최근 들어 인체에 무해하고 대기 중에서 화학반응을 일으키지 않는 추적기체를 이용한 확산실험을 통해 기존의 대기오염 확산모델 등에 대한 평가 및 개선이 많이 이루어지고 있으며, 특정 지형을 대상으로 한 확산실험도 종종 이루어지고 있다. 도시지역에서의 오염물질의 이동과 확산은 오염물질의 농도뿐만 아니라 인근 도시에까지 영향을 미치게 되므로 매우 중요한 과정이다. (중략)
도시지역에서의 오염물질의 이동과 확산은 오염물질의 농도뿐만 아니라 인근 도시에까지 영향을 미치게 되므로 매우 중요하다. 이에 최근 들어 인체에 무해하고 대기 중에서 화학반응을 일으키지 않는 추적기체를 이용한 확산실험을 통해 기존의 대기오염 확산모델 등에 대한 평가 및 개선이 많이 이루어지고 있으며, 특정 지형을 대상으로 한 확산실험도 종종 이루어지고 있다. (중략)
ISC3는 EPA가 권장하는 가우시안 대기확산 모델로서 일반적으로 공장 배출원으로 인한 일정 기간동안의 대기확산농도와 범위를 예측하기 위하여 사용되어진다. ISC3 모델은 다양한 점오염원, 면오염원, 등을 취급할 수 있을 뿐 아니라 building wake와 down wash 그리고 거리의 함수로써 final plum rise를 옵션으로 사용할 수 있고 단순지형이나 복합지형의 고려가 가능하다. ISC3 모델은 단순지형 장기모델인 ISCLT3와 복합지형 단기모델인 ISCST3가 있으며 모델의 수행에 있어 약간의 차이점이 있다. (중략)
가우시안 플륨모델(Gaussian plume model)을 사용한 대기확산의 예측에서 확산계수는 결과에 중요한 영향을 미치는 변수이다. 확산계수의 평가방법은 다양하며, 본 연구에서는 미국 원자력규제위원회(U. S. NRC) 권고 규제지침, 캐나다 원자력안전위원회(CNSC) 권고 규제지침, 확률론적 사고결말해석코드 MACCS와 MACCS2에서 권고 또는 적용하는 방법을 고찰하였다. U. S. NRC에서 권고하는 부지적합성 평가를 위한 가상사고시 대기확산모델을 기반으로 확산계수의 평가방법이 대기확산인자에 미치는 영향을 분석하였다. 확산계수는 Pasquill-Gifford 곡선을 기반으로 각기 다른 연구자들에 의해 얻어진 곡선의 피팅식(curve fitting equations)을 적용 또는 권고하고 있음을 확인하였다. 수평확산계수는 모든 규제지침과 코드에서 플륨의 사행효과를 반영하여 보정하고 있으나 그 적용 방법에 있어서는 차이를 나타냈다. 수직확산계수는 U. S. NRC 권고 규제지침을 제외하고 표면거칠기를 반영하여 보정하고 있다. 특정 표면거칠기에 대해 확산계수의 적용방법에 따라 대기확산인자는 최대 약 4배의 차이를 나타냈다. 표면거칠기는 대기확산인자에 중요한 영향을 나타냈으며, 동일 적용방법에 대해 표면거칠기에 따라 대기확산인자는 약 2~3배의 차이를 나타냈다.
현재 영광원전에서 정상운전중 기체 방사성물질의 대기확산 평가를 위해 XOQ_DW 코드가 이용되고 있다. 이 코드는 기본적으로 XOQDOQ 코드에 근거하여 개발되었으며, 정상운전 및 사고시 피폭평가를 수행하기 위하여, 사고시 대기확산을 평가하는 방법이 첨가되어야 한다. 사고시 대기확산을 평가하기 위해서 USNRC Reg. Guide 1.145에 기초하여 개발된 PAVAN 코드에 근거하여 가상 사고시 대기확산 코드인 XOQAR 코드가 개발되었다. 이 코드는 XOQ_DW 코드와의 인터페이스를 통하여 XOQ_DW 코드의 입력인 지형 모델 그리고 XOQ_DW 코드의 출력인 연평균 대기확산인자가 본 코드의 입력으로 이용되었다. 본 코드를 이용하여 제한구역경계와 저인구지대 경계에서 대기확산인자 값이 바다방향을 제외한 최대값은 각각 $1.33{\times}10^{-4}$와 $7.66{\times}10^{-6}$ sec/$m^3$이었다. 본 코드의 개발을 통하여 영광원전에서 정상운전 및 사고시 대기확산을 평가할 수 있는 코드 시스템을 갖추게 되었다. 또한 개발된 코드는 산악이 많은 우리나라 다른 발전소에 적용하기 위해 산악지형 입력변경을 통하여 적절히 사용될 수 있을 것이다.
복잡한 구조를 갖고 시간에 따라서 변하는 바람장내에서 공장굴뚝과 같은 점오염원에서 배출되는 오염물질의 확산을 계산하기 위해서 라그란지안 입자확산모텔(Lagrangian Particle Dispersion Model, LPDM)을 사용하는 것이 최근의 연구 동향이다. 구윤서(1999a, 1999b)는 중립 및 안정한 대기조건에서 바람장 계산시 비평형 2.5 난류모델을 이용한 LPDM을 개발하여 복잡한 대기흐름내 확산현상을 보다 정확히 모사할 수 있는 LPDM을 제시하였다. (중략)
우리나라 원전이 위치하고 있는 해안지역에서 빈번히 발생하는 해륙풍 둥과 같은 국지순환을 고려할 수 있는 삼차원 라그랑지 입자확산모델을 개발하였다. 개발된 모델을 이용하여 월성원전 부지를 대상으로 봄철 약한 북풍이 부는 밝은 날에 대해 방사성 물질의 대기확산을 모델링하였다. 모델링 결과를 통해 해륙풍에 의한 방사성 입자의 시ㆍ공간적 분포와 일주기적 확산 양태를 규명하고, 해륙풍의 풍향변화에 의한 방사성 입자의 재순환의 중요성을 확인하였다.
원자력시설의 비상사태시 대기중으로 방출된 방사성 물질로부터 주변 주민 및 환경이 받는 영향을 신속·정확하게 평가하고 그 피해를 최소화하기 위해 실시간 방사선 피폭해석 시스템을 개발하였다. 수립된 대기 확산모델의 검증 및 정확도 향상을 위하여 야외 확산실험이 수행되었다. 대기 확산모델의 계산결과와 실험을 통하여 관측된 추적자 가스의 농도 분포를 상호 비교한 바 어느 정도 일치하고 있었다. 그러나 일부 경우에서는 관측된 농도값과 계산된 농도값이 차이를 보이고 있는데, 이는 실험 대상 지역에서 충분한 기상 관측을 수행하지 못하여 시간에 따른 풍속의 변화를 확산모델에 자세히 반영하지 못하였기 때문이었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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