	보 도 자 료	기상청 2001. 4. 30. 11:00
	담당 : 기상연구소 응용기상연구실장 최병철	문의전화 : 02-846-2850

아시아지역 최대규모의 에어러솔 집중관측 결과

매년 봄철 발생하는 황사를 비롯한 각종 에어러솔(aerosol)이 대기환경에 미치는 영향을 규명하기 위해 아시아지역에서 최대규모로 국제공동관측을 실시하였으며, 기상청(청장 安明煥)을 비롯한 ACE-Asia 참여기관은  4월 30일 제주 현지에서 그 결과를 발표하는 자리를 가졌다.

아시아 에어러솔 국제공동관측 프로그램(약칭 ACE-Asia)은 황사 등 아시아지역 에어러솔의 크기분포, 화학 조성, 광학적 특성을 규명하고, 아시아 에어러솔이 지구온난화 효과를 어느정도 억제할 수 있는가를 밝히기 위한  아시아 지역 최대 규모의 관측 프로그램이다.

이번에 처음으로 제주 고산 사이트에서 3월 21일부터 5월 5일까지 약 50일간 우리나라를 비롯하여 12개국이 참가하여 국제집중공동관측을 수행하였다. 여기서 얻은 자료는 참여기관이 공유하게 되며 이 자료를 바탕으로 금년 중으로 봄철 아시아 지역의 황사 등 에어러솔이 기후변화에 미치는 역할에 관하여 분석한 양질의 연구결과가 쏟아져 나올 것으로 예상된다. 이러한 연구결과는 그 동안 잘 알려지지 않았던 아시아 에어러솔(황사 포함) 분야의 연구 발전에 획기적으로 기여할 것으로 기대된다.

이번 집중관측발표회는 기상연구소(소장 鄭孝相) 산하 응용기상연구실(기후변화감시 국가지정연구실)과 ACE-Asia 한국위원회가 공동주관하였으며, 기상연구소, 광주과학기술원, 서울대, 미국 해양대기청(NOAA/CMDL), 미국 브룩하벤국립연구소(BNL), 미국 캘리포니아 대학(UCSD), 영국 멘체스터 대학(UMIST) 등 모두 12개 기관이 참여하여 결과를 간단히 발표하고 향후 연구방향 등에 대하여 의견을 교환하였다.

주요 참가팀의 결과 소개

(각 기관의 발표 초안을 발췌 요약한 것입니다.)

1. 황사 시 에어러솔 농도의 급격한 증가(기상연구소)

□ 기상연구소(과학기술부 지정 기후변화감시 국가지정연구실)에서 광학입자계수기를 이용하여 관측한 결과에 따르면 황사 발생시 약 수 □ 크기범위의 황사입자 수농도가 평상 시에 비해 약 10배 정도 높게 관측되는 결과를 보여 주었다.

□ 이는 황사가 심할 때는 공기 중에 인체의 호흡기 내로 깊숙이 침투할 수 있는 크기 범위의 입자수가 크게 증가함을 의미하는 결과이다.

2. 황사 입자가 지구온난화를 감소시키는 역할을 한다(기상연구소).

□ 기상연구소의 스카이레디오메터를 이용한 황사입자의 산란 특성분석 결과 황사입자는 일반적인 에어러솔에 비하여 모든 산란각에 대해 약 수 십배 정도로 빛을 강하게 산란시키는 특성을 가지는 것으로 나타났다.

□ 이는 황사입자가 지표에 도달하는 태양 빛을 강하게 산란시킴으로써 기후변화에 있어서 문제시되는 지구온난화 효과를 저지하는데 중요한 역할을 할 수 있음을 시사하는 결과이다.

3. 황사층의 연직 분포(라이다 관측 결과)

□ 광주과학기술원 관측 결과

□ 광주과학기술원 환경모니터링 신기술연구센터는 일본 나고야대학과 공동으로 제주도 고산에서 지난 3월부터 다중 채널 라이다를 이용한 에어러솔의 연직분포 관측을 수행하고 있다.

