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문제 정의
- 2018년 6 월부터 2020년 12월까지의 연구기간 동안 시나리오 기반 역추적 모형으로 화학물질사고 발생원과 유출 유해화학물질 정보를 역산정하며, 이 정보를 개발될 1, 2차원 추적모형의 입력자료로 이용한다. 1차원 추적모형으로는 신속한 오염물 추적을 통해 초동대응을 가능케하고, 2차원 추적모형으로는 유출된 유해화학물질의 2차원 혼합거동을 정밀하게 분석하여 사후평가를 통해 미래의 사고에 대한 피해를 최소화하는 기술을 구축하는 것을 목표로 한다.
- 오염물질의 혼합거동에 큰 영향을 미치는 하천횡단구조물에 의한 국부적인 영향을 고려한 저장 대모형 매개변수 예측식 개발을 위해 국내 하천에 가장 많이 설치되어있는 보 모형 실험을 실내 실험실 수로에서 수행하고자 한다. 하천에 설치된 구조물에 의해 발생하는 복잡한 흐름 구조를 시공간적으로 정밀계측하여 규명하고 본류대 및 저장대 영역의 면적을 산정하며 난류성분과 농도의 변동성분을 분석하여 본류대와 저장대 간의 물질교환계수와 본류대의 종분산계수를 산정한다.
- 실무적으로 적용하기 어렵다. 이런 이유로 본 연구에서는 농도 자료를 사용하지 않고 하천의 수리학적, 지형적 특성 인자만을 이용하여 저장 대모형의 매개변수를 산정하는 예측식을 개발하고자 한다.
- 해석해야 하며, 이를 위한 2차원 확산거동모형 개발이 필요하다(그림 3 참조). 이에 따라 본 과제에서는 서울대에서 기 개발한 2차원 수질해석모형인 CTM-2D(Lee and Seo, 2010)를 발전시켜 유해화학물질의 거동해석에 적합한 CTM-2DT을 개발하고자 한다.
가설 설정
- (그림 1 참조). 저장대모형은 복잡한 자연하천을 본류대(Flow zone)와 저장대(Storage zone) 로단순화하여 해석하며, 본류대와 저장대간의 질량 교환은 난류유속변동과 농도차에 의해서만 발생한다고 가정하고 오염물질의 이송과 분산과정을 해석한다(Bencala and Walters, 1983). 1차원 저장대 모형의 해석을 위해서는 기본적으로 네 가지의 저장대 매개변수를 추정하여야 하며 저장대모형의 정확도는 정확한 매개변수 값의 추정에서부터 시작된다고 할 수 있다.
- 흡탈착 기작의 경우 물질의 특성인 옥탄올-물분배계수를 통해 흡착-용존 농도의 분배계수를 추정하여 평형 농도와 교환속도계수를 산정한다. 휘발기작의 경우 유입된 화학물질이 자연에 존재하지 않는다는 가정을 통해 평형 농도를 ‘0’으로 가정하고, 흐름특성(유속, 수심)과 물질특성(확산계수)을 사용하여 교환속도계수를 산정한다. 생화학반응계수 또한 평형농도를 ‘0’으로 가정하며, 교환속도계수는 물질특성(기존 실험적 연구가 제시한 값)에 따라 결정하게 된다.
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