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태안유류유출사고의 유출유 초기확산 수치모의
Numerical Simulation of Spilled Oil Dispersion in Taean Coastal Zone 원문보기

한국해양환경공학회지 = Journal of the Korean society for marine environmental engineering, v.12 no.4, 2009년, pp.264 - 272  

정태성 (한남대학교 건설시스템공학과)

초록
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태안 앞바다에서 발생한 유조선과 예인선 충돌사고로 인해 대량의 유류가 유출되어 주변 연안 해역에 큰 오염피해가 발생하였으며, 유출유 확산과정을 부정확하게 예측한 결과가 제공되어 사고 초기에 효과적으로 피해를 방지하기 위한 대책을 제대로 수립하지 못해서 피해가 커졌다는 주장이 제기되었다. 본 연구에서는 유출유의 확산에 영향을 주는 주요 환경인자가 무엇인지 확인하기 위한 초기 연구로 조류와 취송류에 의한 해수유동이 유출유 확산에 준 영향을 수치모의하였으며, 조류와 취송류가 초기 유출유 확산에 있어서 중요한 요소임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to an oil spill accident occurred in Taean coastal zone wide range of coastal waters were polluted. Inaccurate prediction of spilled oil trajectory is known as a cause that has increased the pollution damage in the beginning stage. In this study, a numerical modeling of spilled oil dispersion ha...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 유출유 확산과정에 영향을 주는 인자 중에서 조석운동에 의한 조류와 바람에 의한 취송류에 의한 이송-확산이 유출유 확산의 정확한 예측에 있어서 얼마나 중요한 지를 수치모형을 수립하여 검토하였다.
  • 본 연구에서는 태안유류유출 사고에서 문제점으로 제기되었던 초기 예측과정에 대해 해수유동과 난류확산이 끼친 영향을 해수유동과 유출유 이송-확산에 관한 수치모의를 통해 검토하였다. 기존 연구 또는 예보시스템에서는 서해안의 주요 해수유동 요인인 조류 예측에 주로 4개 분조의 합성조석에 의한 조위와 조류를 일정기간 모의하고, 각 계산격자점에서 조위와 조류를 조화분석하여 조화상 수를 얻은 후에 조화상수를 가지고 조위와 조류를 예측하는 방법을 주로 사용하고 있다(Table 1).

가설 설정

  • 본 연구에서 바람에 의한 취송류는 간단하게 풍속의 일정비율로 가정하였으며, 계산시간단계 마다의 풍속은 매시간 관측자료를 사용하여 내삽하여 구하였다. 취송류의 방향은 바람의 방향에 대해 오른쪽 방향으로 일정 방향 편향된다고 가정하였다.
  • 5번 탱크로부터 유출은 사고당일 12시에 중단되었고, 6번 탱크로부터 유출은 사고당일 16시에 중단되었고, 1번 탱크로부터 유출은 12월 8일 23시 40분에 중단되었다. 본 연구에서는 파공의 크기가 작아 유출량이 미소한 1번 탱크로부터 유출량은 무시하고, 사고 발생시각으로부터 8시간 45분 동안 기름이 계속해서 유출되었다고 가정하였다. 유출유 확산 모의시 유출유 입자를 매 50초마다 10개씩 방출하였다.
  • 본 연구에서 바람에 의한 취송류는 간단하게 풍속의 일정비율로 가정하였으며, 계산시간단계 마다의 풍속은 매시간 관측자료를 사용하여 내삽하여 구하였다. 취송류의 방향은 바람의 방향에 대해 오른쪽 방향으로 일정 방향 편향된다고 가정하였다. 취송류의 크기는 각각 가대암에서 관측된 풍속의 2.
  • 취송류의 방향은 바람의 방향에 대해 오른쪽 방향으로 일정 방향 편향된다고 가정하였다. 취송류의 크기는 각각 가대암에서 관측된 풍속의 2.0, 2.5%로 가정하여 검토하였다. 본 연구에서 검토한 취송류 모의방법은 Table 2와 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유출유 확산현상 무엇이 복합된 복잡한 자연현상인가? 대형 유류오염사고가 다수 발생한 1990년 중반에 유출유 확산 원인의 분석을 위해 주로 연구되었으며, 최근에는 대형 유출 사고가 발생하지 않아 활발하게 연구되지 못하였다. 유출유 확산현상은 해수유동(조류, 해류, 취송류, 연안류 등), 기상(바람, 수온, 증발 등), 파랑, 생화학적 반응 등이 복합된 매우 복잡한 자연현상이다. 유출유 확산모의의 초기 연구에서는 이송과 확산과정만을 고려하였으나 점차 유류 물성의 변화와 관련된 증발, 분산, 유상화, 침강 등의 현상을 모형에 고려하였고, 방제시스템 가동에 의한 인위적인 회수도 포함하였다(Table 1).
유출유 이송-확산은 무엇에 의해 발생하는가? 유출유 확산모의의 초기 연구에서는 이송과 확산과정만을 고려하였으나 점차 유류 물성의 변화와 관련된 증발, 분산, 유상화, 침강 등의 현상을 모형에 고려하였고, 방제시스템 가동에 의한 인위적인 회수도 포함하였다(Table 1). 유출유 이송-확산은 유류 유출 초기의 누유 확산과정인 퍼짐, 조류, 해류, 취송류 등의 해수 유동에 의한 이송, 난류운동에 의한 유류입자의 난류확산, 바람과 대기온도 등에 의해 기름이 대기로 방출되는 증발현상, 주로 쇄파에 의해 유출유가 용해 및 분해되는 분산, 물과 기름의 혼합으로 기름의 밀도, 점성, 부피가 증가하는 유상화, 부유물질에 흡착하여 해저에 퇴적하는 현상인 침강, 인위적인 방제작업에 의한 유출유 제거과정인 회수, 대기의 산소와 태양의 복사에 의한 기름 성분이 변화되는 광화학산화, 극성을 가진 탄화수소 성분의 일부가 해수에 녹아 발생하는 독성화, 자정작용의 일환으로 미생물에 의한 분해 등에 의해 발생한다(ASCE Task Committee[1996]).
기존의 예보시스템에서는 서해안의 주요 해수유동 요인인 조류 예측에 주로 4개 분조의 합성조석에 의한 조위와 조류를 일정기간 모의하고, 각 계산격자점에서 조위와 조류를 조화분석하여 조화상 수를 얻은 후에 조화상수를 가지고 조위와 조류를 예측하는 방법을 주로 사용하는데 어떤 장단점이 있는가? 기존 연구 또는 예보시스템에서는 서해안의 주요 해수유동 요인인 조류 예측에 주로 4개 분조의 합성조석에 의한 조위와 조류를 일정기간 모의하고, 각 계산격자점에서 조위와 조류를 조화분석하여 조화상 수를 얻은 후에 조화상수를 가지고 조위와 조류를 예측하는 방법을 주로 사용하고 있다(Table 1). 이 방법은 신속하게 예보할 수 있다는 장점은 있으나 조류의 비선형성을 고려하지 못하는 문제점이 있다. 조석에 의한 잔차류, 분조간의 비선형 상호작용에 의해 발생되는 분조류, 분조류 등과 같은 분조류를 무시하여 서해안과 같이 이러한 영향이 크게 나타나는 곳에서는 부정확한 예측결과를 제시하게 된다.
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참고문헌 (21)

