연구방법

3.2.1. CALPUFF 모델

CALPUFF 모델은 굴뚝에서 배출되는 연기를 퍼프 상태로 배출된다고 가정하고, 시간 및 공 간에 따라 바람장의 변화를 퍼프의 이동에 고려하는 즉, 오염물질의 침적과 점, 선, 면오염원 에 의한 지표면, 산불의 영향, 시정거리 평가, 장거리 운반 연구와 같은 대기질 모델링 연구의 광범위한 변화를 모사하는데 적합한 비정상상태의 모델이다. 급격한 바람장 변화를 나타내 는 지역에 유용하고, 수십 미터에서 수백 킬로미터까지 모델링이 가능한 장점이 있다.

CALPUFF모델의 대기 모델링 시스템은 아래 그림과 같이 CALMET, CALPUFF, CALPOST 등 으로 구성되어 있다고 볼 수 있다.

Figure 7 CALPUFF System

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CALMET은 기상정보, 지리적 정보 등 대기환경 상황을 내포하여 시뮬레이션 상황을 연출 하는 역할을 한다.

Table 7 CALMET Supporting Tool

Geophysical Supporting Tools Meteorological Supporting Tools

TERREL METSCAN

CTGCOMP READ62

MAKEGEO SMERGE

CALMM5 PXTRACT

PMERGE

CALPUFF는 대기질 예측 모델 수행을 위한 대기오염물질 배출량에 대한 전반적인 정보를 입력하는 역할을 한다.

CALPOST는 CALPUFF 모델 결과를 원하는 형태로 출력을 해주는 역할을 한다.

각 프로세스에서 필요한 정보는 메모 프로그램을 실행하여 입력데이터를 파일로 변환해 적용할 수 있다.

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본 연구에서 대기질 예측 모델링을 수행하는데 적용한 입력데이터는 아래 표에 나타내었 다.

Table 8 Information of Input Data in CALPUFF

Classification Substance

Grid origin

X (East) 524.287 km Y (North) 3933.852 km Grid spacing 0.5 km

Domain Size

Nx (No. x grid cells) 92 Ny (No. y grid cells) 90

Projection UTM

UTM zone 52(North)

Cell face heights 0, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1200, 2000 Time Zone UTC+0900

Daturm WGS-84

Period 2020.09.30~2021.09.30

본 연구에서 수행하는 대기질 예측 모델링에 대해 부가 설명을 한다면 먼저, 연구 대상지 역의 지형 및 기상자료를 입력해야 한다.

울산광역시의 지형자료는 환경부에서 제공하는 토지피복도를 이용하였고, 지형의 고도자 료는 USGS(United States Geological Survey)에서 제공하는 SRTM3를 활용하였으며, 기상자 료는 기상청 기상자료개방 포탈의 공개자료를 사용하였다.

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CALPUFF 모델을 운용하기 위해서 기상장을 생성하는 시스템인 CALMET 모델을 활용해야 한다. CALMET 모델은 지표 기상 관측자료와 고층 기상 관측자료를 공간적으로 활용하여 격 자점에서 풍향 및 풍속을 구하는 진단적 방법을 활용한다. 시간 단위의 바람과 온도는 3차원 GRID 기상장으로 표현한다.

대기오염물질 배출량 산정에 필요한 시설정보 및 각종 활동에 대한 자료를 제공하는 대기 배출원관리 시스템의 2016년에서 2020년 자료를 활용하였고, 대기오염물질 목록 및 배출농 도는 2020년을 기준으로 최근 5개년 중 가장 높은 농도 값을 사용하였다. 소각시설 배출구에 대해서는 배출속도, 배출온도, 배출구 직경 및 높이 등은 대기오염물질의 확산에 영향을 미칠 수 있어 세부정보를 고려해야한다.

모델링 모사영역은 사업장폐기물 소각시설을 포함하고, 울산지역의 지리적, 지형적 특성을 고려할 수 있도록 울산광역시 전 지역 도메인을 활용하고 도메인은 격자 하나당 가로, 세로 0.5km, 총 가로 92개, 세로 90개로 구성한다.

기온, 풍향, 풍속, 강수조건 등 다양한 기상조건이 골고루 반영될 수 있도록 충분한 모사기 간을 설정한다. 본 연구에서는 사업장폐기물 소각시설 배출 대기오염물질에 의한 울산지역 대기질의 경과를 위해 1년간의 연속적인 모사를 수행한다.

사업장폐기물 소각시설 배출 대기오염물질 29종(일반대기오염물질: 11종, 특정대기오염물 질 : 18종)의 확산에 따른 영향 범위 및 연평균 농도를 산출한다.

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