본 연구에서는 위해성평가 과정의 중요한 부분으로서 수행되는 오염물질의 지중(subsurface) 거동 모델의 이용에 관한 전반적인 내용을 고찰하였다. 모델의 종류, 그리고 모델을 선택하고 이용하기 위하여 선행되어야 할 부지조사 및 개념적 모델 수립에 대해서 살펴보았다. 모델 선택의 기준을 정리하였고 대표적 모델과 각 모델의 모의 가능한 부지 조건들을 소개하였다. 모델의 보정, 검증, 민감도 분석 등 모델 이용에 필요한 일련의 과정과 각 과정에서 유의하거나 고려하여야 할 점을 살펴보았다. 본 연구에서 검토한 바에 의하면, 모델 선택의 주요 기준은 모델링의 목표와 수준, 그리고 모델이 오염부지의 주요 현상을 모의할 수 있는지 여부지만, 모델이 실제 시스템을 적절히 모의할 수 있는지는 이러한 기준으로 판단할 수 없으며 모델 입력변수 등 부지 자료의 가용성 및 질적 수준에 따라 결정된다. 한편, 추정된 입력변수에 대하여 높은 민감도를 보인다거나 선택한 모델의 보정 및 검증이 만족스럽지 않은 경우 자료 측정으로 대신하거나 다른 모델로 전환하는 등 전략 수정을 할 필요가 있다.
본 연구에서는 위해성평가 과정의 중요한 부분으로서 수행되는 오염물질의 지중(subsurface) 거동 모델의 이용에 관한 전반적인 내용을 고찰하였다. 모델의 종류, 그리고 모델을 선택하고 이용하기 위하여 선행되어야 할 부지조사 및 개념적 모델 수립에 대해서 살펴보았다. 모델 선택의 기준을 정리하였고 대표적 모델과 각 모델의 모의 가능한 부지 조건들을 소개하였다. 모델의 보정, 검증, 민감도 분석 등 모델 이용에 필요한 일련의 과정과 각 과정에서 유의하거나 고려하여야 할 점을 살펴보았다. 본 연구에서 검토한 바에 의하면, 모델 선택의 주요 기준은 모델링의 목표와 수준, 그리고 모델이 오염부지의 주요 현상을 모의할 수 있는지 여부지만, 모델이 실제 시스템을 적절히 모의할 수 있는지는 이러한 기준으로 판단할 수 없으며 모델 입력변수 등 부지 자료의 가용성 및 질적 수준에 따라 결정된다. 한편, 추정된 입력변수에 대하여 높은 민감도를 보인다거나 선택한 모델의 보정 및 검증이 만족스럽지 않은 경우 자료 측정으로 대신하거나 다른 모델로 전환하는 등 전략 수정을 할 필요가 있다.
This study reviewed the overall process of application of contaminant fate and transport model as part of risk assessment. Site characterization and establishment of a conceptual model prior to establishing or selecting a appropriate model were described. Types of models, model selection guidance, a...
This study reviewed the overall process of application of contaminant fate and transport model as part of risk assessment. Site characterization and establishment of a conceptual model prior to establishing or selecting a appropriate model were described. Types of models, model selection guidance, and generic site conditions for model application were presented, the process of model calibration, validation, and sensitivity analysis were reviewed. Objectives of modeling should be defined before model selection, and the complexity of selected models should balance the quantity and quality of available input data with the desired model output. If model output is highly sensitive to an assumed or default value of input parameter, or fate and transport models cannot be adequately calibrated or validated, consideration should be given to other options such as using measured data or using another model.
This study reviewed the overall process of application of contaminant fate and transport model as part of risk assessment. Site characterization and establishment of a conceptual model prior to establishing or selecting a appropriate model were described. Types of models, model selection guidance, and generic site conditions for model application were presented, the process of model calibration, validation, and sensitivity analysis were reviewed. Objectives of modeling should be defined before model selection, and the complexity of selected models should balance the quantity and quality of available input data with the desired model output. If model output is highly sensitive to an assumed or default value of input parameter, or fate and transport models cannot be adequately calibrated or validated, consideration should be given to other options such as using measured data or using another model.
