초록 ▼

광역 수리현상의 전산유체역학 모사와 연계한 방사성동위원소 활용기술 연구는 해양산업과 수자원산업의 지속적인 개발과 보전을 위하여 필요한 기술이다. 하천수리, 지하수 수리유동 평가 및 방출물 이동 특성 평가를 위한 전산유체역학모델의 이용과 RI 측정자료와 연계하여 관련 모델내 현장 특성이 반영된 성분을 모수화하여 신뢰성 있는 수문특성을 평가하도록 연구를 수행하였다. 특히 산업시설로부터 수문환경내로 방출된 방출물의 기원을 역탐지 기술을 이용함으로써 수자원을 보호하고 신속한 대응책을 수립하는데 필요한 기술이다.
방사성동위원소 기술과

광역 수리현상의 전산유체역학 모사와 연계한 방사성동위원소 활용기술 연구는 해양산업과 수자원산업의 지속적인 개발과 보전을 위하여 필요한 기술이다. 하천수리, 지하수 수리유동 평가 및 방출물 이동 특성 평가를 위한 전산유체역학모델의 이용과 RI 측정자료와 연계하여 관련 모델내 현장 특성이 반영된 성분을 모수화하여 신뢰성 있는 수문특성을 평가하도록 연구를 수행하였다. 특히 산업시설로부터 수문환경내로 방출된 방출물의 기원을 역탐지 기술을 이용함으로써 수자원을 보호하고 신속한 대응책을 수립하는데 필요한 기술이다.
방사성동위원소 기술과 연계된 수리탐지 시스템 개발 연구는 크게 단반감기 동위원소를 이용한 하천 및 연안 현장실험, 하천, 지하수자원 및 연안 수리탐지 CFD모델 검증기술 개발, 수리 모형장치 제작 및 산업공정 방출원 역탐색 시스템 개발의 분야로 수행되었다. 단반감기 동위원소를 이용한 하천 현장실험은 금강 및 대종천에서 Br-82 및 Tc-99m을 이용하여 수행하였고, 연안 현장실험은 월성 연안역에서 Tc-99m을 이용하여 수행하였다. 동위원소는 다수의 감마선 계측기로 측정하여 시‧ 공간적 농도분포를 취득하여 오염물 거동 특성을 일차적으로 평가하였다. RI 기술과 접목된 하천 및 연안 CFD모델 검증기술 개발을 위하여 하천 및 연안역에서 현장 실험을 모사하였고, 관측된 자료와 비교하여 검증기법을 확립하였다. 현장실험 재현을 위한 왜곡모형의 특성 및 수리학적 상사비 분석을 수행하여 이를 근거로 수리 모형장치의 설계도를 완성하고 수리 모형장치를 제작하였다. 지하수내 오염물 이동 특성분석을 위한 지하 수리모형장치를 설계ㆍ제작하여 동위원소를 이용한 실내실험을 수행하고 이들 계측 농도자료를 분석하여 지하매질 내 오염물 이동특성을 일차적으로 해석하였다. 지하수 수자원 거동탐지 CFD모델 검증기법 확립을 위하여 경주 방페장 주변의 지하매질 모사 실내실험 장치를 제작하여 동위원소 실험을 수행하였다. 산업공정 방출원 역탐색 기술 개발을 위하여 방출원 위치추적을 위한 궤적방정식의 특성을 분석하여 시간 역산 수치기법을 개발하였고, 방출원 예측 모사를 위한 하천 수리변수 자료를 연계하였다. 산업공정 역탐색 시스템은 수행된 하천 현장 계측 자료의 분석을 통해 시스템을 검증하고, 또한 예측 프로그램의 모사결과와 현장 실험자료와 비교를 통한 방출원 예측 CFD모델의 오차범위를 산정하였다.