□ 2001년 3월 11일 야간에 관측한 결과에 따르면 4 km와 7.5 km 부근에 2개의 황사 층이 존재함이 관측되었다. 또한 시간의 경과에 따른 오염물질의 증가가 관측되었다.

□ 서울대 관측결과

□ ACE-Asia 집중관측기간 중 마이크로펄스 라이다를 사용하여 관측을 수행하였는데 제주도에서 황사가 관측된 4월 13일의 관측 결과에 따르면 지상∼2 km와 2.5∼5 km에 뚜렷한 황사층이 존재함을 볼 수 있었다.

□ 경희대 관측결과

□ 경기도 수원에서 라이다 이용한 올해의 황사관측 결과에 따르면, 황사의 농도를 나타내는 후방산란비는 예년의 경우 1.5∼2.4에 비해 올해는 1.5∼3.5 이상으로 크게 증가함으로써 올해는 황사 발생횟수가 빈번하였을 뿐만 아니라 농도 또한 예년에 비해 크게 증가하였음을 보여주었다.

□ 또한, 황사를 판별하는 편광 소멸도도 예년의 15∼20%에 비해 올해는 30% 이상으로 증가하여 매우 건조한 상태에서 생성되는 비구형의 황사가 올해에 특히 많이 발생하였음을 시사하였다.

□ 이러한 황사는 주로 4km 이하의 고도와 대류권 중부에 해당하는 6∼8km 고도에서 주로 관측되었고, 8km 이상에서 관측된 사례도 2∼3회 있었다.

4. ACE-Asia 집중관측 기간 중 에어러솔 농도 분포(국립환경연구원)

□ 국립환경연구원은 ACE-Asia 집중관측기간 동안 황사 및 대기 중 먼지농도, 크기 분포, 화학성분 특성(입경농도, NH3, HNO2, HNO3, Elemental/Organic carbon, VOCs) 분석을 실시하고 있다.

□ 측정기간 중 4월 10일 ∼ 4월 14일에 황사현상이 관측되었으며 황사기간 중 PM10 농도는 약 280±124 □/□로 나타났고 비황사 기간에는 약 55±22 □/□로 나타났다. 입경별 입자 개수농도는 황사 시에는 입경 1.2□, 비황사시에는 0.7 □를 중심으로 정규분포를 보여 황사시가 비황사 시에 비해 최대개수농도가 조대 입자쪽으로 이동하는 경향을 알 수 있었으며 입자개수농도는 황사시가 비황사 시에 비해 높게 나타났다.

□ 입경별 질량농도는 황사시에는 입경 3□를 중심으로 정규분포를 보이고 있으며, 비황사 시에는 0.7□ 및 4□를 중심으로 하는 이산형(Bimodal) 분포를 보였다.

5. 아시아 에어러솔의 광학적 특성과 화학 조성(NOAA/CMDL)

□ ACE-Asia 집중관측 기간에 관측된 결과에 따르면, 1□ 이상의 입자의 산란도가 매우 큰 것으로 관측되었다. 위성관측 결과에 의하면 4월 둘째주에 고비사막에서 발생한 대규모 황사는 미국 중서부에까지 도달한 것으로 관측되었다.

□ 황사 시에 관측한 빛의 산란도와 흡수도 분석결과에 따르면 황사입자에 의한 빛의 산란은 약 50% 정도이고 흡수는 약 20∼30% 정도로 매우 높은 값을 가지는 것으로 밝혀졌다. 아시아 지역 에어러솔의 유형은 주로 황산염, 질산염, 검댕 등이었고, 때로는 황사가 관측되기도 한다.

□ 특기 할 만한 사항으로는 입자들 내에 납이나 바나듐 등 미량 성분이 발견되기도 하였다.

