The Relationship Analyses between High Concentration Ozone and Local Wind Circulation in Mexico City

Jang, Yu-Woon(장유운),Lee, Gangwoong(이강웅),Ghim, Young-Sung(김영성),Lee, Taehyoung(이태형),Park, Il-Soo(박일수),Jeffrey Scott Owen 한국외국어대학교 중남미연구소 2019 중남미연구 Vol.38 No.1

본 연구는 멕시코시티 지역에서 기상적 영향에 따른 오존의 시•공간 특성을 알아보고자 하였다. 멕시코시티에서 고농도 오존은 습도가 가장 낮은 4월과 5월에 발생하였으며, 주로 북풍의 영향을 받았다. 연구기간 동안 도심의 시간별 평균 풍속은 아침에 1.5 m/s로 낮아서 오염물질의 정체 조건인 반면, 오후에는 3.5 m/s로 도심 외부로 오염물질의 유출이 가능하였다. 오존 농도는 멕시코시티의 도심지역에서 동남쪽 주변부로 증가하는 특성을 나타내었다. 지역 규모의 바람장에서도 북풍이 주풍향일 때 바람이 남부 지역에 수렴하게 됨으로써 고농도 오존이 발생하는 것으로 모사되었다. 기상적 영향과 함께 남부 지역에서는 오존 생성의 전구물질인 휘발성유기화합물 농도 또한 다른 지역에 비하여 높게 관측됨으로써 멕시코시티의 오존은 기상요소와 인위적 오염물질의 복합적 영향에 기인하는 것으로 평가된다. In this study, we investigated the spatial and temporal patterns in ozone concentrations in Mexico City using a data set of meteorological characteristics and measured air pollutant concentrations from the RAMA (Red Automática de Monitoreo Atmosférico) for January 2011 to December 2013. The results showed that ozone in Mexico City was formed most actively from April to May when humidity is lowest. We also investigated related meteorological characteristics such as the wind direction during day and night, which were generally northerly. The mean wind speed during the study period was 1.5 m/s early in the morning which the air pollutants can be stagnated and 3.5 m/s in the late afternoon that pollutants can be transported outward the Mexico City. Ozone concentrations increased from the leeward area of central Mexico City. In the southwestern area of Mexico City, elevated ozone concentrations were also measured together with elevated VOC concentrations. In central Mexico City and most of the northern industrial complex, the weekend effect in ozone concentrations was observed except near the southwest residential area where higher ozone concentrations occurred. Based on the local scale vector field, the higher ozone concentrations were occurred during the prevailing northerly wind as the wind was converged into the suburban and southern area. The patterns identified in this study highlight the urgent need for a comprehensive approach of policies designed to reduce ozone in the southwestern residential area of Mexico.

사탕수수의 수확전 소각 금지에 따른 상파울루주의 대기질 변화 사전 연구

장유운(Jang, Yu-Woon),하상섭(Ha, Sang-Sub),이강웅(Lee, Gang-Woong),정경원(Chung, Kyung-Won) 한국외국어대학교 중남미연구소 2017 중남미연구 Vol.36 No.2

