A Study on the Effects of Wind Fence on the Dispersion of the Particles Emitted from the Construction Site Using GIS and a CFD Model

GIS와 CFD 모델을 활용한 건설 현장 방풍벽 설치가 비산 먼지 확산에 미치는 영향 연구

Abstract

In this study, the effects of wind fences on the dispersion of the particles emitted from a constructing site located in the building-congested area in Busan, Korea, using geographic information system (GIS) and a computational fluid dynamics (CFD) model. We averaged the wind speeds observed for 10 years at the Busan automated synoptic observing system (ASOS) and we used the averaged wind speed as the wind speed at the reference height (10 m above the ground level). The numerical simulations were performed for 16 inflow directions, before and after the construction of wind fences with the heights of 5 m and 10 m (total 48 simulations). The detailed flows were analyzed for the northeasterly and south-southwesterly cases which predominantly observed at the Busan ASOS. In the northeasterly case, high concentration appeared at the elementary school next to the construction site due to transport by the airflow coming from the northeast. In the 5-m wind fence case, the wind speeds were slightly weaker and the spread of the fugitive dust was slightly less than those in the no wind fence case. In the 10-m wind fence case, the dust concentration at the elementary school has the maximum reduction of 37%. In the south-southwesterly case, the flow pattern became complicated in the construction site due to the terrain and buildings. Fugitive dust was stagnant at the south side of the construction site but rather spread to the north, increasing the concentration at the elementary school. After the wind fence was built, the concentrations inside the construction site became high as the wind speeds decreased inside, but, the concentrations in the elementary school rather decreased.

본 연구에서는 지리정보시스템(GIS)자료와 전산유체역학(CFD) 모델을 사용하여 방풍벽이 건물 밀집 지역에 위치한 공사 지역에서 발생하는 대기오염물질의 확산에 미치는 영향에 대해 분석하였다. 부산 ASOS에서 10년 동안 관측된 풍속을 평균하여 기준 고도(지상 10 m)에서의 유입류로 사용하였다. 수치 실험은 방풍벽 건설 전과 5 m 및 10 m 높이의 방풍벽을 건설한 후에 대해 16 방위 풍향을 유입류로 진행하였고, 부산 ASOS에서 높은 빈도를 나타낸 북동풍과 남남서풍에 대한 상세 흐름을 분석하였다. 북동풍에서는 북동쪽에서 불어오는 흐름에 의해 비산 먼지가 확산되어 공사 지역 내부에 위치한 감천초등학교에서 대기오염물질 농도가 높게 나타났다. 5 m 높이의 방풍벽을 설치했을 때는 방풍벽 설치 전에 비해 풍속이 조금 감소했고 비산 먼지의 확산이 줄었다. 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우, 초등학교에서의 평균 대기오염물질 농도는 37% 감소하였다. 남남서풍 유입류에서는 지형과 건물의 영향으로 공사 지역에서 복잡한 흐름 패턴이 형성되었다. 남쪽 공사 지역에서는 비산 먼지가 정체되어 농도가 높게 나타난 반면, 초등학교는 북풍의 흐름에 의해 대기오염물질 농도가 높게 나타났다. 방풍벽 건설 후에는 공사 지역 내부에서 풍속이 감소하면서 공사장 내부 농도는 높아졌지만, 초등학교에서의 농도는 감소했다.

1. 서론

산업발전과 경제성장으로 인하여, 도시가 거대화 되었고 인구가 도시에 집중되고 있다. 도시 인구밀도가 증가함에 따라, 고층 건물, 복합 주거 단지 등과 같은 건물 수요가 증가하였다. 이러한 수요 증가에 따라, 재개발 및 재건축과 같은 건설 공사가 지속적으로 이루어지고 있다(Kang, 2012). 2017년을 기준으로 우리나라에서는 475,462 m²의 면적에 대한 주택 재개발 사업이 시행되었고, 13,575개의 주택에 대하여 주거환경관리사업이 시행되었다(MOLIT, 2017).