6. 아시아 에어러솔의 성장(成長)에 대한 관측 결과(미국 Brookhaven National Laboratory)

□ 단일입자의 크기와 화학성분에 대한 관측결과에 따르면 약 0.2□ 정도의 크기를 가진 황사와 유기물 입자는 같은 상대습도 조건에서의 황산염 보다 훨씬 더 작게 성장하는 것으로 관측되었다. 이 결과는 황사 입자와 유기물입자의 흡습성을 파악하고 황사 입자의 표면에 오염물질들이 침착되는 과정을 밝히는데 중요한 단서를 제공하는 결과이다.

【참고자료 1】

ACE-Asia란?

(Asian Pacific Regional Aerosol Characterization Experiment)

1. 실시 배경:

- ACE-Asia는, 지구환경의 변화를 물리·화학·생물·지구과학분야에 전세계적으로 연구하는 최고 권위의 『지구권·생물권 국제프로그램(IGBP)』 산하의 『국제대기화학(IGAC)프로젝트』의 주관 하에 실시되는 아시아지역 에어러솔 국제 공동관측 프로그램으로 1996년에 처음으로 입안되었다.

※ IGBP: International Geosphere-Biosphere Program

※ IGAC: International Global Atmospheric Chemistry Project

2. 추진경위

- ACE 프로그램의 활동 경위 : ACE-1은 호주 남부의 해양대기를 연구대상으로 하여 1995년에, ACE-2는 아프리카 북부의 사하라 사막지역과 유럽의 인위적인 에어러솔을 연구대상으로 하여 1997년에서 실시된 바 있다. 기타 1990년대 중반을 기점으로 다양한 에어러솔 집중관측 프로그램(TARFOX,  FIRE, SAFARI, INDOEX, TRACE-P, APEX 등)이 전지구적으로 실시된 바 있다.

- 최근 아시아 지역은 석유, 석탄 등 화석연료의 연소나 대규모의 산불에 의한 검댕, 아시아 내륙의 고비사막이나 황토고원지대에서 발생한 황사 등 다량의 에어러솔을 대기 중으로 배출하는 지역으로 대두되고 있어 기후변화와 대기환경변화 분야에서 전세계의 관심이 집중되고 있는 지역이다.

- ACE-Asia는 이러한 아시아 및 북서태평양 지역의 자연적《황사(Asian dust 또는 yellow sand), 산불(biomass burning), 해염(sea salt) 등》 및 인위적《황산염(sulfate), 질산염(nitrate), 검댕(soot) 등》 에어러솔을 측정대상으로 하고 있다.

3. 목 적: 아시아 지역 에어러솔의 물리화학 및 광학적 특성을 파악하고, 에어러솔이 지구대기의 에너지 평형에 주는 역할을 규명함으로써 에어러솔이 기후변화에 미치는 영향을 정량적으로 밝히는데 있다.

4. 참가국: 한국을 포함하여 미국, 일본, 중국, 호주, 영국 등 12개국

5. 집중관측 기간: 2001년 3월 21일 - 5월 5일

6. 관측 플렛폼: 지상관측네트워크(제주도 고산 등 아시아지역에서 총 7개 수퍼사이트, 30 여소의 보조 관측소), 항공기(미국 NCAR C-130, 미국 Twin Otter, 호주 King Air 등 3대), 선박(미국 연구관측선박 Ron Brown호, 일본 Murai호 등 3척), 위성(미국 Terra, 미국 SeaWiFS, 일본 GMS-5 등 3대)

그림 1. ACE-Asia 관측 플렛폼

그림 2. ACE-Asia 지상관측 네트워크

그림 3. 제주 고산 수퍼사이트 전경

【참고자료 2】

ACE-Asia 집중관측의 의의

1. 아시아 지역 에어러솔에 대한 사상 최대규모의 3차원적 입체 관측

- 약 50여일 간의 ACE-Asia 집중관측 기간 동안 인공위성, 항공기, 선박, 지상네트워크 관측 등 가용가능한 에어러솔 관측 장비를 총 동원한 3차원적 입체 관측을 동시에 수행함으로써 에어러솔의 생성, 변환, 장거리 수송 및 침적 등 다양한 물리화학적 과정을 면밀히 연구할 수 있는 종합적 관측 자료를 생산하였다는데 큰 의의가 있다.

