• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권6호
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• pp.173-180
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• 2019

유류탱크 화재는 화재진압이 쉽지 않다. 미국, 일본, 싱가포르 등의 국가에서는 오랜 시행착오 끝에 대형 유류저장탱크의 전면화재에 대응하기 위한 대용량의 포방사 시스템을 도입하였다. 본 연구에서는 American Petroleum Institute (API), National Fire Protection Association (NFPA), British Standard European Norm (BS EN)의 관련 기준과 일본의 법령 등을 바탕으로 대용량 포방사에 대한 기준과 방법 등을 연구하였고, 모형탱크 전면화재 진압 비교실험을 통해 대용량 포방사의 성능을 확인하였다. 그 결과 소용량의 노즐 여러 개를 사용하는 것보다 대용량의 노즐 하나를 사용하는 대용량 포방사가 화재진압 성능이 더 우수 하였고, 노즐의 배치를 달리하여 서로 다른 방향에서 방사하는 것보다 동일한 방향에서 집중 방사하는 것이 더욱 효과적이었다. 결국 대용량포방사시스템의 국내도입 필요성을 확인하였다. 그러나 대용량포방사시스템의 운용은 현장 여건에 따라서는 매우 제한적일 수밖에 없다. 따라서 시스템을 최대한 경량화 되고 이동이 쉬운 것으로 도입하여야 한다. 또한 주요 탱크별로 운영계획을 수립하면서 대구경 소방호스의 장거리 설치문제, 소방활동 공간의 협소문제 등 파악되는 장애요인을 현장 여건에 따라 해결해 나가는 것이 현실적 방안으로 보인다.

• 대기
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• 제24권3호
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• pp.331-341
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• 2014

In this study, the effects of building-roof cooling on scalar dispersion in three-dimensional street canyons are investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model. For this, surface temperature of building roof is systematically changed and non-reactive pollutants are released from street bottom in urban street canyons with the aspect ratio of 1. The characteristics of flow, air temperature, and non-reactive pollutant dispersion in the control experiment are analyzed first. Then, the effects of building-roof cooling are investigated by comparing the results with those in the control experiment. In the control experiment, a portal vortex which is a secondary flow induced by ambient air flow is formed in each street canyon. Averaged air temperature is higher inside the street canyon than in both sides of the street canyon, because warmer air is coming into the street canyon from the roof level. However, air temperature near the street bottom is lower inside the street canyon due to the inflow of cooler air from both sides of the street canyon. As building-roof temperature decreases, wind speed at the roof level increases and portal vortex becomes intensified (that is, downdraft, reverse flow, and updraft becomes stronger). Building-roof cooling contributes to the reduction of average concentration of the non-reactive pollutants and average air temperature in the street canyon. The results imply that building-roof cooling has positive effects on improvement of thermal environment and air quality in urban areas.

• 한국지구과학회지
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• 제39권5호
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• pp.403-418
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• 2018

This study conducted synoptic and mesoscale analyses to understand the cause of Japan Tsukuba tornado development, which occurred at 0340 UTC 6 May 2012. Prior to the tornado occurrence, there was a circular jet stream over Japan, and the surface was moist due to overnight precipitation. The circular jet stream brought cold and dry air to the upper-level atmosphere which let strong solar radiation heat the ground with clearing of sky cover. A tornadic supercell developed in the area of potentially unstable atmosphere. Sounding data at Tateno showed a capping inversion at 900 hPa at 0000 UTC 6 May. Strong insolation in early morning hours and removal of the inversion instigated vigorous updraft with rotation due to vertical shear in the upper-level atmosphere. This caused multiple tornadoes to occur from 0220 to 0340 UTC 6 May 2012. When comparing Tateno's climatological temperature and dew-point temperature profile on the day of event, the mid-level atmosphere was moister than typical sounding in the region. This study showed that tornado development in Tsukuba was caused by a combination of (a) topography and potential vorticity anomaly, which increased vorticity over the Kanto Plain; (b) vertical shear, which produced horizontal vortex line; and c) thermal instability, which triggered supercell and tilted the vortex line in the vertical.