건설 공사 현장에서는 비산 먼지, 소음, 진동 등의 문제가 나타나며, 비산 먼지에는 NOx, CO, PM 등의 대기 오염 물질이 포함되어 있다(Seo, 2016). 대기오염물질이 포함된 비산 먼지는 호흡기 질환 및 암 발생을 유발하여 인체에 악영향을 미친다(Lu et al., 2015; Kim et al., 2015; Khaniabadi et al., 2017). 그러나, 공사 현장에서 발생하는 비산 먼지 저감과 관련한 연구는 제도적 차원에서의 방안이 대부분이다. 사이클론과 같은 집진장비를 이용한 연구들이 이루어지고 있으나, 운영 및 설치 비용에 대한 부담과 낮은 집진효율의 문제점을 가지고 있다(Jeong et al., 2017). 또한, 비산 먼지의 확산에 대하여 국지적 바람과 같은 기상요소의 영향이 크게 나타남에도 불구하고, 이를 고려한 연구는 부족한 실정이다(Kwon et al., 2013).

이러한 한계점을 극복하기 위해, 최근에는 수치 모델을 이용한 도시 지역 대기환경평가 연구가 증가하고 있다(Kumar et al., 2011; Markakis et al., 2015; Jandaghian and Akbari, 2018). 여러 수치 모델 중에서 국지 규모의 기상 특성을 분석함에 있어 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 모델이 활발하게 활용되고 있다. CFD 모델은 기존의 중규모 기상 모델보다 높은 분해능(수 m ~ 수십 m)을 채용할 수 있기 때문에, 건물이나 작은 지형의 영향으로 인해 나타나는 복잡한 흐름과 확산 특성을 분석하는데 유리하다(Kwak et al., 2015; Kim and Kim, 2016; Luo et al., 2016). 특히, Wang et al. (2017)은 다양한 조건의 방풍벽 설치에 따른 풍속 저감효과를 실제 지형에 적용하여, 강풍에 의한 피해를 감소시키기 위한 방안을 제시한 바 있다. 그러나, 실제 지형에서 방풍벽을 이용하여 비산 먼지 억제효과를 분석한 연구는 부족하다. 따라서, 본 연구에서는 CFD 모델을 활용하여 공사 현장에서 방풍벽 설치가 공사장 내 흐름 특성에 미치는 영향을 분석하고 공사장 주변 영역으로 확산되는 비산 먼지의 저감에 대한 효과를 정량적으로 분석하고자 한다.

2. 연구 방법

1) 수치 모형

본 연구에서 사용한 CFD 모델은 Kim an Baik(2010) 사용한 수치모형과 동일하다. 이 모델은 3차원 비정수, 비회전, 비압축 대기 흐름 계를 가정한다. RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes) 방정식을 기반으로 한 지배방정식 계는 SIMPLE(semi-implicit method pressure-linked equation) 알고리즘과 유한체적법(finite volume method) 을 사용한 엇갈림 격자계(staggered grid system)에서 풀이 되며, 벽면 경계에서의 난류 효과를 모수화하기 위하여 Versteeg and Malalasekera(1995)가 제안한 벽면 함수를 사용하여 난류 경계층을 효과를 잘 반영하도록 하였다.

2) 대상 지역 선정

본 연구에서는 부산광역시 사하구의 감천2구역 주택 재개발 정비사업이 예정되어 있는 공사 현장을 대상 지점으로 선정하였다(Fig. 1). Fig. 1에서 붉은색 영역은 공사 영역을 나타낸다. 134,400 m² 면적의 공사 현장 인근 지역에는 감천 초등학교가 위치하고 있다. 대상 지역의 남서쪽으로는 바다가 인접해 있고, 남쪽과 북동쪽으로는 각각 150 m 고도의 장군산과 약 300 m 고도의 천마 산이 위치하고 있다. 이와 같은 지리적 여건으로 인해, 공사 현장 북동쪽과 남쪽은 고도가 높고 동쪽과 서쪽은 고도가 낮다.

