이 연구 주제는 대기 중 오염물질과 기후 시스템의 상호작용을 통합적으로 이해하기 위한 기후-대기화학 모델링에 초점을 둔다. 연구실은 특히 황산염 에어로졸, 갈색탄소, 이차 유기탄소 에어로졸과 같은 단기체류 기후변화 유발물질이 복사강제력, 대기 안정도, 강수 및 계절풍 변화에 어떤 영향을 미치는지를 정량적으로 분석한다. 단순한 농도 예측을 넘어서, 배출 변화가 지역 기후와 대기질에 동시에 미치는 복합 효과를 해석하는 것이 핵심 목표이다. 이를 위해 전지구 및 지역 규모의 기후-대기화학 통합모형을 활용하고, 민감도 실험을 통해 해수면온도 변화, 인위적 에어로졸 강제력, 화학 반응 경로의 개별 기여도를 분리해 평가한다. 동아시아 여름 몬순에 대한 황산염 에어로졸의 영향처럼, 대규모 순환장 변화와 제트기류 조절 효과를 연결해 설명하는 접근이 특징적이다. 최근에는 갈색탄소의 광흡수 특성과 이차 생성 과정을 반영하여 기존 모델의 불확실성을 줄이고, 기후 영향 추정의 신뢰도를 높이는 방향으로 연구가 확장되고 있다. 이러한 연구는 탄소중립과 대기오염 저감 정책의 동시 효과를 평가하는 데 중요한 과학적 근거를 제공한다. 미래 기후변화 시나리오와 국가 온실가스 감축 시나리오를 반영한 대기질 전망은 정책 수립과 환경 리스크 관리에 직접 활용될 수 있다. 장기적으로는 기후변화 대응 전략과 대기환경 개선 전략을 통합 설계할 수 있도록 지원하는 핵심 연구 축으로 기능한다.

이 연구 주제는 도시 공간에서의 대기오염물질 분포를 보다 정밀하게 예측하기 위한 상세 대기질 모델링을 다룬다. 기존의 수 km급 모델로는 반영하기 어려운 건물, 도로, 가로협곡, 지붕 냉각 효과, 보행자 높이의 기류 변화 등을 고려하여 실제 생활환경에 가까운 도시 대기질을 재현하는 것이 목적이다. 연구실은 특히 도시 미기상과 오염물질의 화학 반응이 결합된 환경에서 보행자 노출과 국지적 농도 차이를 해석하는 데 강점을 보인다. 연구 방법으로는 전산유체역학(CFD)과 대기화학 모듈을 결합한 수치모의를 활용해 NOx, VOCs, 오존, 이차 무기 에어로졸 등의 분산과 반응을 분석한다. 건물 옥상 냉각이나 열환경 변화가 가로협곡 내부의 소용돌이 구조, 역류, 온도장, 반응성 오염물질 농도에 미치는 영향을 평가함으로써, 도시설계 요소와 대기질의 상관관계를 정량화한다. 또한 예보권역별 맞춤형 상세 대기질 모델 고도화 연구를 통해 초고해상도 예측기술을 현업 체계에 적용할 수 있는 기반을 마련하고 있다. 이 연구는 도시민 건강 보호와 스마트시티 환경관리 측면에서 높은 실용성을 가진다. 도로 인접지역의 노출 저감, 열섬 완화 정책, 녹색지붕 및 건물 에너지 설계의 대기질 효과 평가 등에 직접 연결될 수 있기 때문이다. 궁극적으로는 기상·건축·환경 데이터를 융합하여 도시 단위의 정밀한 대기질 서비스를 구현하고, 지역별 맞춤형 환경정책 수립을 지원하는 방향으로 발전하고 있다.

이 연구 주제는 대기 중 복잡한 화학 반응 경로를 정교하게 모사하여 이차 오염물질 생성 예측을 향상시키는 데 초점을 둔다. 특히 최근 연구과제에서 드러나듯, 갈색탄소와 니트로페놀의 반응을 통해 생성되는 HONO의 수지 불일치를 해소하고, 기존 대기화학수송모형이 충분히 반영하지 못했던 비균질 반응 메커니즘을 모형 안에 구현하는 것이 주요 목표이다. 이는 광화학 반응과 라디칼 생성의 초기 조건을 좌우하는 중요한 문제이기 때문에 대기오염 해석에서 매우 핵심적이다. 연구실은 모수화 기법을 통해 복잡한 화학 과정을 수치모형에 반영하고, 관측 기반 제약과 민감도 실험을 통해 반응 경로의 타당성을 검증한다. HONO 생성 메커니즘은 오존과 2차 에어로졸 형성에 직간접적으로 연결되므로, 이를 정교하게 구현하면 미세먼지와 광화학 스모그의 예측 성능을 동시에 높일 수 있다. 또한 열역학 평형과 미세규모 화학을 함께 고려하여 도시 환경에서의 이차 무기 에어로졸 생성 및 온도 의존성을 분석하는 연구도 이 흐름에 포함된다. 이 연구의 의의는 단순히 특정 화학종의 농도를 맞추는 데 그치지 않고, 대기질 모델의 구조적 불확실성을 줄이는 데 있다. 반응 메커니즘이 개선되면 정책 시나리오별 배출 저감 효과, 계절·지역별 오염 생성 특성, 극한 오염사건의 원인 규명 능력이 모두 향상된다. 결과적으로 보다 신뢰성 높은 대기질 예보와 과학 기반 환경정책 수립을 가능하게 하는 기반 연구로 평가할 수 있다.