표제지
목차
Abstract 11
Ⅰ. 서론 13
Ⅰ-1. ISORROPIA-II 13
Ⅰ-2. 에어로졸 (Aerosol) 18
Ⅰ-3. pH 22
Ⅱ. 실험 방법 25
Ⅱ-1. Observation data 25
Ⅱ-2. ISORROPIA-II 26
Ⅱ-3. Five error metrics 27
Ⅱ-4. 온도 의존 평형 상수의 변형 28
Ⅱ-5. pH 계산 28
Ⅱ-6. NHₓ region 계산 29
Ⅲ. 결과 30
Ⅲ-1. 서울 불광동 겨울과 여름 측정 데이터 비교 30
Ⅲ-2. 서울 불광동 겨울과 여름의 예측된 데이터 비교 32
Ⅲ-3. 온도 민감도 테스트 36
Ⅲ-4. 서울 불광동의 겨울과 여름 상대 습도에 따른 비교 41
Ⅲ-5. 통계적 수치 비교 43
Ⅲ-6. 온도 의존 평형 상수 변화에 따른 NO₃⁻ 예측 값 비교[이미지참조] 53
Ⅲ-7. 서울 불광동 겨울과 여름의 pH 비교 56
Ⅲ-8. 서울 불광동 겨울과 여름의 NHₓ region 비교 60
Ⅳ. 고찰 67
Ⅴ. 결론 72
Ⅵ. 참고문헌 73
표 1. 5가지 에어로졸의 가능한 화학 종 17
표 2. 이전에 연구된 중국 북부 겨울 연무 기간 동안의 에어로졸 pH. 열역학 평형 모델은 ISORROPIA (version II)를 사용. 23
표 3. 지중해 동부의 에어로졸 pH 24
표 4. 서울 불광동 겨울 동안 측정된 무기질 농도 값과 그 예측된 값 사이의 전체 및 구간별 5가지 error metrics. Case I은 2020년 12월 15일 1:00부터 2020년 12월 21일 0:00까지, Case II는 2020년 12월 21일 1:00부터 2020년... 50
표 5. 서울 불광동 여름 동안 측정된 무기질 농도 값과 그 예측된 값 사이의 전체 및 구간별 5가지 error metrics. Case I은 2021년 6월 1일 1:00부터 2021년 6월 7일 11:00까지, Case II는 2021년 6월 8일 17:00부터 2021년 6월... 52
표 6. ISORROPIA-II에서 사용된 NO₃⁻의 평형 관계 식 및 온도 의존 평형 상수와 그 변화 값[이미지참조] 53
그림 1. ISORROPIA-II의 모델링 과정 18
그림 2. 에어로졸 (aerosol) 생성 과정 19
그림 3. 북반구의 여러 위치에서 AMS(Aerosol Mass Spectrometer)로 측정한 서브 마이크로미터 에어로졸의 총 질량 농도 (μg/m³) 및 비내화성 무기 화학... 20
그림 4. 일반적인 대기 입자 크기 분포와 다양한 모드를 나타내는 그래프. Nucleation과 Ultrafine mode는 각각 0.01 및 0.1 μm 미만의 입자 크기를... 21
그림 5. 미세먼지 (PM₂.₅)를 이루는 성분의 구성 요소 21
그림 6. pH에 영향을 주는 주요 화학 종들과 열역학적 평형 모델에 의해 예측된 에어로졸 pH 22
그림 7. 서울 불광동 겨울 (2020년 12월 15일 ~ 2021년 1월 14일) 동안에 측정된 2차 무기 에어로졸 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺)과 NH₃의 농도 Box-Whisker plot[이미지참조] 30
그림 8. 서울 불광동 여름 (2021년 6월 1일 ~ 2021년 6월 30일) 동안에 측정된 2차 무기 에어로졸 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺)과 NH₃의 농도 Box-Whisker plot. 위...[이미지참조] 31
그림 9. 2차 무기 에어로졸이 측정된 서울 불광동 지역과 가까운 서울 종로구 송월동에서 측정된 기상학적 데이터 (상대 습도, 온도)의 Box-Whisker plot 32
그림 10. 서울 불광동 겨울 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable state로 예측된 무기질 농도,...[이미지참조] 33
그림 11. 서울 불광동 겨울 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable state 로 예측된 무기질 농도를...[이미지참조] 34
그림 12. 서울 불광동 여름 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable state로 예측된 무기질 농도,...[이미지참조] 35
그림 13. 서울 불광동 여름 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable state로 예측된 무기질 농도를...[이미지참조] 36
그림 14. 서울 불광동 여름 기간 동안의 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable state 로 예측된 무기질 농도에...[이미지참조] 38
