2014-41 호 (2014.12.24) 대기확산모델의현황및활용동향 - 1 -
- 목차 - Ⅰ. 개요 1 1 대기확산모델이란? 1 Ⅱ. 대기확산모델의현황 2 1 대기확산모델의분류및선정방법 2 2 대기확산모델선정결과 2 Ⅲ. 대기확산모델의활용 3 1 대기확산모델의적용분야 3 2 대기확산모델의응용 4 Ⅳ. 대기확산모델의발전방향 5 대기확산모델이란컴퓨터를사용하여배출원에서의오염원자료, 사업대상지역의기상조건, 수용체정보등의다양한자료를입력하고확산방정식을반복적으로풀어서최종결과를도출하는것을말한다. 대기확산모델은 1920년대부터영국및미국을중심으로확산이론이제시되고, 추적자실험에의한일련의모델신뢰도검증과정을통해서많은대기확산모델이개발되어현재대기환경영향평가및대기질정책수립에매우유용하게사용되고있지만, 대기확산모델은그방법과정확도가매우다양하게구성되어있기때문에사용목적에따라서적절한모델이선정되어야하고, 그모델의한계성과적용범위에대해서도정확히이해하고사용해야한다는점에유의해야한다. 대기확산모델의건전한발전을목표로지금이순간에도끊임없이보정되거나개발되고있는대기확산모델의활용도배가를위해결과물에대한신뢰도검증에최선을다해소기의목적을달성해야할것이다.
대기확산모델의현황및활용동향 한국환경기술단 박성복대표기술사外 Ⅰ. 개요 1. 대기확산모델이란? 대기확산모델은 1920년대부터영국및미국을중심으로다양한확산이론이제시되고, 추적자실험에의한일련의모델신뢰도검증과정을통해서많은대기확산모델이개발되어현재대기환경영향평가및대기질정책수립에매우유용하게사용되고있지만대기확산모델은그방법과정확도가매우다양하게구성되어있기때문에사용목적에따라서적절한모델을선정해야하고, 그모델의한계성과적용범위에대해서도정확히이해하고사용해야한다. 대기확산모델을수행하기위해서는배출원자료, 기상자료, 수용체정보등의입력자료가필요하며, 이자료들이대기확산모델에입력되면물리화학적시뮬레이션을거쳐각수용체에서의시간별오염물의농도가계산된다. < 그림 1> 대기확산및모델링과정 자료 : 구윤서, 한국형대기확산모델링기술, 안양대학교, 2010 년 3 월 - 1 -
Ⅱ. 대기확산모델의현황 1. 대기확산모델의분류및선정방법 환경영향평가및사전환경성검토에서사용하는대기확산모델의선정은사업특성, 사업규모, 오염물질배출특성, 기상특성, 주변지역특성등에의하여구분된다. 일반적으로대기질예측에사용되는모델은종류도다양하고각각의특징을가지고있어모든사업과모든지역에서일률적으로적용하기어려우므로우리나라환경영향평가에적용가능한모델을선정하기위하여미국 EPA에서배포하고있는우선 추천모델과국내환경영향평가에서많이사용하고있는모델을중심으로권장모델, 대안모델, 정밀모델로선정하였다. 단, EPA에서선정한우선 권장모델중알루미늄공장의대기질예측시사용하는 BLP모델이나, 복합지형에서사용하는 CTDMPLUS 모델의경우사업대상지역의특성과사업특성을감안하여사용할수있으며, 그외 EPA 대안모델중현황모델보정등을통해그사용의타당성이입증되면사용이가능하다. 2. 대기확산모델선정결과 환경부자료를인용하여대기확산모델의선정결과를요약하면표 1 과같다. < 표 1> 대기확산모델의선정결과 ( 요약 ) 모델구분모델명모델특성적용대상지역 권장모델 대안모델 AERMOD CALINE-3 CAL3QHC CAL3QHCR CALPUFF ISC3모델의단점을보완하고, 복잡지역의지형을고려할수있는알고리즘의추가로 CTDM예측 평탄 / 복잡지형결과와유사 기존 ISC모델의사용방법과유사 도로건설사업시단기, 교차로, 장기대기질예측에적용 대규모점오염원인발전소 / 소각장대기질예측시적용 특히해안가대규모점오염원에적용 평탄지형 복잡지역의경우에는별도방안강구 해안가 평탄 / 복잡지형 OCD 해안가에입지하는사업에적용 해안가 분류 / 등가배출강도모델 ISC3-PRIME CALINE4 터널에의한토출오염물질이주변지역에미치는영향예측시적용 기존의 ISC3 를개량한것으로평탄 / 구릉성지형에적용 도로건설사업시단기대기질예측에적용 터널출구지역 구릉 / 평탄 평탄 교차로 / 주차장등 - 2 -
