KR102093180B1 - 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템 - Google Patents
토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 위한 의사결정 지원이 가능한 시스템은 화학물질 토양오염사고에 대한 접수 정보를 입력받는 입출력 인터페이스부; 의사결정 대응메뉴얼정보, 토양오염 물질특성정보, 위험지도의 생성을 위한 모델링 인자정보 및 상기 모델링 인자정보에 따른 모델링 결과정보를 저장하는 데이터베이스부; 상기 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 상기 접수 정보에 대응하는 전파 경로를 결정하는 전파경로 결정부; 상기 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 상기 결정된 전파 경로에 대응하는 단계별 의사결정을 지원하는 의사결정 지원부; 상기 접수 정보에 따라, 상기 토양오염 물질특성정보 및 상기 모델링 인자정보를 이용하여 상기 화학물질 토양오염사고에 대응하는 위험지도를 포함하는 모델링 결과정보를 생성하는 모델링부; 상기 의사결정 지원부에서 지원되는 단계별 의사결정정보 및 상기 모델링부에서 생성된 상기 모델링 결과정보를 상기 전파 경로를 따라 전송하는 통신부; 및 상기 입출력 인터페이스부, 상기 전파경로 결정부, 상기 의사결정 지원부, 상기 토양오염 모델링부 및 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 화학물질에 따른 토양오염사고의 대응 시스템에 관한 것으로, 위험지도의 전파를 이용한 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템에 관한 것이다.
우리나라의 화학산업은 지속적으로 성장하여 국가 경제에 중요한 역할을 하고 있으며, 화학물질 취급량도 매년 증가하는 추세에 있다. 최근 들어 구미 불산 누출사고 등 산업단지에서 발생하는 화학물질 관련 사고로 인해 인명, 환경 및 재산 피해가 발생하고 있는 실정이다. 국내에서도 이러한 추세를 반영하여 CARIS, NBC-RAMS 등 민간 및 군과 관련한 화학물질 사고 발생 시 대응 가능한 시스템들을 개발 운용하고 있다.
그러나, 해당 시스템들은 확산모델을 이용한 화학물질의 거동 및 노출을 예상하여 인명에 대한 피해를 최소화하는 사후 조치에 초점을 맞추고 있으며, 환경적인 측면 특히 화학사고 시 토양 지하수 오염에 대한 예측 결과 도출 및 기관별 사후 대응 매뉴얼을 제공하는 기능을 갖춘 시스템은 미흡한 상황이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 토양오염사고와 관련한 화학사고 데이터베이스와 특성물질 데이터베이스를 구축하고, 이를 이용하여 관계 기관별 전파를 통해 전 단계에 걸쳐 토양 오염 관리를 위한 의사결정 지원이 가능한 시스템을 제공하는데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 의사결정 지원이 가능한 시스템은 화학물질 토양오염사고에 대한 접수 정보를 입력받는 입출력 인터페이스부; 의사결정 대응메뉴얼정보, 토양오염 물질특성정보, 위험지도의 생성을 위한 모델링 인자정보 및 상기 모델링 인자정보에 따른 모델링 결과정보를 저장하는 데이터베이스부; 상기 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 상기 접수 정보에 대응하는 전파 경로를 결정하는 전파경로 결정부; 상기 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 상기 결정된 전파 경로에 대응하는 단계별 의사결정을 지원하는 의사결정 지원부; 상기 접수 정보에 따라, 상기 토양오염 물질특성정보 및 상기 모델링 인자정보를 이용하여 상기 화학물질 토양오염사고에 대응하는 위험지도를 포함하는 모델링 결과정보를 생성하는 모델링부; 상기 의사결정 지원부에서 지원되는 단계별 의사결정정보 및 상기 모델링부에서 생성된 상기 모델링 결과정보를 상기 전파 경로를 따라 전송하는 통신부; 및 상기 입출력 인터페이스부, 상기 전파경로 결정부, 상기 의사결정 지원부, 상기 토양오염 모델링부 및 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 접수 정보에 대응하는 전파 경로를 신속하게 결정하여, 전파 경로에 대응하는 단계별 의사결정을 신속하게 지원할 수 있다. 또한, 토양오염 물질특성정보 및 모델링 인자정보를 이용하여 화학물질 토양오염사고에 대응하는 정확도 높은 모델링 결과정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템을 설명하기 위한 일 실시예의 시스템 구성 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 입출력 인터페이스부에 의해 디스플레이 화면 상에 표시되는 사용자 인터페이스 화면을 예시하는 참조도이다.
도 3은 의사결정 대응메뉴얼정보의 데이터 구조를 예시하는 참조도이다.
도 4는 토양오염 물질특성정보 중 화학물질 특성정보를 예시하는 참조도이다.
도 5는 정밀 토양도 및 토성 정보에 관한 공간정보를 예시하는 참조도이다.
도 6은 지하수 수위정보로서 수리 전도도와 지하수 수위에 관한 공간정보를 예시하는 참조도이다.
도 7은 위험지수 산정에 적용할 화학물질별 취약성 등급의 평가체계를 예시하는 참조도이다.
도 8은 화학사고에 따른 영향범위를 예시하는 참조도이다.
도 9는 토지피복 중분류도의 주거가능지역에 인구수 배분 절차를 예시하는 참조도이다.
도 10은 화학물질 토양오염사고 발생 시의 전파 경로 체계를 예시하는 참조도이다.
도 11은 토양오염사고 모델링 결과를 예시하는 참조도이다.
도 12는 토양오염사고 모델링 결과에 따라 생성된 위험지도를 예시하는 참조도이다.
도 13은 모델링 결과정보와 현장확인 조사결과정보의 비교를 설명하기 위한 참조도이다.
도 14는 모델링 분석부에서 산출된 보정 계수를 예시하는 참조도이다.
도 2a 및 도 2b는 입출력 인터페이스부에 의해 디스플레이 화면 상에 표시되는 사용자 인터페이스 화면을 예시하는 참조도이다.
도 3은 의사결정 대응메뉴얼정보의 데이터 구조를 예시하는 참조도이다.
도 4는 토양오염 물질특성정보 중 화학물질 특성정보를 예시하는 참조도이다.
도 5는 정밀 토양도 및 토성 정보에 관한 공간정보를 예시하는 참조도이다.
도 6은 지하수 수위정보로서 수리 전도도와 지하수 수위에 관한 공간정보를 예시하는 참조도이다.
도 7은 위험지수 산정에 적용할 화학물질별 취약성 등급의 평가체계를 예시하는 참조도이다.
도 8은 화학사고에 따른 영향범위를 예시하는 참조도이다.
도 9는 토지피복 중분류도의 주거가능지역에 인구수 배분 절차를 예시하는 참조도이다.
도 10은 화학물질 토양오염사고 발생 시의 전파 경로 체계를 예시하는 참조도이다.
도 11은 토양오염사고 모델링 결과를 예시하는 참조도이다.
도 12는 토양오염사고 모델링 결과에 따라 생성된 위험지도를 예시하는 참조도이다.
도 13은 모델링 결과정보와 현장확인 조사결과정보의 비교를 설명하기 위한 참조도이다.
