기 해 핵심기술과제를 선정하여 연구개발에 박차를

가하고 있음.

○ 우리나라 과학기술부도 2005년 6월 ‘미래국가유망기술

원회’를 구성하여 ‘과학기술 측조사(2005-2030)’ 결과

(2005년 5월, 국가과학기술 원회 보고)에서 도출된 기

술후보군을 바탕으로 『미래 국가유망기술 21』을 선정

하여 발표한 바 있음.

○ 한 한국과학기술정보연구원(KISTI)에서는 2005년 SCIE

논문데이터베이스를 이용한 정보계량학 분석을 통해

『미래 유망연구 역 선정연구』를 시도하 으며, 본 보고

서는 그 결과에 기 하여 최근 2～3년간 논문의 인용도가

속히 높아지고 있는 유망 연구 역을 심으로 기술논

평 형식으로 풀이한 심층 Expert Review임.

2 대기화학모델링

2. 연구의 방법

○ 한국과학기술정보연구원에서는 SCIE 데이터베이스에 등

록된 논문(1999~2005년 상반기까지 발표된 논문) 에

서, 각 연도 각 분야별( 분류 22분야)로 피인용수

가 상 1%인 고인용 논문(HCP; Highly cited papers)

을 추출하고 공인용분석(Co-citation analysis) 동시단

어분석(Co-word analysis) 등의 과학계량학 방법들과

문가 평가(Expert evaluation)를 통해 ‘미래 유망연구

역’을 도출하 음.

○ 상기 도출된 미래 유망연구 역 에서 통계학 방법으

로 최근 논문의 인용도가 격히 상승하는 연구 역을

과학기술 분야별로 추출하여 본 테크이슈 보고서의 주제

로 삼았음.

○ 본 보고서는 기화학모델링에 있어서 최근 많이 발표되

고 있는 논문들을 종합하여 련 분야 연구에 한 기

지식과 함께 세계 인 연구동향을 개 으로 살펴보고,

미래 핵심기술로 자리잡기 한 연구개발 략을 제시하

음.

3

제2장

기술의 개요

1. 대기화학반응

○ 기에는 여러 화학성분이 존재하여 이들 사이에서 다양

한 화학반응이 일어나고 있다. 일반 인 화학반응은 반

응에 필요한 에 지가 열의 형태로 공 되는데 비해,

기에서의 반응은 태양빛이 주요한 에 지 공 원이다.

따라서 기에서 일어나는 화학반응을 화학반응이라고

도 한다.

○ 기에는 질소 (N2), 산소 (O2) 성분 외에 여러 성분이 미

량으로 존재한다. 그러나 이들 미량성분은 기의 여러 물

리/화학 특성을 결정하는 요한 성분이다. 특히 질소산

화물 (NOx=NO+NO2)과 휘발성유기화합물 (VOCs,

Volatile Organic Compounds)은 수산화기 (hydroxyl

radical, OH) 등의 산화제와 햇빛의 자외선에 의해 복잡한

화학반응을 진행하여 오존 (O3)과 에어로솔 ( 기에 부

유하는 고체나 액체 입자) 형태로 존재하는 유기물질 등

을 생성한다. 이들 생성물은 스모그 상 등 기의 여러

기 오염 상을 유발한다.


○ 이 밖에도 성층권의 오존층 괴 기작이 기체상 CFC 물

질이 에어로솔 표면에서의 반응인 것이 밝 진 이후,

지구 인 여러 환경 문제에서도 기에서의 화학 반응이

요한 역할을 하는 것으로 밝 지고 있다.

○ 따라서 기화학 상을 규명하지 않고는 국지 인 기

오염 상으로부터 지구 인 환경변화에 이르는 여러 환

경 문제를 정확히 이해하고, 이들에 한 효과 인 책

을 수립할 수 없다 (Seinfeld, 1989; Finlayson-Pitts and

Pitts, 1997).

2. 대기화학 모델링

○ 필요성

기에서 일어나는 화학반응을 우리가 모두 이해하고 정

량화하는 것은 우리의 기술로는 불가능할 뿐만 아니라,

시간과 비용 면에서도 힘들다. 따라서 이들 반응물질과

반응들을 간략히 만들어 모사하는 모델링은 기화학분

야 연구를 해서는 필수 이다.

○ 종류 특성

기화학 모델은 화학반응을 모사하는 정도, 기 미량

성분의 이동 범 등에 따라 여러 가지로 나 수 있다.

지구 규모 모델에 사용되는 기화학모델은 컴퓨터의

계산능력의 제한과 우리의 상에 한 이해 부족으로

제2장 기술의 개요 5

실제 기화학 상을 매우 간략히 다루게 된다. 이는

화학종을 몇 개의 지표종 (surrogate species, 는

lumped species)으로, 화학반응도 간략화된 반응으로 표

시하는 것을 의미한다. 한편으로는 실제 실험실 으로

연구하는 화학반응 기구 (mechanism)를 연구하기 해

기본반응 (elementary reaction)들을 고려하는 상자모델

(box model) 형태의 복잡한 모델도 가능하다. 실제 기

상을 연구하는데 사용되는 기화학모델들은 이 양 극

단 사이에 있다.

3. 이론적 배경

가. 대기 주요 성분

○ 기에서 발생하는 화학반응은 매우 다양하다. 이들 반

응 원리를 이해하기 해 이 에서는 표 인 주요

성분과 기본 인 화학반응 기작을 설명하 다.

○ 기에 많은 성분들이 미량으로 존재한다. 이들은 이산

화탄소 (CO2), 아황산가스 (SO2), 질소산화물, 오존, 일산

화탄소 (CO), 휘발성유기화합물들이다. 이산화탄소는

기에서 370 ppm (part per million, 10-6), 다른 성분들

은 ppb (part per billion, 10-9) 단 로 존재한다. 그러나

이들 미량성분은 기의 여러 물리/화학 특성을 결정

하는 요한 성분이다.


○ 이산화탄소는 그 자체로는 사람이나 생태계에 피해를 주

지 않는다, 그러나 이산화탄소는 표 인 온실기체로

기후환경 변화에 요한 역할을 하고 있다. 아황산가스

나 질소산화물, 일산화탄소, 오존 등은 농도가 높아지면

사람이나 생태계에 피해를 주는 기오염물질이다. 이

가운데 아황산가스, 질소산화물, 일산화탄소는 주로 인

인 원인 (화석연료 연소)으로 기에 직 배출되는 1

차 오염물질이다. 이와는 반 로 오존은 기로 배출된

질소산화물과 휘발성유기화합물이 화학반응을 통해 생

성한 2차 오염물질이다.

