울산지역 대기 중 Cd·Pb·As의 공간·계절 변동 특성: 온산산단 영향 중심(2022?2024) = Spatial and Seasonal Variations of Atmospheric Cd, Pb, and As in Ulsan, Korea: Focused on the Influence of the Onsan Industrial Complex (2022?2024)

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 울산 지역 산업단지 영향권에서의 대기 중금속 농도 특성을 파악하기 위해 에어코리아 대기중금속측정망 자료를 활용하여 Cd(카드뮴), Pb(납), As(비소)의 공간 분포, 계절 변동, 월별 추이를 분석하였다. 특히 울산 내 산업단지 영향권 대표 지점으로 온산산단 측정소를 설정하고, 울산-기타 측정소와 외부 비교지점(광주 노대동)을 포함하여 그룹 간 분포 차이를 평가하였다. 온산산단 및 효문동 측정소가 2022년 7월 신설·가동된 점을 반영하여, 본 연구에서 온산산단이 포함되는 모든 비교 분석은 공통 관측기간인 2022년 7월부터 2024년 12월까지로 자료를 정렬하여 수행하였다. 자료 전처리 과정에서 불검출(N.D.) 값은 0으로 대체하지 않고 결측으로 처리하였으며, 분포 비교는 중앙값 및 사분위수(Q1, Q3)를 중심으로 수행하였다.
공간 비교(RQ1) 결과, Cd·Pb·As 모두에서 온산산단의 농도 분포가 울산-기타 및 노대동보다 상향된 구조가 확인되었고, 중앙값 기준으로 온산산단 > 울산-기타 > 노대동의 순서가 일관되게 관찰되었다. 그룹 간 분포 차이에 대한 Kruskal–Wallis 검정 결과 세 물질 모두에서 유의한 차이가 확인되었으며, 사후분석(Mann–Whitney U 및 Bonferroni 보정)에서도 모든 쌍 비교에서 유의성이 유지되어 온산산단의 상대적 고농도 특성이 통계적으로 뒷받침되었다. 계절성 분석(RQ2)에서는 온산산단에서 겨울철에 분포 상향과 변동성(IQR) 확대가 두드러졌으며, 여름철에는 일부 물질에서 울산-기타와 유사하거나 낮은 수준을 보여 온산산단의 농도 수준이 연중 일정하지 않고 계절 조건에 따라 크게 달라질 수 있음을 시사하였다. 월별 시계열 분석에서도 온산산단의 변동폭이 가장 크게 나타났고, 고점이 겨울철에 집중되는 경향이 확인되어 계절 분석 결과와 일관된 양상을 보였다.
장기 비교(RQ3)는 동일 지점·동일 기간 정렬이 가능한 야음동·여천동 자료를 중심으로 제한적으로 수행하였다. 과거 연구(2000년 1–9월)와 최근 측정망 자료(1–9월 정렬)를 비교한 결과, Pb와 Cd는 최근 기간에서 낮은 수준으로 관찰되어 정렬 조건 하에서 과거 대비 농도 수준 감소 방향성이 확인되었다. 다만 장기 비교는 측정·분석 조건 및 측정망 운영 체계 변화 등을 완전히 통제하기 어려우므로, 본 연구에서는 이를 개선/악화의 확정적 판단이 아닌 제한적 비교 결과로 해석하였다.
종합하면, 공통 관측기간(2022.07–2024.12)에서 온산산단은 울산-기타 및 외부 비교지점 대비 Cd·Pb·As 농도 분포가 유의하게 높았으며, 특히 겨울철에 분포 상향 및 변동성 확대가 반복적으로 나타났다. 이러한 결과는 산업단지 영향권에서의 대기중금속 감시 및 관리가 연평균 수준 평가에만 의존하기보다, 계절별(특히 겨울철) 고농도 가능 기간을 고려하여 관측과 대응을 강화할 필요가 있음을 시사한다. 향후 연구에서는 기상자료 및 배출원 자료와의 연계를 통해 계절성과 고농도 발생 요인을 정량화하고, 온산산단의 장기 연속 관측자료 축적 이후 추세 분석을 확장할 필요가 있다.
주요어: 울산, 온산산단, 대기중금속, 카드뮴(Cd), 납(Pb), 비소(As), 계절성, IQR, 측정망 자료, Kruskal–Wallis

목차 (Table of Contents)

• 1 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2 선행연구 검토 2
• 1.3 연구 목적 및 연구 질문(RQ1~RQ3) 3
• 1.4 연구 범위 및 논문 구성 4
• 2 연구자료 및 방법 5
• 2.1 자료 출처 및 측정망 개요 5
• 2.2 측정소 위치(공간정보) 5
• 2.3 자료 가용성 및 분석기간 설정 7
• 2.4 데이터 전처리 및 품질관리(QA/QC) 7
• 2.5 분석 방법 8
• 2.6 과거 연구와의 비교 방법(RQ3) 9
• 3 결과 10
• 3.1 공간 분포(산단 영향) 결과 - RQ1 10
• 3.2 계절 변동 결과 - RQ2 17
• 3.3 시계열 결과(월별 추이) 20
• 3.4 장기 비교 결과 - RQ 23
• 4 논의 25
• 5 결론 29
• 6 부록 32
• 7 참고문헌 41