도 14는 모델링 분석부에서 산출된 보정 계수를 예시하는 참조도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 토양오염사고에 따른 의사결정 지원시스템을 설명하기 위한 일 실시예의 시스템 구성 블록도이다. 도 1에 따르면, 화학물질에 의한 토양오염사고에 따라 인공 지능(AI: artificial intelligence) 기반 모델링 결과의 전파를 통한 토양오염에 대한 의사결정을 지원할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 의사결정 지원 시스템(100)은 입출력 인터페이스부(110), 데이터베이스부(120), 전파경로 결정부(130), 의사결정 지원부(140), 통신부(150), 모델링부(160), 모델링 분석부(170) 및 제어부(180)를 포함한다.
입출력 인터페이스부(110)는 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 제공된 명령 또는 데이터를 입력 및 출력한다. 특히, 입출력 인터페이스부(110)는 화학물질 토양오염사고에 대한 데이터를 입력받으며, 화학물질 토양오염사고에 대한 모니터링 현황 및 통계 정보를 출력할 수 있다. 입출력 인터페이스부(110)는 사용자 인터페이스(User Inerface) 프로그램에 따라 동작할 수 있으며, 입력 모듈을 통해 사용자의 입력 명령에 대응하는 접수 정보를 입력받고, 출력 모듈을 통해 화학물질 토양오염사고에 대한 모니터링 현황 및 통계 결과를 영상 또는 음향 형태로 출력할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 입출력 인터페이스부(110)에 의해 디스플레이 화면 상에 표시되는 사용자 인터페이스 화면을 예시하는 참조도이다. 도 2a를 참조하면, 사고 발생일시 기본정보, 사고지점, 사고 진행상황 등에 대한 정보를 입력할 수 있는 사용자 인터페이스 화면을 예시하고, 도 2b를 참조하면, 경계구역선정 관련 초기 이격거리 및 방호활동거리 기능 및 위해성 평가, 사고대응, 상세확산 평가 메뉴 등에 대한 정보를 입력하기 위한 사용자 인터페이스 화면을 예시한다.
데이터를 입력받기 위해, 입출력 인터페이스부(110)는 예를 들면, 키 보드(key board), 패널 (touch panel), 스캐닝 펜(scanning pen), 또는 초음파 (ultrasonic) 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 출력을 위해, 입출력 인터페이스부(110)는 예를 들면, 액정 디스플레이 (LCD), 발광 다이오드 (LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (microelectromechanical systems (MEMS)) 디스플레이, 또는 전자종이 (electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다.
데이터베이스부(120)는 화학물질 토양오염사고에 따른 의사 결정 지원을 위한 프로그램 정보 또는 모델링을 위한 프로그램 정보를 저장하고 있다. 데이터베이스부(120)는 기 저장되어 있는 데이터를 해당 구성요소들에 제공하거나, 해당 구성요소들의 저장 요청에 따라 데이터를 해당 저장 공간에 저장한다.
특히, 데이터베이스부(120)는 의사 결정 지원을 위한 의사결정 대응메뉴얼정보, 화학물질의 토양오염사고에 따른 토양오염 물질특성정보 또는 위험지도의 생성을 위한 모델링 인자정보를 저장하고 있다. 또한, 데이터베이스부(120)는 모델링 인자정보에 따라 모델링된 화학물질 토양오염사고에 대한 모델링 결과정보를 저장하고 있다.
의사결정 대응메뉴얼정보는 화학물질 토양오염사고 발생 시 관계기관별 사고접수정보, 전파정보, 대응메뉴얼정보, 후속조치정보 등을 포함할 수 있다. 의사결정 대응메뉴얼정보는 전파경로 결정부(130)와 연동되어 화학물질 토양오염사고 발생 시 절차적 매뉴얼을 제공하기 위한 정보를 포함하고 있다.
도 3은 의사결정 대응메뉴얼정보의 데이터 구조를 예시하는 참조도이다.
도 3을 참조하면, 의사결정 대응메뉴얼정보는 기관(사용자), 물질구분, 대응단계, 상세단계, 대응메뉴얼, 사고형태의 필드 항목으로 구성되며, 전파경로 결정부(130)와 연동되어 기관별, 단계별로 대응 매뉴얼 정보를 제공할 수 있다.
토양오염 물질특성정보는 화학물질을 취급하는 시설의 최대 배출용량정보, 사고 빈도정보, 방지 시설정보, 화학물질 특성정보, 토양 특성정보, 지하수 특성정보 등을 포함할 수 있다.
다음의 표 1은 토양오염 물질특성정보에 관한 데이터 항목 리스트와 특성을 예시하는 표이고, 도 4는 토양오염 물질특성정보 중 화학물질 특성정보를 예시하는 참조도이다.
| 구분 | 정보 |
| 화학제품과 회사에 관한 정보 | 제품명, 제품의 권고용도와 사용상의 제한 등 |
| 유해/위험성 정보 | 유해/위험성 분류, 예방조치문구를 포함한 경고표지 항목 등 |
| 구성성분의 명칭 및 함유량 | 화학물질명, 관용명 및 이명, CAS 번호 또는 식별번호, 함유량 |
| 응급조치 요령 | 눈에 들어갔을 때, 피부에 접촉했을 때, 흡입했을 때 등 |
| 폭발/화재 시 대처방법 | 적절한 소화제, 화재 진압 시 착용할 보호구 및 예방조치 등 |
| 누출사고 시 대처방법 | 인체 보호를 위한 조치사항 및 보호구, 정화 또는 제거방법 등 |
| 취급 및 저장방법 | 안전취급요령, 안전한 저장방법 |
| 노출방지 및 개인보호구 | 노출기준, 적절한 공학적 관리, 개인보호구 등 |
| 물리화학적 특성 | 외관, 냄새, 인화점, 인화 또는 폭발한계/하한, 자연발화온도 등 |
| 안정성 및 반응성 | 화학적 안정성, 유해반응의 가능성, 피해야 할 조건 등 |
| 독성에 관한 정보 | 가능성이 높은 노출경로에 대한 정보, 단기성 및 장기노출에 의한 영향 등 |
| 환경에 미치는 영향 | 수생/육생 생태독성, 잔류성과 분해성, 생물 농축성 등 |
| 폐기 시 주의사항 | 폐기방법, 폐기 시 주의사항 |
| 운송에 필요한 정보 | 유엔번호(UN No.), 유엔 적정 운송명, 운송 시의 위험등급 등 |
| 법적규제 현황 | 산업안전보건법에 의한 규제, 유해화학물질관리법에 의한 규제 등 |
| 기타 참고사항 | 자료의 출처, 최초 작성일자, 개정횟수 및 최종 개정일자 등 |
토양오염 물질특성정보에 포함되는 토양 특성정보는 토성인자와 유기물함량 인자에 대한 자료를 포함하며, 공간정보를 이용한 정밀토양도 정보를 포함하고 있다. 토양 및 지하수의 화학사고 취약 평가에 필요한 토성정보는 미사와 점토의 비율이 필요하며, 정밀토양도의 토양통별 토양구성성분의 속성정보가 필요하다.
토양구성성분의 특성정보는 토양통별 모래, 미사, 점토의 함량 자료를 수집하여 정밀토양도와 토양통 기호를 공통키로 하여 테이블을 매핑하여 특성정보를 획득할 수 있다. 유기물함량에 대한 정보는 정밀토양도와 토양통별 유기물함량 정보를 연결하여 특성정보를 구축할 수 있다. 도 5는 정밀 토양도 및 토성 정보에 관한 공간정보를 예시하는 참조도이다. 도 5의 (a)는 정밀토양도를 예시하고, 도 5의 (b)는 토성(점토 및 미사) 정보를 예시한다.