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문제 정의
보정에서 얻어진 변수 값과 경계조건들은 일정기간 동안의 측정자료에 대하여 허용범위내에서 일치하는 모의 결과를 주는 것들이지만, 유사한 결과를 줄 수 있는 다른 값들이 존재할 가능성이 있다. 따라서, 모델보정에서 사용된 입력변수와 경계조건 값으로 다른 기간(주로 보정에 사용된 기간의 이후)의 측정자료도 잘 모의하는지를 확인하는 것이다. 독립적인 여러 개의 측정자료가 있어야 검증이 가능하며, 모델이 복잡할수록 검증에 필요한 모델계산 횟수가 증가한다.
본 연구에서는 위해성평가 과정의 중요한 부분으로서 수행되는 오염물질의 지중(subsurface) 거동 모델의 이용에 관한 전반적인 내용을 고찰하고자 한다. 물질 거동 및 모델에 관한 설명보다는 모델 적용 과정 과정에서 주의할 점 등을 소개하고 설명하는 데에 초점을 두었다.
위해성에 근거한 복원전략은 단순히 오염농도에 근거하지 않고 오염부지의 특수성을 최대한 반영하여 합리적이고 경제적인 목표정화수준을 결정하는 것을 근간으로 한다. 오염물질의 종류 및 오염형태에 따른 노출경로 변화, 수용체의 특성, 토지이용 용도 등을 고려하여 오염물질의 노출경로별 위해성을 산정한 후 이를 바탕으로 그 지역의 노출경로별 목표정화수준을 결정하는 것이다.
제안 방법
대표적인 것이 Monte Carlo simulation이다. 무작위로 생성되는 일련의 변수 값에 대하여 모의를 반복하고 모든 모의결과로부터 실제 시스템을 해석한다. 자료가 부족하거나 자료의 불확실성이 높을 때 모델 보정 및 검증 작업이 매우 길어지거나 불가능할 수 있는데, 이 경우 확률적 방법은 같은 불확실성을 가지되 보다 실제와 가까운 해석이 가능하도록 한다.
오염토양의 위해성을 평가하기 위해서는 오염물질의 거동(fate and transport)을 모의하는 모델을 적절히 사용하여 노출지점에서의 오염물질 농도를 산출하여야 한다. 오염물질의 거동 및 이동에 관련된 모델은 시간에 따라서 오염물질이 토양, 지하수, 공기를 통하여 이동하는 것을 각 노출경로별로 수학적 모델을 이용하여 예측한다. 모델들은 매우 간단한 것에서 부터 매우 복잡한 것까지 다양한데, 일반적으로 보수적인 평가(존재가능성이 있는 오염물질 농도의 과대추정)를 하는 간단한 모델을 이용하고 필요한 경우 더 많은 자료와 시간을 요구하는 복잡한 모델을 이용한다.
입력변수값은 측정하거나 문헌으로부터 얻는다. 오염물질이나 환경매체의 특성을 반복 측정하는 것이 모델링에 소요되는 노력에 비하여 크거나 모델링의 목적에 부합하지 않는 경우 변수들의 문헌상의 값을 사용하고 민감도분석을 수행하여 그 영향을 평가한다. 입력변수는 부지에서 채취한 시료를 실험실에서 분석하거나 부지에서 직접측정하여 얻을 수 있는데, 자료의 양과 질의 요건은 모델링의 목적, 선정된 모델의 복잡성, 위해성평가의 어느 단계이냐에 따라 달라진다.
성능/효과
결과에 가장 큰 영향을 미치는 변환 및 이동 현상을 확인하고, 입력변수의 불확실성 및 변화에 따른 모델결과의 변화를 정량화하고, 모델결과에 가장 영향을 많이 미치는 입력변수, 모델 변수 들간의 상대적 민감도를 확인할 수 있다. 이는 향후 자료수집 활동의 방향을 정하는데에도 참고가 되는데, 가령 결과가 민감한 반응을 보이는 변수는 향후 조사가 필요하지만 덜 민감한 반응을 보이는 변수는 더 이상의 부지조사가 필요하지 않다.