그림 15. 서울 불광동 겨울 기간 동안 측정된 무기질 농도는 변화시키지 않고 측정된 온도만 여름 최고 온도와 비슷한 범위가 될 때까지 10 ℃씩 상승시켜 ISORROPIA-II forward mode, stable state 로 예측된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻,...[이미지참조] 39
그림 16. 서울 불광동 여름 기간 동안 측정된 무기질 농도는 변화시키지 않고 측정된 온도만 겨울 최저 온도와 비슷한 범위가 될 때까지 10 ℃씩 감소시켜 ISORROPIA-II forward mode, stable state 로 예측된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻,...[이미지참조] 40
그림 17. 상대 습도 0.60을 기준으로 하여 서울 불광동 겨울 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable...[이미지참조] 42
그림 18. 상대 습도 0.60을 기준으로 하여 서울 불광동 여름 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable...[이미지참조] 42
그림 19. 5가지 error metrics 중 (a) NME (%), (b) NMB (%), (c) MB (μg/m³) 값. 서울 불광동 겨울 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)를...[이미지참조] 46
그림 20. 5가지 error metrics 중 (a) NME (%), (b) NMB (%), (c) MB (μg/m³) 값. 서울 불광동 여름 기간 동안 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)를...[이미지참조] 48
그림 21. NO₃⁻의 온도 의존 평형 상수를 각각 5, 10, 100배 하여 서울 불광동 여름 기간에 측정된 NO₃⁻의 농도와 ISORROPIA-II forward mode, stable state로...[이미지참조] 54
그림 22. NO₃⁻의 온도 의존 평형 상수를 각각 5, 10, 100배 하여 서울 불광동 여름 기간에 측정된 NO₃⁻의 농도와 ISORROPIA-II forward mode, stable state로...[이미지참조] 55
그림 23. 상대 습도 〉 0.46 일 때, stable state와 metastable state 모두 ISORROPIA-II forward mode로 예측된 서울 불광동 겨울과 여름의 에어로졸 pH를... 57
그림 24. 상대 습도 〉 0.46 일 때, stable state와 metastable state 모두 ISORROPIA-II forward mode로 예측된 서울 불광동 겨울 에어로졸 pH plot 58
그림 25. 상대 습도 〉 0.46 일 때, ISORROPIA-II forward mode로 예측된 서울 불광동 겨울 stable state pH와 metastable state pH의 차이. (△pH=stable - metastable) 58
그림 26. 상대 습도 〉 0.46 일 때, stable state 와 metastable state 모두 ISORROPIA-II forward mode로 예측된 서울 불광동 여름 에어로졸 pH plot 59
그림 27. 상대 습도 〉 0.46 일 때, ISORROPIA-II forward mode로 예측된 서울 불광동 여름 stable state pH와 metastable state pH의 차이. (△pH=stable - metastable) 59
그림 28. 서울 불광동 겨울 기간 동안의 온도에 따른 required NHₓ 농도와 total NHₓ 농도 사이의 관계. 빨간색 선을 기준으로 왼쪽 상단이 NHₓ -rich... 60
그림 29. 서울 불광동 겨울 기간 동안에 측정된 무기질 농도 (SO₄²⁻, NO₃⁻, NH₄⁺, NH₃)와 ISORROPIA-II forward mode, stable state로 예측된 무기질 농도를...[이미지참조] 61
그림 30. 서울 불광동 겨울 기간 동안의 Excess NHₓ의 양 따른 ISORROPIA-II forward mode, stable state로 예측된 에어로졸 pH와 (a) 온도, (b) AWC, (c)... 63
그림 31. 서울 불광동 여름 기간 동안의 온도에 따른 required NHₓ 농도와 total NHₓ 농도 사이의 관계. 빨간색 선을 기준으로 왼쪽 상단이 NHₓ -rich... 64
그림 32. 서울 불광동 여름 기간 동안의 Excess NHₓ의 양 따른 ISORROPIA-II forward mode, stable state로 예측된 에어로졸 pH와 (a) 온도, (b) AWC, (c)... 66