토양오염 물질특성정보에 포함되는 지하수 특성정보는 수리 전도도와 지하수 수위정보를 포함할 수 있다. 지하수 수위정보는 국가지하수 관측망의 관측지점의 지하수 수위정보를 이용하여 미계측지역의 지하수 수위를 내삽법으로 추정하여 획득할 수 있다. 도 6은 지하수 수위정보로서 수리 전도도와 지하수 수위에 관한 공간정보를 예시하는 참조도이다. 도 6의 (a)는 수리전도도를 예시하고, 도 6의 (b)는 지하수 수위정보를 예시한다.
모델링 인자정보는 토양오염사고에 따른 위험지도 생성 및 분석을 위한 정보를 저장하고 있으며, 이러한 정보는 모델링부(160) 및 모델링 분석부(170)의 동작을 위한 정보를 포함하고 있다.
토양오염사고의 모델링의 결과인 위험지도의 생성을 위해서는 GIS(Geographic Information System) 정보를 이용한 공간분석기법이 필요하므로 GIS 데이터의 표준화가 필요하다. 토양오염사고 위험지도는 측지기준계(GRS: Geodetic Reference System)를 표준좌표계로 사용하여 GIS 자료를 구축하며, 타 유관기관과 데이터 공유를 위해 행정표준코드를 사용할 수 있다. 한국에서 사용하는 직각좌표계에 대한 정보는 다음의 표 2와 같다.
| 명칭 | 원점의 경위도 | 투영원점의 가산(加算)수치 | 원점축척계수 | 적용 구역 |
| 서부좌표계 | 경도: 동경 125°00′ 위도: 북위 38°00′ |
X(N) 600,000m Y(E) 200,000m |
1.0000 | 동경 124°~ 126° |
| 중부좌표계 | 경도: 동경 127°00′ 위도: 북위 38°00′ |
X(N) 600,000m Y(E) 200,000m |
1.0000 | 동경 126°~ 128° |
| 동부좌표계 | 경도: 동경 129°00′ 위도: 북위 38°00′ |
X(N) 600,000m Y(E) 200,000m |
1.0000 | 동경 128°~ 130° |
| 동해좌표계 | 경도: 동경 131°00′ 위도: 북위 38°00′ |
X(N) 600,000m Y(E) 200,000m |
1.0000 | 동경 130°~ 132° |
모델링 인자정보는 토양오염사고 위험지도에 반영될 화학물질 취급사업장의 취급시설과 기상 등의 관측지점에 대한 좌표정보를 취득하기 어려운 경우 다음과 같은 과정을 걸쳐서 획득된 위치 주제도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 첫번째, 시설이나 관측지점의 주소를 법정동 주소체계로 변환하여 정리한다. 두번째, 행정자치부의 행정구역 코드자료를 이용하여 주소체계에 행정구역 코드를 부여한다. 세번째, 주소 중에서 지번을 산, 본번, 부번으로 분할하여 정리한다. 네번째, 지적도의 지번코드 명명규칙에 따라 주소를 지번코드체계인 19자리로 변환한다. 다섯번째, GIS 프로그램을 이용하여 지적도의 지번코드 컬럼(PNU 컬럼)과 시설 관측지점의 주소를 이용하여 변환한 지번코드 컬럼을 매칭하여 테이블을 병합한다. 여섯번째, 지적도와 연결이 되지 않는 시설/관측지점의 주소는 주소의 정확성에 대해 점검을 시행하여 주소를 업데이트한다. 일곱번째, 지적도와 매칭이 되는 시설/관측지점 지번을 추출 후에 지적 중심점을 추출하여 주제도를 제작한다. 여덟번째, 지적도의 좌표체계가 세계측지계가 아닌 경우 좌표계 변환을 실시한다. 아홉번째, 항공사진이나 수치지형도를 이용하여 시설/관측지점의 위치확인 및 검증작업을 거쳐 최종주제도를 완성한다.
토양오염사고 위험지도를 생성하기 위해서는 화학사고의 위험도를 표준화하여 위험지수로 나타내어야 하고, 이를 위한 모델링 인자정보는 데이터베이스로 구축되어야 한다. 모델링 인자정보는 위험지수 산정의 평가 인자로서 화학물질별 취약성 등급에 관한 정보, 최대배출 가능량 정보, 토양 속성정보, 지하수 속성정보, 영향범위 내 인구수정보 등을 포함할 수 있다.
도 7은 위험지수 산정에 적용할 화학물질별 취약성 등급의 평가체계를 예시하는 참조도이다.
도 7을 참조하면, 화학물질별 취약성 등급은 단위배출량에 대해 토양과 지하수오염 농도를 산정하여 노출특성을 평가한 후 화학물질의 독성을 함께 평가하여 물질별 취약성 등급을 산정할 수 있다.
노출 특성은 오염도 수준과 생물농축 평가인자로 구성되며, 오염도 수준과 생물농축의 평가점수는 다매체 모형을 통한 표토 오염수준과 토양지하수 모델을 이용한 심토 및 지하수 오염도 수준을 표준편차에 비해 얼마나 떨어져 있는지를 나타내는 제트값(z-value)을 이용하여 산정한다.
독성 특성은 발암성, 급성, 만성 평가인자로 구성되어 있으며, 노출과 마찬가지로 제트값을 이용하며,노출과 독성의 값이 구해지면 서로 곱하여 최종적인 물질별 취약성 등급값을 산정한다.
최대배출 가능량정보는 화학사고 시 화학물질이 배출될 수 있는 최대량으로 해당값이 클수록 주변에 미치는 영향이 커지는 특성을 나타내는 인자이다. 최대배출 가능량정보는 화학물질 저장시설별 저장용량을 시설의 인허가과정의 신고정보에 기초하여 획득할 수 있다.
최대배출 가능량정보는 저장시설의 최대 저장량을 이용하여 평가하며, 물질별로 최대배출 가능량이 0 ~ 1까지의 값을 갖도록 표준화식을 이용하여 표준화된 점수를 산정한 후 표준화된 점수에 최대배출 가능량 인자의 가중치를 곱하여 산정할 수 있다. 표준화 점수를 산출하기 위한 식은 아래의 수학식 1과 같다.
토양 속성정보는 토성 또는 유기물함량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
토성은 화학물질에 의한 토양의 확산에 영향을 미치는 인자로 세립질일수록 오염물질을 포획하여 오염물질 확산을 방지하고, 조립질일수록 오염이 넓게 확산되는 특성을 나타내는 인자이다. 다음의 표 3은 축척 1:25,000의 정밀토양도의 토양통 정보와 토양통별 미사, 점토 함량 정보에 근거한 토양도의 토성 관련 속성정보를 예시하는 표이다.
| 속성항목 | 데이터 타입 | 속성자료 내용 |
| 토양통 명칭 | Text | 정밀토양도의 토양통 명칭 |
| 토양통 부호 | Text | 정밀토양도의 토양통 부호 |
| 미사의 함유량 | Float | 토양통별 미사 함유량(%) |
| 점토의 함유량 | Float | 토양통별 점토 함유량(%) |
| 토성(미사+점토) | Float | 토양통별 미사와 점토 함유량 합계(%) |
토양도를 이용한 토성 주제도를 생성하는 과정은 다음과 같다. 먼저, 정밀토양도 정보와 토양통별 입경분포정보를 수집한다. 그 후, 정밀토양도에 토양통 부호를 공통키로 하여 토양통별 입경분포정보를 속성정보로 연결한다. 그 후, 입경정보 중에서 미사와 점토의 함유량(%) 합계를 산정한다. 그 후, 토성의 값이 0 ~ 1까지의 값을 갖도록 표준화식을 이용하여 표준화된 점수를 산정한 후에 표준화된 점수에 토성 인자의 가중치를 곱하여 산정한다.