상파울루주는 사탕수수의 수확전 소각 과정에서 발생하는 온난화물질과 대기오염물질을 줄이기 위하여 소각 금지 법안을 시행하고 있다. 본 연구는 상파울루주의 중부에 위치한 바우루(Bauru) 지역을 대상으로 소각 금지 정책에 따른 대기오염물질의 저감 특성을 분석하였다. 1차 대기오염물질의 확산과 2차 대기오염물질의 생성에 중요한 역할을 하는 기상은 풍속의 경우 주간에 다소 우세하였지만 평균 2.5 ㎧로 낮게 관측되었다. 풍향은 대부분 남동풍이었지만, 오후 시간에 서풍이 발생하는 특성을 보였다. 대표적인 오존 전구물질인 질소산화물은 2008년 대비 2016년에 30% 감소하였지만, 광화학오염물질인 오존은 오히려 13% 증가하였다. 환경기준을 초과하는 고농도 오존 또한 연평균 1,000회 이상 발생하였다. 광화학 반응에 중요한 인자인 대기 온도도 연평균 0.24도 상승하였다(p value <0.001). 상파울루 주의 소각 금지 정책이 기후변화 완화와 일부 대기오염물질 감축에 기여하였지만, 주민의 건강에 위해한 광화학 물질인 오존 생성에도 기여하는 것으로 평가되었다. 따라서, 바우루 지역을 포함하여 대기자동측정망을 운영하고 있는 상파울루 주의 14개 사탕수수 재배지역에 대한 오존증가 거동에 관한 연구가 필요할 것으로 사료된다. The state of São Paulo Law 11.241 establishes the extinction of the pre-harvest burning sugarcane practice that emits aerosols, tropospheric ozone precursors and greenhouse gases to the atmosphere. In this context, this work aims to analyse the properties of effectiveness from pre-harvest burning law in Bauru region. The dominant wind in Bauru is the east wind and the west wind also occurred in the afternoon. The average wind speed was 2.5 ㎧ and it was a little faster during the daytime. Nitrogen oxides decreased to 30% and ozone concentration was increased by 13% during the study period. High ozone episode also occurred over 1,000 exceeding ozone standard criteria. Ozone episodes exceeding the ozone standard were over 1000 cases per year. The atmospheric temperature, an important factor in the ozone formation, also increased by an annual average of 0.24 ℃(p value<0.001).

브라질 상파울루 시의 배출량 규제 정책과 대기오염물질 변화 연구

장유운(Jang, Yu Woon),이강웅(Lee, Gangwoong),이태형(Lee, Taehyoung),김영성(Ghim, Young Sung),김정환(Kim, Jeonghwan),김병곤(Kim, Byung-Gon) 한국외국어대학교 중남미연구소 2018 중남미연구 Vol.37 No.2

본 연구는 상파울루 시의 대기질 저감정책에 따른 대기질의 변화를 연구하였다. 상파울루 시는 차량에서 배출되는 오염물질을 규제하기 위하여 PROCONVE (Programa de controle de emissões veiculares)라는 배출량 제어 정책을 시행하고 있다. PROCONVE 정책을 수행하면서 차량에 의해 대기로 배출되는 일산화탄소(CO)와 질소산화물(NOx) 감축량에 따라 대기중 CO와 NOx 성분도 감소하였다. 그러나 미세먼지(PM10)는 차량 이외에도 산업시설과 2차 에어로졸 생성으로 발생할 수 있어서, PM10의 정책 감축 효과는 대기 중 PM10의 33% 인 것으로 평가되었다. 상파울루 시에서 NOx와 CO 그리고 PM10의 시간 변화는 멕시코시티와 산티아고 시의 출퇴근시간에 증가하는 특성과 달리 새벽에도 고농도로 분포하였다. 상파울루 시에서는 정책적으로 PROCONVE의 차량 오염물질 배출량을 제어함으로 1차 대기오염물질 감소와 함께 광화학 오염물질인 지표면 오존(O₃) 감소에도 기여하였다. This study investigated the change of air quality in Sao Paulo, Brazil, which has implemented an emissions control policy called PROCONVE (Programa de controle de emissões veiculares) to regulate pollutants emitted from vehicles. Through PROCONVE, the quantitative decrease of atmospheric carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOx) components matched the reduction level of both components emitted by vehicles. However, PM10 emission sources, in addition to vehicle emissions, also include industrial facilities and secondary aerosols, which caused the decrease of PM10 emissions from vehicles only to contribute 33% of the reduction in atmospheric PM10 concentration. Diurnal variation of NOx, CO, and PM10 concentration in Sao Paulo was high at dawn, unlike the increase shown during the rush hours in Mexico City and Santiago. In Sao Paulo, regulation of pollutant emissions through PROCONVE has contributed to the decrease of primary air pollutants as well as the reduction of surface photochemical ozone (O₃).