따라서, 모델보정에서 사용된 입력변수와 경계조건 값으로 다른 기간(주로 보정에 사용된 기간의 이후)의 측정자료도 잘 모의하는지를 확인하는 것이다. 독립적인 여러 개의 측정자료가 있어야 검증이 가능하며, 모델이 복잡할수록 검증에 필요한 모델계산 횟수가 증가한다. 일부 검증할 수 없는 부분이 있는 모델이더라도 해당 부분의 변화가 모의 결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인된다면 물질 이동 예측에 사용할 수도 있다.
후속연구
모델결과가 가정값 또는 초기 설정값을 사용하는 입력변수에 대하여 큰 민감도를 보인다면, 해당변수에 덜 민감한 모델을 이용하거나, 경계조건이나 다른 입력변수들을 변형시켜 해당변수에 대한 민감도를 둔화시킬 수 있는 유연한 모델을 사용하거나, 문헌으로부터 보다 정확한 값을 얻거나, 혹은 부지 또는 실험실에서 측정하는 것을 고려하여야 한다. 모델예측은 입력변수의 불확실성을 반영하여 범위로써 결과를 나타내는 것이 바람직하고, 예측기간이 보정 및 검증 기간에 비하여 상대적으로 길다면 보정 및 검증 시의 작은 오차가 확대될 수 있으므로 사후 부지 모니터링을 통하여 파악할 필요가 있다.
결과에 가장 큰 영향을 미치는 변환 및 이동 현상을 확인하고, 입력변수의 불확실성 및 변화에 따른 모델결과의 변화를 정량화하고, 모델결과에 가장 영향을 많이 미치는 입력변수, 모델 변수 들간의 상대적 민감도를 확인할 수 있다. 이는 향후 자료수집 활동의 방향을 정하는데에도 참고가 되는데, 가령 결과가 민감한 반응을 보이는 변수는 향후 조사가 필요하지만 덜 민감한 반응을 보이는 변수는 더 이상의 부지조사가 필요하지 않다.
독립적인 여러 개의 측정자료가 있어야 검증이 가능하며, 모델이 복잡할수록 검증에 필요한 모델계산 횟수가 증가한다. 일부 검증할 수 없는 부분이 있는 모델이더라도 해당 부분의 변화가 모의 결과에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 확인된다면 물질 이동 예측에 사용할 수도 있다. 보정과 검증이 끝나면 모델은 예측을 위한 모의를 할 준비가 된 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
위해성에 근거한 복원전략은 무엇을 근간으로 하는가?
위해성에 근거한 복원전략은 단순히 오염농도에 근거하지 않고 오염부지의 특수성을 최대한 반영하여 합리적이고 경제적인 목표정화수준을 결정하는 것을 근간으로 한다. 오염물질의 종류 및 오염형태에 따른 노출경로 변화,수용체의 특성, 토지이용 용도 등을 고려하여 오염물질의노출경로별 위해성을 산정한 후 이를 바탕으로 그 지역의노출경로별 목표정화수준을 결정하는 것이다.
오염토양의 위해성을 평가하기 위해 해야하는 것은?
오염토양의 위해성을 평가하기 위해서는 오염물질의 거동(fate and transport)을 모의하는 모델을 적절히 사용하여 노출지점에서의 오염물질 농도를 산출하여야 한다. 오염물질의 거동 및 이동에 관련된 모델은 시간에 따라서오염물질이 토양, 지하수, 공기를 통하여 이동하는 것을각 노출경로별로 수학적 모델을 이용하여 예측한다.
생물학적 화학적 또는 물리적 변환을 거치며 독성이나 이동성 등이 변화하는데 이러한 물질거동에 관여하는 현상은?
이러한 물질거동은 오염물질의 고유특성과 환경의 영향을 받을 뿐만 아니라 일부 오염물질은 반대로 환경에 영향을 미치기도 하는 등그 과정이 매우 복잡하다. 물질거동에 관여하는 현상은 생분해, 흡탈착, 결합(binding), 분산, 가용화(solubilization),확산, 착물화(complexation), 침전/용해, 증발, 화학적 산화,식물섭취 등이 있는데, 물질이동 모델은 이러한 모든 현상을 포함하지 않더라도 최소한 주요 현상은 포함하여야한다.
참고문헌 (10)
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