유기물함량은 함량이 높을수록 오염물질을 흡착하여 오염확산을 방지하는 특성을 나타내는 인자이다. 정밀토양도 자료와 토양통별 유기물함량 정보를 수집할 수 있다. 다음의 표 4는 토양도의 유기물함량 관련 속성정보를 예시하는 표이다.
| 속성항목 | 데이터 타입 | 속성자료 내용 |
| 토양통 명칭 | Text | 정밀토양도의 토양통 명칭 |
| 토양통 부호 | Text | 정밀토양도의 토양통 부호 |
| 유기물 함량 | Float | 토양통별 유기물함량(%) |
유기물함량 주제도를 생성하기 위한 과정은 다음과 같다. 먼저, 토양통별 유기물 함량정보를 정밀토양도 지도에 토양통 부호를 공통키로 이용하여 속성정보로 연결한다. 그 후, 토양도를 유기물함량 속성항목을 이용하여 격자 주제도로 변환한다. 그 후, 유기물 함량의 값이 0 ~ 1까지의 값을 갖도록 표준화식을 이용하여 표준화된 점수를 산정한 후에 표준화된 점수에 유기물 함량 인자의 가중치를 곱하여 산정한다.
지하수 속성정보는 지하수 수위 또는 수리 전도도에 관한 정보를 포함한다.
지하수 수위는 지표면에서부터 지하수면까지 깊이로 이동거리와 시간이 짧으면 오염물질이 지하수면까지 쉽게 도달하여 오염의 영향이 커지는 특성을 나타내는 인자이다. 지하수 수위는 국가지하수관측망의 지하수 수위 일단위 자료를 통해 수집한다. 다음의 표 5는 지하수 수위의 범위에 따른 배점을 예시하는 표이다.
| 지하수 수위 범위(m) | 배점 |
| < 5 | 5 |
| 5 ~ 10 | 4 |
| 10 ~ 30 | 3 |
| 30 ~ 50 | 2 |
| 50 ~ 100 | 1 |
| 100 < | 0 |
지하수 수위 지도는 다음과 같은 과정으로 생성한다. 먼저, 국가지하수 관측망 관정의 주소정보나 좌표정보를 이용하여 관정의 위치도를 먼저 만든 후 관정의 지하수 수위값을 속성자료로 구축한다. 그 후, 관정의 지하수 수위 지도에 대해 역거리가중치법(IDW, Inverse Distance Weighting)과 같은 보간법을 이용하여 지하수 수위 분포 지도를 생성한다. 그 후, 지하수 수위에 대한 평가는 지하수 수위 범위별로 배점 표를 참고하여 산정한다.
수리전도도는 대수층 매질이 공극을 통하여 물을 유동시킬 수 있는 정도로 지하수내 오염물질의 확산이 커지는 특성을 나타내는 인자이다. 수리전도도는 지질도를 이용하여 암반 종류 자료를 이용하여 수리전도도 추정에 사용하거나 한국수자원공사의 국가지하수관측망 정보를 내삽하여 활용한다.
수리전도도는 국가지하수관측망을 사용할 경우 다음과 같은 절차로 자료화한다. 먼저, 대상지역과 외곽의 국가지하수 관측망의 주소나 좌표를 이용하여 포인트 주제도를 생성한다. 국가지하수관측망의 토대로 측정소의 수리전도도 계수 속성자료 데이터를 구축한다. 단위를 통일하기 위해 수리전도도의 단위를 cm/s에서 cm/day로 단위를 변환한다. 수리전도도 지도에 대해 역거리가중치법(IDW, Inverse Distance Weighting)과 같은 보간법을 이용하여 수리전도도 분포 지도를 생성한다. 수리전도도 값이 0 ~ 1까지의 값을 갖도록 표준화식을 이용하여 표준화된 점수를 산정한 후에 표준화된 점수에 수리전도도 인자의 가중치를 곱하여 산정한다.
영향범위 내 인구수정보는 화학물질 사고 시 영향범위 내에 거주하는 인구가 많을수록 인체에 대한 피해가 커지는 특성을 나타내는 인자이다. 인구수는 기초지방자치단체의 행정구역별 주민등록 인구수 자료를 수집하거나 국가통계포탈의 인구총조사 자료를 이용하여 행정구역별로 구축하며 가능한 한 동리 단위로 상세한 자료 수집하거나 장외영향평가서의 사고시나리오별 영향 주민수 자료를 수집할 수 있다.
각 화학물질 취급사업장의 장외영향평가서를 작성하는 과정에서 산정되는 영향범위 절차는 아래와 같다. 도 8은 화학사고에 따른 영향범위를 예시하는 참조도이다.
도 8을 참조하면, 영향범위는 화학사고로 인해 유해화학물질이 화재/폭발, 유출/누출되어 사고지점으로부터 주변의 사람 또는 환경에 영향을 미치는 구역을 의미한다. 사고 시나리오는 화재, 폭발, 유출, 누출 등의 사고로 인한 영향범위가 사업장 외부의 주변지역에 미치거나, 사업장 외부까지 영향은 미치지 않으나 사업장 내 근로자에게 심각한 영향을 줄 수 있는 사고를 의미한다. 사고 시나리오는 최악의 시나리오와 대안의 사고 시나리오로 구분된다. 최악의 사고시나리오는 유해 화학물질을 보유한 저장용기/배관 등의 시설에서 최대량이 화재, 폭발, 유출, 누출로 사람/환경에 미치는 영향범위가 최대인 사고 시나리오를 의미한다. 대안의 사고 시나리오는 현실적으로 발생할 가능성이 높고 사람/환경에 미치는 영향이 사업장 밖의 주변지역까지 미치는 사고시나리오들 중 영향범위가 가장 큰 경우의 시나리오를 의미한다. 영향범위는 공정위험성 분석을 통해 잠재위험 순위를 파악하여 사고시나리오를 구분해야 한다. 다만, 모든 사업장의 공정위험성을 파악하기 어렵기 때문에 최악의 시나리오를 기준으로 영향범위를 설정한다. 최악의 누출량은 화학물질안전원의 ‘사고 시나리오 선정에 관한 기술지침’에 따라 최악의 누출량은 ‘단일 용기에 저장되는 최대량’과 ‘단일 배관계에 보유하고 있는 최대량’중에서 큰 수치의 것으로 선정한다.
누출된 유해화학물질의 영향범위는 대기 중으로 확산되는 거리에 따른 농도, 형태를 확산모델을 이용하여 예측하며, 화학물질안전원의 ‘사고 영향범위 산정에 관한 기술지침’을 참고하여 다음과 같이 예측한다.
사고유형으로는 누출사고와 화재사고가 있으나 취약시설 평가의 사고유형으로는 누출사고만 반영한 물질별 취약성등급을 산정하여 화재사고 유형을 제외한다. 누출사고 영향범위 예측을 위한 확산모델은 공기보다 가벼운 화학물질인 경우에는 가우시안 플룸 모델(Gaussian plume), 가우시안 퍼프(Gaussian puff)모델을 사용한다. 공기보다 무거운 가스의 확산모델은 SLAB 모델, BM(Britter & McQuaid) 모델, HMP(Hoot, Meroney & Peterka) 모델, Degadis 모델 등을 사용한다.
