환경보전계획가들은 멸종위기에 처한 동식물이나 이들의 생물서식지를 보호 및 관리하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있으며, 종분포 및 확산모형(Species distribution model & Landscape dynamic model)은 이러한 도구로 많이 이용되고 있다. 현재 서식지 보전 및 생물다양성 실행계획을 세우기 위해 최적의 종분포 및 확산모형을 찾기 위한 다양한 접근방법들이 시도되고 있으며, 최근에는 통계모형 에 기반한 종분포모형들과 프로세스기반의 동적모형들이 많이 개발되어 다양한 자료 형태 및 분류군에 따른 분포연구들이 활발히 진행되고 있다. 이러한 종분포 및 확산모형은 생물다양성 평가, 보호지역 지정, 서식지 관리 및 복원 등과 같은 자연 자원 관리 및 보전계획 등에 다양하게 이용되고 있으며, 특히 종이나 개체군, 종풍 부도에 대한 지리적 분포나 개체군의 속성을 파악하여 보호가 우선되어야 할 지역 이나 현재 또는 중장기적으로 위협이 될 만한 지역을 찾아내 보호지역을 설계하는 데 중요한 정보를 제공한다.

Even though offensive odor control law was enforced in 2005, the civil appeal of odor doesn’t decrease all parts of the country. On Effluent Quality Standard site, the reason why the civil appeal is filed could be the restriction which is regulated by odor concentration(dilution threshold) without considering odor emission. When regulating odor concentration only, the different scenarios were considered and analyzed for diffuse form through odor concentration, stack height and flow rate using AERSCREEN. Oder compounds from the analyzed scenarios were fluctuated by not only odor concentration but flow rate. Therefore, flow rate regulation introduction is necessary because odor concentration regulation of Effluent Quality Standard doesn’t make the civil appeal reduce. Now, Odor Effluent Quality Standard is managed by Effluent Quality Standard like air pollutants in Korea. It means, the concept conversion of Receptor-centric is need for preventing civil appeal and complaint of odor. For the odor management of receptor-centric, workplace emission is regulated in accordance with odor concentration at receptor. but it’s hard to regulate all of workplace respectively because all workplace condition is different each other In Japan, odor diffusion modeling for calculating the causal relationship between receptor and emission is used for the method to figure out the problem. By expanding odor automatic monitoring network that some of local governments have, odor emission management and continues receptor current status analysis are needed to combine and operate for resolving odor problem.

Clay dispersion has been applied in Korean coasts since 1996 to minimize fisheries impact by Cochlodinium polykrikoides blooms. Understanding of spreading and sedimentation pattern of yellow clay in the sea after dispersion would be helpful for the counter measure of possible impact on marine environment and ecosystem by the clay. Tidal current movement and sedimentation of clay targeted on Obido island, Tongyong, Korea where clay had been frequently introduced to control red tide was calculated based on numerical model. The tidal current in the Obido channel showed northwestward flow during flood tide and southeastward flow during ebb tide with the highest water velocity of 15 cm/s, particularly, in the west mouth of the channel. Overall, the velocity of residual current in Obido channel with the highest value of 10 cm/s was higher than that between Obido and Mireukdo showing 1~3 cm/s of velocity with westward flow. Spreading and sedimentation of clay by the application of numerical model in the Obido channel was calculated under the assumption that 360 tons of clay had been introduced every day for 20 days in the area during red tide period in 2003. Clay particle spreaded toward westward in the channel and subsequently northward in the outside of the channel from the release point located in the center of the channel. It was calculated that 1.5 km2 in total nearby Obido area could be affected by the clay water with more than 1 mg/L of clay concentration within five tidal cycle after dispersion. The majority of the clay particle could be settled within 100 m from the release point with the sedimentation height of 10 mm. Also, it was calculated that the clay could show 0.2 mm of sedimentation height in the west and east mouth of Obido channel.