  1. 김기철, 이중우, 강신영, 도덕희, 1999, "해양유출기름의 확산 시뮬레이션 모델 개발 (II)", 한국항만학회지, 13(2), 1-9. 

  2. 녹색연합, 2007, 삼성중공업 예인선(T-5) 충돌 태안 기름유출 사고발생 20일, 초기 긴급방제에 관한 진단 보고서. 

  3. 류청로, 김종규, 설동관, 강동욱, 1998, "한국 동남해역에서의 유출유 확산예측모델", 한국해양환경공학회지, 1(2), 52-59. 

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  5. 이봉길, 2008, "Hebei Spirit호 유류오염사고 방제현황 및 향후계획", 특별강연회초록집, 2008년도 한국해양과학기술협의회 공동학술대회, 10-20. 

  6. 정태성, 김창식, 1992, "이동경계를 고려한 유한요소 해수유 동모형", 한국해안, 해양공학회지, 4(3), 146-155. 

  7. 정태성, 김태식, 2008, "목포해역의 해수유동 및 담수확산 예측시스템", 한국해양환경공학회지, 11(1), 13-23. 

  8. 중앙재난안전대책본부, 2007, 충남 태안 앞바다 유조선 유류 유출사고 수습상황보고. 

  9. 최병호, 1985, "동지나해의 순환과 유류확산모델", 대한토목학회논문집, 5(1), 101-111. 

  10. 최병호, 홍성진, 2005, "둥지형 동적결합 조석 모형을 이용한 황해 및 동중국해의 조석모형", 한국해안, 해양공학회지, 17(4), 243-258. 

  11. 한성대, 1995, "Eulerian-Lagrangian 수송모형에 의한 광양만 유류확산 모의", 대한환경공학회지, 17(8), 1-13. 

  12. 해양수산부, 2008, HEBEI SPIRIT호 기름유출사고 관련 해수욕장 복원을 위한 해양오염평가 추진결과. 

  13. 홍기용, 이문진, 1997, "누유확산 모델링의 남해안 적용", 1997년도 추계 학술대회 논문집, 한국해양환경공학회, 109-120. 

  14. 환경부, 2001, 해양오염방제 및 환경회복기술(해양유출사고 방제지원시스템 개발 및 상용화 기술 개발), BSPN 425-00-1368-4. 

  15. ASCE Task Committee on Modeling of Oil Spills of the Water Resources Engineering Division, 1996, "State-of the art review of modeling transport and fate of oil spills", J. of Hydraulic Engineering, ASCE, 122(11), 594-610. 

  16. Dimou, K.N. and Adams, E.E., 1993, "A random-walk, particle tracking model for well-mixed estuaries and coastal water", Estuarine, Coastal Shelf Science, 37, 99-110. 

  17. Dearnaley, M.P., Stevenson, J.R. and Spearman, J., 1999, Environmental aspects of aggregate dredging. Report SR 548, HR Wallingford. 

  18. Elder, J., 1959. "The dispersion of marked fluid in turbelent shear flow", J. of Fluid Mechanics, 5(4), 544-560. 

  19. Fischer, H.B., List, E.J., Koh, R.C.Y., Imberger, J. and Brooks, N.H., 1979, Mixing in Inland and Coastal Waters, Academic Press, Inc. 

  20. Keckler, D., 1994, SURFER for Windows, Golden Sofrware, Inc. 

  21. The Overseas Coastal Area Development Institute of Japan, 2002, Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan. 

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