2. 비래염분 정량화를 위한 시험장치 개발
3.3.3 기상조건과 비래염분의 상관성
(1) 바람의 발생빈도(풍향풍속계 사용)와 비래염분
[그림 3-11]은 풍향풍속계를 통해 관측된 풍향별 바람의 발생빈도와 포
집된 비래염분의 데이터를 나타낸 그래프이다. 실제 환경에서의 바람의 발생빈도와 풍속은 동시에 발생되는 현상이기 때문에 풍속의 조건을 0∼
20m/s(전체 풍속범위), 0∼3m/s(저속 풍속범위), 4∼20m/s(고속 풍속범위)의 3가지 풍속범위로 나누어 각 범위에서의 바람의 발생빈도를 측정하였다.
측정결과, 4∼20m/s(고속 풍속범위)에서는 바람의 발생빈도가 극히 드문 것으로 나타났다. 전반적으로 동쪽이 가장 많은 바람의 발생빈도를 나타 내었으며, 비래염분 또한 동쪽이 가장 많이 포집된 것으로 나타났다. [그
림 3-12]는 3가지의 풍속범위별로 관측된 바람의 발생빈도와 측정된 비래
(a) 바람의 발생빈도와 8방향 비래염분
(b) 바람의 발생빈도에 따른 비래염분량
[그림 3-11] 바람의 발생빈도와 비래염분(풍향풍속계 사용)
[그림 3-12] 바람의 발생빈도와 비래염분의 상관성(풍향풍속계 사용) 염분량 사이의 상관성을 분석한 그래프이다. 상관분석은 풍속의 조건을 고정한 상태에서 단순히 바람의 발생빈도만을 측정된 비래염분량과 비교 하는 편상관관계(partial correlations) 분석을 실시하였다. 바람의 발생빈도 와 비래염분량의 상관성은 3가지의 풍속범위에서 최소 43%에서 최대 71%
사이로 나타났다. 그 중 0∼3m/s(저속 풍속범위)에서 관측된 바람의 발생 빈도와 측정된 비래염분량 사이의 상관성이 71%로 나타나, 다른 풍속범위 에 비해 다소 높은 상관성을 가지는 것으로 확인하였다.
(2) 바람의 발생빈도(기상월보 사용)와 비래염분
[그림 3-13]은 2011년 3월부터 2012년 2월까지 1년 동안, 각 방향별로 측정된 비래염분량과 기상월보(2011.03∼2012.02)에 기록된 풍향별 바람의 발생빈도를 나타낸 그래프이다. Point A의 경우, 8방향 중 해안을 바라보 는 방향인 남쪽에서 가장 많은 비래염분량이 측정되었으나, 기상월보에 기록된 방향별 바람의 발생빈도는 북쪽이 가장 많이 관측되어 서로 상호 간의 비교가 어렵다. 하지만 Point E의 경우, 북서쪽이 바람의 발생빈도가
(a) Point A(부산)
(b) Point E(인천)
[그림 3-13] 방향별 바람의 발생빈도와 비래염분(기상월보 사용)
가장 많이 관측되었으며, 비래염분 또한 8방향 중 가장 많은 양이 측정된 것을 확인할 수 있다.
[그림 3-14]는 기상월보에 기록되어 있는 바람의 발생빈도에 따라 1년간
측정된 비래염분량을 나타낸 그래프이다. 바람의 발생빈도가 증가할수록 비래염분량이 조금씩 증가하는 경향을 보이지만, 상관분석을 통해 양쪽의 상관성을 도출한 결과 34%로서 매우 낮은 값을 가지는 것으로 나타났다.
(3) 풍속(풍향풍속계 사용)과 비래염분
[그림 3-15]은 실환경에서 관측된 풍속과 측정된 비래염분량을 나타낸
그래프이다. 풍속의 범위를 0∼20m/s(전체 평균풍속), 0∼3m/s(저속 평균풍 속), 4∼20m/s(고속 평균풍속)의 3가지로 나타내었다. 남서쪽에서 가장 높 은 풍속이 관측되었으나 측정된 비래염분량은 동쪽이 가장 많아 양쪽의 비교가 어렵다. [그림 3-16]은 3가지의 풍속 범위별로 관측된 풍속과 측정 된 비래염분량 사이의 상관성을 분석한 그래프이다. 상관분석은 바람의 발생빈도를 고려하지 않는 상태에서 단순히 풍속만을 기본으로, 측정된 비래염분량과 비교하는 편상관관계(partial correlations) 분석을 실시하였
[그림 3-14] 바람의 발생빈도와 비래염분의 상관성(기상월보 사용)
(a) 풍속과 8방향 비래염분
(b) 풍속에 따른 비래염분량
[그림 3-15] 풍속과 비래염분(풍향풍속계 사용)
[그림 3-16] 풍속과 비래염분의 상관성(풍향풍속계 사용)
다. 3가지의 모든 풍속범위에서 풍속과 비래염분량의 상관성은 최소 34%
에서 최대 68% 사이로 나타났다. 그 중 0∼3m/s(저속 평균풍속) 풍속범위 에서 관측된 풍속이 측정된 비래염분량 사이의 상관성이 68%로 나타나, 가장 높은 상관성을 가지는 것으로 확인하였다.