나. 대기 화학 반응

○ 기에서 산소가 약 19 부피%를 차지하기 때문에 지구

기는 산화 분 기이다. 기에서 산화제로 작용하는

물질은 여러 가지가 있으나 기체상 반응에서 요한 산

화제는 수산화기, 오존, 질산기 등이 있다. 이 에서는

수산화기와 오존 두 산화제의 생성과정과, 주요 기체상

반응에 해 설명하 다.

○ 이산화질소 (NO2)가 태양빛 (에 지 hυ)을 받게 되면,

산소 원자와 일산화질소 (NO)로 분해하며, 산소 원자는

산소 분자와 결합하여 오존을 생성한다.

NO2 + hυ → NO + O (1)

O + O2 + M → O3 + M (2)


○ 여기서 M은 기의 다른 분자이다. 반응 (2)는 기에

서의 오존의 주요 생성 반응이다. 이 게 생성된 오존은

일산화질소를 산화시키거나 (반응 (3)), 태양빛을 받아

서 분해하게 된다 (반응 (4)).

O3 + NO → NO2 + O2 (3)

O3 + hυ ( 장<315 nm) → O2 + O(3P) (4-1)

O3 + hυ ( 장≥315 nm) → O2 + O(1D) (4-2)

○ 반응 (3)이 일어난 경우 (1), (2), (3) 반응은 이산화질

소, 일산화질소, 산소, 오존사이의 순환반응이다. 이 때,

오존이나 이산화질소의 농도는 정상상태를 유지하며, 증

가하거나 감소하지 않는다. 반응 (4)의 경우, 에 지

가 낮은 O(3P)는 다시 산소 분자와 충돌 반응하여 오

존을 생성하고, 에 지 가 높은 O(1D)는 물 분자와

충돌하는 경우 수산화기를 생성하게 된다.

O(1D) + H2O → 2OH (5)

○ 따라서 수산화기는 오존에서 생성된 것이라 할 수 있다.

수산화기는 기에서의 기체상반응에서 강력한 산화제로

작용하여 여러 반응을 시작하게 된다. 를 들어 탄소를

포함한 화합물 가운데 가장 간단한 일산화탄소와 수산화

기의 반응은 다음과 같은 연쇄반응이다.

CO + OH → CO2 + H (6)

H + O2 + M → HO2 + M (7)


HO2 + NO → NO2 + OH (8)

○ 반응 (6)-(8)에서 요한 은 과산화수소기 (hydroperoxyl

radical, HO2)가 일산화질소와 반응하여 이산화질소를 만들

고 수산화기로 돌아간다는 이다. 따라서 반응 (6)-(8)은

연쇄반응(chain reaction)이다. 한, 반응 (8)은 앞에서 설

명한 반응 (3) (오존이 일산화질소를 이산화질소로 산화시

키기 해 사용되는 반응)을 신하여 일산화질소를 이산

화질소로 산화시킨다. 따라서 반응 (2)에서 생성된 오존이

괴되지 않고 기에 축 될 수 있다. 이를 오존의 에

서 본다면, 반응 (1), (2), (8)에서 이산화질소의 역할은 오

존을 생성하는 매라고 할 수 있고, 일산화탄소의 역할은

과산화수소기를 생성하는 반응물이라고 할 수 있다. 따라

서 기에 일산화탄소가 존재하는 한 반응 (6)-(8)은 계속

되고, 오존 농도는 계속 상승하게 된다. 이러한 질소산화물

과 탄소화합물의 반응에 의한 오존 생성이 화학반응에

의한 오존 생성의 원리이다.

이 반응계의 종말반응은 다음과 같다.

NO2 + OH → HNO3 (9)

○ 휘발성유기화합물도 일산화탄소처럼 수산화기에 의한 연

쇄산화반응을 수행하여 궁극 으로는 이산화탄소와 물로

변화하며 오존을 축 하게 된다. 휘발성유기화합물 가운

데 가장 간단한 메탄 (CH4)과 수산화기의 산화반응경로

를 <그림 2-1>에 보 다.


<그림 2-1> 메탄의 기 에서의 산화반응 경로 (Brimblecombe, 1996).

○ 기에는 매우 다양한 휘발성유기화합물이 존재하므로,

발생하는 화학반응의 종류는 매우 많을 것으로 추정

된다. 이 결합과정을 일반화한 모식도를 그림 2에 보

다. 이 때, R은 알킬기 (CH3- 등)를 의미한다.

○ <그림 2-2>에서 보듯이 기의 화학반응의 주요 축은

일산화질소-이산화질소 순환반응과, 수산화기-과산화기

의 순환반응이 서로 결합하여 탄소화합물 ( 부분의 휘

발성유기화합물)을 반응물로, 이산화질소를 매로 하여

오존과 다른 산화물질을 생성하는 것이다. 질소산화물의

궁극 인 생성물은 질산이며, 아황산가스는 황산이다. 수

산화기 이외에 할로겐물질의 반응기나 질산기 등의 다른

반응기가 있으나, 수산화기가 제일 활발하고 요한 산

화물질이다.


<그림 2-2> 기체상 화학반응의 주요기작과 기체, 에어로솔, 수용액 상

반응의 결합 모식도 (Meng et al., 1997).

○ 한 기체상의 화학반응물은 에어로솔이나 수용액 상으

로 이동하거나, 이들로부터 이동한다. 를 들어 과산화

수소기는 수용액에 용해도가 큰 과산화수소 (H2O2)가 되

면 수용액 으로 흡수된다. 마찬가지로, 증기압이 낮은

황산 (H2SO4)이나 용해도가 높은 질산 (HNO3)은 에어

로솔이나 수용액 상으로 이동하여 황산염이나 질산염이

된다. 이 외에도 휘발성유기화합물의 화학반응 간생

성물인 증기압이 낮은 유기물들이 에어로솔의 주성분이

다.


○ 기 에어로솔과 수용액 상에서의 화학반응과 물질 달

에 한 이해는 기체상에서의 화학반응에 한 이해에

비해 그 수 이 매우 떨어진다. 수용액 상과 기체상의

물질 달은 각 성분의 용해도 (Henry 상수)와 그 성분의

리도에 의해 결정된다. 수용액 상에서의 주요 반응은

황화합물과 질소화합물의 산화반응이며, 주로 용액에 흡

수된 과산화수소나 오존, 는 용액에 포함된 불순물인

철, 망간 등에 의한 매산화반응이 주요한 반응경로이

다. 수용액 의 표 인 는 구름, 안개가 있다. 이들

수용액 은 아황산가스, 질산을 잘 흡수하여 산성비 등

의 기오염물질 장거리이동 상을 일으킨다. 기에

존재하는 에어로솔과 수용액 특성을 <표 2-1>에 보

다.

