KR20160095259A - 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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김윤관
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최명준
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Abstract

본 기술은 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 대기질 인위적 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력하는 기능과 산정된 배출량 산정 결과 및 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 지도, 표, 및 그래픽 형태 중 적어도 하나로 가공하여 출력하는 기능을 대중적인 운용 체계인 원도우 오에스에서 실행하고, 입력된 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하는 기능과 산정된 배출량을 토대로 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과인 대기질 모델 데이터를 산출한 후 가공하는 기능을 전문적인 운용 체계인 가상 오에스에서 실행함에 따라, 원도우 오에스 기반에서 가상 오에스를 활용하여 대기질 인위적 배출량을 산정하는 처리 속도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템 및 그 방법{DEVELOPMENT OF AN ANTHROPOGENIC EMISSIONS SPATIAL}
본 발명은 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 배출량 산정 모델 데이터의 입출력 기능과 대기질 모델 데이터 산정 기능을 윈도우 오에스 및 가상 오에스에 각각 마련된 소프트웨어로 구현할 수 있도록 한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배출량 입력, 배출량 생성 및 할당, 결과 표출 등의 각 과정을 실행함에 있어, 종래의 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템은 미국 환경청에서 개발한 SMOKE(Sparse Matrix Operator Kernel)와 같은 배출 모델링 시스템을 이용하였으며, 배출량 처리를 하기 위해서는 오염원별 배출량뿐만 아니라 배출량의 화학종분화, 시공간적 분배를 위해 배출원 특성에 맞는 많은 종류의 대기질 자료를 입력해야만 한다.
이에 대한민국 공개특허 제2011-0077040호(상세규모 대기질 관리 시스템 및 운영방법)에는, 임의의 지역에 대해 USN{Ubiquitous Sensor Network}에 기반하여 온도, 습도, 미세먼지 농도 등을 포함하는 대기질 측정정보를 생성하고, 외부로부터 수신한 측정정보에 기반으로 대기질 측정정보를 검증하는 모니터링 모듈 및 상기 임의의 지역에 대해 외부로부터 입력된 GIS 정보 및 대기오염 정보를 토대로 전산유체역학(CFD)에 의한 대기질 모델링 정보를 생성하고 검증하는 기술이 개시된 바 있다.
이러한 일반적인 대기질 인위적 배출량 시스템은 미국의 정교한 DB에 기반하여 작성되었기 때문에 상대적으로 자료가 많지 않은 우리나라에 적용하기 쉽지 않았고, 필요이상으로 복잡한 소프트웨어를 이용해야 했기 때문에 극소수의 전문가들만이 사용할 수 있었으며 생성된 배출량의 지리적 검증을 위해서는 별도의 소프트웨어를 사용하여야 하는 등 운용이 불편하였다.
이러한 한계점을 보완하여 대기질 인위적 배출량 산정결과의 검증 및 표출을 위해 따로 소프트웨어를 사용하는 번거로움 없이 배출량을 산정하는 기능과 검증 및 표출 기능이 하나로 통합되어 일괄작업이 가능함과 동시에 사용자가 보다 손쉽게 운용 가능한 시스템을 구축하였다.
