건강도시에 대한 TOD 영향 국제비교 연구

이전의 연구들에서는 전 세계의 지하철 시스템 중 PM 수준의 현저한 변동을 보여준다 (Nieuwenhuijsen, Gomez-Perales, and Covile 2007). 플랫폼에서 높은 입자 수준이 오래된 지하철 시스템을 가진 런던 (Seaton 등 2005), 스톡홀름 (Johansson and Johansson 2003), 서울 (Kim et al. 2011)과 같은 몇몇 도시에서 발견되었다. 이는 상대적으로 최근의 시스템을 갖고 있는 도시인 로스 앤젤리스 (Kam 등 2011)나 타이페이 (Y.-H. Cheng and Yan 2011) 에서 적게 나타났다. 기차 내부의 입자 수준 또한 일반적으로 새로운 시스템보다 기존 시스템에서의 플랫폼에서의 공기 양이 더 높은 경향에 따른다. 게다가 지하철 시스템의 대기 질은 이는 제한된 공간과 브레이크 마모 바퀴, 마찰에 의해 내부 발생한 입자, 그리고 스파클링으로부터 기화된 금속과 같은 영향으로 일관적으로 주변 공기보다 높게 나온다 (Carteni, Cascetta, and Campana 2015; Johansson and Johansson 2003). 타이완의 사례를 보면 Cheng et al. (2008)은 지하에서 PM 정도는 열차 내무가 플랫폼보다 약간 낮았다고 보고하였다. 그들은 또한 플랫폼에서 측정하는 것보다 기차 내부에서 1.2-1.3배 정도 낮은 UFP를 측정하였다 (Y.-H. Cheng, Liu, and Lin 2009). 이탈리아에서는 Carteni et al. (2015)은 열차에 승차 이후 점진적으로 감소하는 PM의 레벨과 열차에서 내린 이후 떨어진 PM레벨을 측정하였다. 일반적으로, 연구들은 열차 내부보다 승강장에서 더 높은 PM 레벨을 발견할 수 있었으며, 그 차이는 지하 터널 내부에서 기계적인 마찰 과정에서 발생하는 철 입자들로 인해 지하철 시스템에서 더욱 현저하게 나타난다 (Carteni, Cascetta, and Campana 2015). 이러한 열차 내부와 승강장 사이의 PM 레벨 차이는 에어컨과 교통 수단 바깥에서 생성된 특정 입자들을 걸러낼 수 있는 교통수단 내부의 환기 시설에 따라 영향을 받는다 (Johansson and Johansson 2003; Slma, Weidinger, and Maenhaut 2007). 지상의 철도 시스템에 관해서는, 소수의 연구만이 열차 내부의 PM 농도를 조사했다. Chen et al. (2002;2002)은 지상의 통근 열차 내부 PM10과 PM2.5 농도와 홍콩에서 경전철을 모두 측정하고, 그들은 경전철 내부에서의 PM 레벨이 (41 ㎍/㎥의 PM10과 34㎍/㎥의 PM2.5)보다 내부의 통근자 열차의 값이 더 낮은 것을 발견하였다. 그들은 또한 에어컨디션이 작동하지 않는 열차에서의 PM 레벨이 작동하는 열차보다 3-4배 더 높았으며, 이는 에어컨디션과 환기 시설이 열차 내부의 미세입자 정도에 영향을 주는 중요한 요인이 됨을 밝혔다. Carteni et al. (2015)은 이탈리아의 Nepales 지역에 있는 지상 레벨의 열차 내부의 PM 레벨을 측정하였고, 상대적으로 높은 PM10 (17-185㎍/㎥)과 PM2.5 (4-53㎍/㎥)을 발견하였다. 흥미롭게도 그들은 PM레벨이 지상 레벨에서의 열차 구간에서 창문이 열려 있을 때 감소하는 것을 측정하였다. 이는 깨끗한 공기가 열차 안으로 들어옴으로써 열차 내부의 PM 농도를 줄이는 것임을 예측할 수 있었다. 또한 열차 내 PM 수준이 열차 내부 자주 승객의 움직임을 통해 입자의 재현탁(resuspension)에 의한 영향이 있는 것을 발견했다. 요약하면, 이전의 연구에서는 지상 기차의 PM 농도가 주위의 입자 농도와 충분한 상관관계가 있다는 것을 볼 수 있다. 그러나 이러한 환기 상태 및 역의 위치 및 경로 등 다른 요인들 역시 열차의 PM 농도를 변화시킬 수 있다. 대부분의 열차 시스템 에어컨이 설치되어 있으며, 환기 시스템을 통해 재순환되는 과정에서 문이 열리고 탑승객이 승하차하는 때를 제외하면 매우 적은 양의 공기가 열차 내부로 섞이게 된다. 