○ 에어로솔은 그 부피가 작기 때문에 단 질량당 표면

이 매우 크다. 따라서 에어로솔의 경우 에어로솔 내부에

서의 반응보다는 표면에서의 표면반응에 의한 기체상 물

질의 산화반응 경로로도 심을 받고 있다. 그 에서도

최근 큰 심을 받고 있는 분야는 황사 표면에서의 아황

산가스와 같은 기체성분의 표면반응이다 (Dentener et

al., 1996; Kim et al., 1998).

○ 에어로솔은 그 자체로도 기로 배출되기도 하지만 화

학반응에 의해서 생성되기도 한다. 에어로솔은 인체

해성, 스모그 등의 기오염 상을 일으키기도 하며, 지

구환경에도 향을 미친다. 에어로솔은 그 자체로도 태

양빛을 산란, 흡수하여 태양복사에도 향을 미치지만


<표 2-1> 기의 기체, 입자 (에어로솔), 수용액 특징

(Jacobson, 2002)

지름 (μm)개수 농도

(cm-3)

질량 농도

(μg m-3)

기체 분자 0.0005 2.45x1019 1.2x109

입자 (aerosol)

소 <0.2 103-10

6<1

0.2-2.0 1-104

<250

>2.0 <1-10 <250

수용액

(hydrometeor particle)

안개 10-20 1-500 104-10

6

구름 10-200 1-1000 104-107

이슬 200-1,000 0.01-1 105-107

빗방울 1,000-8,000 0.001-0.01 105-10

7

* 지표면 부근 기( 류권 하부)에서 형 으로 나타나는 자료들.

(direct effect), 구름의 응결핵으로 작용하여 구름을 생

성하여 태양복사에 향을 미치기도 한다 (indirect

effect). 따라서 에어로솔은 기후환경변화에 핵심 인 변

수로 알려져 있다 (IPCC, 2001).

○ 따라서 기화학 모델링에서의 핵심은 기체, 수용액 ,

에어로솔 세 상에서의 화학을 정확히 이해, 모사하는 것

과, 세 상 사이에서의 물질 달 상을 정확히 이해, 모

사하는 것이다. 에어로솔의 기에서의 생성, 변환, 제거

과정과 그 향을 <그림 2-3>에 보 다.


<그림 2-3> 기의 에어로솔 생성, 이동, 변환, 제거 과정과 그에

의한 향.

자연적

배출

(황사, 산불등)

발생

침적(습식, 건식)

이동(기상)

변환과정

에어로솔

다이나믹스

(응축/휘발, 응집)

변환된

오염물질

(특성변화)인위적

배출

(자동차, 발전소등)

[지구환경변화]

[스모그]

[인체위해성]

[생태계, 수질영향]~~~~

변환,자연적

배출

(황사, 산불등)

발생

침적(습식, 건식)

이동(기상)

변환과정

에어로솔

다이나믹스

(응축/휘발, 응집)

변환된

오염물질

(특성변화)인위적

배출

(자동차, 발전소등)

[지구환경변화]

[스모그]

[인체위해성]

[생태계, 수질영향]~~~~

변환,

대기중 생성

(황산염,

유기탄소 등)

15

제3장

기술의 연구개발동향

1. 국외 연구 동향

가. 기체 대기화학 모델링

○ 화학반응은 수산화기와 다른 물질 (주로 휘발성유기화

합물)사이의 반응으로 시작된다. 따라서 기에서의 수

산화기의 농도변화를 정량화하는 것은 기화학반응도를

이해하는데 필수 이다. 그러나 기에 존재하는 수산화

기 농도 측정기술은 아직 일상 으로 수행할 수 있는 수

은 아니다. 신 수산화기만과 반응하는 것으로 알려

진 물질의 기 농도와 체류시간을 측정하여 화학반응

모델로부터 수산화기 농도를 계산하는 방법이 사용된다

(Prinn et al., 2001; Spivakovsky, 2000).

○ 기체상 기화학반응은 화학종과 반응 수가 많기 때문에

간략화가 필수 이다. 이 단계에서 주 상 성분의 기

체류시간, 반응도 등을 고려하여 모델의 상 역 크기

에 따라 국지 모델 (주로 도심을 다루므로 urban

model이라고 함), 지역규모 모델 (regional scale model),

지구 규모 모델 (global model)로 구분할 수 있다. 이


구분은 상자 모델과 격자 모델 모두에 용된다.

○ 국지 기화학모델링

도시는 단 면 당 기오염물질 배출량이 다른 지역에

비해 많고, 도시열섬효과 등으로 인해 화학반응이 일

어나기 좋은 조건이다. 따라서 도시의 오존 농도는 주

지역에 비해 매우 높다. 이러한 상을 이해하고, 오존

농도를 감하기 한 책의 타당성을 검증하기 해서

는 기화학 모델링이 필수 이다. Seinfeld (1989)는 도

심에서 발생하는 기 화학반응 상에 한 일반 인

정리와 이를 이해하기 한 기화학모델링에 해 종합

으로 검토하 다.

기화학모델, 즉 기체상 화학모델이 최 로 개발되기

시작한 것은 1970년 이다. 미국 환경보호청 (US

EPA)의 지원으로 UAM (Urban Airshed Model)이 개

발되었다. 그 이후 여러 기화학모델들이 도시지역에서

의 최고 오존농도를 측하기 해 개발되어 사용되고

있다.

도심 규모 모델은 오염물질의 농도가 높고, 공기의 이동

시간이 짧은 반응계를 다룬다. 따라서 인 으로 배출

되는 휘발성유기화합물 가운데서도 반응성이 높은 물질

과 고농도의 질소산화물사이의 화학반응을 자세하게

다루고 있다. 한편, 체류시간이 길고 반응속도가 상

으로 낮은 메탄 등의 물질에 의한 화학반응은 무시하

거나 간략히 다루고 있다.

국지 인 오염에 의한 기화학 상이 요한 하나

의 는 공업단지에서 배출되는 오염물질 (주로 휘발성

제3장 기술의 연구개발동향 17

유기화합물과 질소산화물)에 의한 오존 생성이다. 특히

석유화학단지에 의한 오존 오염은 심각한 문제로 두되

고 있다 (Daum et al., 2003; Ryerson et al., 2003).

국지 규모의 화학반응이 요한 다른 는 산불 등의

식물 연소 (biomass burning)에 의한 기오염물질 배출

과 이에 의한 오염 상이다. 식물연소는 휘발성유기화합

물과 일산화탄소 등을 주로 배출한다. 이들 물질은 화

학반응을 통해 오존과 에어로솔을 생성한다. 아 리카,

남아메리카, 동남아시아에서 경작지 확보를 해 발생하

는 산불이 기환경에 미치는 향에 한 연구가 활발

히 진행되고 있다 (Crutzen and Andrea, 1990). 산불은

그 향이 국지 이기도 하지만, 지역 규모로도 일어

나기도 한다.