칠레 빠드레라스까사스 지역에서 대기환경지수를 이용한 초미세먼지 특성 연구

장유운(Jang, Yu Woon) 한국외국어대학교 중남미연구소 2023 중남미연구 Vol.42 No.2

멕시코시티의 측정망 자료 분석을 통한 대기질 연구

장유운(Jang, Yu-Woon),이강웅(Lee, Gang-Woong) 한국외국어대학교 중남미연구소 2016 중남미연구 Vol.35 No.2

멕시코 정부는 2011년 PROAIRE IV와 2015년 자발적기여방안(Intended Nationally Determined Contribution, INDC)을 통하여 최종적으로 2030년까지 332만톤의 온실가스를 감축하기로 하였다. 본 연구는 시간별·공간별 대기오염 측정 자료와 배출량 자료를 이용하여 기후변화 완화를 위한 도시내 이산화탄소의 감축 정책이 대기질 특히 오존 농도에 어떠한 영향을 줄 것인지 평가하였다. 대부분의 대기 오염물질은 중·북부 지역에서 고농도로 분포하지만 환경기준을 초과하지 않았다. 그러나 오존은 환경기준을 측정일 기준 연 평균 21% 초과하여서 지속적 개선이 필요한 것으로 나타났다. 고농도 오존이 빈번한 남부지역은 풍상지역인 중·북부 지역의 질소산화물 감축으로 개선할 수 있지만, 중·북부 지역은 오히려 오존 농도가 증가할 수 있다. 따라서, 기후변화 완화를 위한 도시내 이산화탄소 감축 정책으로 멕시코시티의 대기질 개선에 어려움이 따를 수 있을 것으로 전망된다. Mexico’s INDC(ntended Nationally Determined Contribution) commits the country to reduce its greenhouse gas emissions by 22 percent(8.32 Mton CO2e) and its black carbon (soot) by 51 percent by 2030, relative to business-as-usual levels. This study evaluated the effect of surface ozone concentration with respect to the mexico’s INDC using the air quality monitoring data. In Mexico city, air pollutants except ozone and particle matters did not exceed the national standards. The level of ozone exceeded the national standard over 21% a year. The highest levels are found most often in Southern area. Reductions in anthropogenic emissions for the mitigation of the climate change could increase ozone levels in the Northern and Central region in Mexico city.

쿠바의 풍력 단지 예정지와 해상 풍력 에너지 평가

장유운(Jang, Yu-Woon),박일수(Park, Il-Soo),이강웅(Lee, Gang-Woong) 한국외국어대학교 중남미연구소 2017 중남미연구 Vol.36 No.3

본 연구는 쿠바 풍력에너지의 공간 분포를 평가하고, 다양한 풍력 터빈을 적용하여 풍력 에너지 자원을 평가하였다. 풍력단지 예정지인 중북부 연안과 동부 연안의 육상풍력 에너지는 풍력 터빈의 종류에 따라 운영 효율성이 34 % 향상되었다. 연안에서 2km 거리의 수심 50 m 이하인 지역에서 해상 풍력을 활용할 경우 운영 효율성과 전력생산량은 육상의 1.5 MW 풍력 터빈에 비하여 80 % 증가하였다. 이와 같이 풍력 터빈의 로터 길이와 허브 높이를 향상시키고 해상 풍력을 운영할 경우, 풍속이 3.8 m/s로 낮은 수준인 남서부 지역과 북서 지역의 연안에서도 운영 효율성이 27 %로 평가되었다. 쿠바 연안의 해상 풍력 활용 가능성은 현재 40 %의 분산 전원을 구성하는 디젤발전기를 대체할 수 있기 때문에 향후 쿠바 에너지 믹스에서 중요한 역할을 할 것으로 전망된다. Cuba is known to be rich in terms of wind energy. As the wind energy is not equally distributed throughout the country, the capacity factor of wind energy requires analysis of the spatial distribution. The coastal region of the eastern and northern part of the country have high potential wind energy over wind power class 3 while the western and southern parts have low wind energy with wind power class 1. In the coastal areas where the wind farms are scheduled to be constructed, the capacity factor is simulated to be improved by 34 % according to the types of wind turbines. The annual electricity production of offshore wind power with 3 MW wind turbine will be increased by 80 % comparing to the onshore wind power of 1.5 MW turbine. The capacity factor with 3 MW wind turbine is simulated with 27 % better in the southwestern and northwest coasts where the wind speed has even been low level at 3.8 m/s. The availability of offshore wind power on the Cuban coast is expected to play an important role in Cuban energy mix and it will contribute to replace the current distributed power which occupied 40 % of Cuban power.