구제역 바이러스는 소나 돼지 등의 우제류 가축에 경구 또는 흡입 노출 등의 다양한 노출 경로를 통해 심각한 감염성을 유발하는 생물학적 유해인자로 국내 축산업 운영에 있어 막대한 경제적 손실을 초래하는 병원균들 중 하나다. 구제역 발병에 대한 사전적 예방 관리를 도모할 수 있는 조치 방안 중 하나는 공기를 통해 전파되는 구제역 바이러스 확산에 대해 수학적 모델 적용을 통해 예측된 분석 결과에 따라 설정될 수 있다. 대기 확산 모델들은 일반적으로 구제역 바이러스의 주요 전파 경로인 경구 및 접촉 감염의 노출 시나리오를 예측할 수는 없으나, 상대적으로 예측도가 높은 대기 확산 모델의 경우 공기 전파에 대한 구제역 바이러스의 위해성 관리 방안을 결정하는 데 주요 역할을 담당할 수 있는 유용가능한 수단으로 여러 나라에서 활용되어 왔다. 구제역 바이러스 전파를 억제하기 위한 엄격한 관리 방안 중 다량의 가축 살처분 방법은 축산 농가들에게 심각한 경제적 손실을 초래하여 심각한 경우 새로운 자립의 여건마저도 상실시킬 수도 있다. 반면 낮은 수준의 대응 방안은 향후 구제역 발생에 따른 추가적 피해를 근원적으로 억제할 수 없는 역학적 한계에 봉착할 수 있다. 본 연구는 구제역 바이러스의 기본 특성 및 발생 모델 적용에 따른 공기 중 전파의 감염 위험성 평가 관련 선행 문헌들을 고찰하였다. 또한 1970년대 이후 구제역 바이러스의 공기 전파 경로를 예측하기 위해 여러 나라에서 실제 활용된 다양한 대기 확산 모델들의 적용 사례 및 장/단점을 비교 분석하였다.

Epidemic models on disease spread attempt to simulate disease transmission and associated control processes. This study reviewed published papers on epidemiological models for the management of foot-and-mouth disease in the world. In addition, an individual animal-based, spatially-explicit, stochastic disease transmission model, the Davis Animal Disease Simulation (DADS) model, was described in the frame of an international collaborative research project participating three countries: Republic of Korea, USA, and New Zealand. In this project, the Korean team is aiming at developing the most appropriate parameters for livestock and epidemiology of foot-and-mouth disease outbreaks. On the other hand, the purpose of foreign counterparts is validating their models: DADS (USA) and InterSpread Plus (New Zealand). Classification of farm types and preliminary estimations on the frequency of intra-herd contacts were also presented. This research project is expected to provide precious information to plan a strategy that will facilitate the eradication of foot-and-mouth disease from Korea.

기초자료의 획득 체계 및 가공 체계의 부재와 복잡한 사용자 입력 체계로 인해서 유출유 확산 예측 모델의 활용에 제약이 따른다. 이러한 상황에서 유류오염사고에 신속하게 대응하기 위한 과학적 방제 전략 수립은 어렵다. 본 연구에서는 현재 실정을 고려하여 유출유 확산 예측 모델 구동을 위한 최선의 상시 활용 체계를 수립하였다. 모든 기초자료를 직접 구축하고 관리하는 것이 불가능하기 때문에 외부 기관의 실시간 동적 자료를 연계하고 최소한의 데이터베이스만을 직접 구축하여 실시간 유출유 확산 예측의 상시 활용이 가능함을 확인하였다. 또한 사용자와 모델간 인터페이스부분에서 발생하는 오류를 최소화하는 사용자 입력 인터페이스와 모델 연산 결과를 시공간 측면에서 다차원적으로 분석할 수 있는 결과 표출 인터페이스를 제안하였다. 본 연구 결과로 구축된 유출유 확산 예측 모델의 상시 운용 체계는 외부 자료에 의존하기 때문에 모델 결과의 불확실성이 존재하지만, 유류오염사고 발생시 신속하게 모델을 구동하여 유출유 확산 예측을 수행할 수 있다는 측면에서 실제 방제 현장에서 의미있게 활용될 수 있다.

To improve modeling performance of CALPUFF in predicting dispersions of methane as the greenhouse gas and hydrogen sulfide as odor inducing pollutants emitted from Daejeon Landfill, we conducted tracer experiments of C2H2 and compared calculated concentrations by CALPUFF model under different dispersion coefficients with those measured as the tracer. The PG (Pasquill-Gillford) and micro- meteorological options in determining the dispersion coefficients in CALPUFF were tested against the tracer measurements. The results show that the micro-meteorological option, in which the dispersion coefficients are calculated by a similarity theory in planetary boundary layer, leads to a better agreement with the measured tracer concentrations than ISC-PG option.