○ 지역 규모 기오염 연구를 한 기화학모델링

휘발성유기화합물 가운데 기 농도가 가장 높은 것은

메탄이다. 메탄은 I장의 식 (6)과 같은 탄소화합물과 수

산화기 반응의 반응속도가 다른 휘발성유기화합물에 비

해 매우 낮다. 그러나 낮은 반응성으로 인해 역 으로

분포하고, 농도가 높기 때문에 지역 , 지구 기화

학반응에 매우 요한 성분이다. 따라서 지역 / 지구

으로 메탄의 화학반응에 한 자세한 반응기구들이

연구되었다.

지역 규모 기화학 모델링의 요한 용 는 지역

( 륙)내에서의 기오염물질 장거리이동에 의한 오존

농도 상승이다. 유럽 륙에서의 오존 농도 추이를 측

하는 기화학모델링 결과에 의하면, 유럽의 오존농도는


20세기 에 비해 20세기 말에는 약 20 ppb 이상 증가하

다. 모델링 결과에 의하면 이는 부분 인 인 기

오염물질의 배출량 증가에 의한 화학반응 결과인 것으

로 보인다. 미국의 경우, 서부에서 배출된 기오염물

질이 장거리를 이동하여 동북부지역의 오존농도에 향

을 미치는 것으로 나타났다 (Russel and Dennis, 2000;

Solomon et al., 2000). 이러한 향을 정량 으로 계산하

고, 이의 감을 한 책수립에 기화학모델링은 필

수 인 도구이다.

최근에는 륙간의 기오염물질의 이동/화학반응에 의

한 향에 한 연구가 큰 심을 끌고 있다. 특히 국

에서 발원된 기오염물질이 미국으로 이동하면서 화

학반응을 통해 미국의 오존농도를 증가시킬 수 있다는

기화학 모델링결과가 나오면서 이에 한 연구가 증

하고 있다 (Jacob et al., 1999).

지역/ 지구 규모의 기화학 모델링 연구에서 심을

끌고 있는 분야는 기화학모델과 기후모델과의 합이

다. 지 까지의 기화학모델은 기상/기후 자료를 기후

모델에서 제공받았었다. 그러나 기상/기후가 기화학에

의해 생성된 물질들에 향을 받는 것을 모사하는 화학/

기후 결합모델이 최근 개발되어 사용되고 있다 (Giorgi

et al., 2002).

○ 지구규모 기환경 연구를 한 기화학모델링

지구 인 기 순환을 모사하는 기후모델 (Global

Circulation Model, GCM)은 온실기체에 의한 지구온난화

가 문제가 되면서 개발되어왔다. 연구 결과, 기화학반


응이 기의 태양빛과 지구복사를 흡수, 는 산란하는

여러 기체, 에어로솔 물질을 생성, 변환시키는 것으로 나

타났다 (Van Dorland et al., 1997) <그림 3-1>에 온실

기체와 에어로솔의 태양빛 산란, 흡수정도를 보 다.

<그림 3-1> 기체와 에어로솔 여러 요소에 의한 태양복사강제력 변화

정도와 그 값의 신뢰도 (IPCC, 2001).

이에 따라 지구 인 기화학반응 상을 이해하기

한 지구규모 기화학모델 (Chemical Transport Model,

CTM)이 개발되고 있다. 이들 모델 가운데 표 인 것

들을 <표 3-1>에 나타내었다. 이 외에도 여러 모델들이

개발, 사용되고 있다 ( 를 들면 GOCART (Chin, 2000).

이런 형태의 기화학모델 가운데 먼 개발된 것은 아

황산가스가 황산염 입자 (sulfate aerosol, SO42-)로 변환

되는 화학반응을 다룬 모델이다. 이는 황산염입자가 태


양빛을 효과 으로 산란시켜 지구표면에 도달하는 태양

빛 에 지를 감소할 수 있다는 것이 알려졌기 때문이다

(Charlson et al., 1992). 그 후, 흙먼지, 바닷물 에어로솔,

검댕 에어로솔 등의 요한 에어로솔 성분의 생성과 변

환과정을 포함하는 모델들이 개발, 사용되고 있다.

<표 3-1> 지구환경변화를 연구하기 해 사용되고 있는 지구 기후,

화학 모델 (NRC, 1996).

ModelHorizontal

Resolution

Number of

Vertical

Levels

Temporal

Resolution

(min)

Atmospheric General Circulation Models

GISS

LMD

MPI

NCAR

UKMO

LLNL-CCM1

4o x 5o

-

2.9o x 2.9o

2.9o x 2.9o

2.5o x 3.75o

4.5o x 7.5o

9

11

19

18

19

12

7.5

6

24

20

30

30

Atmospheric Chemical Transport Models

LLNL Grantour

Stockholm/Mainz Maguntia

NCAR IMAGES

GChM

GISS

MPI

4.5o x 7.5o

10o x 10o

2.5o x 2.5o

1.0o x 1.0o

8.0o x 10o

2.9o x 2.9o

12

10

25

15

9

19

6

Monthly mean

Monthly mean

6

6

24

GISS (Goddard Institute foe Space Studies), LMD (Laboratoire de

Météorologie Dynamique), MPI (Max Plank Institute für Meteorologie), NCAR

(National Center for Atmospheric Research), UKMO (United Kingdom

Meteorological Office), LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory),

IMAGES (Intermediate Model for the Annual and Global Evolution of

Species), GChM (Global Chemistry Model; Pacific Northwest

Laboratory)


나. 에어로솔 모델링

○ 기체상 화학반응만으로는 기의 여러 상을 완 히 이

해할 수 없다는 것이 1980년 말부터 명백해졌다. 이에

따라 에어로솔 (수용액 포함)의 변환과정과 기체/에어

로솔 상호작용에 한 연구가 활발히 진행되고 있으며,

기화학모델에서도 에어로솔 모듈을 추가하게 되었다

(Ravishankara, 1997). 그러나 에어로솔이나 수용액 에

서의 화학 반응/평형 상에 한 연구는 아직 기체상

화학반응에 비해 뒤떨어져 있다.

○ 기체상과 에어로솔상의 변환과정을 나타내는 에어로솔 다

이나믹스는 크게 두 부분으로 나뉜다. 하나는 에어로솔 사

이의 응축 (condensation), 충돌응결 (coagulation) 등의

에어로솔 사이의 다이나믹스이고 (그림 3-2, 그림 3-3),

하나는 기체와 에어로솔 사이의 평형/물질 달 상이다.