영향범위 내의 인구를 산정하기 위해서는 주거지별 인구자료가 필요하며 이를 위해 인구 수 분포 주제도를 생성하는 절차는 다음과 같다. 도 9는 토지피복 중분류도의 주거가능지역에 인구수 배분 절차를 예시하는 참조도이다.
법정동리 행정구역도에 동리별 인구 수 속성항목 데이터를 구축한다. 환경부 토지피복 중분류 지도(도 9를 참조)에서 인구가 주거가능한 토지이용(주거지역/공업지역/상업지역/위락시설지역/공공시설지역)을 추출하여 주거가능지역 주제도를 생성한다. 행정구역도와 주거가능 토지이용 주제도를 격자형 주제도로 변환환다. 행정구역도 격자 주제도를 이용하여 동리별 주거가능 격자 수를 산정한다. 동리별 인구 수를 주거가능 격자 수로 나누어 한 격자별 인구 수를 계산한다. 주거지역에 인구가 고르게 분포한다는 전제하에 동리의 각 인구 수를 주거가능 토지이용의 각 격자에 격자별 인구 수를 배분한다(일종의 인구밀도 분포도). 영향범위 내의 인구 수를 GIS 프로그램을 이용하여 합산한다.
전파경로 결정부(130)는 입출력 인터페이스부(110)를 통해 입력된 접수 정보에 따라 화학물질 토양오염사고에 대한 전파 경로를 결정한다. 이를 위해, 전파경로 결정부(130)는 데이터베이스부(120)에 저장된 의사결정 대응 메뉴얼정보를 이용하여 접수 정보에 대응하는 전파 경로를 결정할 수 있다.
도 10은 화학물질 토양오염사고 발생 시의 전파 경로 체계를 예시하는 참조도이다.
도 10을 참조하면, 전파경로 결정부(130)는 정부에서 운용 중에 있는 토양오염사고 처리 절차의 전파체계에 따라 접수 정보에 대응하는 전파 경로를 결정한다. 전파경로 결정부(130)는 접수 정보에 대응하는 기관별 임무를 구분하고, 각 기관별, 단계별 및 상황별 토양오염사고 내용 및 처리에 관한 정보를 전파하기 위한 경로를 의사결정 대응 메뉴얼정보를 참고하여 결정할 수 있다.
다음의 표 6은 각 기관별 임무와 역할에 대한 내용을 예시하는 표이다.
| 구분 | 임무/역할 |
| 국가위기관리센터 | -국가위기평가회의 운영 -분야별 위기징후 ·상황 종합 및 관리 ·운영 -분야별 위기관리에 관한 정보 ·상황의 종합 및 관리 |
| 중앙안전관리위원회(국무조정실) | -재난사태 및 특별재난지역 선포 등 건의사항 심의 -재난관리에 관한 중요 정책 심의 ·조정 -국가 안전관리기본계획 및 집행계획 심의 -재난 및 안전관리 업무의 협의 ·조정 |
| 대통령 비서실 | -재난상황 종합평가, 초기 전략대응반 운영 -대통령 지시사항 확인, 분야별 정책 ·전략적 대응 및 홍보방향 제시 -국민안정대책등 총괄 조정 |
| 중앙재난안전대책본부(본부장 : 행정안전부 장관) | -대규모 재난의 예방 ·대비 ·대응 ·복구 등에 관한 사항의 총괄 ·조정 -관계 재난관리책임기관의 장에게 행정 및 재정상의 조치 , 소속직원의 파견 , 그 밖의 필요한 지원 요청 -재난 예방 및 응급대책 등 재난대비계획 수립 -재난 사태 및 특별재난지역 선포 건의 -재난 현장 대응활동 종합 및 조정 -상황판단회의를 통해 중대본 설치 -주관기관 요청시 중대본 가동 및 중앙수습지원단 파견 조치 등 |
| 중앙사고수습본부(환경부) | -위기징후 목록 작성 ·운영 -소관분야 안전관리기본계획 수립 , 이행 -토양오염사고 예방 ·대응 ·복구 관련 정책 ·제도 총괄 -대규모 재난 발생시 소관분야 기술제공 등 수습활동 지원 -중앙행정기관 협조사항 파악 및 협조 요청 -중앙재난안전대책본부 지원 및 위기관리 실무기관의 사고수습 ·방제활동 조정 ·지원 |
| 지역재난안전대책본부(자치단체) | -관할지역내 재난 ·대응 ·복구에 관한 사항 총괄 , 조정 -재난의 예방 ·대응 복구 관련 소관계획 수립 ·시행 6 -긴급구조 동 지휘 및 통제 -대피명령 등 주민 보호조치 시행 -토양오염사고 수습 및 방제활동 시행 -토양오염사고 원인 조사 및 피해보상 ·복구 |
| 지역사고수습본부(환경청) | -토양오염사고 예방 ·대응관련 소관 계획 수립 ·시행 -사고 대응정보 제공 및 수습활동 지원 -토양오염사고 원인 조사 및 피해 평가 -지역재난안전대책본부 , 재난현장 통합지원본부에 직원 파견 등 사고수습 ·방제활동 지원 |
| 사고수습지원본부(화학물질안전원) | -24 시간 화학사고 접수 ·전파 및 화학안전종합상황실 운영 -토양오염사고 물질 대응정보 지원 -대규모 토양오염사고 발생시 현장기술지원 -토양오염사고 대응 시스템 운영 ·보급 -토양오염사고 대응관련 교육 ·훈련 |
전파경로 결정부(130)는 전술한 표 6에 기재된 바와 같이 접수 정보에 대응하여 각 기관별 임무에 따른 전파 경로를 결정하며, 이때, 의사결정 지원부(140)와 함께 동작하여 화학물질 토양오염사고의 각 처리 단계에 맞추어 전파 경로를 결정할 수 있다.
의사결정 지원부(140)는 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 전파경로 결정부(130)에서 결정된 전파 경로에 대응하는 단계별 의사결정을 지원한다. 의사결정 지원부(130)는 접수 정보에 따라, 의사결정 대응 메뉴얼정보로부터 대응 단계별 대응 메뉴얼정보, 사고 관련 상황정보 또는 기술 특성정보를 종합하여 의사결정이 필요한 의사결정요소를 추출하고, 추출된 의사결정요소를 전파경로에 따라 각 기관으로 제공한다. 즉, 의사결정 지원부(140)는 화학사고 발생 전후에 가능한 대응 단계별 대처 행동 매뉴얼 등을 분석하여 의사결정이 필요한 요소를 추출하여 분석할 수 있다. 의사결정 지원부(140)는 각 대응 단계별 필요한 보유 기술 특성 자료와 현지 사고 관련 상황 자료 등을 종합하여 의사결정에 지원할 수 있도록 자료를 추출한다. 의사결정 지원부(140)는 사전예측과 현장평가의 결과를 반영하여 사고 대응 의사결정 지원 체계를 완성하는 역할을 수행한다. 의사결정 지원부(140)는 피해예측 및 현장 평가 결과의 활용성을 극대화하기 위해 XML 방식의 전송 포맷을 채택하여 자료 입출력을 지원한다.