(4) 풍속(기상월보 사용)과 비래염분
[그림 3-17]은 2011년 3월부터 2012년 2월까지 매월 측정된 비래염분량
과 기상월보에 기록되어 있는 월별 최대풍속, 평균풍속을 함께 나타낸 그 래프이다. 최대풍속은 월별로 큰 편차를 보이는 반면 평균풍속의 경우 편 차가 거의 나타나지 않는다. 아울러 월별로 측정된 비래염분량과 최대풍 속, 평균풍속 사이의 유사한 경향을 확인하기가 어렵다.
[그림 3-18]은 기상월보에 기록되어 있는 최대풍속, 평균풍속에 따라 측
정된 비래염분량을 나타낸 그래프이다. 최대풍속, 평균풍속 양쪽 모두 풍 속이 증가할수록 비래염분량이 증가하는 경향을 보이고 있다. 이는 비래 염분의 전달에 추진력이 되는 풍속이 클수록 비래염분이 더 멀리 날아가
(a) Point A (부산)
(b) Point E (인천)
[그림 3-17] 월별 풍속과 비래염분(기상월보 사용)
[그림 3-18] 풍속과 비래염분의 상관성(기상월보 사용)
기 때문에 비래염분을 포집하는 포집기에 도달할 확률도 높아져 포집량이 많아진 것으로 생각된다. 최대풍속, 평균풍속과 비래염분량의 상관성은 각각 2%, 45%로 분석되었다. 이에 본 저자는 최대풍속은 비래염분과의 상관관계에서 상관성이 없는 것으로 판단하였다.
(5) 강우(기상월보 사용)와 비래염분
[그림 3-19]은 2011년 3월부터 2012년 2월까지 1년간 월별로 측정된 비
래염분량과 기상월보에 기록되어 있는 월별 강우량을 함께 나타낸 그래프 이다. Point A, Point E 모두 강우량이 증가할수록 측정되는 비래염분량은 감소하는 반비례 관계를 나타내고 있다. 일반적으로 한국은 6월에서 8월 에 이르는 여름철에 집중적인 호우가 발생되고 있으며, 이에 비래염분량 또한 급격히 감소되는 것을 확인할 수 있다. 한편 12월에서 2월에 이르는 겨울철의 경우, 강우가 거의 발생하지 않는 건조한 시기로서 강우의 영향 이 적어 여름철에 비해 상대적으로 많은 양의 비래염분이 대기 중에 분포 하고 있는 것으로 판단된다.
(a) Point A(부산)
(b) Point E(인천)
[그림 3-19] 월별 강우량과 비래염분(기상월보 사용)
[그림 3-20]은 기상월보에 기록된 월별 강우량과 측정된 월별 비래염분 량을 비교하여 강우량에 따른 비래염분의 감소율을 나타낸 것이다. 전반 적으로 지수함수의 형태로 강우량에 따라 비래염분량이 감소하는 경향을 나타내고 있다. 강우량과 비래염분량의 상관관계는 음의 상관관계 로서 –63%이다. 강우량이 약 900mm 발생 시 대기 중의 비래염분량은 강 우가 발생하지 않을 시에 비해 약 80%의 감소가 발생하는 것으로 예측된 다.
[그림 3-21]은 풍향풍속계를 통해 관측한 기상데이터(풍향별 바람의 발
생빈도, 풍속)와 측정된 비래염분량, 기상월보에 기록된 기상데이터와 측 정된 비래염분량에 대해서 서로의 상관관계를 정리한 것이다. 기상월보의 데이터와 측정된 비래염분량의 상관성은 35∼45%인 반면, 다방향 포집기 와 풍향풍속계를 동일한 위치에 설치하여 측정한 비래염분량과 기상데이 터의 상관성은 약 50∼60%이다. 이는 기상데이터를 관측하는 위치와 비래 염분을 포집하는 위치가 일치되어 상호간의 상관성이 다소 높아진 것으로 판단된다.
[그림 3-20] 강우량과 비래염분의 상관성(기상월보 사용)
[그림 3-21] 실험조건(실환경, 기상월보)별 바람의 발생빈도 및 풍속과 비래염분의 상관성
앞서 기술한 데이터들의 상관성을 정리한 결과, 전송시점 비래염분의 정량화를 위해서는 풍향풍속계를 이용하여, 0∼3m/s(저속 풍속범위)내에서 발생하는 바람의 발생빈도와 풍속을 정량화에 반영하는 것이 보다 명확한 값을 도출하기 위한 필요조건인 것으로 사료된다.