한국 환경부가 지원하는 대기오염확산모델 SKYi는 통합환경관리의 일환으로서 대기오염배출규제강화와 미래 대기질의 예측뿐만 아니라 환경관리의 입법적인 수행을 목적으로 개발 중에 있다. SKYi는 기상과 배출 그리고 지형에 대한 전처리과정의 서브프로그램과 연결되는데, 본 연구는 기상전처리과정의 모듈 SKYME 개발에 중점을 둔다. 이는 기상전처리모듈에서 산출된 혼합고도와 같은 기상인자가 대기오염확산의 물리적인 특성으로서 효율적인 대기오염농도예측에 중요한 역할을 하기 때문이다. (중략)
본 연구에서는 하천에 유입되는 오염물질 중 대부분을 차지하는 비보존성 오염물질의 확산거동을 예측하기 위해 2차원 수심평균된 이송분산방정식에 유한요소모형을 적용하였다. 수치모형 구성을 위해 Galerkin법을 이용한 가중잔차법을 사용하였으며, 복잡한 하천경계를 보다 정확히 재현할 수 있도록 삼각 및 사각요소망의 혼용이 가능하도록 하였다. 모의대상 수질인자는 BOD, DO, 질소화합물, 인화합물, 수온, pH 및 대장균군수이며, 이 가운데 BOD와 DO는 상호 쌍을 이루는 방정식을 풀어야 하는 특수한 형태이므로 별도로 취급하였다. 순간주입 및 연속주입에 의한 비보존성 오염물질의 확산거동을 모의하였으며, 시간에 따른 민감도를 분석하기 위해 보존성 오염물질의 확산거동과 비교하였다. 해석해를 이용해 순간주입된 오염물질의 오염운을 구하는 식을 유도하고 해석해와 본 연구에서 개발한 수치모형에 의한 수치해를 비교하였다.
갈수기를 포함한 자연하천에서의 오염물질의 확산 및 이동 거동을 정확하게 예측하기 위하여 하천수로의 존재하는 저장대의 영향과 저장대에서의 오염물질의 저장 및 재방출 과정을 보다 정확하게 설명할 수 있는 수학적 모형을 개발하였다. 수학적 모형은 수치해석적인 방법에 의해 해를 구하고, 실험자료를 통해 검증하였다. 저장대에서의 오염물질의 저장과정을 설명하기 위한 두 개의 서로 다른 저장과정 부모형을 결합시킨 모형의 모의결과, 두 모형의 정확도에 있어서는 서로 대등하지만, 저장-확산 모형이 저장-교환 모형보다 저장 및 교환과정을 물리적으로 더욱 정확하게 표현할 수 있음이 밝혀졌다. 본 연구에서 개발된 저장-교환모형과 저장-확산 모형은 자연 하천으로 방류된 오염물질의 확산 및 혼합특성을 예측하는 모형으로서 종래의 1차원 확산모형에 비해 월등히 개선된 모형으로 판단된다.
연안지역의 개발 및 이용으로 오염물질의 발생량이 증가하게 될 뿐 아니라, 발생된 오염물질은 인근 하천 및 해역에 의한 방류 등으로 연안해역의 환경을 오염시키고 있다(통상산업부 등, 1996). 연안에서 발생하는 오염물질의 하천유입, 해양방류 및 해상투기 또는 오염물질 유출사고가 연안환경에 미치는 장ㆍ단기적인 영향을 파악하기 위해서는 대상해역의 흐름을 고려한 오염물질의 이송ㆍ확산을 적절하게 예측하여야 한다(National Research Council, 1994). (중략)
본 연구는 수리모형 실험을 통하여 지류로부터 유입 된 오염원이 합류후에 여하히 의석확산하는 가에 대하여 규명하였다. 본류와 지류의 유량을 변화시키면서 정성적인 확산경향, 유황, 유속, 수리적인 특성을 관찰하였다. 희석확산의 결과는 오염원으로부터의 거리 및 오염의 진행시간에도 많은 영향을 받으나 무엇보다도 그 지점의 유체의 유속이 빠를수록 그리고 유량비가 클수록 오염물질의 희석확산의 효과는 크게 나타났다. 또한, 유속이 커질수록 종방향의 확산속도는 상대적으로 증가하고 횡방향의 확산속도는 감소된다. 이는 속도 분포에 의한 확산이 커지기 때문인 것으로 사료된다.
