실전! PM25 심층 분석
초미세먼지의 국내 시군구간 이동 영향 실증 분석
1 분석 개요
우리나라에는 TMS라고 하는 굴뚝 관리시스템을 갖추고 있어서, 주요한 대기오염물질 배출원에서 배출되는 오염물질의 양을 실시간으로 관측하고 있는데, 아래 좌측의 그림과 같이 이 데이터 위에 화성시의 대략적인 위치를 겹쳐보면 인근 지역에서의 영향을 받기 쉬움을 직관적으로 알 수 있다. 또한 아래 우측 그림과 같이 월별 10m 역궤적 그래프 추이와 그중에서 초미세먼지 농도 36㎍/㎥ 이상인 경우를 따로 추려내서 그래프를 그려서 비교해 보아도, 해외 유입 요인과 국내 이동 요인의 영향을 받을 가능성이 높은 위치라는 것을 시각적으로도 확인할 수 있다.
그래서 이번 기후부에서 주최한 AX 아이디어 공모전에서 인터넷 통신업계에서 독특하게 운영되는 상호 접속료 정산 체계를 초미세먼지 관련 분석에서도 활용할 수 있는 형태로 응용하여 10m 역궤적을 활용한 지자체간 정산 시스템 구축을 제안했었다. 제안한 이유는 아래 3가지였다.
이 분석은 특정한 지방자치단체의 공기질을 이야기하려는 게 아니라, 고농도 초미세먼지의 원인중에 국내 이동 요인이 실질적으로 존재하는지, 존재한다면 어디까지가 우리가 관리할 수 있는 부분(지자체의 몫)인지를 가려내는 타당한 방법론이 성립할 수 있는지를 테스트해보기 위한 것입니다.
- 일단 현재 지방자치단체에서 책임지고 관리하고 계시는 현장 초미세먼지 관리 업무를 Breakdown함으로써 그 역할 범위를 명확히 할 수 있을 것이다. 즉, 스스로 관리할 수 있는 범위와 없는 범위가 어느 정도인지를 명확히 할 수 있으면, 자체적인 노력으로 개선할 수 있는 부분이 명확해질 것이다.
- 상호간의 정산을 위해서는 반드시 데이터를 보고, 분석할 수 있어야 하므로 데이터를 활용한 정책 평가 기법을 조직내에 정착시키는 수단으로 활용 될 수 있을 것이다.
- 지자체간에 주고 받는 영향이 비용의 형태로 정량화될 수 있게 됨에 따라 구체적인 대기환경 개선 노력의 효과가 예산 절감의 형태로 눈에 보이게 됨으로써, 데이터 기반의 대기 환경 관리 강화를 유도하는 효과가 기대된다.
차이를 비교하는 방법은 아래 그림과 같이 10m고도를 기준으로 산출된 역궤적을 기준으로 특정 지자체를 통과하여 도착한 권역내 에어코리아 관측소 농도와 특정 지자체를 통과하지 않고 도착한 권역내 에어코리아 관측소 농도 간에 초미세먼지 농도 차이가 유의미하게 있는가 아닌가를 가설 검정하는 것이다.
아래 그림의 역궤적은 미국 NASA에서 개발한 HYSPLIT 프로그램과 미 해양대기청(NOAA)에서 제공하는 위경도 0.25도의 해상도를 가지는 gfs0p25 수치모델 기상데이터를 활용하여, 산출한 것입니다. 대략적으로, 해당 일시의 기상 상태하에서 예상되는 일반적인 공기의 흐름을 나타낸다고 보시면 되며, 아래의 분류 기준에서 벗어나는 경우가 없도록 그 기준을 설정하였습니다.
하지만 이 분석은 평균의 차이를 검정하는 단순한 t-test만으로는 그 효과를 보기가 어렵다. 왜냐하면 특정한 도시를 지나오는 경우보다 경유하지 않는 경우의 수가 월등히 크기 때문에 이를 그대로 가설-검정에 적용할 경우에는 실질적으로는 큰 의미가 없는 미미한 차이임에도 불구하고, 통계적으로는 유의미한 차이라는 결론이 도출될 가능성이 높기 때문이다. 발표 평가시에도 평가 위원 분들 중에서 이러한 부분을 명확하게 지적하여 주셨었고, 이러한 지적을 반영하여 보다 고도화된 기법을 적용한 추가적인 검토를 통해서, 이 부분을 명확히 검증하는 기회로 삼게 된 것이다.
2 수록 리포트
| # | 리포트 | 핵심 질문 |
|---|---|---|
| ① | 실험 설계 | 실험을 어떻게 설계해야 실제 활용가능한 인사이트를 도출할 수 있을까? |
| ② | 초미세먼지 지역간 이동 PSM 분석 | 실제로 지역간 초미세먼지 이동이 확인될 수 있는가? |
| ③ | 결과 해석 및 편익 분석 | 네 가지 실험설계의 분석결과를 어떻게 이해하고, 평가할 수 있을 것인가 |
3 활용 데이터
- 초미세먼지 성향점수 짝짓기(PSM) 분석용 데이터