이러한 배출량을 산정하는 기능과 검증 및 표출 기능이 하나로 통합되어 일괄작업이 가능함과 동시에 사용자가 보다 손쉽게 운용 가능한 장점에도 불구하고, 시스템 내의 과부하가 걸려 배출량 인위적 배출량 산정에 대한 처리 속도가 늦어지는 단점이 존재하고, 이러한 단점을 보완하기 위해 원도우 오에스 기반에서 가상 오에스를 활용하여 처리 속도를 향상하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템은 현재 전무한 상황이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 대기질 인위적 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력하는 기능과 산정된 배출량 산정 결과 및 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 지도, 표, 및 그래픽 형태 중 적어도 하나로 가공하여 출력하는 기능을 원도우 오에스에서 실행하고, 입력된 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하는 기능과 산정된 배출량을 토대로 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과인 대기질 모델 데이터를 산출한 후 가공하는 기능을 가상 오에스에서 실행하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템 및 그 방법을 제공함에 따라, 원도우 오에스 기반에서 가상 오에스를 활용하여 대기질 인위적 배출량을 산정하는 처리 속도를 근본적으로 향상시킬 수 있게 된다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템은,
원도우 오에스에서 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력, 관리, 및 처리하고, 수신된 배출량을 격자화한 후 그래프 형태로 가공하여 출력하는 입력부; 및
가상 오에스에서 상기 원도우 오에스의 입력부(100)로부터 인가받은 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하여 산정된 배출량을 상기 원도우 오에스의 입력부로 전달하는 산정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 산정부는,
가상 오에스에서 상기 배출량을 대기질 모델에서 필요한 격자 별로 매핑하고 격자화된 모델 결과를 공간 연산 기법을 이용하여 시간별, 지역별, 대상별 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델링 데이터를 산출한 후 가공하고 가공된 대기질 인위적 배출량의 모델 결과를 통신 모듈을 통해 상기 원도우 기반의 입력부로 전달하도록 구비되고,
상기 입력부는
원도우 오에스에서 상기 대기질 모델링 데이터를 지도, 표, 및 그래프 중 적어도 하나 형태로 가공하여 출력하도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 입력부는,
배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 관리 및 처리하는 배출량 모델 입력 모듈과,
사용자 인터페이스를 통해 사용자에 의해 설정 및 입력된 값에 따라 상기 배출량 모델 입력 데이터를 변경한 후 변경된 정보를 별도의 입력 파일로 관리하고, 상기 변경된 배출량 산정 모델 데이터를 통신 모듈을 통해 상기 가상 오에스의 산정부로 전달하는 입력 모듈과,
상기 통신 모듈을 통해 수신된 배출량을 격자화하여 그래프 형태로 가공한 후 출력하는 GIS 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 GIS 모듈은,
상기 산정부의 대기질 인위적 배출량의 모델 결과를 지도, 표, 및 그래프 중 적어도 하나로 가공하여 출력하도록 구비되는 것이 바람직하다.
상기 산정부는,
통신 모듈을 통해 수신된 입력부의 배출량 모델 데이터로부터 배출량을 산정하여 상기 원도우 오에스의 입력부로 전달하는 배출량 산정 모듈(210)을 포함하고,
상기 배출량 산정 모듈의 배출량을 제공받아 격자(셀) 별로 매핑한 후 공간연산기법을 활용하여 시간별, 지역별, 대상별 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델 입력 자료를 생성하는 SA(Surrogate Allocator) 모듈과,
상기 SA 모델(220)의 대기질 모델 입력 자료를 원도우 오에스에서 출력하기 위해 기 정해진 netCDF(The Network Common Data Form) 형식으로 가공한 후 상기 통신 모듈을 통해 상기 입력부(100)로 전달하는 대기질모델 입력자료 생성 모듈를 더 포함한다.