해수 유동모델과 입자 추적자 모델을 이용하여 유해적조의 거동을 파악하였다. 통영-남해 주변해역에서 4대분조 (M2, S2, K1, O1)의 조류를 POM 모델을 이용하여 계산하였다. 대조기 최대 창조시의 조류는 북서향하고 최대 낙조시에는 남 동향하는 흐름을 보였다. 소조기 조류는 최대 창조시와 낙조시의 유향은 각각 대조기와 동일한 분포를 보였고, 유속이 대조기에 비하여 작게 나타났다. 조석잔차류의 분포를 보면 남동향 하는 흐름이 전반적으로 우세하게 나타난다. 이러한 유동환경에서 자 란만, 미조앞바다, 욕지도서측 해역에 유해적조 생물이 발생하였을 경우 시간에 따른 공간적 분포를 알기 위한 입자 추적자 모 델을 이용하였다.

유류오염 사고에 효율적으로 대응하기 위해서는 유출유의 확산을 예측하여 방제 전략을 수립해야한다. 신속성과 신뢰성을 요구하는 상황에서 즉시 운용 가능한 시스템이 부재한 경우에 모델을 이용한 유출유의 확산 예측은 매우 어렵다. 모델 연산에 필수적인 실시간 입력자료 의 확보 및 모델에 가용한 형태로의 변환에 많은 수고가 필요하여 모델 구동을 위한 준비 작업에 많은 시간과 노력을 할애해야한다. 또한 모델 에 익숙한 전문가가 아닌 경우에는 준비된 자료를 입력하는 과정에서 오류정보가 입력되어 잘못된 모델 연산 결과가 방제 현장에 적용되어 방 제전략 수립에 혼선을 초래하기도 한다. 본 연구에서는 실시간 자료 확보와 모델 연계에서의 제약을 극복하고 사용자의 정확한 자료 입력이 가 능하도록 유출유 확산 예측 모델의 상시 활용을 위한 상시 운용 체계를 개발하였다. 일부 실시간 자료의 경우 외부 자료에 의존적이지만, 자료 연계를 통해서 모델 활용에 적절한 실시간 자료 확보가 가능하다. 또한 사용자에 의한 오류를 최소화할 수 있는 인터페이스 개발을 통해서 유출 유 확산 예측 모델의 입력자료와 결과자료의 신뢰성을 확보할 수 있다.

A plane-parallel model of the diffuse Galactic light (DGL) is calculated assuming exponential disks of interstellar dust and OB stars, by solving exactly the radiative transfer equation using an iterative method. We perform a radiative transfer calculation for a model with generally accepted scale heights of stellar and dust distribution and compare the results with those of van de Hulst & de Jong for a constant slab model. We also find that the intensity extrapolated to zero dust optical depth has a negative value, against to the usual expectation.

불소고분자(ETFE, ECTFE, PVDF)내로 방향족 유기용매(벤젠, 톨루엔, 클로로벤젠)의 비정상 흡수실험에서 non-Fickian (혹은 비이상적인) 확산이 관측되었다. 본 연구에서는 Fick's 법칙에 바탕을 둔 확산모델식(Crank, Long ＆ Richman, Berens ＆ Hopfenberg, Neogi, Li)을 이용하여 방향족 유기용매의 흡수실험에서 관측된 비이상적 흡수데이터론 분석하였다. 모델식의 매개변수 값은 실험데이터와 모델 예측 값의 차이를 최소화하는 least square 법을 이용하여 결정하였다. Fickian 확산으로부터 약간 벗어나는 ETFE 흡수데이터는 앞에서 언급한 모델식들을 이용하여 모두 만족할 만한 결과를 얻었다. 특히 Neogi 모델식은 ETFE-용매계의 고유확산계수(0.4~0.8times10-5cm2/day) 및 평형 확산계수(0.13~0.31times10-4cm2/day), 고분자구조의 이완 속도상수 값을 예측해주었다. PVDF의 전형적인 sigmoidal 흡수데이터에 대해서는 Crank 모델이 비교적 잘 적용되었으며, 초기 확산계수와 평형 확산계수간의 비(Dinfty/Di)는 80~200의 값을 나타내주었다. 가속적인 흡수데이터를 나타내주는 ECTFE의 경우에는 모든 모델식들의 예측 결과가 상당히 벗어났다. Fickian 확산으로부터 많이 벗어나는 비이상적인 흡수데이터로부터 확산 이동성질과 고분자구조의 이완현상에 대한 정보를 얻기 위해서는 열역학이나 continuum mechanics에 바탕을 둔 새로운 모델식을 적용해야 할 것으로 사료된다. 사료된다

A three-dimensional digital image processing technique is proposed to quantitatively predict the dispersion phenomena of oil droplet onto the surface of the water. This technique is able to get the dispersion rate of an oil droplet three-dimensionally just below the surface of the water over time. The obtained dispersion rate obtained through this technique is informative to the investigation into the relationship among the gravity, surface tensions between oil, water, and air. This technique is based upon the three-dimensional PIV(Particle Imaging Velocimetry) technique and its system mainly consists of a three CCD(Charge Coupled Device) cameras, an image grabber, and a host computer in which an image processing algorithm is adopted for the acquisition of dispersion rate oil an oil droplet.

