이 연구 주제는 대기 중 기체 전구물질이 어떻게 초미세 입자로 전환되는지, 그리고 이러한 신규 입자 형성(new particle formation, NPF)이 대기질과 기후에 어떤 영향을 미치는지를 규명하는 데 초점을 둔다. 연구실은 에어로졸공학과 대기화학을 기반으로 요오드 산화산, 황산, 암모니아, 생물기원 유기화합물 등 다양한 전구물질의 입자 생성 메커니즘을 분석하며, 자연 및 오염 환경에서의 입자 핵생성과 성장 과정을 정량적으로 이해하고자 한다. 특히 청정 해양 대기와 대륙 배경 대기에서의 입자 생성 차이를 비교함으로써 지역별 미세먼지 형성의 근본 원인을 밝히는 연구를 수행한다. 연구 방법 측면에서는 국제 공동연구와 대형 챔버 실험, 실시간 입경분포 측정, 흡습성 분석, 화학 조성 해석 등을 결합하여 기체-입자 전환의 세부 경로를 추적한다. Science, Nature Chemistry, Science Advances, Nature Communications 등에 게재된 논문들에서 확인되듯이, 연구실은 요오드계 산화물이 빠른 핵생성을 유도하는 과정, 세스퀴테르펜이 생물기원 신규 입자 형성 효율을 높이는 현상, 저농도 NO 조건에서 고산소화 유기분자의 생성이 변화하는 메커니즘 등을 다루고 있다. 이러한 접근은 단순한 농도 측정을 넘어 분자 수준의 반응 경로와 입자 성장 속도를 함께 해석하는 데 강점이 있다. 이 연구는 초미세먼지 예측 정확도 향상, 구름응결핵 생성 이해, 기후변화와 대기오염의 상호작용 해석에 중요한 기여를 한다. 신규 입자 형성은 대기 중 입자 수농도와 복사강제력, 인체 노출 수준을 좌우하는 핵심 과정이므로, 이를 정교하게 이해하는 것은 환경정책과 대기질 관리 전략 수립에 직접 연결된다. 장기적으로는 동북아 대기오염 문제와 지구 규모 기후모델의 불확실성을 줄이는 데 활용될 수 있는 기초·응용 융합 연구 분야이다.

이 연구 주제는 배출원에서 발생하는 미세먼지, 특히 기존 규제로 충분히 다뤄지지 않았던 응축성 미세먼지(Condensable Particulate Matter, CPM)의 생성과 측정, 그리고 제어 기술 개발에 중점을 둔다. 응축성 미세먼지는 고온 배출가스 내 기체상 물질이 냉각 과정에서 빠르게 응축되며 형성되는 입자로, 실제 대기 중 초미세먼지 농도와 인체 위해성 평가에서 매우 중요한 비중을 차지할 수 있다. 연구실은 차량, 내연기관, 발전 및 연소 배출원에서 형성되는 CPM의 실체를 파악하고, 여과성 미세먼지와 구분되는 특성을 정량화하는 연구를 수행한다. 이를 위해 배기가스 희석, 대기 조건 모사, 분기 계측, 응축성 성분 제거 후 비교 측정 등 정밀한 실험 체계를 구축하고 있다. 등록 특허인 배기 가스로부터 생성되는 응축성 미세먼지 계측 방법은 이러한 연구의 대표적인 성과로, 실환경에 가까운 조건에서 응축성 미세먼지 양을 산출할 수 있는 기술적 기반을 제시한다. 또한 학술대회 발표와 프로젝트를 통해 WLTC 주행 조건과 정속 주행 조건의 차량 배출 특성 비교, 원인별 미세먼지 확산 및 변환 현상 규명, CPM 배출계수 산정 등 실제 배출관리 정책과 연결되는 주제를 지속적으로 다뤄 왔다. 이 연구는 기존 필터 기반 측정만으로는 놓치기 쉬운 대기오염의 숨은 기여분을 드러내어, 보다 현실적인 배출 인벤토리와 규제 체계를 만드는 데 기여한다. 특히 초미세먼지의 1차 배출 기여도를 정확히 산정하면 산업시설과 교통부문에 대한 맞춤형 저감 전략 수립이 가능해진다. 향후에는 계측 기술 고도화와 예측모델 개발을 결합하여, 배출원 관리, 건강영향 평가, 국가 미세먼지 저감 정책 지원까지 확장 가능한 실용성이 높은 연구 분야로 발전할 수 있다.

이 연구 주제는 한국, 중국, 일본, 몽골 등 동북아 지역을 연결하는 광역 대기오염 문제를 대상으로, 초미세먼지의 물리·화학적 특성과 시공간 분포를 해석하는 데 초점을 둔다. 연구실은 특정 지역의 국지 배출만이 아니라 국가 간 장거리 이동, 계절 변화, 기상장 영향, 입자의 상과 형태, 흡습성 같은 물리적 특성까지 함께 고려하여 동북아 초미세먼지 문제를 통합적으로 이해하고자 한다. 이는 국내 고농도 미세먼지 발생 원인의 상당 부분이 국외 유입과 지역 내 2차 생성의 복합 작용으로 나타난다는 문제의식에 기반한다. 대표 프로젝트인 동북아 초미세먼지 물리적 특성과 응용 연구에서는 국제 공동측정을 통해 초미세먼지의 모양, 생성 과정, 상 변화, 흡습성 등을 조사하고 있다. 학술발표에서도 서울과 서산의 NPF 비교, 겨울철 PM2.5의 점성도와 물리적 상태, 동북아 주요 도심지역의 PM2.5 조성 분포, 몽골 지역 측정 등 광범위한 관측 연구가 수행되었다. 이러한 연구는 단순 농도 수준 비교를 넘어, 입자의 성장성, 액상·반고체상 거동, 장거리 수송 중 화학적 변환 가능성을 함께 분석한다는 점에서 높은 학술적 가치를 가진다. 이 연구는 동북아 대기환경 협력과 과학적 정책 수립을 위한 핵심 자료를 제공한다. 초미세먼지의 이동과 변환 메커니즘을 정확히 이해하면 국내 고농도 사례의 원인 기여도를 보다 정밀하게 분리할 수 있으며, 국제 공동 저감 전략의 실효성도 높일 수 있다. 나아가 관측 자료와 모델링 결과를 결합하면 미래 기후 및 배출 변화 시나리오에서 동북아 대기질이 어떻게 달라질지를 예측하는 기반이 되어, 광역 대기오염 대응 기술과 환경외교 측면에서도 중요한 의미를 갖는다.