2. 지구 기후변화에 대한 아시아 에어러솔의 영향 규명을 위한 시도

- 아시아 지역 에어러솔이 전지구적인 기후변화와 대기환경 문제에 상당한 영향을 줄 수 있다는데 경각심을 일깨워주었고, 이에 대하여 국제적으로 저명한 기후 및 대기환경 분야의 학자들 간의 공통된 인식 아래 국제협력적으로 시도된 에어러솔 집중관측 프로그램이었다는 점을 들 수 있다.

3. 국제공동 관측을 통한 자료의 신뢰성 확보

- 이번 ACE-Asia 에어러솔 관측 프로그램에 참가한 국가 별 또는 연구자 별로, 관측 프로토콜과 측정자료의 신뢰성 비교를 할 수 있고, 특히 관측 자료의 국제적 검증을 확인 할 수 있는 좋은 기회를 제공하였다.

4. 집중관측자료 활용 계획

- 이번 ACE-Asia 국제공동관측에서 얻어진 연구결과는 지구물리분야에서 가장 권위있는 『미국지구물리학회지(JGR)』의 특집호로 만들어져 발간될 계획으로 있다.

- 또한, 항공기에 의한 관측 자료와 에어러솔의 화학성분에 대한 자료의 경우 분석에 많은 시간이 소요되기 때문에 이번 발표회에서 발표되지 않았는데, 향후 실험실 내에서의 정밀 자료분석 과정을 거쳐 최종적으로는 ACE-Asia 자료 공유 센터에 취합되어 아시아 에어러솔의 특성을 밝히는데 중요한 자료로 사용될 계획이다.

【참고자료 3】

ACE-Asia 집중관측 참가팀

1. 국내 참가기관(13개 기관)

- 기상청/기상연구소 응용기상연구실*

(*과학기술부지정 기후변화감시 국가지정연구실)

- 광주과학기술원/환경모니터링신기술연구센터

- 한국과학기술연구원/지구환경연구센터

- 국립환경연구원/대기화학과

- 한국해양연구소/해양환경·기후본부

- 서울대학교/지구환경과학부

- 경희대/라이다센터

- 제주대학교/화학과

- 고려대학교/지구환경과학과

- 한림대학교/화학과

- 이화여자대학교/환경학과

- 한국외국어대학교/환경과학과

- 세종대학교/지구과학과

2. 국외 참가기관

가. 미국(11개 기관)

- National Oceanic & Atmospheric Administration/Climate Monitoring and Diagnostics Laboratory(NOAA/CMDL)

- NOAA/Pacific Marine Environmental Laboratory(PMEL)

- U.S. Brookhaven National Laboratory(BNL)

- National Aeronautics and Space Administration/Goddard Space Flight Center(NASA/GSFC)

- National Center for Atmospheric Research

- New Mexico State University(NMSU)

- University of California, San Diego

- University of California, Davis

- Arizona State University

- University of Wisconsin, Madison

- University of Virginia

나. 일본

- Kyoto University

- Nagoya University

다. 영국

- University of Manchester/ Institute of Science and Technology(UMIST)

라. 호주

- Australian Nuclear Science and Technology Organization(ANSTO)

- Australian Government Analysis Laboratory(AGAL)

마. 홍콩

- Hongkong University of Science & Technology

【참고자료 4】

ACE-Asia 집중관측 참가 장비

1. 에어러솔 원격탐사 관측 장비

가. 에어러솔 관측용 인공위성: SeaWiFS, Terra/MODIS, GMS-5 등에 탑재된 에어러솔 관측용 센서에 의하여 황사나 산불 등에 의해 발생한 에어러솔의 공간적 분포를 탐지하는 하는 장비이다.