의사결정 지원부(140)는 데이터베이스 및 인터페이스를 통합하여 GIS 기반으로 구성될 수 있다. 의사결정 지원부(140)의 구성을 위해, 통합 프로그램의 안정적 데이터 교환 및 공유가 가능하도록 인터페이스가 제공될 수 있다. 또한, 화학사고 대비 및 예방을 위한 토양/지하수 환경 중 위험지도가 제공될 수 있다. 또한, 사고 물질 특성에 기반한 화학사고 대비 및 예방 프로토콜이 제공될 수 있다. 또한, 화학사고 발생시 긴급 통합 관리 대응 체계 프로토콜이 제공될 수 있으며, 화학사고 후 대응을 위한 긴급 조사, 모니터링 및 복구 방안이 제공될 수 있다. 또한, 인터페이스는 GUI로 구성하고 총괄기관과 세부기관에서 제작된 DB와 긴급대응 프로세스를 프로그램화하여 통합시킬 수 있다. 또한, 피해 예측에 필요한 입력자료와 출력 결과의 관리가 용이하도록 인터페이스를 제공할 수 있으며, 인터페이스는 GUI로 구성하고 연동 데이터 포맷을 XML로 적용할 수 있다.
통신부(150)는 전파경로 결정부(130)에서 결정된 전파 경로에 대응하여 의사결정 지원부(140)에서 지원되는 단계별 의사결정정보를 각 기관들의 시스템으로 전송한다. 또한, 통신부(150)는 모델링부(160)에서 생성된 위험지도를 포함하는 모델링 결과정보를 상기 전파 경로를 따라 각 기관들의 시스템으로 전송할 수도 있다. 또한, 각 기관들의 시스템으로부터 전송된 신호를 수신할 수 있다.
이를 위해, 통신부(150)는 통신망(미도시)과 유선 네트워크 또는 무선 네트워크로 연결되어 있으며, 유선 네트워크 또는 무선 네트워크를 위한 통신 프로토콜을 지원하는 유선 통신모듈 또는 무선 통신모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(150)는 무선 통신망로서 무선인터넷, 휴대인터넷, 2G 이동통신망, 3G 이동통신망, 3.5G 이동통신망, 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 지원하는 무선 통신모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신부(150)는 블루투스, 지그비, RFID와 같은 근거리 무선 통신을 지원하는 근거리 무선 통신모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신부(150)는 유선 인터넷을 지원하는 유선 통신모듈을 포함할 수 있다.
모델링부(160)는 토양오염 물질특성정보 및 모델링 인자정보를 이용하여 화학물질 토양오염사고에 대응하는 위험지도를 포함하는 모델링 결과정보를 생성한다. 예를 들어, 모델링부(160)는 토양오염사고에 따라, 대기 부문, 토양 부문 및 식생 부문 중 적어도 하나 이상의 오염도 변화를 나타내는 화학물질 평균농도값을 이용해 상기 모델링 결과정보를 생성할 수 있다.
모델링부(160)는 화학사고 발생 시 인근 토양의 표토오염을 예측하고 시공간적 오염도 변화를 빠르게 추적하기 위해, 대기 중 확산은 물론 대기/토양 간 이동, 즉 대기로부터 토양으로 오염물의 건/습식 침적과 토양으로부터 대기로 휘발, 토양 내 유출에 의한 이동 및 지하수로의 이동을 통합하여 다룰 수 있는 다매체 모형을 적용한다. 또한, 사고 발생지점의 환경인자 및 기상조건의 변화에 따른 결과를 반영하기 위하여, 모델링부(160)는 사고발생시각과 발생지점의 위치정보를 활용하여 해당지역의 기상자료와 환경인자를 사용할 수 있다. 모델링부(160)에 적용된 다매체 모형은 크게 대기와 토양으로 구성되며, 대기/지표 간 이동에 영향을 줄 수 있는 식생을 고려하여 지표를 불투수 지역(도시), 나대지, 농경지, 초지 및 숲지 등 5가지를 토지이용별로 구분하여 구현할 수 있다.
예를 들어, 모델링부(160)의 대상 공간은 전체 15 km ×15 km 범위로 사고발생지역 부근 6 km ×6 km 범위는 10 m ×10 m의 공간 해상도를 갖추며, 그 외 지역은 100 m ×100 m의 해상도를 가지도록 구성할 수 있다. 또한, 수직으로는 배출원의 수직분포, 인간 활동 및 인체노출이 이루어지는 영역, 지표의 영향, 기상인자로 인한 유효혼합고의 변화 등을 고려할 수 있도록 100 m, 300 m, 600 m, 1000 m 높이를 가지는 4개 층으로 구성하여 총 2000 m범위를 포함할 수 있다. 토양 내 오염물의 이동은 해당 지역의 경사도, 토양특성 등에 따라 토사 유출 및 강우 유출 특성이 달라져 오염물의 축적 및 이동량이 달라지므로, 모델링부(160)는 사고 발생지역의 지형자료를 기반으로 구축된 토사 유출속도 및 강우 유출속도를 활용할 수 있다.
모델링부(160)는 토양오염 모델링 중 대기 부문으로서 이류와 난류확산, 가스상/입자상 분배, 지표로 가스상 및 입자상 오염물의 건/습식 침적, 광분해 과정을 적용할 수 있다. 화학물질 누출로 인한 오염물의 이동과 확산은 발생지역의 기상조건과 지표면의 특성에 따라 달라지므로, 모델링부(160)는 해당지역의 기상자료를 이용하여 Monin-Obukhov Length, 지표마찰속도(surface friction velocity) 등을 계산하며, 이를 사용하여 대기경계층의 안정도 및 난류확산계수 등을 계산한다. 또한, 이러한 대기경계층 파라미터들은 대기 중 입자상과 가스상 침적에도 영향을 미치므로, 모델링부(160)는 기상요소의 변화와 지표의 토지피복 상태에 따라 침적속도를 달리할 수 있도록 구성한다.
모델링부(160)는 대기 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식 2를 이용하여 광분해 반응과 관련한 대기중 화학물질 평균농도값을 산출할 수 있다.
또한, 모델링부(160)는 대기 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식 3을 이용하여 가스상 및 입자상 오염물의 습식침적과 관련한 대기중 화학물질 평균농도값을 산출할 수 있다.
또한, 모델링부(160)는 대기 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식 4를 이용하여 가스상 및 입자상 오염물의 건식침적과 관련한 대기중 화학물질 평균농도값을 산출할 수 있다.
모델링부(160)에 의한 토양오염 모델링 중 토양 부문에서 발생하는 오염물의 거동기작은 대기로부터 가스상 및 입자상 오염물의 건·습식 침적, 분해, 식생표면으로부터 강우에 의한 세정(washoff), 낙엽(litterfall), 침출(leaching), 휘발 (volatilization), 토사유출(solid runoff),강우유출(waterrunoff), 및 식생의 뿌리흡수(root uptake) 등이 있다. 토양은 가스상, 입자상 및 액체상으로 구성된 매질로, 오염물이 물리화학적 성질 및 기상요소에 따라 토양 내에서 분배가 달라질 수 있도록 설정한다. 또한, 토사유출의 경우 RUSLE(Revised Universal Soil Loss Equation)식을 적용하고 RUSLE 식에 필요한, 침식성 인자, 표토 침식성 인자, 지면특성 인자, 지면 피복인자, 표토 보존 인자 등의 값들은 수치정밀토양도, 수자원단위지도, 토지피복도 등을 이용하여 DB를 구성하여, 강우사상에 대하여 토사 유출속도와 강우 유출속도를 계산할 수 있다. 강우 유출의 경우, 지역의 토지피복을 반영하여 Soil Conservation Service의 curvenumbermethod(SCSCN method)를 사용할 수 있다.
