중규모 대기순환계의 특성 연구 및 국지순환계 수치모의를 통한 예측 연구
우리가 느끼는 매일 매일의 기상변화는 '중규모(Meso-scale) 대기순환계'를 상세히 파악하면 가장 잘 이해할 수 있다. 따라서 이에 대한 연구는 실생활과 가장 밀접하게 관련되어 있다고 할 수 있으며 대중매체를 통해 우리가 자주 접하는 기상현상들이 바로 이러한 연구를 통해 상세히 이해될 수 있다. 그리고 우리나라는 복잡한 굴곡의 해안선과 지형의 기복이 심한 지형적, 지리적 특징을 가지고 있으므로 지역별로 독특한 국지적 대기순환계가 뚜렷하게 형성된다. 따라서 지역적인 기상현상을 더욱 정확하게 해석하기 위해서는 대기유동장 수치모형을 이용한 분석이 반드시 필요하며 이를 바탕으로 가까운 미래를 예측할 수 있으며, 보편 타당한 가상의 조건(도시개발, 자연환경의 변화 등)에 대한 기상변화를 진단할 수 있다.
수치모의를 통한 바람지도 구축 및 한반도 풍력자원조사 연구
신?재생에너지 중 풍력발전은 기술성숙도가 가장 높으며 가장 낮은 발전단가(60~90원/kWh)로 화력발전(석유; 67원/kWh)과 필적할만한 경제성을 가지고 있다. 유럽, 미국 등 많은 나라에서는 이미 풍력에너지의 개발?보급이 활성화 단계에 있으며, 유럽은 2020년까지 전체 발전량의 12%를 풍력발전으로 보급한다는 목표를 발표한 바 있다(EWEA, 2002). 이에 산업자원부에서 ‘제2차 신?재생에너지 기술개발 및 이용?보급 기본계획’을 확정하고, 풍력발전 사업단을 구성하여 기술개발 및 보급을 활성화 함으로써 2020년에는 전체 발전량의 9.4%를 보급하려는 목표를 설정하고 있다. 풍력발전에서 바람지도는 모든 활용주체에게 매우 중요한 정보를 제공하여 준다. 즉, 정책/보급 분야에서 과학적인 방법에 의해 바람지도로부터 산출된 풍력자원량은 보급목표 설정 및 기술개발전략 수립의 당위성과 합리성을 입증하여 준다. 또한 풍력사업 분야에서는 바람지도로부터 유망후보지를 선정하고 현장측정에 앞서 사업타당성 평가를 할 수 있도록 해석자료를 제공함으로써 사업위험성의 경감 및 평가비용의 절감효과가 있다. 일반적으로 풍력발전 단지개발 사업에서는 풍력단지의 에너지생산량 예측을 위해 현장에서의 실측자료를 해석모델에 입력하여 국소부지(micro-siting) 바람지도를 작성하지만 실측자료 대신 국가 바람지도의 해석결과를 입력함으로써 개략적인 에너지생산량 예측이 가능하다.
대기오염물질의 중거리 수송에 대한 연구
우리나라는 삼면이 바다로 둘러싸여 있는 지리적 특성을 가지고 있기 때문에 많은 공단지역과 대도시들이 연안지역에 형성되어 있다. 대표岵?항구도시이자 여러 공단지역을 포함하고 있는 부산지역을 비롯하여 거대한 공업지역인 울산지역, 포항제철소가 위치해 있는 포항지역, 광양만을 중심으로 공단이 형성되어 있는 여천지역 등의 연안지역 공단과 대도시들을 살펴볼 수 있다. 경제개발이 시작된 초기에는 산업화와 이와 병행된 도시화에 밀려서 자연환경의 보전이라는 부분은 다소간 도외시되어 온 것이 사실이다. 이로 인해 공단지역과 대도시지역을 중심으로 배출된 대기오염물질의 증가는 심각한 수준으로 나타나고 있다. 하지만 현 시점에서 주된 관심은 대규모 대기오염 배출원이 집중된 지역에서의 대기오염문제가 아니라 이들 지역에서 배출된 대기오염물질이 다른 지역으로 수송되어 이들 지역에서 나타나는 대기오염문제이다. 이에 본 연구실에서는 지역적 특징을 상세히 파악할 수 있는 중규모 수치모형을 이용하여 대기오염물질의 중거리 수송 특성과 이들 오염물질이 거쳐가는 수송경로를 파악하여 장기적인 대기환경 대책을 마련하는데 중점을 두고 연구하고 있다.
대기오염물질의 건성침적 및 습성침적에 대한 연구
산성물질의 침적은 농경지를 포함한 식생과 해양 생태계를 비롯하여 각종 구조물과 장식물 그리고 때로는 인간의 건강에까지 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제는 급격한 산업화와 도시의 발달로 인하여 그 정도가 해마다 심각해지면서 대기오염물질이 대기환경에 특히, 도시의 대기환경에 미치는 영향을 추정하는 대기질 예측에서 아주 중요한 부분이다. 이러한 침적현상은 대기의 오염물질이 중력이나 분자 확산 등에 의해 적접적으로 지표면이나 그 부근 또는 수면으로 침강, 흡착하는 건성침적과 구름 내의 에어로졸이 응결핵으로 변환되어 제거되는 성우제거와 구름 이하의 고도에서 강수에 의해 제거되는 세척 제거를 포함한 습성침적이 있는데, 본 연구실에서는 이러한 모든 부분에 대한 침적현상을 수치모형을 이용해 자세히 알아보고 대기질 예측 모델에 사용될 수 있는 침적모델을 구축하여 오염물질의 침적속도와 플럭스를 산정함으로써 대기질 관리 측면에서 좀 더 정확한 결과를 산출할 수 있도록 하고 있다.
지표면의 특성이 도시 기후에 미치는 영향에 관한 연구
지표면은 대기의 하층경계로, 지표면의 특성에 따른 알베도의 변화, 복사량, 그리고 지표에서 대기로의 현열 플럭스 및 잠열 플럭스와 토양층의 수증기량의 변화가 대기로 전달되어 중규모 순환에 직접적인 영향을 미치므로 지표와 대기와의 상호작용에 대한 연구는 아주 중요하다. 특히 도시지역은 도시개발에 따라 지표면의 특성이 더 다양해지고 복잡하게 되어 이러한 지표면이 대기에 어떠한 영향을 미쳐 도시기후가 어떻게 변화해 가는가를 알아보는 일은 계속적인 도시성장의 계획에 있어 아주 중요하다. 이에 본 연구실에서는 도시환경의 괘적함을 유지 향상 시키기 위하여 특히 도시 식생과 도시하천에 의한 cooling effect를 중심으로 연구중에 있다.
국지기상의 상세한 분석 및 예측을 위한 기상 모니터링
모든 연구에 있어서 기본적으로 갖추어야 하는 것이 관측자료의 확보이다. 특히 국지규모의 대기현상을 연구하기 위해서는 조밀한 관측망을 마련하는 것이 필수적이지만 설치 및 운용에 소요되는 기술적, 경제적 이유로 거의 모든 기관 및 연구실에서는 충분한 관측자료의 확보에 어려움을 겪고 있다. 하지만 본 연구실에서는 주요 연구대상지역인 부산광역시의 주요 10개 지점에 자동기상관측장비(Automatic Weather System, AWS)를 설치하여 운용함으로써 시·공간적으로 세밀한 기상자료를 확보하고 있다. 이를 통해 수집된 기상자료는 국지규모와 관련된 많은 연구에 기초자료로써 활용되고 있다.