춘천시 도시숲 내 미세먼지의 입경별 농도 특성 연구 :A Study on the Concentration Characteristics of Particulate Matters by particle size in Urban Forest of Chuncheon

김명주

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김명주 (강원대학교, 강원대학교 대학원)

지도교수: 이상덕

발행연도: 2023

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2023

춘천시 도시숲의 미세먼지 입경별 분포 특성

김명주 , 김은지 , 이의재 외 2명 한국대기환경학회 학술대회논문집 2023.10 학술대회자료

춘천시 도시숲 내 미세먼지의 입경별 농도 특성 연구

김명주 산림환경시스템학과 2023.01 학위논문

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최근 산림의 미세먼지(Particulate matters, PM) 차단 및 저감 기능이 주목받고 있다. 본 연구는 고농도 미세먼지가 발생하는 시기(겨울~봄철)에 도시숲의 입자상 물질 입경별 농도 특성을 파악하기 위해 임내·외 미기상 인자와 PM 농도를 분석하였다. 제4차 미세먼지 계절관리제 시행 기간을 포함한 총 5개월(2022년 12월~2023년 4월)간 임내 혼효림(Mixed Forest, MF)과 침엽수림(Coniferous Forest, CF), 임외(Urban Area, UA)를 대상으로 PM 농도를 수집하였다. PM 농도는 광산란법 장비(OPS 3330)로 0.3~10㎛의 입경을 총 16개 채널로 구분하여 개수농도 및 질량농도를 측정하였다. 또한, 동일 기간에 기온, 상대습도, 풍향, 풍속, 돌풍속도를 측정하였다. 연구 결과, 기온 UA(11℃)>MF(4.53℃)>CF(4.14℃), 상대습도 MF(60.03%)>CF(58.33%)>UA(38.83%)로 수관층 유무 및 수관울폐도 차이가 미기상에 영향을 미쳤다. 또한 식생이 바람 흐름을 방해하여 임내에서 임외에 비해 낮은 평균 풍속 및 돌풍속도를 보였으며, 풍향이 산발적인 형태로 나타났다. 이러한 미기상의 차이는 임내·외 PM 거동과 물리적 특성에 영향을 미쳐 임내의 1~5㎛ 개수농도 및 질량농도가 임외에 비해 높게 나타난 것으로 보인다. MF와 CF의 개수농도는 UA와 비교했을 때 각각 1.7%, 3.2% 높았으며, 질량농도는 0.5%, 5.2% 높았다. 이러한 결과는 임내로 유입된 입경 1~5㎛의 PM이 수관층 아래에 갇히는 차단 효과로 추정된다. 반면 입경 5~10㎛ 개수농도 및 질량농도는 임내에 비해 임외에서 높았으며, 개수농도(MF: 0.38#/cm³, CF: 0.42#/cm³, UA: 0.44#/cm³)에 비해 질량농도(MF: 0.38㎍/m³, CF: 0.42㎍/m³, UA: 0.44㎍/m³)에서 임내·외 차이가 크게 나타났다. 이러한 결과는 임내의 식생이 입경 5~10㎛ PM을 흡착하였기 때문으로 추정된다. 본 연구의 결과는 임내·외 미기상 차이로 인해 PM의 물리적 특성이 달라지며, 산림이 PM을 흡착 및 차단할 수 있음을 시사한다. 산림의 PM 차단 효과 검증을 위해서는 추후 화학적 분석이 필요하며, 산림의 PM 저감 기작 규명을 통해 적절한 미세먼지 저감 대책을 수립해야 할 것으로 보인다.

Recently, the function of forests as a biofilter for particulate matters(PM) is attracting attention. In this study, micro-climate variables and PM concentrations inside and outside the forest were analyzed to find out the concentration characteristics of particulate matter in urban forests by particle size during the time of high concentration of fine dust (winter to spring). Collected PM concentrations from Mixed Forests(MF), Coniferous Forests(CF), and Urban Area(UA) for 5 months(December 2022 to April 2023), including the period of the 4th fine dust seasonal management system. For the PM concentration, number concentration and mass concentration were measured by dividing particle diameters of 0.3 to 10 μm into a total of 16 channels with light scattering equipment(OPS 3330). In addition, temperature, relative humidity, wind direction, wind speed, and gust speed were measured during the same period. As a result of the study, temperature UA(11℃)>MF(4.53℃)>CF(4.14℃), relative humidity MF(60.03%)>CF(58.33%)>UA(38.83%), the difference in the presence of a canopy layer and the crown density has affected micro-climate. In addition, the vegetation obstructed the wind flow, so the average wind speed and gust speed were lower in the forest(MF, CF) than UA, and the wind direction appeared sporadic. These differences in micro-climate appear to have affected the behavior and physical properties of PM in the forest and UA, and the number and mass concentrations of 1-5㎛ in forest were higher than those UA. Number concentrations of MF and CF were 1.7% and 3.2% higher than UA, respectively, and mass concentrations were 0.5% and 5.2% higher, respectively. This result is estimated to be a blocking effect in which PM with a particle diameter of 1 to 5μm introduced into the forest is trapped under the canopy layer. On the other hand, the number concentration and mass concentration of 5~10㎛ were higher outside the forest than in the forest. The concentration in the forest and UA was significantly different in mass concentration(MF: 0.38㎍/m³, CF: 0.42㎍/m³, UA: 0.44㎍/m³) compared to the number concentration(MF: 0.38#/cm³, CF: 0.42#/cm³, UA: 0.44#/cm³). These results are presumed to be because the vegetation in the forest adsorbed PM with a particle diameter of 5 to 10 μm. The results of this study suggest that the physical characteristics of PM change due to the difference in micro-climate in the forest and UA, and forests can adsorb and block PM. In order to verify the effect of blocking PM in forests, further research is needed chemical analysis, and it is expected that appropriate measures to reduce fine dust must be established through the identification of PM reduction mechanisms in forests.

#미세먼지 #입경 #광산란법 #PM 차단 효과 #산림 미기상

Ⅰ. 서론
1. 연구배경 및 목적
2. 산림의 미세먼지 저감 효과
3. 고농도 미세먼지 발생원인
4. 입자상 물질 측정 방식
Ⅱ. 연구사
Ⅲ. 재료 및 방법
1. 연구대상지 선정
2. 조사대상지 개요
3. 광산란법 장비를 활용한 입경별 입자상 물질 측정
4. 기상인자
5. 분석방법
Ⅳ. 결과
1. 임내·외 기상인자 비교
1.1. 기온
1.2. 상대습도
1.3. 바람
1.3.1. 평균 풍속 및 풍향
1.3.2. 돌풍속도 및 풍향
2. 입자상 물질 개수농도
3. 입자상 물질 질량농도
4. 미기상에 따른 입자상 물질 농도 변화
4.1. 상대습도에 따른 입자상 물질 농도 변화
4.2. 풍향에 따른 입자상 물질 농도 변화
5. 고농도 미세먼지 에피소드 분석
5.1. 고농도 미세먼지 에피소드 발생 시 입자상 물질의 입경별 개수농도 변화
5.2. 고농도 미세먼지 에피소드 발생 시 입자상 물질의 입경별 질량농도 변화
Ⅴ. 고찰
1. 임내·외 미기상 특성
2. 광산란법 장비의 입자상 물질 탐지 특성
3. 계절별 임내·외 입자상 물질 농도 특성
4. 산림이 입자상 물질의 물리적 특성에 미치는 영향
Ⅵ. 결론
Ⅶ. 참고문헌

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