모델링부(160)는 토양 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식 5를 이용하여 토양중 화학물질 평균농도값을 산출할 수 있다.
식생 부문과 관련하여, 화학물질 사고가 발생하는 지역의 토지이용상태 특히 식생의 존재여부에 따라 토양오염도가 영향을 받기 때문에, 사고발생지역 및 인근의 토지피복에 따라 식생을 농작물, 초목, 숲으로 구분한다. 식물의 기공 및 표피층의 대기-식생간 물질전달은 오염물의 화학적 특성과 기상요인에 의해 결정되므로, 모델링부(160)는 물질전달속도를 기온 및 습도와 물성의 함수로 표현한다. 모델링부(160)에 의한 식생에서의 기본적인 거동 프로세스들은, 대기-식생 간 흡수와 휘발(absorption, volatilization), 식생 내 분해가 있으며, 식생의 뿌리흡수(root uptake)의 경우 오염물의 옥탄올-물 분배계수(logKow) 및 계절과 토지이용에 따른 잎 면적지수(Leaf Area Index:LAI)에 의한 함수로 설정할 수 있다. 이외에도 식생의 계절적 부피변화 등에 의해 대기로부터 입자상 건·습식침적이 차단(intercept)되거나, 강우 사상 시 잎 표면에 침적되었던 오염물이 세정되는 정도의 차이도 반영할 수 있게 설정될 수 있다.
모델링부(160)는 상기 식생 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식 6을 이용하여 식생중 화학물질 평균농도값을 산출할 수 있다.
모델링부(160)는 화학물질 평균농도값의 변화에 따라 색상을 구분하여 위험지도를 포함하는 모델링 결과정보를 생성할 수 있다. 모델링부(160)는 GIS 데이터와 토양오염사고 모델링 결과정보를 결합하여 시스탬 내에서 확인이 가능하도록 표시할 수 있다. 도 11은 토양오염사고 모델링 결과를 예시하는 참조도이고, 도 12는 토양오염사고 모델링 결과에 따라 생성된 위험지도를 예시하는 참조도이다. 도 11 및 도 12에 따르면, 모델링부(160)의 모델링 결과는 확산, 침적에 따른 분포 곡선으로 표출되며 농도값의 변화에 따라 색상을 달리하여 가시성을 높일 수 있다. 긴급한 상황에서의 빠른 사고 전파를 위해 토양오염사고 모델링은 단순 방식과 상세 방식의 두가지 모드로 수행될 수도 있다. 모델링부(160)에서 수행된 모델링 결과는 데이터베이스부(120)에 저장되며, 모델링 분석부(170)에서 활용될 수 있다.
모델링 분석부(170)는 생성된 모델링 결과정보와 화학물질 토양오염사고에 대한 현장확인 조사결과정보를 비교하여, 모델링 결과정보의 정확도 향상을 위한 보정 계수를 조정할 수 있다. 이를 위해, 도양오염사고에 대한 현장확인 조사결과정보는 전술한 입추력 인터페이스부(110)를 통해 입력되거나, 통신부(150)를 통해 수집될 수 있다.
모델링 분석부(170)는 다음의 수학식 7을 이용하여 토양오염사고의 각 매체별 상대농도의 비로부터 상기 보정 계수를 조정할 수 있다.
여기서, Cm1는 모델링된 구간 내에서 매체의 오염 범위(면적 또는 부피)를 의미하고, Cm2는 실제 측정된 매체의 오염 범위를 의미하고, Cs1은 모델링된 구간 내에서 매체의 평균 농도를 의미하고, Cs2는 실제 측정된 구간 내의 평균농도를 의미한다.
토양화학사고가 발생하게 되면 후속조치로서 오염지점 정밀측정을 수행한다. 이에 따라, 정밀측정 시 오염물질의 종류, 최초 유출량, 오염 범위, 오염 농도 등을 기록한다. 이후, 모델링부(160)에서 토양화학사고의 내용에 맞게 모델링을 수행하게 되면, 모델링 분석부(170)는 전술한 수학식 7의 상대 농도의 비에 따라 모델링을 위한 보정 계수를 산출할 수 있다.
모델링 분석부(170)는 너무 낮은 값으로 상대농도 비가 산출되는 것을 방지하기위해 작은값으로 큰값을 나누어 각각 재차 나눗셈을 수행할 수 있다. 또한, 모델링 분석부(170)는 상대농도비의 값이 1에 가까운 값이 나올수 있도록 계수 K값을 지역별, 격자별로 재조정할 수 있다.
현장확인 조사 결과정보는 사용자에 의해 입력된다. 모델링 분석부(170)는 데이터베이스부(120)에 저장된 데이터들을 활용하여 실제 현장측정값에 근접하도록 보정계수를 조정한다.
토양오염사고 시의 화학물질이 각 매체별로 확산, 침적, 이동될 때의 상대농도값의 비교를 통해 모델결과와 실제 측정값을 비교 분석하고 해당 분석 결과를 바탕으로 보정계수값이 산정될 수 있다. 도 13은 모델링 결과정보와 현장확인 조사결과정보의 비교를 설명하기 위한 참조도이고, 도 14는 산출된 보정 계수를 예시하는 참조도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 모델링 결과를 보정하기 위한 보정계수 테이블은 지역코드, 인덱스, 비교대상, 상대농도비, 보정계수의 필드로 구성되며 모델링 분석부(170)는 지역코드 및 인덱스값으로 구분된 전국 단위의 셀(cell)로 구분된 지역에 대해 별도의 보정계수값을 지속적으로 자동 수정 보완할 수 있다. 또한 모델링 분석부(170)는 상대농도비의 값이 1에 근접할 수 있는 최적의 보정계수값을 토양특성, 지형특성에 맞게끔 단위 지역별로 계속해서 보완 수정함을 통해 화학물질 토양오염사고 발생 시 실제 상황에 가장 근접한 모델결과를 산출한다.
모델링 분석부(170)는 별도의 서버로 구축되어 24시간 지속적으로 전국 단위의 데이터들을 분석 수정해 나가는 작업을 수행하며, 현장조사값이 없는 지역 단위에 대해서는 가장 인접한 지역의 모델결과값을 참조하여 보정계수 산출에 사용한다. 단 현장조사값이 없으면서 측정값이 있는 지역까지의 거리가 10km를 넘어가는 경우에 한해 기본값인 1을 적용한다. 추후 시스템이 확대되는 경우에는 현장조사값 외에도 대기 및 토양에 관련한 정밀 모델결과를 반영하여 보정계수를 산출할 수 있도록 보완이 가능할 것이다. 산출된 보정계수는 데이터베이스부(120)에 저장된다. 또한, 이러한 보정계수는 모델링부(160)에서 모델링을 수행할 경우에 정확도 향상을 위해 보정계수가 적용된 모델링 결과정보를 생성한다.
모델링부(160)와 모델링 분석부(170)는 상호 연관관계를 가지며 동작하며, 모델링부(160)에서 화학물질 토양오염 모델링을 수행한 결과를 토대로 모델링 분석부(170)는 보정 계수를 활용하여 해당 모델링 결과를 정밀하게 보완할 수 있다.
