배출원별 미세먼지 기여도 분석을 위한 배출량 기반 할당방식 적용성 검토

Abstract

국내에서는 대기환경보전법과 수도권 대기환경 개선 특별법 등으로 대기환경오염물질 배출 규제를 점차 강화하고 있고 전 세계적으로 대기환경오염물질 배출에 대한 규제가 국내와 같이 지속적으로 강화되고 있는 추세이다. 이에 미세먼지의 농도 저감을 위해서 여러 오염물질뿐만 아니라 효과적인 대기질 개선정책 마련을 위해 대기질 모사를 통한 기여도 분석과 관련한 연구가 필요하며, 그 방법으로 배출량 삭감 산정 및 저감 계획 마련 시에 기여도 분석이 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 대기 중 미세먼지 농도에 대한 배출원의 기여도 추정하기 위해서 3차원 광화학 모델인 CMAQ(Community Multi-scale Air Quality) 시스템을 이용하였으며, 대기질 모사는 기상모델인 WRF(Weather Research and Forecasting), 배출량 모델인 SMOKE(Sparse Matrix Operation Kernel Emissions)를 이용하였다. 배출량 자료의 경우 인위적 배출량 산정을 위해 CAPSS 2010 및 MICS 2010 배출 목록을 활용하였으며, 자연적 배출량은 MEGAN을 이용하였다. 배출 부문은 비산업연소 도로이동오염원 부분을 대상으로 주 모사 기간은 사계절 중 자체 배출량이 가장 높은 기간인 2010년 10월(가을)을 선정하였다. 대기질 모사 영역으로 수도권지역(서울, 경기, 인천)을 포함하는 지역을 대상으로 한반도 지역을 포함하는 수평 해상도 9 km 모사 영역을 정해 대기질 모사를 수행하였다. 미세먼지 농도에 대한 배출원의 기여도 추정을 위하여 기본 모사와 배출량 삭감 후 민감도를 분석하는 BFM(Brute Force Method)을 이용하였다. BFM 분석의 경우 기본배출량 및 대상 배출원을 제거한 배출량에 대하여 각각 모사를 수행하여 배출량 변화에 따른 농도 변화를 통하여 기여도를 추정하는 방법으로 적용이 간단하여 가장 보편적으로 사용되나 다양한 분석이 필요할 경우 각각에 대한 반복적인 수행이 필요하므로 번거로우며 시간적으로 비효율적인 단점이 있다. 이에 BFM 방법을 이용하여 기여도 분석을 수행할 때 지역별 기여도를 우선적으로 산출하고 해당 지역 배출목록을 배출량을 기반으로 세부 배출원별 기여도를 할당하는 방식을 고려하였으며, 새로 적용된 배출량 기반 할당방식과의 적용성을 검토함으로써 개별 배출 기여도 산정 방법보다 시간적, 인적 소모를 줄이며 각각 두 방법론이 얼마나 유사성을 보이는지 비교 분석하였다.