전술한 시스템을 기반으로 하는 본 발명의 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 방법은,
(a) 원도우 오에스에서, 배출량 산정을 위해 입력된 배출량 산정 모델링 데이터를 관리 및 처리하여 가상 오에스로 전달하는 단계와,
(b) 가상 오에스에서 입력부로부터 인가받은 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하여 원도우 오에스의 상기 입력부로 전달하는 단계와,
(c) 원도우 오에스에서 수신된 배출량을 격자화하여 그래프 형태로 가공하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은,
(d) 상기 가상 오에스에서 수신된 배출량을 대기질 모델에서 필요한 격자(cell)별로 매핑한 후 격자화된 모델 결과를 공간연산기법에 따라 대기질 모델 자료를 생성하여 생성된 대기질 모델 자료를 기 정해진 netCDF(The Network Common Data Form) 형식으로 가공하여 상기 원도우 오에스로 전달하는 단계와,
(e) 상기 가공된 대기질 모델 자료를 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과로 지도, 표, 및 그래프 형태 중 적어도 하나도 가공하여 출력하는 단계를 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 대기질 인위적 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력하는 기능과 산정된 배출량 산정 결과 및 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 지도, 표, 및 그래픽 형태 중 적어도 하나로 가공하여 출력하는 기능을 대중적인 운용 체계인 원도우 오에스에서 실행하고, 입력된 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하는 기능과 산정된 배출량을 토대로 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과인 대기질 모델 데이터를 산출한 후 가공하는 기능을 전문적인 운용 체계인 가상 오에스에서 실행함에 따라, 원도우 오에스 기반에서 가상 오에스를 활용하여 대기질 인위적 배출량을 산정하는 처리 속도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
또한 본 발명에 따르면, 대기질 인위적 배출량 산정하는 과정이 전문적인 운영 체계인 가상 오에스에서 실행되므로 대기질 인위적 배출량 모델 결과를 산출하는 전 처리 과정에 대한 보안성이 더욱 강화되고, 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 대중적인 운영 체계인 윈도우 오에스에서 대중에게 출력되므로, 초중급 인력들에게 대기질 모델링 학습 및 연구를 용이하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템의 구성을 구체적으로 보인 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템의 배출량 모델 입력 과정을 보인 실행 화면 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템의 배출량 산정 과정을 보인 실행 화면 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템의 대기질 모델 데이터 생성 과정을 보인 실행 화면을 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 과정을 보인 순서도이다.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하에서는 그 구체적인 언급을 생략하겠으나, 본 발명의 실시 예에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템은, 대기질 인위적 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력하는 기능과 산정된 배출량 산정 결과 및 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 지도, 표, 및 그래픽 형태 중 적어도 하나로 가공하여 출력하는 기능을 대중적인 운용 체계인 원도우 오에스에서 실행하고, 입력된 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하는 기능과 산정된 배출량을 토대로 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과인 대기질 모델 데이터를 산출 및 가공하는 기능을 전문적인 운용 체계인 가상 오에스에서 수행한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템에 대한 전체 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 입력부(100) 및 산정부(200)의 구체적인 구성을 보인 도이다. 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템은 입력부(100) 및 산정부(200)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 대중적 운영체계인 원도우 오에스( Window OS: Window Operating System)의 입력부(100)는 배출량 산정 모델 데이터 입력 모듈(110) 및 입력모듈(120)로 구성되어 배출량 산정을 위한 다양한 모델 입력 데이터(배출량 자료, 모델 설정 자료, 배출계수 및 GIS 데이터)들을 관리 및 처리하되, 사용자의 설정 및 입력된 값에 따라 수정이 가능하며 변경된 정보는 별도의 입력 파일로 관리된다.
이때 배출량 산정 모델 데이터 목록은 아래의 [표 1]과 같으며, 이러한 배출량 산정 모델 데이터 입력 모듈(110)은 각 배출량 산정 모델 데이터 목록과 매칭되는 데이터베이스(DB)로 구성된다.
[표 1]
Figure pat00001
[표 1]을 참조하면, 배출량 산정 모델 입력 모듈(110)들 중 토지피복 그리드 자료, 기상자료 리스트, 화학물질종 분류코드 및 mapping table 등과 같이 사용자에 의한 변경 가능성이 적은 입력요소들은 DBMS(Database Management System)를 활용하여 DB 테이블화하여 관리되며, 그 외에 사용자에 의한 변경이 빈번한 입력요소들은 각각의 입력 특성에 맞추어 파일 내부 구조를 다르게 적용하여 처리된다.
또한, 배출량 산정 모델 데이터 입력 모듈(110)은 ASCII 파일 포맷으로 처리되는 것을 일례로 설명하고 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
한편, 원도우 오에스 기반의 입력 모듈(120)은 상기 [표 1]의 각 항목별 요소들에 대한 사용자 UI(User Interface)를 구성한 후 데이터베이스 및 파일 처리를 통해 가상 오에스 기반의 산정부(200)로 인가하며, 도 3에 도시된 바와 같이 사용자 입력을 통해 설정 내용을 변경 및 저장할 수 있다.
