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문제 정의
- 즉 MEDSLIK-II 모형의 적용을 통해 부유물 추적 모의방법이나 단순 입자 추적법에 의한 유류 이송-확산이 아닌, 유류의 물 리적 성질인 유막을 표현하여 실제 유류의 이송-확산-변형을 모두 모의하도록 하였으며 기존의 일부 모형에서는 고려되지 못한 유류의 풍화과정을 추가적으로 고려하여 유출유 확산의 물리적 과정을 총체적이며 정확하게 표현하고자 하였다. 개 발된 모형을 대상으로 석유화학공단이 위치하여 대형선박의 입출항 증가로 유출사고가 빈번히 발생하고, 또한 지형적 특 성 및 조류/파랑에 의해 빠르게 확산되어 많은 피해를 받고 있는 울산해역을 시범지역으로 선정해 유출유의 이송과 확산 및 변형을 고려하고 지형적 영향을 고려한 정확도 높은 수치 모의를 수행하고자 한다.
- Boussinesq 모 형은 위 지배방정식의 수치해를 구하기 위해 공간차분항은 유 한체적법에 기반한 4차 정확도의 MUSCL-TVD 기법을 사용 하였고, 시간차분항은 3차 정확도의 Adam-Bashforth 예측자 와 4차 정확도의 Adam-Moulton 수정자 기법을 이용하여 수 치분산으로 인한 오차발생을 최소화하였다. 또한 바닥마찰, 난 류 및 회전류 효과 등을 추가적으로 고려함으로 근해에서 발 생할 수 있는 국부적인 비선형효과를 잘 묘사하도록 하였다. 개발된 모형은 지진해일, 파랑-흐름간 상호작용, 밀도변화가 있는 유체에서의 파랑 변형 등에 적용됨으로써 그 정확성 및 안정성이 이미 검증된 바 있다.
- 기존에 개발 및 활용되었던 모형들은 여러 가지 한계점 (유류의 물리적, 화학적 변형 미고려, 저해상도 해석, 파랑의 분산성 및 난류효과 미고려 등)을 드러내고 있으며, 이러한 이유로 현재까지 유류유출에 대한 정도 높은 해석이 이루어 지지 못하고 있는 실정이다. 본 연구에서 사용된 모형은 유 류의 풍화작용 뿐 아니라 해상풍의 영향, 고해상도의 격자사 용, 흐름(파랑)의 분산성 및 근해역에서의 난류효과 등을 포 괄적으로 고려함으로써 해석결과의 신뢰도 향상 가능성을 제 시하고자 하였다. 개발된 모형은 대표적 해상조건(2014년 6 월 3일 울산 진하해역)에의 적용을 통해 파랑과 조석이 혼재 한 흐름상태에서의 유류 이송-확산-변형의 유형을 시범적으 로 파악하였고, 지형적 복잡성 및 그에 의한 실제 흐름의 성 질을 나타낼 수 있는 지역에 예시적으로 적용함으로써 결합 모형의 활용성을 검토하였다.
- 본 연구에서는 Boussinesq 모형과 오염물질 이송-확산-변 형 모형(MEDSLIK-II)간 외적 결합을 통하여 결합모형을 구 축하고자 한다. 즉, 해역에서의 파랑 및 조류 흐름 상태를
- 따라서 선박의 입출항이 빈번 한 근해역의 복잡한 지형적 영향을 고려할 수 있는 흐름모형 과 유류의 이송-확산-변형 모형간의 결합을 통하여 정확도 높 은 수치모의를 실현할 수 있으며 이는 해상 방제 매뉴얼 확 립에 필요하다고 판단된다. 본 연구에서는 우선 Boussinesq 모형과 MEDSLIK-II 모형간 결합을 통해 유출유의 초기 확 산예측을 위한 고해상도 수치모형 개발을 실현한다. 즉 MEDSLIK-II 모형의 적용을 통해 부유물 추적 모의방법이나 단순 입자 추적법에 의한 유류 이송-확산이 아닌, 유류의 물 리적 성질인 유막을 표현하여 실제 유류의 이송-확산-변형을 모두 모의하도록 하였으며 기존의 일부 모형에서는 고려되지 못한 유류의 풍화과정을 추가적으로 고려하여 유출유 확산의 물리적 과정을 총체적이며 정확하게 표현하고자 하였다.
- 본 연구에서는 최근 발생빈도가 잦아지고 있는 유류사고에 대비하여 정확도 및 적용성을 높인 수치해석모형을 개발하였 다. 기존에 개발 및 활용되었던 모형들은 여러 가지 한계점 (유류의 물리적, 화학적 변형 미고려, 저해상도 해석, 파랑의 분산성 및 난류효과 미고려 등)을 드러내고 있으며, 이러한 이유로 현재까지 유류유출에 대한 정도 높은 해석이 이루어 지지 못하고 있는 실정이다.
- Boussinesq 모형으로 예측하고 그 결과에 의하여 유류가 이 송-확산-변형되는 양상을 모의하게 되는 것이다. 앞서 언급한 대로 MEDSLIK-II모형은 지중해 지역의 해상풍 및 해역예측 망 시스템에 의한 정규화된 해역정보를 수동적으로 활용하는 모형이므로 동수역학 모형인 Boussinesq 모형과 결합을 통해 서 파랑에 의한 이송확산 효과 고려, 사전 유류유출 모의 등 정확도 및 방제분야 활용성을 확대하고자 하였다. 다만, 두 모 형의 기본 좌표계가 각각 Eulerian과 Lagrangian으로 다른 형 태를 지니기 때문에 이들 상호간의 정보 교환시 정확한 위치 에서의 정보가 공유되기 위한 면밀한 고려가 필요하며, 이를 통해서 외적 결합이 성공적으로 이루어 질 수 있을 것이다.
- 이 때 유류의 유출은 순간유출과 지속유출의 2가지 경우를 가정하였다. 즉 해상선박의 추돌 등에 따른 제한된 양 의 유류유출사고와 해저유류수송 파이프라인의 파손 등과 같 은 지속적인 유류유출사고를 모의하고자 하였다. 순간유출의 경우 유출량을 684.
가설 설정
- 이로써 동수역학모형에서 계산된 유속정보를 기초로 하여 대상지역인 진하해역의 유출유의 이송-확산-변형을 모의할 수 있었다. 이 때 유류의 유출은 순간유출과 지속유출의 2가지 경우를 가정하였다. 즉 해상선박의 추돌 등에 따른 제한된 양 의 유류유출사고와 해저유류수송 파이프라인의 파손 등과 같 은 지속적인 유류유출사고를 모의하고자 하였다.
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