$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

복잡지형의 공기흐름에 대한 수치해석 연구
A Numerical Study for the Air Flow on Complex Terrain 원문보기

방사선방어학회지 = Radiation protection : the journal of the Korean association for radiation protection, v.39 no.2, 2014년, pp.70 - 80  

박미선 (한국원자력연구원) ,  정해선 (한국원자력연구원) ,  정효준 (한국원자력연구원) ,  황원태 (한국원자력연구원) ,  김은한 (한국원자력연구원) ,  한문희 (한국원자력연구원) ,  김혜숙 (한경대학교 환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

방사성오염 물질의 대기 중 확산에 대한 해석은 일반적으로 보수적인 결과를 도출하기 위하여 가우시안 플룸식을 적용한다. 본 연구에서는 가우시안 플룸식을 사용할 경우 반영하기 힘든 복잡지형에 대해 보다 상세하게 공기 흐름과 방사성물질의 이동확산을 해석하기 위하여, 전산유체역학을 이용하여 월성 원자력발전소 부지에 대한 수치해석 연구를 수행하였다. 그 결과, 북서쪽에 위치한 산과 남동쪽에 위치한 바다로 인해 북서풍과 남동풍의 경우에는 지형으로 인한 공기 흐름의 변화가 크게 나타났다. 북서풍은 대기가 산 지형을 따라 흐르면서 수직방향으로 가장 불안정한 흐름을 보이며, 남동풍은 대기가 안정적으로 원전 쪽으로 흘러 들어오나 건물과 지형에 의해 흐름을 방해받아 유동이 급격하게 불안정해진다. 반면 지형에 의한 공기 흐름 방해가 작은 북동풍과 남서풍은 원전 건물에 의해 공기의 흐름이 방해를 받아 건물 뒤쪽으로 후류영역이 크게 형성됨을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The interpretation on the diffusion of radiation contaminants in air is usually to apply a Gaussian plume equation that obtains normal distributions in stable air flow conditions to draw a conservative conclusion. In this study, a numerical study using computational fluid dynamics methods was perfor...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 가우시안 플룸식을 적용한 기존의 모델 및 프로그램 사용 시보다 정밀한 공기 흐름을 확인하기 위하여 전산유체역학 기법으로 월성 원전 지역에 대한 수치해석을 수행하였다. CFD 프로그램인 STAR-CCM+를 이용하여, 월성 원전의 주변 지형과 원전 호기 형상을 구축하여 풍향과 풍속에 따른 공기 흐름을 확인하고 사고 발생 시 배출되는 기체상 방사성물질의 이동 및 농도분포에 대한 연구를 수행하였다.
  • 본 연구에서는 풍향과 풍속에 따라 월성 원전 지역의 지형과 원전 다수호기가 공기 흐름에 미치는 영향을 수치해석 방법을 통해 연구하고, 사고 시 방사성물질의 대기 중 확산을 예측하고자 하였다. 이를 위해 국토지리정보원의 수치지도에서 월성 원전 지역의 지형을 추출하고 CFD 상용프로그램인 STAR-CCM+를 이용하여 건물 형상을 구축하는 과정을 통해 최종 계산영역을 생산하여 수치해석을 수행하였다.