또한, 입력 모듈(120)의 결과물은 단일한 프로젝트명이 부여된 폴더 내에 Input 폴더 아래에 위치하게 되며, 산정부(200)와의 연계를 위해 고정된 파일 디렉토리 구조를 유지하며, 해당 파일 디렉토리 구조와 매칭되는 통신 모듈(140)은 각 배출량 산정 모델 데이터를 상기 가상 오에스의 산정부(200)로 전달된다.
즉, 사용자의 조작에 의해 배출량산정 모델데이터 입력 모듈(110)에 배출량산정 모델 데이터에 대한 설정이 완료되면, 입력모듈(120)은 다음 단계인 가상 오에스의 산정부(200)로 그 절차를 이행하며, 입력부(100)에서 산정부(200)로의 단계 간 이동 시에 배출량 산정 모델 데이터 입력 모듈(110)별 결과물에 대하여 입력데이터 누락 확인, 지정된 범위값의 오류 검출 등과 같은 정도 관리 과정이 실행된다.
한편, 가상 오에스의 산정부(200)는 배출량 산정 모듈(210) 및 통신 모듈(220)로 구성되고, 상기 배출량 산정 모듈(210)은 상기 입력부(100)의 입력 모듈(120)로부터 인가받은 입력 파일의 배출량 산정 모델링 데이터를 토대로 배출량을 산정하는 기능을 수행하고, 산정된 배출량은 통신 모듈(220)를 통해 원도우 오에스 기반의 입력부(100)의 GIS 모듈(140)로 전달된다.
먼저, 배출량 산정 모듈(210)의 구동 흐름은 도 4에서 보는 바와 같이 일반적인 SMOKE 모델의 수행 흐름과 동일한 방식을 적용하였고, 배출량 산정 모듈(210)의 실행흐름은 아래와 같다.
ASSIG 설정 -> 배출원 설정 -> SMK_RUN 실행 -> SMK_INVEN 실행
구체적으로, 배출량 산정 모듈(210)의 ASSIGN 설정은, 초기 배출량 산정 모듈의 실행 옵션 파일들 및 위치 정보 파일들을 등록하는 과정으로 가상 오에스(Linux/Unix)에서의 환경 변수를 SetEnv 함수를 토대로 등록하도록 구현된다.
또한, 배출량 산정 모듈(210)의 배출원 설정은, 배출량 산정 모듈의 실행 대상이 되는 배출량 인벤토리 파일들과 배출계수들을 설정하는 과정이다.
그리고, 배출량 산정 모델(210)의 SMK_RUN 및 SMK_INVEN 실행은, 배출량 산정 모델의 결과물을 만들어내는 과정으로서, 사용자가 설정한 대상오염원(점, 면, 이동)별로 배출량 산정이 이루어지는 부분이 SMK_RUN이며, 각 배출량 산정 결과들을 통합하여 결과물로 생성시키는 부분이 SMK_INVEN이다.
한편, 상기 원도우 오에스 기반의 입력부(100)의 GIS 모듈(130)은, 산정한 배출량을 격자화한 후 그래프 형태로 가공하는 기능을 수행하며, GIS 모듈(220)은 Open GIS 소스들을 통해 시스템 개발 언어인 C#에 부합하도록 별도의 클래스 라이브러리 형태로 구현된다.
즉 통신 모듈(240)을 통해 가상 오에스에서 전달된 배출량 산정 모듈(210)의 각 배출량 산정 결과를 지도, 표 또는 그래프 형태로 가공 출력하되, shp파일의 Grid 변환 및 Union 함수를 통해 각각의 배출량 폴리곤들이 경계값을 유지하면서 중복 없이 폴리곤별 값을 통합한다.
구체적으로, GIS 모듈(130)은 shp파일의 Grid 변환이 이루어지기 전에 먼저 사용자가 설정한 배출량 인벤토리들을 동일한 도메인 상에서 합쳐야만 하고, 이때 적용되는 함수가 Union이다.