산업이 발달함에 따라 대기 환경의 중요성이 강조되면서 대기 확산 모델을 이용하여 오염물질의 영향을 파악하는 일이 많아졌다. 그러나 대기 확산 모델은 수치계산으로 나온 값으로 자연현상의 모든 영향을 파악하기 어렵다는 한계점을 가지고 있다. 이러한 대기 확산 모델이 자연현상을 어느 정도 반영하는가를 평가하기 위해서는 추적자 물질을 이용하여 대기 오염물질의 확산 농도를 측정한 실측자료를 통하여 기존 모델을 평가하고 개선하는 것이 일반적인 방법이다. (중략)
도시화가 발달하면서 변화한 토지이용에 따른 대기오염확산의 정도를 분석하기 위하여 도시화가 되기 이전의 1963년과 도시화가 발달한 2002년을 대상으로 선정하였다. 각 두 해의 여름 중에 가장 쾌청한 하루를 대상으로 기상조건들을 분석하여 대기오염확산의 정도를 비교해 본 결과, 1963년과 2002년의 확산의 범위는 비슷했다. 농도값에 있어서는 1963년의 평균농도 값이 2002년 평균농도 값보다 1.2배 정도 더 컸으며, 최대농도는 2002년의 최대 농도 값이 1963년의 최대농도 값보다 $1.1{\sim}1.5$배 정도 더 크게 산출되었다. 이는 수평 확산에 있어서는 1963년과 2002년 사이에 큰 차이가 없으나, 도시화의 발달에 따른 토지이용변화로 인해 도시 내 대기 상태가 변화하여 연직확산의 차이가 생긴 이유 때문인 것으로 유추된다.
Sillicon Wafer는 순도 99.9999999%의 단결정 규소를 사용하여 만들어진다. 웨이퍼의 표면은 결함이나 오염이 없어야 하고 회로의 정밀도에 영향을 미치기 때문에 고도의 평탄도와 정밀도를 요구한다. 특히 실리콘의 순도는 효율성에 영향을 주는 주요 원인으로 금속의 오염은 실리콘 웨이퍼의 수명을 단축시켜 효율성을 떨어뜨린다. 표면에 흡착된 구리와 니켈은 Silicon 오염의 주요인 중 하나로 알려져 있다. 이 연구는 Silicon Wafer 표면에 흡착된 구리가 내부로 확산되는 메커니즘을 규명하는 것을 목표로 한다. 표면에 구리가 흡착된 상태는 AES 및 LEED로 관찰하였다. 표면에 흡착된 구리의 표면(수평)및 내부(수직)확산은 SIMS를 이용하여 연구하였다.
대기오염이 심화됨에 따라 미치는 영향에 대한 관심이 날로 증가하고 있고, 이러한 영향은 대기확산모델을 이용하여 예측하고 있다. 현재 우리나라에서 주로 사용되는 ISCST3는 우수한 모델이나 지형적 조건의 반영이 취약하다는 단점을 가지고 있다. 그래서 복잡지형인 우리나라의 경우에는 좀 더 정확한 예측을 하기에 아쉬운 감이 있다. 이러한 ISCST3의 단점을 보완하여 개발된 AERMOD는 ISCST3보다 지형적 조건의 반영이 탁월하여 본 연구의 대상지역의 경우처럼 높은 산이 자리하고 있는 지역에서 대기오염의 확산을 잘 예측할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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