정밀모델 CAMx CMAQ 대기중에일어날수있는오염물의농도를결정하는모든과정을고려하는 3 차원정밀모델 광역지역 구릉 / 평탄 / 해안 * 자료 : 환경부, 환경영향예측모델사용안내서, 2009 년 12 월. Ⅲ. 대기확산모델의활용 1. 대기확산모델의적용분야 대기확산모델을사용하는분야는매우광범위하며, 사용목적에따라요구되는 기능도다양하다. 대기확산모델이사용되는사회분야와요구되는주된기능을요약하면 표 2 와같다. < 표 2> 대기확산모델이사용되는사회분야 적용사업요구기능사업사례목적 국토개발계획 도시및공단지역대기질개선계획 대기오염에의한피해파악 배출허용기준의설정 환경영향평가 대기오염경보제 1 차오염물의장기평균농도 광화학오염물의단기농도 1 차오염물의장기평균농도 광화학오염물의단기농도 장기평균농도 장기평균농도 장기평균농도 단기평균농도 광화학오염물의단기농도산출 신도시 공업단지 발전소 도로 연료정책 배출원별기여도 교통에의한오염 대기측정망계획 대기오염분쟁조정 근거자료 최대배출량산정 배출량할당 환경용량산정 오염영향권설정 공업단지 각종건설사업 매립장 소각장건설 토지이용방향설정 도시대기질개선 공단주변대기질개선 대기오염분쟁조정 특정지역환경기준달성 영향파악으로대안제시 대도시 대기오염피해최소 유해물질누출사고대책 실시간오염물의농도분포산출 핵발전소 유해화학물관련 유해물질의단기피해축소 지역간, 국가간오염물의이동 산성비, 건성침강량의산출 ( 황사현상 ) 국가간대기오염물의수송 국제적분쟁해결 자료 : 박성복, 최신대기제어공학, 성안당, 2013 년 1 월초판, 2011 년개정판 - 3 -
2. 대기확산모델의응용 다음그림 2 는실시간으로대기오염물질에대한대기확산현상을실제감시및 관리할수있는시스템을보여주고있으며, 그림 3 은실시간기여농도를분석하고 있는모습이다. < 그림 2> 실시간대기확산모델링시스템 자료 : 에니텍홈페이지 (http://www.enitech.com/) 자료, 2014 년 11 월 - 4 -
< 그림 3> 실시간기여농도분석시스템 ( 예 ) 자료 : 에니텍홈페이지 (http://www.enitech.com/) 자료, 2014 년 11 월 Ⅳ. 대기확산모델의발전방향 앞서설명한것처럼, 대기확산모델이란컴퓨터를사용하여배출원에서의오염원자료, 유효연돌고, 사업대상지역의기상조건, 수용체정보등의다양한자료를입력하고확산방정식을반복적으로풀어서최종결과를도출하는것을말한다. 대기확산모델은 1920년대부터영국및미국을중심으로확산이론이제시되고, 추적자실험에의한일련의모델신뢰도검증과정을통해서많은대기확산모델이개발되어현재대기환경영향평가및대기질정책수립에매우유용하게사용되고있지만, 대기확산모델은그방법과정확도가매우다양하게구성되어있기때문에사용목적에따라서적절한모델이선정되어야하고, 그모델의한계성과적용범위에대해서도정확히이해하고사용해야한다는점에유의해야한다. 대기확산모델은예측치와실측치의정합도평가에의해보정을할수있는데, 장기모델의경우장기적인기상자료, 실측자료가있다면이러한보정작업을통하여좀더실측치에가까운예측을할수있다. 그러나여러가지불확실성이높은단기모델의경우현실적으로모델에대한정합도평가나보정은어렵고, 더욱이현재대부분환경영향평가의작성기간이짧고실측으로얻어지는자료가며칠정도로제한되어있는실정에서예측모형의보정작업은현실적으로어려운실정이다. 충분하지못한실측자료를갖고무리하게시행하는보정작업은오히려예측치를인위적으로과소평가하거나과대평가하는결과를초래할수있으므로유의해야한다. 대기확산모델의건전한발전을목표로지금이순간에도끊임없이보정되거나 - 5 -
개발되고있는대기확산모델의활용도배가를위해그결과물에대한신뢰도검증 에최선을다해소기의목적을달성해야할것이다. - 6 -
< 참고문헌 > 1. 박성복, 최신대기제어공학, 성안당, 2013년 1월초판, 2011년개정판 2. 환경부, 환경백서, 2010년 ~2013년 3. 에니텍홈페이지 (http://www.enitech.com/) 자료, 2014년 11월 4. 박성복, 대기관리기술사, 한솔아카데미, 2011년 1월초판, 2013년 1월개정판 5. 구윤서, 한국형대기확산모델링기술, 안양대학교, 2010년 3월 6. 한국환경기술단홈페이지 (www.keteg.com) 자료, 2014년 11월 7. 환경부, 환경영향예측모델사용안내서, 2009년 12월 8. 이종호외 20인, 환경영향평가, 동화기술, 2014년 3월 - 7 -