하지만, 본 발명에 따른 GIS 모듈(130)은 shp파일내의 폴리곤들의 합집합을 구하는 일반적인 Union과 달리, 각각의 배출량 폴리곤들이 경계값을 유지하면서 폴리곤별 값의 통합이 중복없이 이루어지도록 신규 함수를 구현하여 Union 기능을 완성하였다. 기존 Union 기능과의 차이점을 아래에 나타내었다.
Figure pat00002
또한, GIS 모듈(130)은 Open GIS 소스 중 하나인 DotSpatial 라이브러리를 출력 요구사항에 맞추어 가공 및 변형하여 사용할 수 있고, 기본적인 shp파일 뿐만 아니라 netCDF 형식의 대기질 인위적 배출량 모델 결과 또한 레이어 방식으로 출력할 수 있다.
또한, GIS 모듈(130)은 대기질 인위적 배출량 모델 결과는 도 5에 도시된 바와 같이, 기본적으로 지도상에 표출되며 자동으로 격자화(Grid)하여 내부에서 연산이 가능한 형태로 가공되며 모델 결과를 표 또는 그래프로도 출력할 수 있다.
그리고, 산정부(200)는 SA 모듈(220) 및 대기질 모델 입력자료 생성 모듈(230)로 구성되어 배출량 산정 모듈(210)의 배출량을 대기질 모델에 필요한 격자 별로 매칭하고 격자화된 모델 결과를 공간연산기법에 따라 시간별, 지역별, 대상별 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델 입력 자료를 산출한 후 생성된 대기질 모델 입력 자료를 기 정해진 netCDF 형식으로 가공하여 원도우 오에스의 GIS 모듈(130)로 전달하는 기능을 수행한다.
상기 SA 모델(220)은, 사용자가 초기에 입력부(100)에서 설정한 SA(Surrogates Allocator)옵션에 따라 수행된다.
먼저, 상기 SA 모듈(220)이 정상적으로 수행되기 위해서는 사용자는 각각 분리되어 있는 토지피복도를 모두 합쳐서 하나의 지도로 만들어 자료를 입력하여야 한다. 즉 surrogate 생성에 사용할 입력 자료는 한판의 shape 파일로 입력된다.
또한, SA 모듈(220)에 적용되는 입력 자료는 모두 좌표정보가 있어야 하며 모델 영역(domain 또는 model grid)과 동일한 좌표계를 갖는다.
또한, SA 모듈(220)은 시군구 연간 배출량을 대기질 모델에서 필요한 격자(cell)별로 매핑하고, Surrogate 값은 전체 해당 시군구의 배출량의 각 격자별 비율 값을 의미한다.
아래의 [수학식 1]은 SA 모듈(220)에 적용된 Grid Cell별 배출량의 산출 방법을 나타낸 수학식이다.
[수학식 1]
Figure pat00003
여기서, GC는 grid cell이고, Cty는 시군구를 의미하며, srg는 surrogates값이고, emis는 배출량이다.
이때, 기준 시군구의 기준 셀별 surrogates 값은, 기준 시군구 총 배출량(*가중치) 중에서 해당 셀의 기준 시군구 배출량(*가중치) 중 할당할 배출량의 비율을 의미한다.
그리고, SA 모듈(220) 적용 후, 최종 surrogate 텍스트 파일은 아래와 같은 형태로 저장된다.
Figure pat00004
또한, SA 모듈(220)은 GIS 모듈(130)에 의해 격자화된 모델 결과를 공간연산기법을 활용하여 시간별, 지역별, 대상별 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델 입력 자료를 산출하여 출력되며, 공간연산기법에는 GIS 객체들에 대한 Union기능, 및 격자 공간들에 대한 Zonal관련 기능이 적용되며 사용자가 설정한 Surrogate의 설정에 따라 각기 다른 대기질 모델 입력자료를 생성한다.
