국내외로 태풍, 홍수, 화산, 지진, 해일 등의 자연재난에 의하여 인명, 재산 피해가 지속적으로 발생하고 있으며 특히 최근에 는 황사, 미세먼지와 같은 입자상 오염물질의 확산이 가속되고 있어 입자상 물질 확산의 예측 및 대응 기술 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다. 이와 같은 입자상 물질 관련 재난에 대응하기 위하여 수치 모델을 사용하여 입자상 물질의 확산 경로 및 농도를 예측하는 연구들을 진행하고 있으며, 본 연구에서는 선행연구로 라그랑지안 모델 중 하나인 PUFF-UAF 모델을 개선하여 개발된 PUFFGaussian 모델을 이용하여 연구를 진행하였다. PUFF-Gaussian 모형을 이용하여 온타케 화산의 분화 결과와 검증을 수행하여 유사한 결과가 도출되는 것을 확인하고 백두산 분화에 대한 화산재 확산 예측을 수행하였다. 또한 국내 17개 시·도에 대하여 기존 PUFF-UAF 모델의 결과를 이용하여 계산한 화산재 발생 확률과 PUFF-Gaussian을 이용하여 계산한 발생 확률에 대한 비교를 수행하고 PUFFGaussian 모델을 이용한 결과가 발생 확률이 더 낮은 것을 확인하였다.

지속적으로 관찰되어 온 백두산 화산폭발 전조 현상들이 사회적 이슈가 되고 있으며 주변국인 일본의 화산활동 또한 활발한 추세이다. 국내와 500km 이상 떨어진 위 화산들은 국내에 직접적인 피해를 주기 어렵지만 화산 분화와 함께 분출되는 화산재의 경우 국내에 직간접적인 피해를 미칠 수 있다. 화산재 확산대응의 일환으로 수치해석 모델이 국내외로 사용되고 있으며 각 수치해석 모델 은 사용된 수치해석 방법에 따라 한계가 있다. 본 논문에서는 라그랑지안 방법을 기반으로 한 PUFF-UAF 모델을 분석하였으며, 초기 입자의 수에 대한 의존성의 문제점과 많은 입자개수를 사용함에도 불구하고 나타나는 화산재 농도 예측의 부정확성에 대한 문제점을 제기하였다. 이에 본 논문 연구를 통하여 라그랑지안 기법의 전산효용성을 이용하고 나타난 문제점을 해결하기 위하여 PUFF-UAF 모 델의 결과에 가우시안 확산 모델을 적용하여 결과를 보완하는 PUFF-Gaussian 모델을 개발하였다. 실제 화산분화로 부터 관측된 결과 와 본 연구로 예측된 결과를 비교한 결과 본 연구에서 제안한 방법의 효용성을 보였다.

Air pollution dispersion from rooftop emissions around hexahedron buildings was investigated using computational fluid dynamics (referred to hereafter as CFD). The Shear Stress Transport (referred to hereafter as SST) k-ω model in FLUENT CFD code was used to simulate the flow and pollution dispersion around the hexahedron buildings. The two buildings used in the study had the dimensions of H: L: W (where H = height, L = length, and W = width) with the ratios of 1:1:1 and 1:1:2. Experimental data from the wind tunnel obtained by a previous study was used to validate the numerical result of the hexahedron building. Five validation metrics are used to obtain an overall and quantitative evaluation of the performance of SST k-ω models: the fractional bias (FB), the geometric mean bias (MG), the normalized mean square errors (NMSE), the geometric variance (VG), and the factor of 2 of the observations (FAC2). The results of vertical concentration profile and longitudinal surface concentration of the 1:1:2 building illustrate the reasonable performance for all five metrics. However, the lateral concentration profile at X = 3H (where X is the distance from the source) shows poor performance for all of the metrics with the exception of NMSE, and the lateral concentration profile at X = 10H shows poor performance for FB and MG.

해상으로 운송되는 위험유해물질 (HNS, Hazardous and Noxious Substance)은 6,000여종 이상으로 많은 종류를 포함하고 있으므로, 유출시 대응전략 수립을 위한 HNS 거동 및 위험반경 예측을 결정론적으로 제시하기 어렵다. HNS 거동예측에서는 예측의 신속성과 효율성을 고려하여 차이가 미미한 모든 종류의 HNS 특성을 모두 고려하는 대신에 거동에 크게 영향을 미칠 수 있는 특성들에 초점을 맞쳐 대표적인 거동예측 모델을 개발하여 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 HNS를 기체상, 액체상, 고체상 등 크게 3분류로 구분하고, 각각의 분류별 거동특성 모델링을 연구하였다. 물질 특성별 거동특성은 증기압, 용해도, 밀도 등을 고려하였으며, 각각의 변수에 따른 증발, 혼홥, 침강 등의 거동을 모델링하였다. 물질의 거동특성 모델링은 대기 해양 확산모델의 계산에서 대기중 확산, 수중 확산, 해저면 침적 등을 결정하는 과정으로 활용된다.