상파울루시에서 코로나 19에 따른 대기오염물질 특성 연구

장유운(Yu Woon Jang) 한국외국어대학교 중남미연구소 2021 중남미연구 Vol.40 No.1

상파울루시는 전염성이 강한 코로나 19의 확산을 방지하기 위해서 2020년 3월 23일부터 5월 10일까지 부분 락다운을 실시하였다. 본 연구는 락다운 시기와 오염물질이 고농도로 분포하는 시기(2020년 6월25일 ~7월27일)에 대기오염물질의 변화와 시민들의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 상파울루시에서 락다운 시기에 대기오염물질은 비교기간(2016~2020) 대비 이산화질소가 30.3%, 일산화탄소는 37.4%, 그리고 입자상 물질인 PM10과 PM2.5 는 각각 13.8%와 19.8% 가 감소하였다. 반면 오존은 21.5%가 증가하는 특성을 나타내었다. 락다운 시기에 미세먼지 비율(PM2.5/PM10) 그리고 이산회질소와 이산화황(NO2/SO2) 비율은 락다운 이전 시기보다 5.9% 와 25.0%가 낮았는데, 이것은 락다운 정책의 영향으로 비교기간에 비하여 대기에 인위적 오염물질의 비율이 낮아졌다는 것을 의미한다. 본 연구에서는 대기오염물질 중 이산화질소(NO2)와 입자상물질(PM10, PM2.5)의 감소량을 이용하여 락다운 시기와 고농도 시기에 각각 107명과 337명의 조기 사망자를 예방할 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 상파울루시에서는 10월부터는 대기질이 비교기간을 초과하는 경향을 나타내었다. 따라서 상파울루시와 같은 대도시에서 코로나 19 이후에도 쾌적한 대기질을 유지하기 위해서는 바이오에탄을 보다는 전기자동차 보급이 시급하고 그린산업의 도입이 필요할 것으로 사료된다. To prevent the spread of a highly contagious coronavirusm, the state of Sao Paulo implemeted a partial locdown strategy between March 23 and May 10, 2020. This study assessed the air quality and its effect with human premature death during the lockdown and high concentration period. We compared the changes in air pollutants(CO, NO2, O3, SO2, Pm10, PM2.5) of lockdown period with the sameinterval of previous 4 years(2016~2019). Concentration of NO2(-30.3%), CO(-37.4%), PM10(-13.8%) and PM2.5(-19.8%) declined and the O3(+21.5%) increased compared to average of 2016~2019. The PM2.5/PM10 ratio fell 5.9% and the NO2/SO2 ratio also fell 25% after the implementation of lockdown policy, which means a decrease the effect of anthropogenic emissions. This study indicates the significant positive association of air pollutants with the premature deaths. In Sao Paulo, the decreae of air pollution(NO2, PM10, PM2.5) during lockdown and high concentration period prevented 107 and 337 premature deaths, respectively. This study suggests the need of green technology such as renewable energy and elcetric vehicle to sustain the good air quality in Sao Puaulo.