<그림 3-2> 응축/휘발 과정 모식도.

입자

분자

분자

응축

휘발

기체

입자

분자

분자

응축

휘발

기체


<그림 3-3> 응집 과정 모식도

입자 1

입자 2

새 입자

질량 : m1

질량 : m2

질량 : m1+m2

충돌

입자 1

입자 2

새 입자

질량 : m1

질량 : m2

질량 : m1+m2

충돌

○ 에어로솔 다이나믹스 모사를 한 모형의 개발은 1970년

후반, 1980년 말, 그리고 1990년 후반의 세 번의

발 기가 있었다. 1970년 후반 환경과 재료 분야의 에

어로솔의 요성이 인식되면서 에어로솔의 반응, 응축

등의 변환과정에 한 이해를 하여 각종 모델 연구가

시작되고, 여러 모형이 개발되었다. 이들 가운데 지 까

지 리 쓰이는 에어로솔 모형은 모달 방법 (modal

method)과 섹션 방법 (sectional method)이다.

○ 모달 방법은 총개수농도나 총 질량농도 같은 모멘트

(moment) 변화를 측하는 방법으로 일반 으로 에어

로솔 분포를 로그정규분포 가정한다. 이 방법은 계산이

간편하여 리 쓰이고 있으나 (Binkowski and Shanka,

1995), 총량만을 악할 수 있는 근원 한계로, 이 방

법으로는 실제 상을 정확하게 이해하기 힘들다.

○ 섹션 방법은 같은 크기 의 에어로솔의 조성은 균일하


다는 가정 (internal mixture assumption)을 이용하여 복

잡한 계산을 단순화시켰으며, 질량변화량을 정확하게 모

사하여 충동응결 과정에 해 정확한 결과를 제시할 수

있다 (Gelbard and Seinfeld, 1980). 따라서 아직까지도

기/지구환경 분야에 리 쓰인다 (Meng et al, 1998).

그러나 이 방법은 에어로솔 다이나믹스의 요한 부분인

응축을 모사하는데 많은 문제를 갖고 있으며, 같은 크기

의 조성이 다른 에어로솔 (external mixture)을 모사

할 수 없다는 단 을 지니고 있다. 더구나, 기/지구환

경 모형에 직 용하는 데에는 아직도 계산시간의 제

한이 있다. 즉 섹션 방법을 이용한 에어로솔 모형을 첨

가한 기화학 모델의 경우, 첨가하지 않았을 때보다 10

배 이상의 계산시간이 소요되었다 (Meng et al., 1998).

○ 같은 크기, 다른 조성의 에어로솔을 모사할 수 없는 기

존 방법의 문제 을 해결하기 해, 1980년 말에 이동

섹션 방법 (moving sectional method, Kim and

Seinfeld, 1990), direct numerical simulation (DNS, Kim

and Seinfeld, 1992) 등의 방법들이 개발되었다. 그러나

이들 방법은 에어로솔 거동을 종합 으로 다루지 못하거

나, 충돌응결을 다루는 수치해석방법의 문제 으로 인해

계산시간이 기존 방법의 수천 배에 달하는 등 여러 단

으로 아직 리 쓰이지 못하고 있다.

○ 1990년 후반부터는 이러한 을 고려한 혼합방법

(hybrid method)의 개발이 시도되고 있다. 즉, moving

sectional method와 기존 섹션 방법을 결합한 방법이나,


섹션 방법과 external particle 방법의 결합이 개발되고

있으나 (Jacobson et al., 1996; Russell and Seinfeld.,

1998), 기존 방법의 단 은 아직 완 히 제거되지 않은

실정이다.

○ 에어로솔과 기체상과의 평형/물질 달은 다음과 같이 나

타낼 수 있다.

dM ij

dt=K(C j-C

eqj ) (10)

○ 이 때, M ij는 j성분의 i번째 에어로솔 크기에서의 무게

농도이고, K는 에어로솔 크기가 i인 j성분의 기에서

의 확산계수, C j와 C eqj 는 j성분의 기에서의 농도와

에어로솔 표면에서의 평형농도이다. 따라서 매 시간 분

단계마다 평형모델을 이용하여 평형농도를 구여야 평형/

물질 달 계를 구할 수 있다. 이를 한 평형모델은

1980년 부터 20여 년간 지속 으로 개발되고 있다.

이들 모델은 그 정확도와 주 사용처, 사용하는 계산방법

등에 있어서 큰 차이를 보이고 있다. 최근에는 고농도에

도 용할 수 있는 모델과 여러 성분을 다룰 수 있는 모

델 개발에 을 두어 연구가 수행되고 있다 (Kim et

al. 1993ai; Meng et al. 1998).

○ 이 외에도 에어로솔 표면에서의 화학반응에 한 심이


증가하고 있다. 즉 에어로솔 고체 는 액체 표면이 표

면반응 (surface reaction)의 반응활성 이 되는 것이다.

표 인 로서는 황사 같은 흙먼지 표면에서의 질산이

나 아황산가스 같은 산성기체의 표면반응 (Dentener et

al. 1996), 그리고 해염입자 표면에서의 산성기체의 반응

이다 (Song and Carmichael, 1999).

2. 국내 연구 동향

○ 국내의 기화학 모델링 분야 연구는 도시 오존이나,

미세입자 오염분야와 동북아시아에서의 기오염물질

장거리 이동과 련된 모델링, 그리고 모델링 결과를 검

증하기 한 측정에 집 되어 있다. 국내 연구는 선진국

에 비해 태동단계로서, 아직 그 연구 활동이 활발하지는

않다. 따라서 재 우리나라 연구의 특징은 선진국의 모

델과 측정기술을 들여와 응용, 용하는 것이 부분이

다.

가. 대도시 오존 모델링

○ 모델 종류

도심에서 발생하는 고농도 오존은 화학반응의 표

인 생성물이다. 질소산화물과 휘발성유기화합물 사이의

화학반응에 해서는 어느 정도 이해가 되어 있다.

그러나 도시마다의 오염물질 배출특성이 다르기 때문에


이를 이해하고, 최 감 책을 수리하기 해서는 지

역별 모델링이 필수 이다.

이러한 배출특성 가운데 특히 문제가 되는 것은 질소산

화물과 휘발성유기화합물 가운데 어떤 종류가 반응제한

인자로 작용하는가 하는 것이다. I장의 반응식 (6)과 (9)

를 보면 수산화기가 이산화질소와 휘발성유기화합물과

경쟁 으로 반응하는 것을 알 수 있다. 휘발성유기화합

물이 반응제한인자 (VOC limited)인 경우, 질소산화물의

농도 ( 는 배출)를 이게 되면 반응 (9)의 속도가

게 되어 반응 (6)의 속도가 늘게 된다. 이는 오존의 생

성속도를 크게 하여, 결과 으로 오존농도가 증가하게

된다. 서울과 수도권에서는 어느 물질이 반응제한인지를

악하기 한 모델링 연구가 주로 이루어져 왔다.

