초록 ▼

동아시아지역은 대형 원자력시설이 밀집한 지역으로 원자력시설에서의 사고 발생 우려가 높은 지역이다. 북한의 2006년도 1차 핵실험과 2009년 2차 핵실험 실시로 더욱 긴장이 고조되고 있으며, 국내에 장거리 대기확산 및 영향평가체계를 갖추어야 할 필요가 더욱 절실해 졌다.
본 연구는 2011/2012년 실시예정인 아시아 장거리 대기확산실험(ALR TXP, Asian Long Range Tracer Experiment)에 국내외 장거리대기확산실험 사례조사와 분석으로 국내 기술진의 참여와 ALR TXP 실험에 기상자료활용, 국제간

동아시아지역은 대형 원자력시설이 밀집한 지역으로 원자력시설에서의 사고 발생 우려가 높은 지역이다. 북한의 2006년도 1차 핵실험과 2009년 2차 핵실험 실시로 더욱 긴장이 고조되고 있으며, 국내에 장거리 대기확산 및 영향평가체계를 갖추어야 할 필요가 더욱 절실해 졌다.
본 연구는 2011/2012년 실시예정인 아시아 장거리 대기확산실험(ALR TXP, Asian Long Range Tracer Experiment)에 국내외 장거리대기확산실험 사례조사와 분석으로 국내 기술진의 참여와 ALR TXP 실험에 기상자료활용, 국제간 모델 비교분석에 참여 할 국내 장거리대기확산모델을 평가하는 세부사항을 조사 연구하여 체계적으로 참여할 수 있게 하였다.
국내의 방사능방재대응시스템 AtomCARE에는 근거리 주민의 방사선영향을 평가하는 FADAS체제를 갖추고 있으며, 장거리 방사선영향평가를 위한 체제는 갖추고 있지 못하며, ALRTXP 참여를 통하여 장거리 대기확산 및 영향평가를 위한 시스템의 구축방안을 제시하고 프로토타입을 개발하였다.
따라서, ALR TXP 실험이 실시되는 경우 효과적으로 실험에 참여 할 수 있을 뿐만 아니라 이와 관련한 시스템 개발을 위한 프로토타입 개발을 사전에 수행하여 본 시스템 개발에 효과적으로 대응 할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼

This study was performed as follows
a. Analysis of the Long Range Tracer Experiment
- Analysis on the International and Korean Tracer Experiments
- Implementing program in domestic area
- Meteorological data
b. Evaluation of Long Range Atmospheric Transport Model
- Analysis of Mode

This study was performed as follows
a. Analysis of the Long Range Tracer Experiment
- Analysis on the International and Korean Tracer Experiments
- Implementing program in domestic area
- Meteorological data
b. Evaluation of Long Range Atmospheric Transport Model
- Analysis of Models
- Methodology for the Model comparison
- Preliminary Evaluation of ALR TXP Experiment
c. Emergency response system in Korea
- Methodology of system development
- Modules of atmospheric transport and dose assessment system
- Development of prototype of the system

