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.

The characteristics of atmospheric dispersion of radioactive material (i.e. 137Cs) related to local wind patterns around the Kori nuclear power plant (KNPP) were studied using WRF/HYSPLIT model. The cluster analysis using observed winds from 28 weather stations during a year (2012) was performed in order to obtain representative local wind patterns. The cluster analysis identified eight local wind patterns (P1, P2, P3, P4-1, P4-2, P4-3, P4-4, P4-5) over the KNPP region. P1, P2 and P3 accounted for 14.5%, 27.0% and 14.5%, respectively. Both P1 and P2 are related to westerly/northwesterly synoptic flows in winter and P3 includes the Changma or typhoons days. The simulations of P1, P2 and P3 with high wind velocities and constant wind directions show that 137Cs emitted from the KNPP during 0900~1400 LST (Local Standard Time) are dispersed to the east sea, southeast sea and southwestern inland, respectively. On the other hands, 5 sub-category of P4 have various local wind distributions under weak synoptic forcing and accounted for less than 10% of all. While the simulated 137Cs for P4-2 is dispersed to southwest inland due to northeasterly flows, 137Cs dispersed northward for the other patterns. The simulated average 137Cs concentrations of each local wind pattern are 564.1~1076.3 Bqm-3. The highest average concentration appeared P4-4 due to dispersion in a narrow zone and weak wind environment. On the other hands, the lowest average concentration appeared P1 and P2 due to rapid dispersion to the sea. The simulated 137Cs concentrations and dispersion locations of each local wind pattern are different according to the local wind conditions.

In this study, to estimate the corrosion initiation time of reinforced concrete structures subjected to chlorine environments, a 2-parameter model for the age factor of concrete diffusion coefficients is proposed and its applicability is discussed.

화산재해대응을 위하여 화산분화 시 화산재 확산의 다양한 조건을 분석 모델에 의해 분석하고 이를 기반으로 도출된 결과물을 가시화함으로서 화산재 확산 시 피해규모 및 범위를 사전에 예측하는 것이 중요하다. 시간대 별 격자 형태의 대용량 분석 결과물을 실시간 3차원으로 가시화하기 위해 LOD(Level Of Detail) 알고리즘을 핵심 요소로 적용한다. 최근 3차원 시각화 기술은 재해 시뮬레이션은 물론, GIS 응용 분야, 가상현실 등을 실현하기 위한 중요한 기술로 부각되고 있다. 그러나 대용량 데이터를 실시간으로 처리하여 시각화를 구현하기 위해 컴퓨터 메모리 한계성의 극복은 아직 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 대규모의 화산재 확산 분석 모델 데이터를 가시화하기 위해 파일 기반의 효율적은 실시간 LOD 알고리즘 개발을 수행한다. 실시간 LOD 알고리즘은 대규모 분석데이터 표현에 필요한 기하학적 연산 처리를 가능하게 한다. 시간대별 격자형태의 화산재 확산 분석 모델 결과 데이터(NetCDF)의 가시화를 위해 3차원 격자 데이터를 공간 분할하여 피라미드 형태의 계층적인 구조로 재구성 하는 방법을 선택한다. 또한 정규화 된 3차원 격자(Cube)는 사용자 시야를 중심으로 원활하고 사실감 있는 표현이 될 수 있도록 비 메모리 방식의 계층 구조로 블록화하여 파일 형태로 저장한다. 대용량 분석데이터는 다수의 상세도를 가지는 데이터로 변형하고 이를 상호 연결함으로서 수많은 격자를 데이터 손실 없이 표현하고 3차원 프레임 속도를 극대화 시키는 방안을 제시한다.

Air mass recirculation is a common characteristic in the coastal area as a result of the land-sea breeze circulation. This study simulates the recirculation of air mass over the Gwangyang Bay using WRF-FLEXPART and offers a basic information about the effective domain size that can reflect recirculation. For this purpose, WRF is set up four nested domains and three cases are selected. Subsequently FLEXPART is operated on the basis of WRF output. During the clear summer days with weak wind speed, particles that emitted from Yeosu national industrial complex and Gwangyang iron works flow into emission sources because of the land-sea breeze. When land-sea breeze is strengthen, the recirculation phenomena appears clearly. However particles aren't recirculated under weak synoptic condition. Also plume trajectory is analyzed and as a consequence, the smallest domain area have to be multiplied by 1.3 to understand recirculated dispersion pattern of particles.

The air pollutant emission is mainly caused by line sources in urban area. For example, the annually totaled air pollutant emission is known to consist of about 80% of line sources in Daegu. Hence, the appropriate assessment on the air pollutants of line sources is very important for the atmospheric environmental management in urban area. In this study, we made a comparative study to evaluate suitable dispersion model for estimating the air pollution from line sources. Two air pollution dispersion models, ISCST3 and CALINE4 were the subject of this study. The results were as follows; In the assessment of air pollution model, ISCST3 was found to have 4 times higher concentration than CALINE4. In addition, actual data obtained by measurement and estimated values by CALINE4 were generally identical. The air pollution assessment based on ISC3 model produced significantly lower values than actual data. The air pollution levels estimated by ISCST3 were very low in comparison with the observational values.