• 문화기술의 융합
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• 제8권3호
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• pp.493-499
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• 2022

본 논문은 제주도의 화산이 폭발 시에 얼마만한 속도로 폭발했으며, 폭발 후에 생기는 튜물러스와 한라산 중턱에서 폭발된 현무암이 바다까지 밀려온 결과를 보고한다. 현무암 지하 마그마가 약 절대온도 1000K로 지상의 중성대를 뚫고 1950m 상공에서 절대온도 1200K로 폭발하면서 나올 때의 속도에 대해 분석했다. 부력(浮力)에 의한 화염 기둥의 열기류인 Plume 화산 폭발로 인한 주변의 공기보다 연소가스의 밀도가 작아져 부력이 발생하고 상승 기류가 형성된다. 화염 기둥은 연속, 간헐, 부력 화염 영역으로 분류된다. 한라산(1950m) 화염 기둥의 속도는 상승한 최고점에서 낙하함으로 위치에너지가 운동에너지로 변환되어 유체흐름에 의해 이 두 식을 같게 놓아 풀면 화산 폭발 속도87.5m/s를 얻었다. 이때 마그마의 밀도는 온도에 반비례한다. 거문오름(456m)은 폭발 속도는 42.6m/s로 계산했다.

• 한국환경과학회지
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• 제33권1호
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• pp.43-57
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• 2024

The possible experimental time for cloud seeding was analyzed in South Korea. Rain gauge and radar precipitation data collected from September 2017 to August 2022 in from the three main target stations of cloud seeding experimentation (Daegwallyeong, Seoul, and Boryeong) were analyzed. In this study, the assumption that rainfall and cloud enhancement originating from the atmospheric updraft is a necessary condition for the cloud seeding experiment was applied. First, monthly and seasonal means of the precipitation duration and frequency were analyzed and cloud seeding experiments performed in the past were also reanalyzed. Results of analysis indicated that the experiments were possible during a monthly average of 7,025 minutes (117 times) in Daegwallyeong, 4,849 minutes (81 times) in Seoul, and 5,558 minutes (93 times) in Boryeong, if experimental limitations such as the insufficient availability of aircraft is not considered. The seasonal average results showed that the possible experimental time is the highest in summer at all three stations, which seems to be owing to the highest precipitable water in this period. Using the radar-converted precipitation data, the cloud seeding experiments were shown to be possible for 970-1,406 hours (11-16%) per year in these three regions in South Korea. This long possible experimental time suggests that longer duration, more than the previous period of 1 hour, cloud seeding experiments are available, and can contribute to achieving a large accumulated amount of enhanced rainfall.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_1호
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• pp.679-692
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• 2020

본 연구에서는 CFD 모델을 WRF-Chem 모델과 결합(WRF-CFD 모델)하였고, 서울 영등포구에 소재한 건물 밀집 지역에서 흐름과 일산화탄소(carbon monoxide, CO) 분포 특성을 조사하였다. 이를 위하여, 자동기상관측소에서 측정한 풍속, 풍향과 도시대기측정소에서 측정한 CO 농도를 이용하여 수치 모의 결과를 검증하였다. AWS 510 지점에서는 남풍과 남서풍 계열 바람이 측정되었고, 야간 시간 보다는 주간 시간에 높은 풍속이 측정되었다. WRF-Chem 모델은 주로 동남동풍에서 서남서풍 계열의 바람을 수치 모의하였고, 측정 풍속을 과대 모의하였다. WRF-CFD 모델이 수치 모의한 풍향은 WRF-Chem 모델 풍향에 대한 의존도가 높았고, 측정 풍속을 상대적으로 잘 수치 모의하였다. 통계적 검증 지수에 대한 목표 값과 추천 범위를 고려하였을 때, WRF-CFD 모델이 WRF-Chem 모델에 비해 측정 풍속을 통계적으로 더 현실적으로 수치 모의하였다. WRF-Chem 모델은 측정 CO 농도를 크게 과소 모의하였고, WRF-CFD 모델은 CO 농도 예측을 개선하였다. 통계적 검증 결과를 종합한 결과, WRF-CFD 모델은 도시 지역에 복잡하게 분포한 건물과 이동 오염원을 고려함으로써 CO 농도 예측 성능을 개선하였다. 5월 22일 04시에는 AQMS가 위치한 지역에는 하강류가 존재하고, 상층으로부터 비교적 낮은 농도의 CO가 유입되면서 주변 지역에 비해 낮은 농도가 수치 모의되었다. 5월 22일 15시에는 AQMS 측정 지점에 약한 상승류가 형성되었고, 이에 따라 주변보다 다소 높은 CO 농도가 나타났다. WRF-CFD 모델은 상승류에 의해 도로의 이동 오염원으로부터 배출된 CO를 AQMS 측정 고도까지 수송하여, 결과적으로, 측정 CO 농도를 잘 재현한 것으로 판단된다. 5월 22일 18시 사례는 CO 배출량 증가, 상승류 발생 지역 증가, 풍속 증가로 인한 지면 근처의 난류운동에너지 생성 증가에 따른 난류 확산 증가 등으로 인해 전체적으로 높은 CO 농도가 수치 모의되었다. AQMS 지점에서는 하강류가 수치 모의되었지만, 풍상측에 형성된 고농도의 CO 밴드로 인해 WRF-CFD 모델은 측정 CO 농도를 과대 모의하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권4호
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• pp.187-199
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• 2016

