초록 ▼

화학공장이나 발전소 등지에서 배출된 공해 물질의 대기 중의 이동 메커니즘을 잘 이해하고 또 예측할 수 있으면, 쾌적한 환경의 유지와 가상의 사고시 피해 정도를 예측하고 또 극소화할 수 있는 방안을 마련할 수 있다. 이러한 공해 물질의 전달 및 확산에 대한 예측 모델로는 Gaussian Plume 모델을 들 수 있으나 이것은 지면의 굴곡이 없는 평탄한 지역에서 바람의 속도와 방향이 일정할 때만 적절하며 우리나라와 같이대부분이 산지로 이루어져 있는 복잡한 지형(complex terrain)에서는 정확한 예측을 위해서더 세련

화학공장이나 발전소 등지에서 배출된 공해 물질의 대기 중의 이동 메커니즘을 잘 이해하고 또 예측할 수 있으면, 쾌적한 환경의 유지와 가상의 사고시 피해 정도를 예측하고 또 극소화할 수 있는 방안을 마련할 수 있다. 이러한 공해 물질의 전달 및 확산에 대한 예측 모델로는 Gaussian Plume 모델을 들 수 있으나 이것은 지면의 굴곡이 없는 평탄한 지역에서 바람의 속도와 방향이 일정할 때만 적절하며 우리나라와 같이대부분이 산지로 이루어져 있는 복잡한 지형(complex terrain)에서는 정확한 예측을 위해서더 세련된 모델이 필요하다.본 연구에서는 대기 경계층 내의 유동을 삼차원 Navier-Stokes식을 컴퓨터로 풀어서구하고 이를 토대로 대기 확산식을 풀어서 임의의 복잡한 지형에서의 유해 물질의 전달 및확산을 예측하는 도구를 마련하였다. 복잡한 지형을 정확하게 고려하기 위하여body-fitted 좌표계를 도입하였으며, 변형된 삼차원 Navier-Stokes식은 엇갈리지 않은 격자계(non-staggered grids)를 이용한 유한차분법으로 풀었다. 대기 경계층내의 난류유동은subgrid scale 모델을 이용하였다. 이 결과를 우리나라에서 흔히 볼 수 있는 산악성 해안지역에서의 공해 물질의 전파의 해석에 적용하여 보았으며, 특정한 위치의 소각장이 주위의대기 오염에 미치는 영향을 분석할 수 있었다. 또 난류 확산 모델에서 우리가 이론적으로나 실험적으로 구하기 힘든 난류 확산 계수를 주어진 조건의 오염 배출원을 설정하고 여러대기 monitoring site에서 오염물의 농도를 실측한 값을 이용하여 추정하는 시도를 하였다.본 연구의 결과는 석유 화학 단지에서와 같이 공해물질이 여러 공장에서 동시에 유출될 경우의 영향 평가를 알 수 있으며 대기오염 정책설정에 기여할 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼

It is important to understand the mechanism of transport anddiffusion of pollutants emitted from various chemical and power plants. The ability topredict the transport and diffusion of pollutants in the atmosphere is crucial to themaintenance of comfortable environment and will provide

It is important to understand the mechanism of transport anddiffusion of pollutants emitted from various chemical and power plants. The ability topredict the transport and diffusion of pollutants in the atmosphere is crucial to themaintenance of comfortable environment and will provide us means to estimate theimpact of possible accidents and minimize their losses. A convenient model for thispurpose is the Gaussian Plume model, but its applicability to complex terrain is notalways warranted. In the present study, we obtain flow field in the atmosphericboundary layers by means of numerical solution of Navier-stokes equation. Theresulting flow field is then used to solve the atmospheric diffusion equaiton, which isexpected to yield better predictions than the Gaussian plume model for the complexterrain. Body-fitted coordinate system is used to transform complex shaped domain torectangular domain to facilitate discretization using finite difference methods. Asubgrid scale model is adopted as the turbulence model for the flows in atmosphericboundary layers. We have employed the code developed in the present work for theanalysis of transport of pollutants in the atmosphere of a mountainous area near theocean, which characterizes many industrial zones in Korea. The effect of ahypothetical incinerator on the atmospheric environment in this region has heresuccessfully assessed. Additionally, a scheme is devised which allows us to estimatethe turbulent diffusivity based on the measurement of concentration of pollutants atseveral monitoring sites under a known source emission condition. The results of thepresent study may be used to locate the source of pollutants and estimate theresponsibility of each plant when many chemical plants emit pollutants simultaneously asin petrochemical complexes.

목차 Contents

• 제 1 장 서 론...8
• 제 2 장 3차원 수치 모델의 개발...11
• 1. 운동 방정식...11
• 2. 상태 방정식...12
• 3. 농도 방정식...13
• 4. 지표 경계층...13
• 제 3 장 좌표 변환과 차분화...15
• 1. 기본 원칙...15
• 2. 지배 방정식의 변환 및 차분화...17
• 제 4 장 전산 코드의 구조 및 정확성 검토...21
• 제 5 장 모수 추정 기법...23
• 제 6 장 실제 지형에의 적용...29
• 1. 대상 지역...29
• 2. 모델링의 조건 설정...30
• 3. 결과 및 고찰...31
• 제 7 장 결 론...36
• 참고 문헌...37
• 연구 수행관련 논문발표 목록...38
• 자체 평가서...39