브라질의 기후변화 정책과 국제협력 필요성 연구

장유운(Yu Woon Jang) 한국외국어대학교 중남미연구소 2021 중남미연구 Vol.40 No.4

브라질은 기후변화 완화를 위한 노력으로 기후변화에 관한 국가정책(PNMC)과 자발적 감축방안(NDC) 그리고 국가에너지계획 2050을 시행하고 있다. 브라질의 주요 온실가스 배출원은 토지이용과 농업 분야로서 전체 배출량의 72%를 기여하고 있다. 브라질 정부는 토지전용과 농업분야에서 삼림황폐화를 방지함으로써 온실가스 저감을 위한 정책들을 포함하고 있다. PNMC 정책의 일환으로 농업분야에서 저탄소 농업개발계획(ABC Plan)을 통해 온실가스를 1억7천톤을 저감하였지만, 여전히 화석연료에서 배출되는 온실가스보다 1.5배 많은 양을 배출하고 있다. NDC 정책의 경우 토지 전용으로 인한 온실가스는 2005년보다 40~65% 감축하였으나, 화석연료 사용으로 인한 온실가스는 오히려 증가한 것으로 평가되었다. 브라질 정부의 ‘에너지계획 2050’의 경우 비재생에너지 분야의 투자가 여전히 높은 점이 브라질 온실가스 저감과 상충되고 있으며, 바이오 연료를 교통분야와 수소 생산 분야에 확대하려는 정책 또한 삼림황폐화 방지 정책과 상충될 수 있다. 지속적인 삼림황폐화로 인한 스트레스 증가는 아마존 열대우림의 온실가스가 배출원으로서 역할을 하여 지구온난화를 가속화하는 양의 피드백을 형성할 수 있다. 따라서 2008년부터 2018년까지 아마존 열대우림의 삼림황폐화 방지에 기여해 온 아마존 기금의 정상화를 통한 국제협력이 필요하다. As an effort to mitigate climate change, Brazil is implementing the National Policy on Climate Change(PNMC), the Nationally Determined Contribution(NDC), and the National Energy Plan 2050. The major sources of greenhouse gas emissions in Brazil are LULUCF(Land use-Land Use Change and Forestry) and agriculture, contributing 72% of total emissions. Therefore, the Brazilian government includes policies to reduce greenhouse gas emissions by preventing deforestation in the field of LULCF(Land Use, Land Use Change and Forestry) and agriculture. Although 170 million tons of greenhouse gases were reduced through the ABC Plan implemented for low-carbon emission in agriculture as part of the PNMC policy, it still emits 1.5 times more greenhouse gases than fossil fuels. In the case of the NDC policy, the greenhouse gas due to LULUCF was reduced by 40~65% compared to 2005, but it was evaluated that the greenhouse gas due to the use of fossil fuels increased. Due to the recent shutdown of the Amazon fund and continued budget cuts by the Brazilian Ministry of Environment, deforestation has become as severe as it has been in the past 12 years. When greenhouse gases are discharged into the atmosphere due to deforestation, natural stress such as drought, flood, and evaporation increases through interaction with global climate factors, forming positive feedback that accelerates deforestation in the Amazon rainforest. Therefore, international cooperation is expected through the normalization of the Amazon Fund, which has contributed to the prevention of deforestation in the Amazon rainforest from 2008 to 2018.

연속식 가스화로를 이용한 목질계 바이오매스 이산화탄소 가스화 연구

박민성(Min Sung Park),장유운(Yu Woon Chang),장유경(Yu Kyung Jang),전영남(Young Nam Chun) 大韓環境工學會 2014 대한환경공학회지 Vol.36 No.10