Fig. 1. Satellite image for the target area around Gamcheon-dong, Busan (from Google Earth).

3) 실험 설계

본 연구에서는 국토지리정보원의 지리정보시스템(geographic information system, GIS)이 제공하는 1:5,000 축척의 수치 도엽과 Lee and Kim(2011)의 건물 구축 알고리즘을 이용하여 수치 도메인을 구축하였다. 수치 도메인 크기는 x와 y방향으로 1500 m, z방향으로 750 m 이다. 격자 크기가 x, y, z 방향으로 각각 10 m, 10 m, 5 m 인 등격자계를 사용하였다. 대상 지역에서 방풍벽 설치가 흐름과 확산에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 방풍벽 설치 전과 후에 대한 지표 입력자료를 구축하였다. 방풍벽 높이에 따른 영향을 분석하기 위해 두 가지의 다른 높이를 가지는 방풍벽(5 m, 10 m)을 고려하였다(Fig. 2). 대상 지역에서 가장 가까운 유인기상관측소인 부산ASOS (ASOS 159) 지점에서 2008년 1월부터 2017년 12월까지 관측한 1시간 평균 풍속 자료들 중에서 공사가 진행되는 주간 시간(07 ~ 18 KST) 동안의 평균 풍속(3.42 m s^–1)을 사용하였다. 또한, 16방위의 유입류 풍향에 대한 수치 실험을 수행하였다. 중립 대기를 가정하여 초기 및 경계조건으로 사용한 바람(U, V, W), 난류운동에너지(k), 난류운동에너지 소멸율(ε의 연직 분포는 다음과 같다(Castro an Apsley, 1997).

Fig. 2. Computational configurations for the target area (a) before and (b) after the construction of the wind fence. The areas in orange represent the construction site.

\(\mathrm{u}(\mathrm{z})=\frac{u^{*}}{\mathrm{~K}} \ln \left(\frac{z}{z_{0}}\right) \cos \theta\)       (1)

\(\mathrm{v}(\mathrm{z})=\frac{u^{*}}{\mathrm{~K}} \ln \left(\frac{z}{z_{0}}\right) \sin \theta\)       (2)

\(\mathrm{W}(\mathrm{z})=0\)      (3)

\(\mathrm{k}(\mathrm{z})=\frac{u_{*}^{2}}{c_{\mu}^{1 / 2}}\left(1-\frac{z}{\delta}\right)^{2}\)      (4)

\(\varepsilon(\mathrm{z})=\frac{c_{\mu}^{3 / 4} k^{3 / 2}}{\kappa Z}\)       (5)

여기서 u*, z₀, Κ, δ는 각각 마찰 속도, 거칠기 길이(0.05m), von Karman 상수(0.4), 대기경계층 두께(1,000 m)를의미한다. 먼저, 바람장 계산을 위해 0.5초 시간 간격으로 3,600초 동안 수치 적분을 수행하였다. 대기오염물질 농도 계산을 위하여 먼저 계산한 바람장을 이용하고, 공사 현장 전체를 면오염원으로 가정하여 1초 간격으로 7,200초까지 수치 적분하였다. 대기오염물질은 대기중 화학 반응이 일어나지 않은 비반응성 물질로 가정하였고, 매 격자점에서 100 μg m^-3 s^–1의 비율로 배출된 다고 가정하였다. 공사 중 발생하는 대기오염물질이 주변 지역의 대기오염물질농도에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 공사 현장 이외의 지역에서는 대기오염물질이 배출되지 않는 것으로 가정하였다. 본 연구에서는 배출량에 대한 의존성을 제거하기 위해 식 (6)과 같이 대기오염물질 농도를 무차원화하여 분석하였다.

\(C_{\text {norm }}=\frac{C U_{\text {ref }} A_{\text {emis }}}{Q}\)       (6)

여기서, C, U_ref, A_emis, Q는 각각 격자점에서의 농도, 참고고도(70 m)에서의 풍속, 배출 면적, 배출율을 의미한다.