이때 SA 모듈(220)은 Surrogate를 할당하되, 사용자 설정에 따라 변경이 가능하며 배출량 모델 결과는 해당 설정에 따라 분할된다. 예를 들어, SA 모듈(220)은, 대기질 인위적 배출원에 대한 공간 도메인 정보가 사용자에 의해 임의로 변경되는 경우 Surrogate의 할당 변경은 상기 배출량 산정 모듈(210)의 배출량이 산정되지 이전에 수행된다.
한편, 대기질모델 입력자료 생성모듈(230)은 SA 모듈(220)과 동일하게 산정(200) 과정이 완료되면 자동적으로 수행되며 결과는 netCDF(The Network Common Data Form) 형식으로 출력된다.
또한, 대기질모델 입력자료 생성모듈(230)은 가상 오에스(Linux/Unix OS)에서 구동이 가능하다.
그리고, 대기질모델 입력자료 생성모듈(230)의 실행 결과인 netCDF 형식은 아래와 같다.
Figure pat00005
한편, 상기 대기질 모델 입력 자료 생성 모듈(230)의 대기질 모델 입력 자료는 통신 모듈(240)를 통해 원도우 오에스의 입력부(100)의 GIS 모듈(130)로 인가된다.
상기 GIS 모듈(130)은 전술한 바와 같이, Open GIS 소스 중 하나인 DotSpatial 라이브러리를 출력 요구사항에 맞추어 가공 및 변형하여 사용할 수 있고, 기본적인 shp파일 뿐만 아니라 netCDF 형식의 대기질 인위적 배출량 모델 결과 또한 레이어 방식으로 출력할 수 있다.
또한, GIS 모듈(130)은 대기질 인위적 배출량 모델 결과는 기본적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 지도상에 표출되며 자동으로 격자화(Grid)하여 내부에서 연산이 가능한 형태로 가공되며 모델 결과를 표 또는 그래프로도 출력할 수 있다.
한편, 상기 원도우 오에스의 통신 모듈(140)는 입력 자료 및 사용자의 설정 정보를 가상 오에스의 산정부(200)로 전달하고, 산정된 배출량 및 대기질 모델 입력 자료를 수신하는 기능을 수힝한다.
또한, 가상 오에스의 통신 모듈(240)은, 상기 원도우 오에스의 통신 모듈(140)과 연동하여 구동되며, 양방향 통신 데이터를 정확하게 전송하기 위해 상수값을 기 정의하여 저장하고 기 정의된 상수값은 다음과 같다.
public const int EXIT = 5001;//프로그램종료
public const int PROGRAM_NAME = 6000;//프로그램명칭메세지
public const int RUN_START_MESSAGE = 7000;//프로그램실행명령메세지
public const int RUN_FINISH_MESSAGE = 7001;//프로그램실행완료메세지
public const int SERVER_SEND_FILE_NAME = 8000;//서버에보내는파일명
public const int SERVER_SEND_FILE_SIZE = 8001;//서버에보내는파일크기
public const int SERVER_SEND_FILE_DATA = 8002;//서버에보내는파일데이터
public const int SERVER_SEND_MORE_FILE = 8003;//서버에보내는파일데이터
public const int SERVER_SEND_ALL_FILE = 8004;//모든파일전송완료
public const int SERVER_SEND_FILE_FAIL = 8005;//파일전송실패
public const int CLIENT_RECEIVE_FILE_NAME = 9000;//수신파일명
public const int CLIENT_RECEIVE_FILE_SIZE = 9001;//수신파일크기
public const int CLIENT_RECEIVE_FILE_DATA = 9002;//수신데이터크기
public const int CLIENT_RECEIVE_ALL_FILE = 9004; // 모든파일수신완료
public const int CLIENT_RECEIVE_FILE_FAIL = 9005; // 파일수신실패
public const int MEGAN_GRIDDESC = 1001;//MEGAN의GRIDDESC 파일
public const int MEGAN_MAP = 1002;//MEGAN의MAP 데이터
public const int MEGAN_MET = 1003;//MEGAN의기상데이터
public const int MEGAN_CSH = 1004;//MEGAN의쉘스크립트파일