가설 설정

  • 방사성물질의 대기 중 거동을 원전 시설 주변과 제한구역 경계 내의 비교적 짧은 거리에 대해 보수적으로 평가하기 위하여 일반적으로 가우시안 플룸 모델(Gaussian plume model)을 적용하며 경우에 따라서 모델 식이나 값들을 수정하여 적용한다. 그러나 가우시안 플룸 모델은 평탄한 지형에서 오염물질 확산을 정규분포로 가정한 것으로, 원전 지역의 지형과 원전 시설 구조물에 의한 공기흐름을 세밀하게 반영하지 못한다. 또한, 가우시안 모델식은 풍하방향에 대해 풍속이 일정하다는 가정으로 수직방향에 대한 유체간의 마찰력인 점성력을 반영할 수 없으므로 고도에 따른 유속의 변화를 고려하지 못한다는 한계점이 있다.
  • 또한, 대기 중으로 기체상 방사성물질이 누출되는 가상의 사고 시뮬레이션을 위해 각 원전 호기에 설비되어 있는 4개의 굴뚝에서 방사성물질이 방출된다고 가정하였다. 이 때 방출되는 방사성물질은 137Cs로 각 굴뚝에서 1Bqs-1가 방출된다고 가정하였다.
  • 또한, 대기 중으로 기체상 방사성물질이 누출되는 가상의 사고 시뮬레이션을 위해 각 원전 호기에 설비되어 있는 4개의 굴뚝에서 방사성물질이 방출된다고 가정하였다. 이 때 방출되는 방사성물질은 137Cs로 각 굴뚝에서 1Bqs-1가 방출된다고 가정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가우시안 플룸 모델은 무엇인가? 방사성물질의 대기 중 거동을 원전 시설 주변과 제한구역 경계 내의 비교적 짧은 거리에 대해 보수적으로 평가하기 위하여 일반적으로 가우시안 플룸 모델(Gaussian plume model)을 적용하며 경우에 따라서 모델 식이나 값들을 수정하여 적용한다. 그러나 가우시안 플룸 모델은 평탄한 지형에서 오염물질 확산을 정규분포로 가정한 것으로, 원전 지역의 지형과 원전 시설 구조물에 의한 공기흐름을 세밀하게 반영하지 못한다. 또한, 가우시안 모델식은 풍하방향에 대해 풍속이 일정하다는 가정으로 수직방향에 대한 유체간의 마찰력인 점성력을 반영할 수 없으므로 고도에 따른 유속의 변화를 고려하지 못한다는 한계점이 있다.
대기확산 및 공기 흐름의 영향을 파악하기 위한 방법으로 전산유체역학을 사용하는데 이는 무엇인가? 최근에는 대기확산 및 공기 흐름의 영향을 파악하기 위한 환경영향평가 방법으로 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 방법을 활용하기도 한다. 전산유체역학은 유체 거동을 지배하는 질량, 운동량, 에너지 보존 방정식에 따른 연속적인 유체의 지배방정식인 나비아 스톡스(Navier-Stokes) 방정식을 이용하여 유체의 거동을 수치해석하는 학문으로 계산영역 내의 유체를 수치적으로 계산하여 가시화한다. CFD는 현재에도 지속적으로 연구개발되고 있는 학문으로 컴퓨터가 발달함에 따라 시간 및 비용 절약 측면이 뛰어나다는 강점이 두드러지고 있다.
가우시안 플룸 모델은 무엇을 평가하기 위하여 적용하는가? 방사성물질의 대기 중 거동을 원전 시설 주변과 제한구역 경계 내의 비교적 짧은 거리에 대해 보수적으로 평가하기 위하여 일반적으로 가우시안 플룸 모델(Gaussian plume model)을 적용하며 경우에 따라서 모델 식이나 값들을 수정하여 적용한다. 그러나 가우시안 플룸 모델은 평탄한 지형에서 오염물질 확산을 정규분포로 가정한 것으로, 원전 지역의 지형과 원전 시설 구조물에 의한 공기흐름을 세밀하게 반영하지 못한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (8)

  1. 김석철, 김윤석, 박명규, 심우섭. 풍동실험과 CFD 모델을 이용한 복잡지형의 가스확산 연구. 한국대기환경학회 2004 추계학술대회. 77-69. 

  2. 최대련, 구윤서. 대기확산에서 CFD 활용연구(II) - 지형을 고려한 오염물질 확산. 한국대기환경학회 2009춘계학술대회. 512-513. 

  3. 정효준, 황원태, 한문희, 김은한. 다수호기와 지형을 고려한 복합원자력부지 대기확산 특성 해석. KAERI/RR-3565. 2012. 

  4. Patankar SV. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow. Taylor & Francis. 1980. 

  5. Versteeg HK, Malalasekera W. An Introduction to Computational Fluid Dynamics; The Finite Volume method. 2nd ed. Prentice Hall. 2007. 

  6. Shih TH, Liou WW, Shabbir A, Yang Z, Zhu J. A nw k-e eddy viscosity model for high Reynolds number turbulent flows. Computers Fluids. 1995;24(3):227-238. 

  7. Ariff M, Salim SM, Cheah SC. Wall Y+ Approach for Dealing with Turbulent Flow over A Surface Mounted Cube: Part 1 - Low Reynolds Number. Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries. 2009. 

  8. CD-adapco. User guide STAR-CCM+ ver. 7.06. 2012. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로