3. 결과 및 분석

1) 기상 조건 분석

Figure 3은 부산 ASOS (ASOS 159) 지점에서 2008년 1월부터 2017년 12월동안 관측한 자료 중에서 공사가 진행되는 주간 시간대(07~18 KST)의 1시간 평균 풍향과 풍속을 이용하여 분석한 바람장미와 시계열을 나타낸다. 바람장미를 분석한 결과, 최근 10년동안 부산ASOS 지점에서는 북동풍(11.7%)과 남남서풍(10.87%)의 빈도가 가장 높게 나타났으며, 남동풍(3.04%)과 남남 동풍(1.66%)의 빈도가 가장 낮게 나타났다. 전체 기간 동안의 평균 풍속은 3.42 m s^–1이다. 또한, 전체 기간 동안의 연 평균 풍속을 분석한 결과, 최대 풍속은 2013년의 3.68 m s^–1이고, 최소 풍속은 2016년의 3.32 m s^–1로 연평균 풍속의 큰 변동성이 나타나지 않았다(Fig. 3(b)).

Fig. 3. (a) Wind rose and (b) quartile plot of the annual mean wind speeds based on the 1-hr wind speeds and directions observed during the daytime (07~18 KST) for 10 years at the Busan ASOS (159).

2) 상세 흐름장 및 농도장 분석

방풍벽 설치가 주변 지역 흐름과 확산에 미치는 영향 변화를 상세하게 분석하기 위하여, 16방위 유입류 풍향에 대하여 수치 모의를 수행하였다. 그리고 높이가 다른 두 가지의 방풍벽(5 m, 10 m)을 설치한 수치 실험 수행을 통해 방풍벽 높이에 따른 영향을 분석하였다. 방풍벽 설치 전과 비교하였을 때, 5 m와 10 m 높이의 방풍 벽을 설치 후에 공사 지역에서의 16방위 평균 풍속은 각각 11.3%와 27.8% 감소하였다. 특히, 북풍계열의 유입류에 대하여 풍속 저감 효과가 상대적으로 더 크게 나타났다(Fig. 4(a)). 대기오염물질 농도를 분석한 결과, 방풍벽 설치 전에는 16방위 유입류에 대한 평균 농도가 공사현장과 감천초등학교에서 각각 17.7과 9.1이 나타났다. 5 m 높이의 방풍벽을 설치한 후에는 16 방위 유입류에 대한 평균 농도가 공사 현장에서는 2.8% 증가한 반면, 감천초등학교에서는 3.3% 감소하였다. 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 후에는 16 방위 유입류에 대한 평균 농도가 공사 현장에서는 15.8% 증가하였고 감천초등학교에서는 14.3% 감소하는 것으로 나타났다. 전반적으로 5 m 높이의 방풍벽을 설치하였을 때보다 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우에 풍속 저감 효과가 크게 나타났고, 농도변화가 크게 나타났다(Fig. 4). 관측 풍향 빈도가 높게 나타나고 공사 지역에서의 대기오염물질 확산에 대하여 영향이 클 것으로 판단되는 두 풍향(북동풍과 남남서풍)에 대하여 흐름장과 농도장에 대한 상세 분석을 수행하였다.

Fig. 4. The ratios of (a) the wind speeds and (b) the nondimensionalized concentrations averaged over the construction siteafter the construction for 16 inflow directions.