모델은 상 지역을 하나의 모델 역으로 보는 상자 모

델 (box model)과 상 지역을 여러 격자로 구분하여

각 격자에서의 농도 변화를 측하는 격자모델 (Eulerian

model)로 구분할 수 있다.

○ 상자모델 용

상자모델이란 를 들어 서울 체를 하나의 상자로 가

정하고, 이 상자에서의 오염물질의 배출, 반응, 제거과정

을 모델링하는 것이다. 상자 모델은 기상조건이나 배출

특성들의 모델 입력자료가 잘 비되어 있지 않아 격자

모델을 사용하기 힘든 경우, 는 격자모델을 사용하기

에 그 지역의 특성을 비 조사할 경우에 리 쓰인다.

그 지만 상자모델로도 그 지역의 특성을 이해할 수 있

으므로, 격자모델에 비해 항상 열등한 모델이라고 할 수


는 없다.

상자 모델의 한 로 특정 공기괴의 이동에 따른 그 공

기괴에서의 화학 상을 모델링하는 경우가 있다. 이를

라그랑지안 모델 (Lagrangian model)이라 하며, 미국 환

경보호청에서 개발한 OZIPR (Ozone Isopleths Plotting

Package for Research)이 표 인 이다. OZIPR을 이

용하여 서울의 오존 감 정책에 해 여러 연구가 수행

되어 왔다 (박주연 등, 2002, 홍유덕 등, 2005).

<그림 3-4> OZIPR 모델을 이용한 서울의 1999년 6월 오존등농도

(isopleths) 곡선 (박주연과 김용표, 2002).

<그림 3-4>에서 보듯이 서울은 질소산화물의 농도 (배

출)을 이면 오존 농도가 오히려 증가하는 역이다. 이

는 서울의 오존 농도를 이기 해서는 매우 조심스러

운 기오염물질 감 책이 수립되어야 한다는 것을


의미한다. 이런 사례는 기화학모델의 요성을 입증하

는 의미 있는 사례이다.

○ 격자모델 (Eulerian model) 용

우리나라에서 주로 쓰이는 오존 농도 측을 한 격자

모델은 미국 환경보호청에서 개발한 UAM과 CMAQ

(Community Air Quality Models)이 있다.

최근 서울시정개발연구원 (김운수, 2004)에서 UAM을

이용하여 수도권의 오존 감방안을 연구한 결과, 수도권

은 휘발성유기화합물 (VOC)에 비해 질소산화물 (NOx)

이 과잉이다. 따라서 질소산화물 배출을 감하면 질소

산화물 농도는 감되지만, 오존 농도는 오히려 증가하

는 것으로 나타났다 (그림 3-5). 이는 앞에서 설명한 상

자모델 결과와도 일치하는 것이다.

<그림 3-5> 질소산화물 (NOx)과 휘발성유기화합물 (VOC) 삭감율에 따른

(a) NO2, (b) O3 증감율 (김운수, 2004).

(a) (b)

CMAQ은 1990년 후반부터 지속 으로 개발되고 있는

모델로, 에어로솔도 함께 모델링 할 수 있는 모델이다. 최


근 서울, 수도권의 오존 농도 측 오존 농도 감을

한 기오염물질 배출 정책을 한 연구에 CMAQ이

사용되고 있다. CMAQ을 사용한 결과도 김운수 (2004)

결과와 같이 질소산화물 농도가 면 도심에서는 오히려

오존 농도가 증가하는 것으로 나타났다 (이종범 등,

2005).

○ 오존 련 측정

오존 생성 반응은 여러 종류의 반응기가 련된 복잡한

반응이다. 반응기는 기 농도가 매우 낮고, 체류시간이

짧아 측정이 매우 어렵다. 우리나라에서는 반응기 가운데

수산화기 (OH) 측정을 한 연구가 최근 시작되었다. 이

밖에 반응 생성물들을 측정하는 연구가 수행 이다. 그러

나 이들 연구는 측정 기법을 부분 외국에서 도입하 거

나, 측정기기를 도입한 것이다.

이들 측정 결과는 그 자체로도 기화학 상을 이해하는

데 요하지만, 기화학 모델링 결과를 검증하는데 매우

요하다.

나. 대도시 에어로솔 모델링

○ 특징

에어로솔의 화학 조성은 기의 기체 성분과의 물질 달

( 는 평형)에 의해 변화하므로, 에어로솔 련 기화

학 모델은 에어로솔내의 각종 거동뿐만 아니라, 에어로

솔과 기체상의 물질 달까지 모델링 하여야 한다. 이 물


질 달 상은 두 상이 화학평형에 이를 때까지 계속되

며, 이를 계산하는 것은 기화학 모델링에서 부분의

계산시간을 차지한다. 따라서 많은 모델이 기체와 에어

로솔 사이는 화학 평형이라고 가정하고 모델링을 수행

하고 있다.

○ 모델 종류

오존 련 모델과 같이 에어로솔 련 기화학모델도

상자모델과 격자모델로 구분할 수 있다. 상자모델은 에

어로솔의 여러 물리, 화학 상을 자세하게 다루고 있

으며, 격자모델은 여러 상을 보수화 (parameterization)

하는 경우가 많다.

○ 모델 용

상자모델의 용은 주로 서울, 수도권의 미세입자

(PM10, 직경이 10 μm 이하인 에어로솔) 질량농도 감

책을 세우기 한 연구에 사용되고 있다. 로서 기체/

에어로솔 평형모델을 용하여 서울 에어로솔의 수분함

량과 산성도를 계산하거나 (김진 등, 1995), 에어로솔

주요 성분 가운데 에어로솔 질량농도에 민감한 성분을

확인하는 연구가 있다 (최은경과 김용표, 2004).

격자모델은 앞에서 설명한 CMAQ를 사용하여 수도권의

에어로솔 농도를 모델링하고 있다 (그림 3-6). 이 결과

외부 향이 상당히 있는 것으로 보인다 (한국환경정책.

평가연구원, 2004).


<그림 3-6> 수도권을 상으로 한 CMAQ 모델링 역, (a) 9 km, (b) 3

km (한국환경정책.평가연구원, 2004).

