US EPA PMF 모델 기본 사용법 (데이터 삽입)

• 앞선 글에서는 PMF 모델의 간단한 이론과 불확도 계산 방법에 대하여 알아보았다.
• 이번 글에서는 PMF 모델 프로그램에 오염물질 농도 데이터 및 불확도 데이터를 삽입하는 방법에 대해서 알아보고자 한다.
• 앞선 글에 있는 링크를 사용하여 PMF 프로그램을 설치하였다는 가정 하에 진행한다.

1. PMF 모델 프로그램을 설치한 후, 실행하면 그림 1와 같은 화면이 나타난다.

• 먼저 오염물질의 농도 데이터 파일과 미리 계산된 불확도 파일을 삽입해야 한다.
• "Concentration Data File" 부분의 오른쪽에 있는 "Browse" 버튼을 클릭하여 농도 파일을 삽입한다. 
• 농도 파일을 삽입하면 바로 아래에 "Uncertainty Data File"부분이 활성화 되며, 농도 파일과 같은 방식으로 불확도 파일을 삽입하면 된다.
• "txt, csv, xls 또는 xlsx" 확장자를 가지는 파일만 사용할 수 있다. 
• 필자는 "CSV" 파일 사용을 추천한다. 
• "xls 및 xlsx" 형태로 수차례 실험해 본 결과, 원인을 알 수 없는(도대체 왜 안되는겨?) 오류가 계속해서 나타났다.
• "CSV"는 워크시트를 하나만 포함할 수 있기 때문에, 먼저 엑셀로 작업한 후 raw 데이터는 따로 보관하고, 데이터 및 불확도 워크시트를 따로 "CSV"로 저장하여 사용하면 된다. 
• 이 글에서는 프로그램 사용법 소개 수준이므로 PMF 프로그램 설치 시 함께 제공되고, PMF 메뉴얼에서 설명을 위해 사용되는 "Dataset-Baltimore_*.txt" 파일을 사용한다.

그림 1

2. 오염물질 농도 파일과 불확도 파일을 차례대로 삽입한 후, 날짜/시간, 결측값 설정, 모델 결과 파일 및 프로그램 설정 파일 저장에 대한 정보를 결정한다.

• 날짜/시간 내용은 필수는 아니기 때문에 데이터 파일에 넣지 않아도 되지만, 가능하다면 날짜/시간을 활용하는 것이 좋다.
• 농도 데이터 내에서 다른 샘플과 비교하여 크게 차이가 나는 데이터 값에 대한 배경 조사에 날짜/시간이 활용될 수 있고, 특정 오염물질들의 날짜/시간별 변화도를 바탕으로 오염물질들 사이의 간단한 배출 상관 관계 파악도 가능하기 때문이다.
• "Date/Time Column"에서 날짜/시간 정보가 있는 열의 이름을 선택해준다. 
• 각 샘플별로 ID 또는 장소에 대한 정보가 있다면 이 또한 "ID/Site column" 부분에서 선택해준다.

• 결측값(Missing Value)에 대한 처리 방법은 "Exclude Entire Sample" 및 "Replace Missing Values with Species Median"의 두 가지가 있다.
• "Missing Value Indicator" 부분에서는 결측값을 나타내는 데이터 값을 넣어준다. 즉, 아래 그림에서 표시한 것과 같이 결측값을 "-999"로 표시하면 PMF 프로그램에서 자동으로 결측값으로 인식하게 된다. 
• 연구자는 데이터 정리 과정에서 "Missing Value Indicator"를 결정하여 결측값에 표시하여야 한다. 
• 결측값 처리 과정은 글에 표현된 그대로 "모두 제외" 또는 "중앙값으로 대체"되며, 모든 과정은 PMF 모델에서 자동으로 진행된다.

• 다음은 모델 결과 파일 및 모델 설정 파일 저장이다. 
• 먼저 모델 결과 파일의 경우, "Output Files" 부분의 "Output Folder" 부분 오른쪽 "Browse" 버튼을 클릭하여 폴더를 지정해준다. 
• 그리고 "Output File Prefix"부분에서 파일 이름에 들어갈 단어를 써준다. 결과는 "그림 3"을 참고하기 바란다.
• "Output File Type"에서 결과 파일 형태를 지정할 수 있다.
• 모델 설정 파일은 "Save File Locations and Settings in a Configuration File or Load a Previous Configuration File" 부분에서 설정이 가능하다. 
• 모델 설정 파일 안에는 연구자가 현재까지 PMF 프로그램 내에서 진행된 설정, 데이터 파일, 모델링 결과 등에 대한 내용이 모두 저장된다. 
• 즉, 오늘 실시한 데이터 및 불확도 파일 삽입(특정 폴더), 날짜/시간, 결측값 설정, 결과값 파일 저장 경로 및 이름 설정을 끝낸 후, 모델 설정 파일을 저장하면 앞선 모든 과정이 저장되고 다음에 다시 프로그램을 사용할 때에는 모델 설정 파일만 불러오면 모든 과정이 자동을 다시 완성된다. 
• 저장하는 방법은 오른쪽 부분의 "Save as..." 또는 "Browse"를 클릭한 후, 저장 폴더를 선택하고 파일 이름을 타이핑 한 후 저장하면 된다.
• 나중에 다시 파일을 불러오고 싶으면 "Load Last Saved" 파일로 바로 직전에 저장된 모델 설정 파일을 불러오거나, "Browse" 버튼을 클릭한 후 설정 파일이 저장된 폴더로 이동한 후 설정 파일을 열어주면 된다. 

그림 2

그림 3

참고문헌

1. EPA Positive Matrix Factorizatoin (PMF) 5.0 Fundamentals and User Guide, https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-02/documents/pmf_5.0_user_guide.pdf