Abstract ▼

The researches for applicable technology of radioisotope in connection with the CFD(Computational Fluid Dynamics) of far-filed hydraulics are necessary techniques to develop and conserve the water industry continuously. The CFD models and RI technology has been applied to evaluate the hydrological c

The researches for applicable technology of radioisotope in connection with the CFD(Computational Fluid Dynamics) of far-filed hydraulics are necessary techniques to develop and conserve the water industry continuously. The CFD models and RI technology has been applied to evaluate the hydrological characteristics and pollutant transport in river and groundwater. Especially, the back-ward detection system has been a important technique to track the source location of pollutant released in water environment.
The research fields of the hydraulic detection system in connection with radioisotope technology were overall composed of the river and sea experiments using RI, validation techniques of CFD models in river, coastal area and groundwater, construction of the hydraulic scale models and the development of the back-ward detection system in industrial processes. The field experiments were conducted using Br-82 and Tc-99m having a short half-life radioisotope in Keum river and Daejoncheon respectively. Also, the filed tracer experiment was performed using Tc-99m having a short half-life radioisotope in Wolsung coastal area. The CPS(Count per Second) of isotope was measured by using gamma ray detectors and the analyzed concentrations were used to evaluate the characteristics of pollutant transport. The numerical simulations were performed to develop the validation techniques of the CFD models. The validation technology was established by comparing with measured and computed concentrations. The basic parameters for distortion model and hydraulic similarity were analyzed to reproduce the field experiment in laboratory using the hydraulic scale model. Also, the hydraulic scale model of groundwater was manufactured to investigate the characteristics of movement of groundwater and pollutant transport in subsurface soil. The experiments using RI were conducted in considering the characteristics such as soil and topographical shape near nuclear waste repository at Gyung-ju site. The characteristics of the trajectory equation were analyzed to develop the back-ward detection techniques near industrial processes. The results of the back-ward detection system were verified in comparing the measured data in river and the error ranges of the developed model were calculated.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 18
• 제 1 절 국외 현황 ... 18
• 제 2 절 국내 현황 ... 20
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 22
• 제 1절 RI 이용 하천수리 CFD모델 검증기술 개발 ... 22
• 1-1. 금강 하천 현장 실험 ... 22
• 1-2. 대종천 하천 현장 실험 ... 25
• 1-3. 하천 CFD 모델 특성 해석 ... 32
• 1-4. 종∙횡 난류항 산정 기법 ... 34
• 제 2 절 CFD모델을 이용한 하천 현장 실험 모사 ... 41
• 2-1. 금강 하천 현장 실험 모사 ... 41
• 2-2. 대종천 동위원소 자료를 이용한 난류항 모수화 ... 44
• 2-3. 대종천 하천 현장 실험 모사 ... 45
• 2-4. EMRAS 시나리오 분석 ... 50
• 제 3 절 수리모형 실험장치 설계 및 제작 ... 59
• 3-1. 수리모형 실험 설계 ... 59
• 3-2. 하천 개수로 수리모형 장치 제작 ... 63
• 3-3. 곡률수로 수리모형 장치 설계 및 제작 ... 65
• 제 4 절 국지 종 확산계수 결정 기법 수립 ... 72
• 4-1. 경험 공식의 이론적 배경 ... 72
• 4-2. 국외ㆍ내 종 확산계수 분석 자료 ... 73
• 4-3. 국지 종 확산계수 결정 기법을 위한 실내 실험 ... 75
• 제 5 절 RI 연계에 의한 지하수자원 거동탐지 CFD모델 검증기술 개발 ... 80
• 5-1. RI이용 in-situ 실험설계 ... 80
• 5-2. 실험장치 제작 및 수리량 환산 ... 92
• 5-3. 동위원소 이용 지하수 수문특성 평가 실내실험 ... 97
• 5-4. 동위원소 이용 지하수 실험결과 분석 ... 99
• 5-5. ModelCARE 참가 모델간 비교 평가 ... 101
• 제 6절 산업공정 오염 방출원 역탐색 기술 ... 131
• 6-1. 궤적모델 ... 131
• 6-2. 자료동화 기술을 이용한 산업 방출원 예측모델 ... 136
• 제 7 절 RI 연계 연안역 현장실험 및 CFD모델 검증기술 개발 ... 145
• 7-1. 연안수리 CFD 모델의 특성 해석 ... 145
• 7-2. 월성 유역의 유동 및 오염물 이동 특성 ... 162
• 7-3. 월성 연안역 현장실험 ... 182
• 7-4. 연안역 CFD 모델 현장모사 ... 189
• 7-5. 동위원소를 이용한 수리모형 실험 및 분석 ... 214
• 7-6. 연안 방류물 확산경로 예측기술 개발 ... 261
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 267
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 267
• 제 2 절 관련 분야 기여도 ... 268
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 270
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 271
• 제 7 장 참고문헌 ... 272