※SeaWiFS: Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor, 극궤도 위성

※MODIS: Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer, 극궤도 위성 (Terra)에 탑재된 센서

※GMS-5: Geostationary Meteorological Satellite, 지구정지 궤도 기상위성

나. 라이다(LIDAR): 레이저 빔을 공중으로 발사하여 되돌아 오는 반사파의 강도를 분석하여 대기 상층에 존재하는 에어러솔의 분포를 관측하는 첨단 측정장비로서 지상으로부터 상공 약 60km까지 황사층의 연직분포를 측정할 수 있다. 이번 ACE-Asia 집중관측 기간동안 제주도 고산에서 2대(광주과학기술원, 서울대) 및 경기도 수원(경희대)에서 라이다를 이용한 관측이 실시되었다.

2. 대기복사 관측 장비:

가. 썬포토메터(sunphotometer): 태양추적기에 탑재된 분광센서를 이용하여 파장별 직달 태양광을 관측함으로써 대기 중 에어러솔에 의한 태양에너지의 감쇄 효과(에어러솔 광학 깊이)를 측정하는 장비이다.

나. 스카이레디오메터(skyradiometer): 에어러솔에 의하여 산란된 빛의 파장 별 세기를 관측함으로써 에어러솔에 의한 태양 빛의 산란 효과를 연구하는데 되는 장비이다.

다. 상향 및 하향 복사계: 상향 및 하향 복사 플럭스를 관측함으로써 에어러솔에 의한 태양 빛의 산란과 흡수 정도를 관측하는 장비로서 항공기 관측과 지상관측을 병행하여 실시 하였다..

3. 에어러솔 크기 분포 측정 장비

가. SPLAT-MS: 레이저 빔을 이용하여 단일입자의 크기 및 화학 성분을 실시간으로 측정하는 고성능 분석장비로서, 70nm 정도 되는 미세입자의 크기를 초 당 30개 정도 측정 할 수 있는 성능이 있다..

※SPLAT-MS: Single Particle Laser Ablation Time of Flight Mass Spectrometer

※1nm는 1cm의 천만분의 1에 해당하는 길이 단위이다.

나. 광학적 입자 계수기: 광학 센서를 이용하여 황사입자와 같이 0.3∼수십 □ 정도 되는 에어러솔의 크기별 수농도(數濃度)를 측정하는 기기로서 황사 입자가 어떠한 크기 분포를 하는가를 파악하는데 매우 유용하게 사용된다.

4. 에어러솔 화학 성분 측정 장비

가. MOUDI 임펙터: 에어러솔을 크기별로 분리하여 채취하는 장비로서 에어러솔의 크기별 중량 농도를 측정하고, 화학분석을 통하여 크기별 에어러솔의 화학 성분을 검출하는데 용이하다.

나. PM 2.5, PM10 채취기: 인체에 유해한 입자크기 범위인 2.5□ 및 10□ 이하의 에어러솔을 분리 채취하는 장비로서 화학 성분 분석을 통하여 각 크기 범위의 에어러솔 성분을 조사하게 된다.

다. 중금속 및 수용성 이온 성분 분석기: 에어러솔을 구성하고 있는 성분 중 자연적으로 발생하는 것(토양 및 해양 기원)과 인위적으로 발생하는 것(카드뮴, 납 등 중금속 성분) 중 미량 성분과 수용성 이온 성분을 실험실 내에서 분석하는데 사용되는 기기이다 (용도에 따라 ICP-MS, ICP-AES, IC 등의 장비가 사용된다).

5. 방사능 물질(라돈-222) 측정 장비

Rn-222 검출기: 대기 중에 존재하는 Rn-222의 농도를 측정하는 검출기로서 장거리 수송된 공기가 육지기원(起源)인가 해양기원인가를 밝혀주는 요소인 라돈에 관한 정보를 제공함. 육지기원인 경우 농도가 해양기원 보다 상대적으로 높게 나타난다.