(a) (b)

다. 대기오염물질 장거리이동 모델링

○ 동북아시아는 에어로솔과 수용액 의 장거리이동에 의한

향이 큰 지역이다. 국에서 배출된 기오염물질이

풍하측인 우리나라 일본으로 이동하면서 화학반응을 거

쳐 오존과 에어로솔 등을 생성하여 여러 오염 상을 발

생하고 있다. 1980년 후반부터 이에 한 모델링 연구

가 수행되어 왔다. 환경부 G-7 과제인 지구규모 순환모

델의 개발과정으로 연세 와 서울 기과학과에서 에

어로솔의 향을 모수화하여 연구한 결과가 있다 (In

and Park, 2002; Park and In, 2002; Park et al., 2000).

한 G-7 과제인 산성비 감시 측기술 개발과정에

서 에어로솔의 향을 고려한 기질 모델을 개발하기


해 황사와 기체상의 SO2와의 반응을 모사하는 모델이

개발되었었다 (Kim et al., 1998). 이들 연구에 사용된

모델은 미국에서 개발된 STEM이나 CMAQ이다.

최근에는 국에서 배출된 오염물질이 장거리이동하면서

오존과 에어로솔을 생성하여 미국까지 이동한다는 모델

링과 측정 결과가 발표되면서, 구 규모의 기화학모

델에 한 심이 높아지고는 있으나 아직 구체 인 연

구결과는 없는 실정이다.

33

제4장

결론 및 제언

○ 기화학모델링은 국지 인 기오염부터 지구 인 기

후환경 변화 상까지, 한 기체 화학반응에서 기체/에

어로솔/수용액 의 화학물질 이동까지, 다양한 규모와

형태의 기 화학 상을 모사하는 연구 분야이다. 이

연구는 기에서 일어나는 화학 상을 이해하고, 효과

으로 기/지구환경을 개선하는 과학, 기술 인 해결

책을 찾는데 필수 인 도구이다.

○ 주요한 연구 분야는 (1) 기 미량성분 사이의 화학반응

기구를 이해하는 것과, (2) 에어로솔에서의 화학반응

상을 이해하는 것, (3) 기체/에어로솔/수용액 사이의

화학평형/물질 달 상을 이해하는 것, 그리고 (4) 이

들 이해를 바탕으로 앞으로의 기/지구환경 개선을

한 최 책을 수립하기 한 연구이다.

○ 기화학모델은 화학, 물리, 기상, 환경 분야 여러 연구

분야 연구 결과의 종합 인 산물이다. 따라서 기화학

모델 개발은 한 나라의 기 , 응용과학 분야 발 이 좋

은 지표이다. 우리나라는 아직 이 분야의 연구가 기

단계로 미국, EU 등의 선진국에 비해서 연구 수 이 떨


어진다. 모델을 부분 외국에서 들여와서 사용하고 있

어, 모델 용은 어느 정도 연구 결과가 있다. 그러나 기

분야인 모델 개발은 거의 없는 실정이다.

○ 기화학모델의 요성은 계속 커지고 있다. 미국이

국으로부터의 기오염물질 이동에 의한 피해를 주장하

는 과학 인 근거는 기화학모델 (CTM) 결과이다.

국의 풍하지역으로 가장 가까운 우리나라는 미국보다

국에서 배출된 기오염물질의 피해가 더 큰 것은 당

연하다. 이에도 불구하고 기화학모델링 연구가 미비하

여 과학 이 피해 측을 할 수 없다면, 외 상력이 크

게 제한받게 될 서이다. 하나의 는 지구환경변화를

감하기 한 온실기체 련 상에서의 과학 인 근

거 확보 문제이다. 재 교토의정서 등 온실기체 감

약이나 국제 상에서 과학 인 근거는 선진국에서

제시한 모델링 결과이다. 우리나라 자체의 모델 연구 결

과가 없다면 앞으로도 상에서 종속 인 치에 설 수

밖에 없다. 따라서 그러나 우리나라보다 경제 수 을 고

려한다면 우리나라도 국제사회에서의 상을 고려하여

이 분야의 연구 능력을 배양하여야 할 것이다.

35

참고 문헌

1. 김운수 (2004) 수도권 기오염의 공간분포 특성 사회․경제

향분석, 수도권 기환경 향요인 총량 리를 한 정

책토론회 자료집, 3-46.

2. 김진 , 김용표, 심상규, 문길주, 천만 , 김희강 (1995) 서울지

역 입자의 수분함량 강산성도 측, 한국 기보 학회지, 11,

69-76.

3. 박주연, 김용표 (2002) 서울시에서의 최 오존 감 책:

OZIPR을 이용한 사례 연구, 한국 기환경학회지, 18, 427-433.

4. 이종범, 김유근, 이화운 (2005) 화학 모델은 고농도 오존을

하게 모사하고 있는가?, 수도권 오존 오염 문제 어떻게 응

할 것인가? 토론회.

5. 최은경, 김용표 (2004) 서울과 고산의 미세입자 수분함량에 향

을 미치는 주요 인자, 한국 기환경학회지, 20, 803-810.

6. 한국환경정책.평가연구원 (2004) 수도권 지역 배출총량 리제

추진방향 수립, 간보고회 자료.

7. 홍유덕, 이상욱, 한진석, 이석조, 김신도, 김윤신 (2005) OZIPR

을 이용한 서울지역 화학오존농도 감방안에 한 연구, 한

국환경 향평가학회, 14, 117-126.

8. Binkowski, F. S. and Shankar, U. (1995) The Regional

Particulate Matter Model 1. Model description and preliminary

results, J. Geophysical Research, 100, 26191- 26209.

9. Brimblecombe P. (1996) Air composition & chemistry, 2nd ed.,

Cambridge University Press, UK.

10. Charlson, R. J. et al. (1992) Climate forcing by anthropogenic

aerosols, Science, 255, 423-430.

11. Chin, M., Rood, R. B., Lin, S.-J., Müller, J.-F., and Thompson,

A. M. (2000) Atmospheric sulfur cycle simulated in the global


model GOCART: Model description and global properties, J.

Geophysical Research, 105, 24671-24687.

12. Crutzen, P. J. and Andrea, M. O. (1990) Biomass byrning in

the tropics: Impact on atmospheric chemistry and biological

cycles, Science, 250, 1669-1678.

13. Daum, P. H., Kleinman, L. I., Springston, S. R.,

Nunnermacker, L. J., Lee, Y.-N., Weinstein-Lloyd, J., Zheng,

J., and Berkowitz, C. M. (2003) A comparative study of O3

formation in the Houston urban and industrial plumes during

the 2000 Texas Air Uality Study, J. Geophysical Research,

108, 4714, doi:10.1029/2003JD003552.