The numerical modeling and comparison with observations are performed to find out the detailed structure of meteorology and the characteristic of related dispersion phenomena of the non-reactive air pollutant at Kyoungin region, South Korea, where several industrial complex including Siwha, Banwol and Namdong is located. MM5 (Fifth Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model), 3-D Land/Sea breeze model and 3-D diagnostic meteorological model have been utilized for the meteorological simulation for September, 2002 with each different spatial resolution, while 3-D Eulerian air dispersion model for the air quality study. We can see the simulated wind field shows the very local circulation quitely well compared with in-site observations in shoreline area with complex terrains, at which the circulation of Land/Sea breeze has developed and merged with the mountain and valley breeze eventually. Also it is shown in the result of the dispersion model that the diurnal variation and absolute value of daily mean SO2 concentrations have good agreement with observations, even though the instant concentration of SO2 simulated overestimates around 1.5 times rather than that of observation due to neglecting the deposition process and roughly estimated emission rate. This results may indicate that it is important for the air quality study at shoreline region with the complex terrain to implement the high resolution meteorological model which is able to handle with the complicate local circulation.

In order to how well predict ISCST3(Industrial Source Complex Short Term version 3) model dispersion of air pollutant at point source, sensitivity was analysed necessary parameters change. ISCST3 model is Gaussian plume model. Model calculation was performed with change of the wind speed, atmospheric stability and mixing height while the wind direction and ambient temperature are fixed. Fixed factors are wind direction as the south wind(180˚) and temperature as 298 K(25℃). Model's sensitivity is analyzed as wind speed, atmospheric stability and mixing height change. Data of stack are input by inner diameter of 2m, stack height of 30m, emission temperature of 40℃, outlet velocity of 10m/s. On the whole, main factor which affects in atmospheric dispersion is wind speed and atmospheric stability at ISCST3 model. However it is effect of atmospheric stability rather than effect of distance downwind. Factor that exert big influence in determining point of maximum concentration is wind speed. Meanwhile, influence of mixing height is a little or almost not.

Simulation model for diffusion of oil spill is developed. The model can perform real time simulation in the case of oil spill accident in the ocean. The model consists of three dimensional ocean circulation model and model for diffusion of oil spill. Real time flow fields which are used in the calculation of advection of oil spill are obtained in the three dimensional ocean circulation model. The model for diffusion of oil spill includes the evaporation dissolution emulsification and downward diffusion. For the verification of the model it is applied to the oil spill from the accident of Sea Prince. The results shows good agreement.

We will calculate concentration of air pollutants using ISCST3, FDM and AERMOD of models recommended in U. S. EPA which are able to predict concentration of short term for point source, complex like industrial complex, power plant and burn-up institution. Before executing model, as analyzing computational result of many cases according to selecting of input data, we will increasing predictable ability of model in limit range of model. Especially, we analyzed three cases - case of considering various emission rate according to time scale and not, case considering effect of atmospheric pollution materials removed by physical process. In our study, after comparing and analyzing results of three model, we choose the atmospheric dispersion model reflected well the characteristic of the area. And we will investigate how large the complex pollutant sources such as industrial complex contribute to atmospheric environment and air quality of the surrounding the area as predicting and estimating chosen model.

The two-stage numerical model was used to study the relation between three-dimensional local wind model, advection/diffusion model of random walk method and second moment method in western coastal area for Korean peninsula. The first stage is three dimensional time-dependent local wind model which gives the wind field and vertical diffusion coefficient. The second stage is advection/diffusion model which uses the results of the first stage as input data. First, wind fields on Korean peninsula for none synoptic scale wind showed typical land and sea breeze circulation, and the emitted particles were transported by sea breeze for daytime, emissions return to sea by land breeze for nighttime.

For the efficient control of atmospheric quality, it is so important to predict the influence accurately of which the air pollutant emitted into the atmosphere. Atmospheric dispersion model enables to simulate and grasp the atmospheric condition occurred due to the emission of pollutants. The result of model is largely affected by the amount of emission, the characteristics of physical and chemical process, meteorological input data, and the receptor which the concentration is calculated. The aim of this research, therefore, is to suggest more suitable model in Pusan area than other areas by performing TCM2, CDM2.0 and ISCLT2 models. As the basic work for executing the model, we computed the amount of emission of air pollutants in Pusan at 1992 and analyzed the occurrence frequency of atmospheric stability for recent decade(1985∼1994). CDM2.0 showed the similar result relatively with observed value in the case of full year(1992), fall and winter, and ISCLT2 brought more suitable result in spring for Pusan area. As the result of this research, in future, it is necessary for us to develop the numerical model considering the topographical characteristics, to select the proper observation site and to increase the observation site for Pusan.

This paper presents effective simulation of the dispersion of thermal discharge which can be relesed at Boryong power plant. Applied numerical models are finite difference method for hydrodynamic analysis and Masch-model comprised of conditions for ambient current velocity. Application of these models is done in Cheonsu Bay. Summing up the results of this study are as follows; 1. It is found that the result for measurement of temperature appears high at southwardly Songdo on flood. The reason is that tidal currents which flowed north direction were accompanied with southwardly dispersed thermal discharge. A minute particle of thermal plume has a tendency to dispers inward Deacheon Bay. 2. According to the results of numerical experiment, maximum distance for thermal discharge dispersion appeared 10.8㎞ at lower part and 8.6㎞ at upper part with power plant outlet as starting point. 3. Comparative the numerical simulation and Airbone Multispectral Scanner indicated that thermal discharge should be verified separative phenomena. The simulated results were compared with field data set showing good agreement. It is concluded that these model can be simulated well.