이 연구에서는 2014년 6월 10일 일산에서 발생한 용오름에 대해 구름분해모델(CReSS)를 활용하여 재현실험을 수행하고 발생 메커니즘을 분석하였다. 종관적으로는 대기 상층의 한랭하고 건조한 공기가 남하하였으며, 대기 하층에서는 온난하고 습윤한 공기의 이류가 있었다. 이로 인해 대기 상 하층 기온의 큰 차이가 발생하면서 강한 대기 불안정을 야기 시켰다. 19시 20분에 일산 지역에서 스톰이 발달하기 시작하여 10분 만에 최성기에 도달하였다. 재현 실험 결과 이 때 발달한 스톰의 높이는 9 km이었으며, 스톰 후면으로 갈고리 에코(hook echo)가 나타났다. 일산 주변으로 발달한 스톰 내부에서는 활강 기류가 발생하는 것으로 모의 되었다. 모의된 하강기류가 지면에서 발산되어 수평 흐름으로 변하게 되었고, 이 흐름은 스톰의 후면에서 상승류로 전환 되었다. 이 때 후면에서 강한 하강기류가 발생하였는데 이 하강류가 전환된 상승류를 지면까지 끌어내려 지면에서 소용돌이도가 발달하게 되었다. 그 이후 이 소용돌이도가 연직으로 신장되면서 용오름이 모의되었다. 모의된 용오름에서 발달한 저기압성 소용돌이도는 360 m 고도에서 $3{\times}10^{-2}s^{-1}$이었으며, 용오름의 직경은 900 m 고도에서 1 km로 추정되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.395-408
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• 2021

본 연구에서는 GIS와 CFD 모델을 이용하여 풍속과 풍향이 건물 화재에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해, 2020년 10월 8일 울산의 한 아파트에서 발생한 화재 사고에 대한 수치 실험을 수행하였고, 현실적인 기상 조건을 반영하기 위하여 국지기상예보시스템(LDAPS)의 바람과 온위 자료를 초기·경계 자료로 사용하였다. 먼저, 현실적인 경계 조건을 사용하여 두 가지 수치 실험을 수행하였다(규준 실험에서는 건물 화재를 고려하고, 다른 실험에서는 건물 화재를 제외하고는 규준 실험과 동일한 기상 조건 이용). 그런 다음, 규준 실험과 유입 풍속과 방향이 다른 4개의 수치 실험을 추가로 수행하였다. 수치 실험 결과, 발화 지점이 건물 풍상측에 위치할 때에는 화재로 인한 강한 상승 기류가 건물 지붕과 풍하측 지역에 영향을 미쳤다. 또한, 대피층(15층)은 건물 풍상 측 벽면의 화재를 풍하측으로 확산시키는 역할을 했다. 유입 풍속이 약할수록 발화점 주변으로의 화재가 좁게 확산되었지만 건물 위로 화염이 도달하는 고도는 상승했다. 유입 풍향이 반대인 경우, 발화 지점이 풍하측에 위치할 때에는 화염이 건물 풍상 측으로 확산되지 않았다. 본 연구 결과는 풍속과 풍향이 화재가 발생한 건물 주변의 흐름과 온도(화염) 분포에 중요하다는 것을 보여준다.