제어부(180)는 입출력 인터페이스부(110), 데이터베이스부(120), 전파경로 결정부(130), 의사결정 지원부(140), 통신부(150), 모델링부(160)의 동작을 제어한다. 이를 위해, 제어부(180)는 중앙처리장치 (central processing unit (CPU)), 어플리케이션 프로세서 (application processor (AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서 (communication processor(CP)) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어부(180)는 전술한 각 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
본 발명은 소프트웨어적인 프로그램으로 구현하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 소정 기록매체에 기록해 둠으로써 다양한 재생장치에 적용할 수 있다. 다양한 재생장치는 PC, 노트북, 휴대용 단말 등일 수 있다. 예컨대, 기록매체는 각 재생장치의 내장형으로 하드디스크, 플래시 메모리, RAM, ROM 등이거나, 외장형으로 CD-R, CD-RW와 같은 광디스크, 콤팩트 플래시 카드, 스마트 미디어, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100: 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템
110: 입출력 인터페이스부
120: 데이터베이스부
130: 전파경로 결정부
140: 의사결정 지원부
150: 통신부
160: 모델링부
170: 모델링 분석부
180: 제어부
110: 입출력 인터페이스부
120: 데이터베이스부
130: 전파경로 결정부
140: 의사결정 지원부
150: 통신부
160: 모델링부
170: 모델링 분석부
180: 제어부
Claims (15)
- 화학물질 토양오염사고에 대한 접수 정보를 입력받는 입출력 인터페이스부;
의사결정 대응메뉴얼정보, 토양오염 물질특성정보, 위험지도의 생성을 위한 모델링 인자정보 및 상기 모델링 인자정보에 따른 모델링 결과정보를 저장하는 데이터베이스부;
상기 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 상기 접수 정보에 대응하는 전파 경로를 결정하는 전파경로 결정부;
상기 의사결정 대응메뉴얼정보를 이용하여, 상기 결정된 전파 경로에 대응하는 단계별 의사결정을 지원하는 의사결정 지원부;
상기 접수 정보에 따라, 상기 토양오염 물질특성정보 및 상기 모델링 인자정보를 이용하여 상기 화학물질 토양오염사고에 대응하는 위험지도를 포함하는 모델링 결과정보를 생성하는 모델링부;
상기 의사결정 지원부에서 지원되는 단계별 의사결정정보 및 상기 모델링부에서 생성된 상기 모델링 결과정보를 상기 전파 경로를 따라 전송하는 통신부;
상기 모델링 결과정보와 상기 화학물질 토양오염사고에 대한 현장확인 조사결과정보를 비교하여, 상기 모델링 결과정보의 정확도 향상을 위한 보정 계수를 조정하는 모델링 분석부; 및
상기 입출력 인터페이스부, 상기 전파경로 결정부, 상기 의사결정 지원부, 상기 모델링부, 상기 통신부 및 상기 모델링 분석부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 모델링부는,
대기 부문, 토양 부문 및 식생 부문 중 적어도 하나 이상의 오염도 변화를 나타내는 화학물질 평균농도값을 이용해 상기 모델링 결과정보를 생성하며,
상기 대기 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식을 이용하여 광분해 반응과 관련한 대기중 화학물질 평균농도값을 산출하고,
[수학식]
,
; the first order rate constant,
,
; the second order rate constant,
,
; hydroxyl radical concentration,
,
; gas-phase concentration (mass/m3)
상기 모델링부는,
상기 대기 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식을 이용하여 가스상 및 입자상 오염물의 습식침적과 관련한 대기중 화학물질 평균농도값을 산출하고,
[수학식]
; precipitation rate (mm/h),
; gas scavenging ratio,
; particle scavenging ratio,
; air-water partition coefficient (dimensionless),
; air-soil interface area (m2),
, ; gas-phase and particle-phase concentration (mass/m3)
상기 모델링부는,
상기 대기 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식을 이용하여 가스상 및 입자상 오염물의 건식침적과 관련한 대기중 화학물질 평균농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템.
[수학식]
; mass transfer coefficient between air-soil interface (m/h),
; air-soil interface area (m2),
; particle dry deposition velocity (m/h),
, ; gas-phase and particle-phase concentration (mass/m3)
- 청구항 1에 있어서,
상기 의사결정 대응메뉴얼정보는,
화학물질 토양오염사고 발생 시 관계기관별 사고접수정보, 전파정보, 대응메뉴얼정보 및 후속조치정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 토양오염 물질특성정보는,
화학물질을 취급하는 시설의 최대 배출용량정보, 사고 빈도정보, 방지 시설정보, 화학물질 특성정보, 토양 특성정보 및 지하수 특성정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 모델링 인자정보는,
화학사고의 위험도를 표준화하기 위한 위험지수 산출의 평가인자인 물질별 취약성등급정보, 최대배출 가능량정보, 토양 속성정보, 지하수 속성정보, 영향범위 내 인구수정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 전파경로 결정부는,
상기 접수 정보에 대응하는 기관별 임무를 구분하고, 상기 각 기관별 단계별 및 상황별 토양오염사고 내용 및 처리에 관한 정보를 전파하기 위한 경로를 결정하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 의사결정 지원부는,
상기 접수 정보에 따라, 상기 의사결정 대응메뉴얼정보로부터 대응 단계별 대응 메뉴얼정보 및 사고 관련 상황정보를 이용하여 의사결정이 필요한 의사결정 요소를 추출하고, 상기 추출된 의사결정요소를 상기 전파경로에 따라 각 기관으로 제공하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 모델링부는,
상기 토양 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식을 이용하여 토양중 화학물질 평균농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템.
[수학식]
는 토양의 체적,
는 토양 중 화학물질 몰농도,
; 토사유출속도 (m3/m2/h),
; soil matrix/soil particle partition coefficient (dimensionless),
; soil matrix/soil water partition coefficient (dimensionless)
- 청구항 1에 있어서,
상기 모델링부는,
상기 식생 부문의 오염도 변화로서, 다음의 수학식을 이용하여 식생중 화학물질 평균농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템.
[수학식]
는 식생의 체적,
는 식생 중 화학물질의 몰농도,
; mass transfer coefficient between air and vegetation (m/h),
; partition coefficient between air and vegetation (dimensionless),
; transpiration stream in xylem (m3/sec),
; Transpiration stream concentration factor,
; degradation rate constant in vegetation (1/h),
; litterfall rate (1/h)
- 청구항 1에 있어서,
상기 모델링부는,
상기 화학물질 평균농도값의 변화에 따라 색상을 구분하여 상기 위험지도를 포함하는 상기 모델링 결과정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 모델링 분석부는,
다음의 수학식을 이용하여 토양오염사고의 각 매체별 상대농도값의 비로부터 상기 보정 계수를 조정하는 것을 특징으로 하는 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템.
[수학식]
여기서, 상기 Cm1는 모델링된 구간 내에서 매체의 오염 범위(면적 또는 부피)를 의미하고, 상기 Cm2는 실제 측정된 매체의 오염 범위를 의미하고, 상기 Cs1은 모델링된 구간 내에서 매체의 평균 농도를 의미하고, 상기 Cs2는 실제 측정된 구간 내의 평균농도를 의미한다.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180035911A KR102093180B1 (ko) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180035911A KR102093180B1 (ko) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | 토양오염사고에 따른 의사결정 지원 시스템 |
Publications (2)
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