The formerly proposed spectral model of turbulent burning velocity is refined for nonstoichiometric hydrocarbon mixtures. Refinements are made in regard to the following two points : (1) an effect of the diffusivity of deficient reactant on the turbulent burning velocity and (2) consideration of increasing laminar name thickness with a decrease in the laminar burning velocity A comparison between the predicted turbulent velocities and the measured ones is made. The predictions by the refined spectral model agree quantatively well with the experimental results in the regime of practical equivalence ratio, but not in the high and low equivalence ratio regime.

확산은 지구물질은 물론 운석과 같은 우주물질의 원소 및 동위원소 연구에서 매우 유용하게 활용될 수 있 다. 고온의 태양계 성운에서 일어난 확산과 상대적으로 저온의 소행성에서 일어난 열수 변질 과정에서의 확산 양 상은 다르기 때문에 광물에 기록된 원소 및 동위원소 확산에 대한 모델 수립은 초기 태양계 진화를 이해하는데 있 어 특히 중요하다. 광물 입자 경계를 따라 일어나는 빠른 입계 확산은 닫힌계에서 구성 광물간 원소 또는 동위원 소의 교환을 수치 모델화하는데 유용하며, 본 연구에서는 유한차분법을 이용하였다. 수립된 빠른 입계 확산 수치 모델은 1) CH 콘드라이트의 아메바 형태 감람석 집합체(amoeboid olivine aggregate; AOA)내 사장석의 마그네슘 -26(26Mg) 동위원소 조성 변화와 2) CO 콘드라이트의 콘드률, AOA, 기질 구성 광물간 Fe-Mg 상호 확산에 적용되 었다. 빠른 입계 확산을 통해 광물 결정의 표면에서는 평형상태에 도달할 수 있다는 가정에 기반해서 평형상태 동 위원소 질량 분배(equilibrium isotopic fractionation)와 평형상태 원소 분배(equilibrium partitioning)도 수치 모델 에 포함하였다. 모델을 통해 닫힌계를 구성하는 구성 광물간 원소 또는 동위원소의 교환과 확산으로 실제 운석에 서 관찰된 원소 및 동위원소 조성 분포를 설명할 수 있음을 보였다. 또한 암석을 구성하는 광물이 여러 종류일 경 우에 폐쇄 온도는 확산이 가장 느린 광물종에 의해서만 결정되는 것이 아니라 전체 광물들의 함량비에도 크게 영 향을 받는다는 것을 확인할 수 있었다.

This paper presents an improved double diffusion model (DDM) for the alkali silica reaction. By this model we could simulate the diffusion process of alkali both in concrete (macro-scale) and aggregate (micro-scale). As the alkali source, either internal or outside cases can be analyzed through this model. Concrete with different size groups of aggregate distribution also can be analyzed. Numerical simulation is utilized to analyze the ion concentration both inside the concrete and aggregate at different moment of penetration.