• 한국농림기상학회지
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• 제24권4호
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• pp.234-243
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• 2022

우리나라에서 우박에 의한 피해는 매년 발생하고 있으며, 특히 농업 분야의 경우 노지 작물과 재배 시설에 치명적인 손실을 입히고 있다. 이러한 우박 피해를 최소화하기 위해 국내 주산지 분포와 작물 생육에 맞춤화 된 우박정보 서비스 시스템의 개발이 필요하다. 그러나 우박의 관측은 다른 기상 변수에 비해 상대적으로 많은 어려움이 따르고 자료도 시공간적으로 불균일성이 크며 산발적이다. 이에 본 연구는 우박정보 서비스 시스템 개발의 일환으로 우박 발생에 대한 시·공간 분포를 파악하기 위해 자연과학적 자료인 기상청 목측자료와 사회과학적 자료인 신문기사 자료를 통합한 우박 관측 DB를 구축하고, 이를 기반으로 우박위험지도를 제작하였다. 이러한 다학제적 우박 자료 융합을 통해 우박 자료의 공백기간과 공백지역에 대해서 보완이 될 수 있었다. 지역별 우박 발생 시기와 빈도 및 크기에 대해 분석한 결과, 최근으로 올수록 크기가 큰 우박의 비중이 증가하였고, 발생 시간은 상승기류가 잘 형성되는 오후 시간대에 주로 분포하였다. 강원, 경북, 충북 등 남한의 북동쪽과 일부 내륙 지역이 더 자주 발생하였고, 겨울에는 북쪽 해안과 일부 내륙 지역에 주로 싸락 우박이 발생하였다. 통합 자료를 이용하여 제작한 우박 위험지도를 통해 1970~2018년 기간의 전국적인 발생 분포 특성과 극값들이 제시되었다. 이번 연구에서 제작된 우박위험지도는 작물 재배적지 선정과 생육 관리에 다학제적인 응용기후 자료로서 도움을 줄 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제11권4호
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• pp.192-205
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• 2009

2009년 2월 9일 화왕산에서는 대보름 행사인 '억새 태우기'가 많은 사람들이 지켜보는 가운데 시작되었지만 예상하지 못한 강풍으로 산불로 확대되어 많은 인명피해가 발생하였다. 본 연구에서는 3차원 계산 유체역학 모형인 CFD_NIMR_SNU 모형을 이용하여 복잡한 산악지역에서 국지적 가열에 따른 바람장을 모사함으로써 이날 발생한 산악 화재의 특성을 분석하였다. 화재가 발생한 지역의 지표 온도는 가열이 없을 때, $300^{\circ}C$ 및 $600^{\circ}C$ 일 때의 3가지 가열 강도조건을 주어 모사하였다. 지표 가열은 화재 발생 지역 중앙에서 수직 바람장을 $0.7m\;s^{-1}(300^{\circ}C)$와 $1.1m\;s^{-1}(600^{\circ}C)$만큼 증가시켰다. 난류운동에너지는 화재의 열에너지 자체 및 열적 순환에 의해 증가된 운동에너지에 의해 증가하였다. 화재로 인한 열은 복잡한 지형과 강한 경계 바람 조건과 함께 화왕산의 예상하지 못한 난류와 강풍 조건을 유도하였다. CFD_NIMR_SNU 모형은 인명피해를 발생시킨 산불을 이해하는데 도움이 되는 귀중한 분석 자료를 제공하였다. 모사 결과에 따르면 화재 발생 지점은 풍상측의 높은 지형으로 인하여 화재 발생 직전까지는 바람이 거의 억제되었던 것으로 보인다. 이러한 바람의 억제는 화재 발생에 따른 뜨거운 공기의 상승과 강한 경계 바람 조건에 의해 쉽게 되돌려졌다. 즉, 강한 경계 바람과 화재로 인한 가열이 함께 작용하여 강한 난류가 만들어졌고, 여러 명의 사상자가 발생한 산악 화재로 확산되었던 것이다. CFD_NIMR_SNU 모형은 중규모 모형과의 결합을 통하여 좁은 영역의 화재로 인한 난류 예보를 생산하는 등 산불 예방을 위해 활용될 수 있을 것이다.