13. Dentener, F. J., Carmichael, G., Zhang, Y., Lelieveld, J., and

Crutzen, P. J. (1996) Role of mineral aerosol as a reactive

surface in the global troposphere, J. Geophysical Research, 101,

22869-22889.

14. Finlayson-Pitts, B. and Pits Jr., J. N. (1997) Tropospheric air

pollution: ozone, airborne toxics, polycyclic aromatic

hydrocarbons, and particles, Science, 276, 1045-1052.

15. Gelbard, F. and Seinfeld, J. H. (1980) Simulation of

multicomponent aerosol dynamics, J. Colloid Interface Science,

78, 485-501.

15. Giorgi, F., Bi., X., and Qian, Y. (2002) Direct radiative forcing

and regional climate effects of anthropogenic aerosols over East

Asia: A regional coupled climate-chemistry/aerosol model

study, J. Geophysical Research, 107, 4439,

doi:10.1029/2001JD001066.

15. In, H.-J. and Park, S.-U. (2002) A simulation of long-range

transport of Yellow Sand observed in April 1998 in Korea,

Atmospheric Environment, 36, 3259-3269.

참고문헌 37

16. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), Climate

change 2001: The scientific basis, Cambridge University Press,

Cambridge, UK, 2001.

16. Jacob, D. J., Logan, J. A., and Murti, P. P. (1999) Effect of

rising Asian emissions on surface ozone in the Unite States,

Geophysical Research Letters, 26, 2175-2178.

17. Jacobson, M. Z., Atmospheric pollution: History, science, and

regulation, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2002.

18. Jacobson, M. Z., Tabazadeh, A. and Turco, R. P. (1996)

Simulating equilibrium between aerosols and nonequilibrium

between gases and aerosols, J. Geophysical Research, 101,

9079-9091.

19. Kim, Y. P. and Seinfeld, J. H. (1990) Simulation of

Multicomponent Aerosol Dynamics by the Moving Sectional

Method, J. Colloid Interface Science, 135, 185-199.

20. Kim, Y. P. and Seinfeld, J. H. (1992) Simulation of

Multicomponent Aerosol Dynamics, J. Colloid Interface Science,

149, 425-449.

21. Kim, Y. P., Seinfeld, J. H., and Saxena, P. (1993a)

Atmospheric gas-aerosol equilibrium I. Thermodynamic model,

Aerosol Science and Technology, 19, 157-181.

22. Kim, Y. P., Seinfeld, J. H., and Saxena, P. (1993b)

Atmospheric gas-aerosol equilibrium II. Analysis of common

approximations and activity coefficient calculation method,

Aerosol Science and Technology, 19, 182-198.

23. Kim, Y. P., Shim, S. G., and Choi, M. K. (1998) Interactions

between CaCO3 in Eolian Dust and ambient SO2, J. Aerosol

Science, 29, S791-S792.

24. Meng, Z., Dabdub, D., and Seinfeld, J. H. (1997) Chemical


coupling between atmosphere ozone and particulate matter,

Science, 277, 116-119.

25. Meng Z., Dabdub D. and Seinfeld J. H. (1998) Size-resolved

and chemically resolved model of atmospheric aerosol

dynamics. J. Geophysical Research, 103, 3419-3435.

26. NRC, National Research Council (1996) A plan for a research

program on aerosol radiative forcing and climate change,

National Academic Press, Washington D. C., USA.

27. Park, S.-U. and In, H.-J. (2002) Simulation of long-range

transport of acidic pollutants in East Asia during the Yellow

Sand event, Atmospheric Environment, 36, 4877-4893.

28. Park, S.-U., In, H.-J., Lee, Y-H., and Kim, S.-W. (2000)

Estimation of sulfur deposition in South Korea, Atmospheric

Environment, 34, 3259-3269.

29. Ravishankara, A. R. (1997) Heterogeneous and multiphase

chemistry in the troposphere, Science, 276, 1058-1065.

30. Russell, A. and Dennis, R. (2000) NARSTO critical review of

photochemical models and modeling, Atmospheric Environment,

34, 2283-2324.

31. Russell, L. M. and Seinfeld, J. H. (1998) Size- and

composition-resolved externally mixed aerosol model, J. Aerosol

Science, 28, 403-416.

32. Ryerson, T. B., et al. (2003) Effect of petrochemical industrial

emissions of reactive alkenes and NOx on tropospheric ozone formation

in Houston, Texas, J. Geophysical Research, 108, 4249,

doi:10.1029/2002JD003070.

33. Seinfeld, J. H. (1989) Urban air pollution: State of the science,

Science, 243, 745-752.

34. Prinn, R. G., Huang, J., Weiss, R. F., Cunnold, D. M., Fraser,

참고문헌 39

P. J., Simmonds, P. G., McCulloch, A., Harth, C., Salameh, P.,

O'Doherty, S., Wang, R. H. J., Porter, L., and Miller, B. R.

(2001) Evidence for substantial variations of atmospheric

hydroxyl radicals in the past two decades, Science, 292,

1882-1888.

35. Solomon, P. A., Cowling, E., Hidy, G., and Furiness, C. (2000)

Comparison of scientific findings from major field studies in

North America and Europe, Atmospheric Environment, 34,

1885-1920.

36. Song C. H. and Carmichael, G. (1999) The aging process of

naturally emitted aerosol (sea-salt and mineral aerosol) during

long range transport. Atmospheric Environment, 33, 2203-2218.

37. Spivakovski, C. M., Logan, J. A., Montzka, S. A., Balkanski,

Y. J., Foreman-Fowler, M., Jones, D. B. A., Horowitz, L. W.,

Fusco, A. C., Brenninkmeijer, C. A. M., Prather, M. J., Wofsy,

S. C., and McElroy, M. B. (2000) Three-dimensional

climatological distribution of tropospheric OH: Update and

evaluation, J. Geophysical Research, 105, 8931-8980.

38. Van Dorland, R., Dentener, F. J., and Lelieveld, J. (1997)

Relative forcing due to tropospheric ozone and sulfate aerosols,

J. Geophysical Research, 102, 28079-28100.

저자소개

김 용 표

․공학박사

․한국과학기술연구원 선임, 책임연구원

․ , 이화여자 학교 환경학과 교수

이 창 환

․공학박사 수료

․ , 한국과학기술정보연구원 선임연구원

․ 서: 산업용 로 , 자동차 연료장치 등

BB116 김용표․이창환

대기화학모델링

2005년 12월 19일 인쇄

2005년 12월 23일 발행

발행처

서울특별시 동 문구 청량리동 206-9

ꂕ 130-742

화 : 3299-6114

등록: 1991년 2월 12일 제5-258호

발행인

조 화

인쇄처

신기획

대기화학모델링 - gift (글로벌 미래동향...

Documents