(1) 북동풍(45°)이 부는 경우

방풍벽 설치 전의 경우, 공사 지역 북동쪽에 위치한 천마산으로부터 내려오는 흐름으로 인해 공사 지역에는 주로 하강류가 나타나고, 골짜기에 해당하는 곳에 위치하는 공사 지역에서는 산사면에 비해 흐름이 비교적 강하게 나타난다. 공사 지역의 중앙에 위치하는 감천초등학교에서는 북풍계열의 흐름이 나타났고, 공사 지역의 서쪽에 위치하는 공장 주변에서는 건물에 의한 박리류로 인해 주변과 비교하여 풍속이 강하게 나타났으며, 공사 지역 남쪽에 위치한 장군산에서는 상승류가 나타 났다(Fig. 5(a)). 농도장을 분석한 결과, 공사 지역의 농도 분포는 유입 흐름의 지배적인 영향을 받아 남서쪽으로 확산되었다(Fig. 5(b)). 공사 지역 내에서의 평균 농도는 17.8로 나타났고, 최고 농도는 70.7이다. 감천초등학교는 공사 지역 풍하측에 위치하여 확산의 영향권에 위치 하지만, 비교적 강한 풍속이 유지되면서 비교적 낮은 평균 농도(6.1)가 나타났다(Fig. 6(a)). 5 m와 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우, 공사 지역의 평균 풍속은 방풍벽이 없는 경우에 비해 각각 12.6%와 28.2% 감소하였다. 공사 지역의 서쪽 경계에 위치한 방풍벽의 풍하측(ⓐ 영역)과 남동쪽 경계(ⓑ 영역)에서 풍속감소가 크게 나타났고, 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우 풍속 감소 영역이 더 넓게 나타났다(Fig. 5(c), Fig. 5(e)). 또한, 5 m와 10 m 높이의 방풍벽 설치 후, 공사 지역 내의 평균 농도는 각각 6.2%와 22.5%가 증가하였다. 이는 방풍벽에 의한 풍속 저감으로 인하여, 흐름이 약화되어 공사지역 내에서 대기오염물질이 확산되지 못하고 체류하면서 농도의 증가 나타나는 것으로 분석되었다(Fig. 5(d), Fig.5(f)). 주목할만한 사실은 5 m와 10 m 높이의 방풍벽 설치 후, 감천초등학교에서의 평균 농도는 각각 14.8%, 26.3%가 감소하였다는 것이다. 이는 공사 지역으로부터 확산되는 대기오염물질이 방풍벽에 가로막혀 상승 하였다가 남쪽에 장군산 부근에서 하강하는 패턴이 형성되기 때문이다(Fig. 6).

Fig. 5. (a) Distribution of the horizontal wind vectors and vertical wind components and (b) contours of the nondimensionalized concentrations near the surface (z 2.5 m) in the northeasterly case with no wind fence. Middle and lower panels indicate the difference in wind speed [(c) and (e)] and nondimensionalized concentration [(d) and (f)] in the 5-m and 10-m wind fence cases

Fig. 6. Streamlines and contours of the nondimensionalized concentration at x = 675 m (a)before and (b) after the construction of the 10-m wind fence, and (c) the difference of the nondimensionalized concentration after and before the construction for the northeasterly. White squares in (a), (b), and (c) represent Gamcheon elementary school. Gray squares in (b) and (c) represent wind fences.