열차가 밀폐되어있는 경우, 외부의 오염 물질은 대부분 수송 차량에 침투하기 어렵고, 대중교통 내부는 길거리의 오염 물질로부터 보호하기 위한 몇 가지 형태의 방안들을 제공한다. 그럼에도 불구하고 오염 물질은 승객의 움직임에 의해 유발되는 입자의 재현탁을 통해 기차의 내부에서 발생 할 수 있다. 따라서 정확하게 열차 오염 노출을 평가하기 위해서 수송 차량에 환경오염 물질의 농도 수준과 외부 오염 물질의 침입에 대해 다른 요인이 정확하게 고려될 필요가 있다. 이러한 요인에는 에어컨, 환기 상태, 역의 경로, 주변의 교통 환경, 승객 탑승하고 하차를 통해 승객의 움직임의 빈도수 등이 포함된다. 로스엔젤리스 도심에 위치한 역에서 관측하여 나온 역사 주변의 날씨의 기상 가변성을 정리한 것이다. 관측한 다른 날들에 걸쳐 대부분의 기상 관측값의 다양성은 비슷하였으며, 이는 로스엔젤리스의 대표적인 날씨이다. 평균 온도는 섭씨 70F에서 79F의 범위였으며, 평균 풍속은 1.5mph에서 2.5mph로 다양하였다. 또한 평균 풍향은 168도에서 276도로 다양하게 관측되었다. 강수량은 관찰되지 않았지만, 상대 습도는 43%-71%로 변화하였다. 이는 nephalometers로 측정된 입자 물질 농도는 습도에 의한 영향을 받는 반면에, 광도계를 기반으로 한 블랙 카본의 측정값은 습도에 의해 영향 받는 것이 덜하기 때문이라고 알려져 있다(Cai et al, 2014). 풍향은 남동풍과 남서풍 사이에서 바뀌었다. 이는 측정한 샘플링 경로가 주 고속도로 (I-10)의 남쪽에 위치하였기 때문이며, 남쪽의 바람의 평균 측정값은 일반적으로 바람과 반대 방향의 장소였다. 따라서 다양한 풍향의 평균값은 BC 오염 정도 측정에 큰 영향을 갖고 있지 않을 수도 있다. 다음 분석은 기상학적 환경을 고려 하에 시행되었으며, 특히 평균 풍향이 다른 날짜들에 비해 약간 달랐던 9월 2일과 상대습도가 낮았던 8월 28일에 측정이 시행되었다. 지역의 기상 조건은 다양한 교통수단 사이의 오염 물질 노출의 차이를 복잡하게 할 수 있다. 이전 연구는 주위의 농도 수준에서의 기상 조건이나 시간적인 요인의 일반적인 효과에 관한 연구가 잘 문서화 되었다 (Elminir 2005; Freinam, Hirshel, and Broday 2006; Garcia et al. 2007; Gehrig 2003; Hitchins et al. 2000; S. Kim et al. 2002; X. Zhu et al. 2010; Y. Zhu et al. 2004). 주위의 오염 물질 농도 수준은 도시의 대기 질 기준 조건을 제공하고 주위의 농도는 기상 요소의 날과 계절 변동에 크게 영향을 받고 있다 (Ruuskanen et al. 2001). 특히, 풍속과 풍향은 주위의 오염 농도를 결정하는 중요한 요소이다. 바람의 파라미터는 입자들의 분산, 희석 및 재현탁에 영향을 미치고, 따라서 대기 혼합에 영향을 미친다 (Seaman. 2000). 길거리의 입자 농도를 추정하기 위해 Westerdahl et al. (2005)은 고속도로와 주택가 도로에서 UFP 농도를 특성화하기 위한 이동식 플랫폼을 개발하였다. 그리고 UFP 농도는 장소, 도로 종류 및 교통량에 따라 변화시키는 것을 알 수 있었다. 동일한 플랫폼을 사용하는 후속 연구에서는 Fruin et al. (2008)은 고속도로에 UFP와 BC 농도와 대형 디젤 트럭의 수 사이에 강한 연관성을 발견하였다. 그들은 잦은 신호등과 가속도의 빈도수를 발견하고, 교통 체증의 수준은 길에서 UFP와 BC 농도에 영향을 미칠 것으로 보인다는 것을 발견하였다. Li et al. (2013)은 길에서 농도를 예측하기 위한 종합적인 모델을 개발하고, 도로의 종류와 길에서의 PM과 BC 농도의 변화 사이에 강한 연관성을 발견하였다. 그들은 바람의 정도는 미세먼지 입자와 NOx를 형성하는데 가장 큰 기여자임을 보고하며, 공기의 온도와 상대적인 습도는 PM2.5와 큰 연관이 있다는 것을 밝혔다. 그러나 그들은 불충분한 일시적이고 공간적인 측정된 교통 데이터로 인해 예상된 트럭의 수와 교통량으로 실험의 효과 결과가 미미하였다.