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ...16
• 제 2 장 동아시아 장거리 대기확산 실험 ...24
• 제 1 절 국내외 장거리 대기확산실험 현황 ...26
• 제 2 절 ALR TXP 실험의 국내 참여 ...59
• 제 3 절 기상관측 및 예보 ...69
• 제 3 장 장거리 대기확산 모델 ...72
• 제 1 절 장거리 대기확산 모델 ...74
• 제 2 절 기상모델의 적용 ...77
• 제 3 절 평가 참여 모델의 특성 ...86
• 제 4 절 모델의 비교평가 ...107
• 제 4 장 대기확산 및 방사선영향평가시스템 개발 ...114
• 제 1 절 외국 방사선영향평가시스템 현황 ...116
• 제 2 절 국내 방사선영향평가시스템 ...122
• 제 3 절 장거리 방사선영향평가시스템 프로토타입 개발 ...124
• 제 5 장 결론 ...148
• 참고문헌 ...151
• 부록 1. 제 1차 ALR TXP 국제실험의 국내준비를 위한 Workshop 회의록 ...155
• 부록 2. 제 2차 ALR TXP 국제실험의 국내준비를 위한 Workshop 회의록 ...157
• 표 1-1. 전 세계 장거리 대기확산 실험 사례 ...19
• 표 1-2. 동아시아 국가의 원자력발전소 현황 ...20
• 표 2-1. CAPTEX 추적자 방출 지점현황 ...29
• 표 2-2. 농도가 검출된 대상시료 검출현황 ...35
• 표 2-3. 시료 검출실패 원인 요약 ...36
• 표 2-4. Perfluorocarbon 추적자 특성자료 ...38
• 표 2-5. 지표면 시료포집지점에서의 PFT 배경농도(fL/L) ...43
• 표 2-6. ETEX 실험에 이용되는 PerFluoroCarbon 화합물의 종류 ...50
• 표 2-7. 국내 공기시료채취지점(안) ...65
• 표 2-8. 국내 지상기상대 위치 ...70
• 표 3-1. 대기 확산모델의 일반적 분류 ...76
• 표 3-2. MM5 연직층 구조와 높이 ...80
• 표 3-3. MM5와 CMAQ의 격자정보 ...97
• 표 3-4. 오차평가를 하기 위한 통계분석 방법 ...107
• 표 3-5. ETEX 실험에서의 통계적 비교 평가 방법 ...109
• 표 4-1. 한국 원자력발전소 현황 ...127
• 표 4-2. 중국 원자력발전소 현황 ...128
• 표 4-3. 일본 원자력발전소 현황 ...130
• 표 4-4. 대만 원자력발전소 현황 ...132
• 표 4-5. 한국 HYSPLIT 표준입력자료 목록 ...133
• 표 4-6. 북한 HYSPLIT 표준입력자료 목록 ...133
• 표 4-7. 중국 HYSPLIT 표준입력자료 목록 ...133
• 표 4-8. 일본 HYSPLIT 표준입력자료 목록 ...134
• 표 4-9. 대만 HYSPLIT 표준입력자료 목록 ...134
• 표 4-10. HYSPLIT-DOSE Calculator 1.0 의 Grid to Station 출력 예시 ...137
• 표 4-11. 수치 예보모델 특징 ...139
• 표 4-12. 방출시간별 궤적 모델링 ...142
• 표 4-13. 방출 지점의 고도 분류 ...142
• 표 4-14. 샘플링 위치, 시간별 평균농도 ...147
• 그림 1-1. AtomCARE 시스템 구성도 ...21
• 그림 2-1. CAPTEX 83 장거리 대기확산 실험 영역 ...30
• 그림 2-2. 제1차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...31
• 그림 2-3. 제2차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...32
• 그림 2-4. 제3차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...32
• 그림 2-5. 제4차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...33
• 그림 2-6. 제5차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...33
• 그림 2-7. 제6차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...34
• 그림 2-8. 제7차 방출후 시료포집지점에서 측정된 추적자 최대농도(fL/L) ...34
• 그림 2-9. 제3회 방출시료의 2100GMT 시각의 수직단면농도(fL/L) ...36
• 그림 2-10. ANATEX 실험의 시료채취 네트웍 ...39
• 그림 2-11. ANATEX 실험에 이용한 추적자 가열방출 설비 구성도 ...40
• 그림 2-12. 지표면 공기시료를 포집하는 PATS 포집기 모습 ...40
• 그림 2-13. 가스 크로마토그래피의 개략 구성도 ...41
• 그림 2-14. 중복시료의 분산도(BNL 분석) ...43
• 그림 2-15. 모든 시료의 PMCH, oPDCH, PTCH 농도 분포 ...44
• 그림 2-16. ANATEX 실험에서 1987년 1월 23일 0500 UTC에 방출 ...45
• 그림 2-17. ANATEX 실험에서 1987년 2월 9일 1700 UTC에 방출 ...46
• 그림 2-18. ANATEX 실험에서 1987년 1월 10일 1700 UTC에 방출 ...47
• 그림 2-19. ANATEX 실험에서 1987년 3월 24일 0500 UTC에 방출 ...48
• 그림 2-20. 추적자 방출 장치 모습과 방출시스템 구성도 ...50
• 그림 2-21. SAM1 공기시료포집기 ...51
• 그림 2-22. Tecora 공기시료포집기 ...51