(2) 남남서풍(202.5°)이 부는 경우

남남서풍이 부는 경우, 북동풍의 경우와 마찬가지로 지형에 의한 흐름 변화가 크게 나타났다(Fig. 7(a)). 방풍벽 설치 전의 경우, 남서쪽에 위치한 바다로부터 불어 오는 흐름은 지표 마찰에 의한 풍속 감소 없이 육지로 불어 들어온다. 공사 지역 남쪽에 위치한 장군산에 의해 풍하측에 재순환영역이 형성되는데, 공사 지역이 재순환영역에 포함되면서, 남쪽에 위치한 공사 지역에서는 유입류 풍향과 반대의 흐름이 나타난다(Fig. 7(a), Fig.8(a)). 또한, 대상 지역 북쪽과 북동쪽에서는 산사면을 따라 상승 기류가 나타남을 볼 수 있다(Fig. 7a). 농도장을 분석한 결과, 공사 지역 남쪽(ⓒ 영역)은 재순환영역에 포함되면서, 지면 근처의 약한 북동풍 계열 흐름에 의해 대기오염물질이 정체되면서 높은 농도가 나타났다 (Fig. 7(a), Fig. 7b)). 공사 지역 북쪽에서는 유입류와 유사한 풍향이 나타나면서 대기오염물질이 북쪽으로의 확산이 나타났다(Fig. 7(b)). 방풍벽 설치 전, 공사 지역에서 대기오염물질의 평균 농도와 최대 농도는 각각 19.6과 68.2이고 감천초등학교의 평균 농도는 5.7이다. 방풍 벽을 설치한 경우, 북동풍의 경우와 마찬가지로 방풍벽 부근에서 풍속 감소가 뚜렷하게 나타났고, 공사 지역에서 평균 풍속은 방풍벽 설치 전과 비교하였을 때 각각 14.5%(5 m 방풍벽)와 24.2%(10 m 방풍벽)가 감소하였다. 또한, 방풍벽 높이가 높을수록 공사 지역 내부에서 풍속이 감소한 영역이 넓게 나타났다(Fig. 7(c), Fig. 7(e)).5 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우, 공사 지역 내의 평균 농도는0.01% 감소하였고 감천초등학교의 평균 농도는 5.3% 감소하였다. 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우, 공사 지역 내의 평균 농도는 2.6% 증가하였으나, 감천 초등학교의 평균 농도는 10.5% 감소하였다. 일부 영역에 서는 방풍벽에 가로막혀 상승한 흐름에 의해 대기오염 물질이 감천초등학교 영역으로 확산되어 방풍벽 건설 전보다 농도가 높게 나타났다(Fig. 8). 남남서풍의 경우, 앞서 분석한 북동풍 실험과 비교하였을 때, 지형에 의한 흐름 특성이 크게 나타나면서 방풍벽 설치에 의한 공사 지역과 주변 지역의 지표 흐름 변화가 상대적으로 작았고 이에 따라 공사 지역 내와 주변 지역에서의 농도 변화도 상대적으로 작게 나타난 것으로 분석된다(Fig.7(d), Fig. 7(f)).

Fig. 7. The same as in Fig. 5 except for the south-southwesterly

Fig. 8. Streamlines and contours of the nondimensionalized concentration at x = 735 m (a)before and (b) after the construction of the 10-m wind fence, and (c) the difference of the nondimensionalized concentration after and before the construction for the south-southwesterly. White squares in (a), (b), and (c) represent Gamcheon elementary school. Gray squares in (b) and (c) represent wind fences.

(3) 풍향 발생 빈도에 따른 16 방위 평균 농도 분포

관측 자료를 이용하여 대상 지역의 풍계 특성을 반영한 농도 확산 분포를 조사하기 위해 풍향 빈도를 고려한 가중 평균 농도를 분석하였다. Figure 9는 16 방위 풍향에 대한 각각의 대기오염물질 확산 모의 결과와 부산 ASOS 지점에서 관측된 풍향 발생 빈도를 고려하여 가중 평균한 지표농도 분포를 나타낸다. 풍향 발생 빈도를 고려한 가중 평균 지표 농도 산출식은 식 (7)과 같다.

Fig. 9. Contours of(a)the nondimensionalized concentration averaged for 16 inflow directions and its difference between the (b) 5-m, (c) 10-m wind fence cases and the no wind fence case.

\(\sum_{n=1}^{16}\left(C_{n} \times w d_{n}\right) \div 100\)       (7)

여기서 C_n은 16방위에 대하여 모의된각 풍향별 대기 오염물질의 무차원 농도, wd_n은 관측된 16방위 풍향별 발생 빈도(%)를 나타낸다.