아소 화산은 일본 규슈 중앙부에 위치하며, 세계에서 가장 큰 칼데라 화산중의 하나이다. 나카다케 분화구는 아 소 칼데라의 중앙 화구군에서 유일한 활동적인 화산체이다. 2016년 10월 8일 아소 산에서 36년 만에 폭발적인 분화가 발생하였으며, 분연주가 11 km 상공까지 상승하였고 화산재는 최대 300 km 떨어진 지역에서도 확인되었다. 본 연구에 서는 미국 USGS에서 개발한 Ash3D모델을 이용하여 2016년 10월 8일의 분화에서 발생한 화산재의 확산과 침적에 대 한 수치모의를 실시하였다. 수치모의 결과 분화에 의해 발생한 화산재는 아소 칼데라 화산의 동쪽과 북동쪽으로 확산되 어 우리나라에는 피해를 주지 않는 것으로 나타났으며, 동북동 방향으로 최대 400 km 이상 먼 곳까지 침적되는 것으로 나타났다. 본 연구의 수치모의 결과는 관측 확인된 화산재 침적 결과와 대체로 일치하였다. 빠른 화산재 재해 예보를 위하여 Ash3D를 이용한 수치모의가 유용하게 쓰일 수 있을 것이다.

This paper presents the performance of a CFD model for the near field dispersion of odor from rooftop emissions. The FLUENT Shear-Stress Transport (SST hereinafter) k-ω turbulence model was used to simulate odor dispersion from a rooftop odor vent. The results were compared with a wind tunnel experiment and the calculated results of ASHRAE 2003 and 2007. The FLUENT SST k-ω turbulence model provided good results for making reasonable predictions about the building rooftop surface normalized dilution. It was found that increasing the vent height (from 1 m to 7 m) reduces rooftop surface normalized dilution. ASHRAE 2003 and ASHRAE 2007 performance measures are generally not as good as FLUENT SST k-ω turbulence model performance measures, with larger MG (the geometric mean bias, VG (the geometric variance), NMSE (the normalized mean square error), FB (Fractional bias), and smaller FAC2 (the fraction of predictions within a factor of two of observations).

In this study we investigated odor (hydrogen sulfide) dispersion around a cubic building by using commercial FLUENT CFD code. The FLUENT Shear-Stress Transport (hereafter SST) k-ω turbulence model was used to simulate odor dispersion from an odor source. The results were compared with a wind tunnel experiment and other simulation results. SST k-ω turbulence model provided good grounds for making reasonable predictions about the building surface concentrations and concentration profiles of selected leeward positions of the cubic building. It was found that a vent, which was positioned 7 m above the top of the square building center, decreased the plume length lower by 0.73 and increased the plume height by 1.43 compared to roof top vents. It was also found that by increasing the vent height there a corresponding decrease in the maximum dimensionless concentration around the roof surface.

PURPOSES : The objective of this study is to investigate the capability of the combined model of traffic simulation, emission and air dispersion models on the impact analysis of air quality of mobile sources such as vehicles. METHODS : The improvement of the quality of life brings about the increasing interest of the public environment. Many endeavors including the travel demand management, the application of the state-of-the-art ITS technologies, the promotion of eco-friendly vehicles have been tried in transportation area to reduce the modal emissions. Especially, it is expected that the increasing number of eco-friendly vehicles in the road network would be able to reduce the pipe-tail emissions tremendously. From this perspective, we have performed a study on the impact analysis of the popularization of the eco-friendly vehicle in the place of the fossil fuel energy powered vehicles on the surrounding air quality using the combined framework of microscopic traffic simulation, emission and air dispersion model. RESULTS : The combined model successfully captured the effect of moving to the eco-friendly vehicles on the air quality, and the results showed that the increasing usage of eco-friendly vehicles can improve the surrounding air quality tremendously and that the air dispersion model plays a crucial role in the investigation of the air quality change around the main corridor. CONCLUSIONS : This study demonstrated the capability of the combined model showing the spatio-tempral change of emission concentration.

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.

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.

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.

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.

중랑천 하류부에서 종확산계수를 추정하기 위하여 중량천 월릉교 부근의 구간을 1/20로 축소한 정상 수리모형을 이용하였다. 중랑천의 갈수시의 유량을 고려하여 실험을 실시하였으며, 염료는 Rhodamine B를 사용하였다. 염료의 농도-전도도 곡선을 구하였고, 수리모형에서의 전도도를 측정하여 이를 농도로 확산하였다. 종확산계수를 계산하기 위하여 최대농도와 최대농도의 도달시간 관계를 이용하였다. 수리모형 실험으로 측정된 종확산계수를 기존의 경험식들과 비교하였

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.

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.