• 그림 2-23. Seibersdorf 공기시료포집기 ...52
• 그림 2-24. ETEX 실험의 공기시료포집 지점 네트？ ...53
• 그림 2-25. 상층대기 시료포집을 위한 항공기 이동경로와 농도변화 ...54
• 그림 2-26. 1차 ETEX 실험 시료분석결과 통계 ...55
• 그림 2-27. 2차 ETEX 실험 시료분석결과 통계 ...55
• 그림 2-28. 서해안지역 추적자 확산실험을 위한 측정지점 ...56
• 그림 2-29. CALPUFF로 계산한 PMCH 농도분포(2000년 11월 17일~19일) ...57
• 그림 2-30. ALR TXP 실험영역 ...60
• 그림 2-31. 에어로졸 분무장치 ...61
• 그림 2-32. 대형 발룬을 이용한 기상측정(2009년 6월 1일 00시) ...62
• 그림 2-33. 덕적도 방출의 CALPUFF 모델 계산(2006년 4월 2일~4월 6일) ...63
• 그림 2-34. 덕적도 방출의 CMAQ 모델 계산(2006년 4월 2일) ...64
• 그림 2-35. 국내 공기시료포집기 배치 위치(안) ...65
• 그림 2-36. 장거리대기확산 실험에 사용하였던 공기시료포집장치 ...66
• 그림 2-37. Taiyuan에서 가스방출시 측정지점에서의 시계열 농도 분포 ...67
• 그림 2-38. ALR TXP 실험 국내 추진 조직도 ...68
• 그림 2-39. 기상관측 장비 ...69
• 그림 3-1. MM5 기상모델의 시스템 체계도 ...78
• 그림 3-2. MM5 모델의 수평격자체계인 Arakawa B grid 간략도 ...78
• 그림 3-3. 모델의 연직구조 체계도 ...79
• 그림 3-4. 기상모델의 자료동화에 이용되는 관측자료 및 위성자료 ...81
• 그림 3-5. 관측자료의 자료동화를 통한 모델 결과 차이 ...82
• 그림 3-6. 지형도의 비교 (ME초, USGS-30초) ...82
• 그림 3-7. KME 토지 이용도 ...83
• 그림 3-8. 30km격자의 MM5와 CMAQ 모델링 영역 ...84
• 그림 3-9. 10km 격자의 MM5와 CMAQ 모델링 영역 ...84
• 그림 3-10. 자료동화를 위해 사용된 기상관측소 ...85
• 그림 3-11. CALPUFF 모델링 시스템 ...87
• 그림 3-12. CALPUFF 모델링 계산 실행 체계도 ...88
• 그림 3-13. ALR TXP 시료방출지점과 확산모델 대상 영역 ...88
• 그림 3-14. Yinchuan 방출지점의 24시간 평균 농도분포 ...89
• 그림 3-15. Taiyuan 방출지점의 24시간 평균 농도분포 ...90
• 그림 3-16. Models-3/CMAQ 구조의 처리과정 체계도 ...92
• 그림 3-17. Arakawa B grid 와 Arakawa C grid ...92
• 그림 3-18. 2006년 아시아의 $SO_2$와 NOx의 배출량 분포 ...94
• 그림 3-19. 2006년 아시아의 $PM_{10}$과 $PM_{2.5}$의 배출량 분포 ...95
• 그림 3-20. 2006년 아시아의 CO와 VOC의 배출량 분포 ...96
• 그림 3-21. 30km 격자의 MM5와 CMAQ 모델링 영역 ...97
• 그림 3-22. 시료채취지점에서의 CMAQ 계산결과 시계열 ...98
• 그림 3-23. 2006년 4월 3일의 CMAQ 30km모델의 수평분포결과 ...99
• 그림 3-24. LADAS의 동북아시아 계산 영역 ...103
• 그림 3-25. MM5 모델로부터 계산한 기상장 벡터 ...104
• 그림 3-26. LADAS 계산결과(2002.01.06~01.08) ...105
• 그림 3-27. 팩스로 전송한 농도 CONTOUR 사례 ...110
• 그림 3-28. 모델 예측에 대한 시간적 통계분석결과 ...111
• 그림 4-1. 미국 NARAC 시스템 ...117
• 그림 4-2. 유럽의 RODOS 시스템 ...119
• 그림 4-3. 덴마크 ARGOS 시스템 ...120
• 그림 4-4. 일본 WSPEEDI 시스템 ...121
• 그림 4-5. FADAS 시스템 ...122
• 그림 4-6. LADAS 시스템 ...123
• 그림 4-7. 기상 입.출력 화면 GUI 한글화 ...125
• 그림 4-8. 궤적 입.출력 화면 GUI 한글화 ...125
• 그림 4-9. 농도 입.출력 화면 GUI 한글화 ...126
• 그림 4-10. 고급 입.출력 화면 GUI 한글화 ...126
• 그림 4-11. HYSPLIT 시작화면의 CI 변경 입력 ...127
• 그림 4-12. HYSPLIT-DOSE Calculator 1.0 GUI ...136
• 그림 4-13. MM5-ARL 기상자료 변환 상세 설정 화면 ...139
• 그림 4-14. RDAPS 기상자료 HYSPLIT 적용 궤적 계산 결과 ...140
• 그림 4-15. RDAPS 기상자료 HYSPLIT 적용 농도 계산 결과 ...141
• 그림 4-16. ARL TXP 궤적 모델링 결과 Case 1(2006년 2월) ...143
• 그림 4-17. ARL TXP 궤적 모델링 결과 Case 3(2006년 3월) ...143
• 그림 4-18. ARL TXP 궤적 모델링 결과 Case 5(2006년 4월) ...144
• 그림 4-19. ARL TXP 궤적 모델링 결과 Case 7(2006년 5월) ...144
• 그림 4-20. ARL TXP 궤적 모델링 결과 Case 9(2006년 6월) ...145
• 그림 4-21. HYSPLIT를 이용한 ARL TXP 농도 모델링 결과 ...146
• 그림 4-22. 샘플링 위치에서 시간별 평균농도 ...147