산업사회에 대한 의존도가 커짐에 따라 당면한 사회의 가장 중요한 문제중 하나는 다양한 오염원으로부터의 환경파괴이다. 최근 들어 지구온난화, 환경오염, 이상기후 등의 문제가 심각하게 제기되고 있고 화산활동, 쓰나미 등의 재해 발생 빈도가 증가하고 있다. 이상기후의 진행 속도가 빠르게 진행되어가고 있는 시점에서 컴퓨터의 연산속도 향상으로 이송 및 확산모델에 대한 수치상의 상당한 진전을 보이고 있나 모델간의 특징에 따라서 이송 또는 확산 처리능력에 단편적인 우월성을 발휘할 뿐 두 과정 모두를 효과적으로 다루지 못하고 있다. 성균관대학교 해안환경 연구실에서는 대기 오염물의 확산 특성을 예측하기 위해 국내외 대기 확산 모델과 비교한 Matlab 기반의 Random Walk Method 오염물질 이동 예측 프로그램을 수립하였다. 하지만 Random Walk Method에 의한 라그란쥐적 모델은 이송이 우월한 지역에서 상당히 효과적이지만 확산이 우월한 지역에서는 많은 입자가 동원되어야 정확도를 확보할 수 있다는 문제점을 안고 있다. 본 연구에서는 수치계산이 빠르고 흐름이 우세한 지역에서도 적용 능력이 탁월한 전방입자추적기법의 이송 확산 모델을 수립하여 모델의 검증 및 전방입자 추적법 이송 연산에 의한 확산 모델을 소개하려고 한다. 본 모델에서는 대기 정보를 실시간으로 기류 흐름을 예측할 수 있는 기상수치예보모델(Regional Date Assimilation and Prediction System; RDAPS)을 활용하고 있다. 따라서 기상장 자료로부터 백두산 화산재가 계절풍 시나리오에 대한 한반도 남부로 확장 진출될 가능성 및 화산재의 분포도, 침적범위를 분석하며 본 모형을 통해 앞으로 우리나라의 원전 사고시 대기중으로 방사성 물질이 확산되는 평가에 활용할 수 있을거라 기대된다.

백두산은 그동안 화산활동이 정지된 화산으로 알려져 있었으나, 최근, 전문가들에 의하여 백두산이 화산활동중인 활화산임이 제기되고 있다. 다양한 분화의 전조들이 나타나고 있는 백두산이 분화할 경우, 한반도의 영향 여부에 대한 정보 제공 및 화산재 확산 가능성에 대한 신속한 대응을 위한 화산정보의 조기 제공의 필요성이 증대되고 있는 시점이다. 기상청은 날씨를 예측하기위하여 슈퍼컴퓨터를 사용, 단기 및 주간예보를 위해 19종의 수치예보모델을 하루 약 100회 이상 현업 운영하고 있으며, 이외에도 장기예측, 기후변화 관련 모델들과 연구 개발을 위한 다양한 수치예보모델들이 운영되고 있다. 그 중 지역예보모델(UM, 12kmL70)의 공간 해상도는 12km이며, 연직으로 약 80km까지 70층으로 구성되며, 3시간 간격으로 전지구 예보모델로부터 경계장을 제공받아 1일 4회(00, 06, 12, 18UTC) 87시간 예측을 수행한다. 본 연구에서는 백두산이 분화할 경우, 화산재의 이동 경로 및 tephra ground load/ thickness, airbone ash concentration 등을 추정하기위하여 현재 한국 기상청에서 수치예보모델로 사용되고 있는 UM 모델에서 생산되는 기상요소들을 Fall3D모델에 실시간 입력 자료로 사용하는 화산재 확산 조기경보시스템을 개발하였다.

본 연구에서는 백두산 화산 분화 시 발생할 것으로 예상되는 화산재 확산 피해에 대해 화산분화지역을 중심으로 그 주변 지역의 공간적 피해를 시뮬레이션(WRF 및 FALL3D)을 통해서 예상피해를 제공하는 프로그램을 구현하여 화산재 확산 가시화를 수행한다. 화산재해의 공간적 피해를 정량적으로 계산한 결과 값의 집합체(NetCDF)를 이용하여 Fall3D방식에 의한 화산재 확산모형을 표현하고 확산을 표현하기 위해 전처리된 확산 모델 결과 데이터를 입력받아 3차원으로 표현하고 가시화하는 방식에 대한 연구를 통해 효과적인 화산재의 확산을 시각화할 수 있도록 단위영역별 농도표시법, LOD적용방법, 적층레이어 효과 등을 사용하여 최적의 가시화 방법을 찾았다. 시도된 방식 중 LOD적용은 고농도 부분은 화산재 격자의 개수를 많게 표현하고 저농도에서는 화산재의 개수를 적게 표현하여 현실감을 극대화 하도록 프로그램을 구성하였으며, 현실적인 시각화를 위해 느슨한 옥트리(Loose Octree) 표현방식을 사용하여 LOD기법을 적용하였다. 최종적인 가시화 방식으로 선택한 적층레이어 표현 방식은 입자총농도(CON)내에 포함된 레이어(10개~ 61개)를 적절한 간격으로 선택하여 적층 가시화하고 투명효과를 적용하였다. FALL3D의 시뮬레이션 방식이 단위면적당 농도값을 나타내는 결과를 나타내는 결과파일이 고용량(1GB이상)이므로 가시화를 위해 데이터를 다운로드하고 표출하는 시간을 단축하기 위한 기술개발이 지속적으로 필요하다.