CALPUFF모델을 주축으로 라그랑지안이론을 활용한 통합 유해화학물질 피해예측모델 개발에 관한 연구

• 영문명: A study on the development of an integrated hazardous chemical damage prediction model using the CALPUFF model and the Lignangian theory
• 발행기관: 사단법인 한국안전문화학회
• 저자명: 고재선(Jae Sun Ko)
• 간행물 정보: 『안전문화연구』제36호, 13~33쪽, 전체 21쪽
• 주제분류: 사회과학 > 사회과학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.11.30

국문 초록

연구목적: 1960년대 이후 우리나라 화학공업의 발달은 산업발전에 획기적인 전기가 되어 신흥공업국으로 발전하는데 중추적인 역할을 하였다. 그러나 각종 공정 설비의 규모가 증가하고 유해한 화학물질의 사용이 크게 증가함에 따라 화재 및 폭발, 누출사고 등으로 작업 중인 근로자는 물론 인근 지역주민까지도 영향을 미칠 잠재적 가능성이 증가하고 있다. 따라서 본 논문의 최종 목표는 유해 화학물질 누출 및 확산사고로 인한 화학사고를 적극적으로 예방하고 신속하고 능동적인 대응을 통한 정확하고 안전한 복구 지원을 실현할 수 있는 환경특성을 고려한 국내형 유해화학물질 거동 해석모델을 개발에 그 목적이 있다. 연구방법: 유해한 각종 물질의 물성 테이터와 그리고 도시지역, 농업지역, 산림지역 등 토지이용도에 따른 수분함유량, 마찰속도를 반영한 토지이용 데이터(Land use data), 지형의 형상을 나타내는 자료로 일정한 격자상에서의 높이값 등 지형고도자료(Elevation data), 지표면 및 해수면의 온도자료 등 지표 온도자료(Surface temperature data) 그리고 기상관측소에서 관측된 실제 온도자료 등(Meteorological data)을 활용하여 3차원 기상장을 생성하고, 여기에 라그랑지안(Lagrangian dispersion model)이론을 적용하여 실시간대응모델을 구축함으로써 유해화학물질의 거동 해석을 수행하였다. 연구결과: 최신 기상정보를 반영한 라그랑지안이론을 토대로 CALPUFF의 실시간대응모델을 통해 재해 발생 시 기상진단과 오염물질의 확산을 정밀하게 예측할 수 있었고, 기상통계자료를 이용하여 피해예측을 수행했던 기존의 프로그램 한계를 벗어나 실시간 기상정보를 통하여 사고지역의 피해 영향 범위를 실시간으로 예측할 수 있었다. 또한 도시 내의 복잡·다양한 지형 및 지표 이용정보를 활용하여 정확도가 높은 화학물질 이동예측이 가능하게 되었다. 결론: 화학사고 발생 시 효율적인 초기 대응을 위한 실시간 대응모델개발 및 화학사고 대응 및 진압 이후 체계적이고 정밀한 사후관리를 위한 정밀분석모델을 개발하였다. 또한 유해화학물질 물성치 DB, 실시간 기상 데이터 연계 모듈, 2D/3D GIS 모듈 등의 실시간 대응의 원활한 구동을 위한 통합시스템 구축을 통해 복잡한 지형의 화학사고 발생 시 초기대응능력을 향상할 수 있었으며, 유해화학물질 누출 및 확산사고로 인한 화학사고를 적극적으로 예방하고 신속하고 능동적인 대응을 통한 정확하고 안전한 복구지원을 실현할 수 있는 국내 지형 및 환경특성을 고려한 유해 화학물질 거동해석모델을 개발하였다.

영문 초록

Purpose of Study: Since the 1960s, the development of the chemical industry in Korea has been a turning point in industrial development and played a pivotal role in the development of Korea into an emerging industrial country. However, as the scale of various process facilities increases and the use of hazardous chemicals increases significantly, the potential for fires, explosions, and leaks to affect not only workers but also nearby residents is increasing. Therefore, the ultimate goal of this paper is to develop a domestic hazardous chemical behavior analysis model that considers environmental characteristics so that chemical accidents caused by hazardous chemical leaks and diffusion accidents can be actively prevented and accurate and safe recovery support can be realized through rapid and active response. Research method: Using the physical properties data of various hazardous substances, land use data reflecting moisture content and friction speed according to land use such as urban, agricultural, and forest areas, elevation data such as height values on a certain grid as data representing the shape of the terrain, surface temperature data such as temperature data of the land surface and sea surface, and actual temperature data observed at meteorological observatories (Meteorological data), a 3D meteorological field was created, and the Lagrangian dispersion model was applied to this to build a real-time response model, thereby analyzing the behavior of hazardous chemicals. Research results: Based on the Lagrangian theory that reflects the latest weather information, CALPUFF's real-time response model was able to precisely predict weather diagnosis and the spread of pollutants in the event of a disaster, and it was able to predict the scope of damage in the accident area in real time through real-time weather information, overcoming the limitations of existing programs that used weather statistics to predict damage. In addition, highly accurate chemical substance movement predictions became possible by utilizing complex and diverse terrain and surface use information within the city. Conclusion: A real-time response model was developed for efficient initial response in the event of a chemical accident, and a precise analysis model was developed for systematic and precise aftercare after chemical accident response and suppression. In addition, by establishing an integrated system for smooth operation of real-time response such as a hazardous chemical substance property DB, real-time weather data linkage module, and 2D/3D GIS module, the initial response capability in the event of a chemical accident in complex terrain was improved, and a hazardous chemical substance movement analysis model that considers domestic terrain and environmental characteristics was developed to actively prevent chemical accidents caused by hazardous chemical substance leaks and diffusion accidents and to realize accurate and safe recovery support through rapid and active response.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 화학 사고의 효과적 피해 예방을 위한 피해예측 기술개발

Ⅲ. 화학사고 시 피해예측기술 개발 결과 및 고찰

Ⅳ. 실험결과 고찰

Ⅴ. 결 론

참고문헌

키워드

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