바이오매스는 지구온난화에 중요한 기여자인 이산화탄소와 같은 온실가스를 해결할 수 있는 대체에너지로 간주된다. 또한 바이오매스 에너지는 열화학적 전환 공정을 통해 다양한 형태로 전환된다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스의 가스화를 위해 연속식 가스화기를 제작하였다. 목질계 바이오매스는 폐목재를 사용하였다. 이산화탄소 가스화 실험은 가스화 온도, 함수율 그리고 주입 이산화탄소 농도 변화에 따라 진행하였다. 실험결과는 가스화 온도가 증가함에 따라 생성가스 발생량이 증가함을 보였다. 경질타르는 중질타르의 열적 분해에 의해 증가되었고, 주사현미경 분석을 통해 촤 세공형성이 발달되는 것을 확인하였다. 일산화탄소 농도는 부다 반응에 의해 이산화탄소 주입농도 증가함에 따라 증가하였다. 변수별 실험에 의해, 최적 실험 조건에서 수소와 일산화탄소는 32.91%와 48.33%가 생성되었다. Biomass is considered an alternative energy which can solve an greenhouse gas problem like CO₂ which is a major contributor to global warming. The biomass can be converted to various energy sources through thermochemical conversion. In this study, a continuous gasifier was engineered for a wood biomass gasification. The biomass was used a waste wood. The experiments of CO₂ gasification were achieved as the gasification temperature, moisture content and input CO₂ concentration. The results showed that the yield of producer gas increased with an increasing the gasification temperature. The amount of the light tar increased due to the decomposition of gravimetric tar by the thermal cracking, and the char was confirmed pore development through the SEM analysis. The CO concentration was increased with an increased input CO₂ concentration from Boudouard reaction. Through the parametric screening studies, the hydrogen and carbon monoxide concentration were 32.91% and 48.33% at the optimal conditions of this test rig.

광주 지역에서 2018년 1월 측정한 초미세먼지의 오염 특성

유근혜,박승식,정선아,조미라,장유운,임용재,김영성,Yu, Geun-Hye,Park, Seung-Shik,Jung, Sun A,Jo, Mi Ra,Jang, Yu Woon,Lim, Yong Jae,Ghim, Young Sung 한국입자에어로졸학회 2019 Particle and Aerosol Research Vol.15 No.3

In this study, hourly measurements of $PM_{2.5}$ and its major chemical constituents such as organic and elemental carbon (OC and EC), and ionic species were made between January 15 and February 10, 2018 at the air pollution intensive monitering station in Gwangju. In addition, 24-hr integrated $PM_{2.5}$ samples were collected at the same site and analyzed for OC, EC, water-soluble OC (WSOC), humic-like substance (HULIS), and ionic species. Over the whole study period, the organic aerosols (=$1.6{\times}OC$) and $NO_3{^-}$ concentrations contributed 26.6% and 21.0% to $PM_{2.5}$, respectively. OC and EC concentrations were mainly attributed to traffic emissions with some contribution from biomass burning emissions. Moreover, strong correlations of OC with WSOC, HULIS, and $NO_3{^-}$ suggest that some of the organic aerosols were likely formed through atmospheric oxidation processes of hydrocarbon compounds from traffic emissions. For the period between January 18 and 22 when $PM_{2.5}$ pollution episode occurred, concentrations of three secondary ionic species ($=SO{_4}^{2-}+NO_3{^-}+NH_4{^+}$) and organic matter contributed on average 50.8 and 20.1% of $PM_{2.5}$, respectively, with the highest contribution from $NO_3{^-}$. Synoptic charts, air mass backward trajectories, and local meteorological conditions supported that high $PM_{2.5}$ pollution was resulted from long-range transport of haze particles lingering over northeastern China, accumulation of local emissions, and local production of secondary aerosols. During the $PM_{2.5}$ pollution episode, enhanced $SO{_4}^{2-}$ was more due to the long-range transport of aerosol particles from China rather than local secondary production from $SO_2$. Increasing rate in $NO_3{^-}$ was substantially greater than $NO_2$ and $SO{_4}^{2-}$ increasing rates, suggesting that the increased concentration of $NO_3{^-}$ during the pollution episode was attributed to enhanced formation of local $NO_3{^-}$ through heterogenous reactions of $NO_2$, rather than impact by long-range transportation from China.