방풍벽 설치 전, 공사 지역에서 대기오염물질의 농도 분포가 높게 나타나고, 공사 지역으로부터 거리가 멀어 짐에 따라 대기오염물질의 농도가 감소하는 것을 볼 수있다. 관측자료를 이용한 바람 장미도(Fig. 3(a))에서 볼 수 있듯이, 대상지역에서 남서풍 계열과 북동풍 계열의 바람에 대하여, 높은 빈도가 나타나므로 두 풍향의 풍하 방향에 해당하는 북동과 남서 방향으로의 확산이 우세하게 나타난다(Fig. 9(a)). 공사 지역과 감천 초등학교에서의 풍향 발생 빈도를 고려한 가중 평균 농도(z=2.5 m)는 각각 17.3과 11.3으로 나타났다. 5 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우, 방풍벽 설치 전에 비하여, 공사 지역과 감천 초등학교에서의 농도가 각각 3.4% 증가, 3.5% 감소하였고(Fig. 9(b)), 10 m 높이의 방풍벽을 설치한 경우에는 농도가 각각 17.9% 증가, 30.6% 감소하였다(Fig.9(c)). 방풍벽의 설치에 따른 공사 지역에서의 확산 특성을 분석한 결과, 방풍벽 설치 전과 비교하여, 방풍벽을 설치한 후에 대기오염물질의 확산특성은 유입되는 풍향에 대한 의존도가 낮아졌고, 방풍벽 내부에서의 대기 오염물질 농도는 증가하였으며, 방풍벽 외부에서의 대기오염물질 농도는 감소하는 경향이 나타났다.

4. 요약 및 결론

본 연구에서는 전산유체역학 모델을 사용하여 부산 광역시 감천동에 위치한 주택 재개발 지역을 대상으로 공사 지역에 설치한 방풍벽이 대기오염물질 확산에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여, 대상 지역에 가장 인접한 기상관측소인 부산 ASOS에서 10년 동안 관측한 지상 바람 자료(2008년 1월 ~ 2017년 12월)를 사용하였다. 이 중에서 공사가 진행되는 주간(07 ~ 18 KST) 자료를 이용하여 바람 장미 분석을 수행하였고, 수치 모의 실험의 초기 및 경계 조건으로 사용하였다. 또한, 방풍벽 설치가 공사장 주변 지역의 대기 름과 대기오염 물질 확산에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 16 방위 유입류에 대해 방풍벽 설치 전과 5 m, 10 m 높이의 방풍 벽을 설치한 후에 대한 수치 실험을 수행하였다. 방풍벽 설치 전에는 공사 지역에서 발생한 대기오염물질이 유입류에 의해 풍하측으로 수송되었다. 공사 지역 중앙에 위치한 감천초등학교는 주변 공사 지역에 둘러 쌓여져 있어 대부분의 유입류 풍향에서 대기오염물질 확산 영향 영역에 포함되었다. 방풍벽을 설치한 후에는 흐름이 방풍벽에 가로막혀 풍속이 감소하였고, 이로 인해, 공사 지역에서 배출되는 대기오염물질 농도가 공사 지역 내부에서는 증가하고 방풍벽 외부에서는 감소하였다. 유입되는 풍향에 따른 차이는 존재하였으나, 방풍벽 설치 후, 공사 지역 내부의 대기오염물질 농도가 최대 261.1%(동북동풍) 증가하였고, 감천초등학교의 농도는 최대 61.2%(북동풍) 감소하였다. 본 연구를 통해 공사 지역에서 설치한 방풍은 공사장에서 발생하는 비산 먼지와 같은 대기오염물질의 영향을 저감할 수 있음을 확인하였다. 또한, 방풍벽 높이에 따라 공사장 주변 지역의 흐름과 확산에 미치는 영향 범위가 다르게 나타남을 확인하였다. 공사장 주변에 방풍벽을 설치함으로써 공사장에서 발생하는 대기오염물질 확산을 제어하여 교육시설 및 보호시설에 대한 피해를 감소할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 수치 모델을 이용한 사전 평가를 통해서 공사장 내부 및 외부에 대기오염물질의 농도가 높게 나타날 것으로 예상되는 지점을 대상으로 비산 방지 설비를 설치함으로써 보다 효과적인 방진 대책을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.