이 연구 주제는 대기 중 오염물질의 배출, 이동, 화학 반응, 침적 과정을 수치적으로 재현하여 미세먼지와 오존 등 주요 대기오염물질의 시공간 분포를 정밀하게 예측하는 데 초점을 둔다. 연구실은 동북아시아와 한반도를 중심으로 대기질 변동의 원인을 분석하고, 고농도 오염 사례의 발생 메커니즘을 규명하기 위해 화학수송모델과 예보 시스템을 지속적으로 고도화하고 있다. 특히 대기질 중·단기 예보의 정확도 향상과 정책 활용성을 높이기 위한 한국형 대기화학모델링 시스템 개발이 핵심 축을 이룬다. 연구 방법론 측면에서는 기상장, 배출장, 초기장, 화학반응 모듈을 유기적으로 결합한 수치모델링 체계를 구축하고, 미세먼지 및 가스상 전구물질의 거동을 정량적으로 해석한다. 또한 자료동화 기법을 활용해 지상관측, 위성관측, 항공관측 정보를 모델에 통합함으로써 초기 조건과 상태 추정의 오차를 줄이고 예측 성능을 개선한다. 최근에는 빅데이터와 인공지능 기법을 수치예보 모델과 융합하여 PM2.5 예측성 향상, 재분석장 구축, 장·단기 통합 예측 시스템 개발까지 연구 범위를 확장하고 있다. 이 연구의 기대 효과는 단순한 농도 예측을 넘어, 대기오염의 발생 원인 진단, 경보 체계 고도화, 국가 대기환경 정책 지원으로 이어진다는 점에 있다. 동북아시아 규모의 재분석장 구축은 장기적인 오염 추세와 월경성 이동 영향을 평가하는 기반이 되며, 한국형 모델링 시스템은 국내 환경 조건과 배출 특성을 더 정확히 반영하는 예보 인프라로 기능할 수 있다. 나아가 수치모델과 인공지능의 융합은 기후·대기질·에너지 분야를 연결하는 차세대 환경예측 플랫폼으로 발전할 가능성이 크다.

이 연구 주제는 에어로졸과 가스상 오염물질 사이의 화학적 상호작용, 2차 생성 과정, 광학적 특성, 그리고 건강·기후 영향까지 포괄하는 대기화학 전반을 다룬다. 연구실은 유기질산염, 황산염, 질산염, 블랙카본, 황사 입자 등 다양한 에어로졸 성분의 생성과 변환 과정을 분석하며, 특히 한반도와 동북아시아에서 관측되는 고농도 미세먼지의 화학적 기여 요인을 해석하는 데 강점을 보인다. 이러한 연구는 초미세먼지의 조성 이해와 2차 유기에어로졸 형성 메커니즘 규명에 중요한 기초를 제공한다. 구체적으로는 항공기 관측, 지상관측, 원격탐사 자료와 화학수송모델을 연계하여 입자상 물질과 전구가스의 상분배 및 반응성을 평가한다. KORUS-AQ와 같은 대형 관측 캠페인을 활용해 유기질산염이 국내 유기에어로졸 질량에 기여하는 정도를 정량화하고, 알려지지 않은 반휘발성 인위기원 전구체의 존재 가능성도 탐색한다. 또한 광물성 먼지, 해염입자, 도시 에어로졸의 혼합 상태와 반응확률을 연구하여 황사 및 장거리 이동 입자의 화학적 노화와 대기복사 특성 변화까지 함께 규명한다. 이 연구는 대기오염 저감 전략의 정밀화에 직접적으로 기여한다. 대기 중 입자의 화학 조성과 생성 메커니즘을 정확히 이해하면 어떤 전구물질을 우선 감축해야 하는지 과학적 근거를 제시할 수 있으며, 이는 국내외 배출관리 정책 수립에 매우 중요하다. 동시에 에어로졸 광학 특성과 복사강제력 연구는 기후변화 평가와도 연결되므로, 대기환경과 기후 시스템을 통합적으로 이해하는 데 핵심적 의미를 가진다.

이 연구 주제는 정지궤도 및 극궤도 위성, 지상 관측망, 항공 관측자료를 통합하여 대기오염물질과 에어로졸의 분포를 고해상도로 복원하고 해석하는 데 초점을 둔다. 연구실은 GOCI, OMI, GeoTASO 등 다양한 원격탐사 플랫폼을 활용해 에어로졸 광학두께, 이산화황, 이산화질소 등 주요 대기 성분의 농도와 광학 특성을 산출하는 알고리즘 개발에 참여해 왔다. 특히 동북아시아와 해양·연안 지역에서 위성 기반 대기오염 감시 역량을 높이는 데 의미 있는 성과를 축적해 왔다. 연구 방법으로는 위성 반사도 기반 역산, PCA 기반 연직 칼럼 복원, AERONET 및 지상 광학계와의 비교 검증, 모델-관측 융합을 위한 자료동화가 활용된다. 이를 통해 위성자료의 구름 마스킹, 태양 반사, 시공간 결측과 같은 한계를 보완하고, 기존 단일 자료원 기반 감시 체계보다 더 높은 신뢰도의 오염장 정보를 생산한다. 또한 장기간의 균일한 격자 기반 대기화학 재분석장을 구축하여 과거 대기질 상태를 복원하고, 고농도 사례 분석과 예측성 평가를 수행할 수 있는 데이터 기반도 마련하고 있다. 이러한 연구는 실시간 대기질 감시와 장기 환경 진단을 동시에 가능하게 한다는 점에서 가치가 크다. 위성·지상 융합 재분석 자료는 정책 평가, 배출량 검증, 월경성 오염 추적, 공중보건 대응에 활용될 수 있으며, 기상·대기질·에너지 예측을 연계하는 통합 플랫폼의 핵심 입력자료가 된다. 앞으로는 환경위성과 인공지능 분석기술의 결합을 통해 더욱 촘촘하고 신속한 대기오염 감시 체계로 확장될 가능성이 높다.