public const int SMOKE_ASSIGNS = 2001;//SMOKE의ASSIGNS 파일
public const int SMOKE_INV_A = 2002;//SMOKE의inventory - area 파일
public const int SMOKE_INV_M = 2003;//SMOKE의inventory - mobile 파일
public const int SMOKE_INV_P = 2004;//SMOKE의inventory - point 파일
public const int SMOKE_INV_O = 2005;//SMOKE의inventory - other 파일
public const int SMOKE_GEDAT = 2006;//SMOKE의입력파일
public const int SMOKE_MET = 2007;//SMOKE의기상파일
public const int SMOKE_CSH = 2008;//SMOKE의쉘스크립트파일
public const int SMOKE_SRG = 2009;//SMOKE의surrogate 파일
public const int SA_DAT= 3001;//SA 입력파일
public const int SA_CSH = 3002;//SA의쉘스크립트파일
상기 입력부(100)의 통신 모듈(140)은 산정부(200)의 통신 모듈(240)과 실질적인 데이터 송수신은 윈도우 오에스와 가상 오에스 간의 공유 폴더를 통해 이루어지며. 전술된 상수값들은 두 통신 모듈(140)(240) 간의 공유 폴더 내의 파일에 대한 동기 접근을 방지하는 기능을 수행한다.
즉, 두 통신 모듈(140)(240) 간의 정확한 데이터 송수신을 위해, 병렬적 데이터 통신을 배제하고 시리얼 데이터 통신을 수행하여 데이터 전송 후 해당 데이터 전송에 대한 응답이 회신되기 이전까지 사용자의 추가 입력은 무시된다.
대중적인 운영 체계인 원도우 오에스에서 입력된 배출량 모델 데이터를 토대로 산정된 배출량 및 대기질 모델 자료 중 적어도 하나를 출력하는 기능을 실행하고 전문적인 운용 쳬계인 가상 오에스(Linux/Unix)에서 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량 생성 및 가공과 대기질 모델 자료를 생성하여 원도우 오에스로 전달하는 일련의 과정은 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 1에 도시된 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템의 동작 과정을 보인 흐름도로서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 방법을 도 1 및 도 6을 참조하여 설명한다.
우선, 원도우 오에스의 입력부(100)의 배출량 산정 모델 데이터 입력 모듈(110)은, 배출량 자료, 모델 설정 자료, 배출계수 및 GIS 데이터를 포함하는 각종 배출량 산정 모델 데이터를 입력받는다(단계101).
그리고, 상기 입력 모듈(120)은, 각 항목 별 배출량 산정 모델 데이터의 요소들을 사용자 인터페이스에 의한 사용자의 설정 내용을 반영하여 변경하여 저장할 수 있다(단계503, 505).
이어 단계(505)를 통해 배출량 산정 모델 데이터에 대한 설정이 완료되면, 배출량 산정 모델 데이터를 가상 오에스의 산정부(200)의 배출량 산정 모듈(210)로 통신 모듈(140)을 통해 전달하고, 배출량 산정 모듈(210)은 수신된 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정한 후 원도우 오에스의 GIS 모듈(130)로 인가한다(단계 507, 509).
그리고, 상기 원도우 오에스의 GIS 모듈(130)은, 배출량을 토대로 격자화한 후 지도, 표, 및 그래픽 중 적어도 하나 형태로 가공한 후 출력한다(단계 511).
한편, 상기 배출량 산정 모듈(210)의 배출량은 가상 오에스의 산정부(200)의 SA 모듈(220)로 인가된다.
상기 SA 모듈(220)은 수신된 배출량을 대기질 모델에 필요한 격자 별로 매핑한 후 공간연산기법을 토대로 시간별, 지역별, 대상별 중 적어도 하나의 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델 입력 자료를 산출 및 생성한 후 생성된 대기질 모델 입력 자료를 대기질모델 입력자료 생성모듈(230)로 전달하고, 상기 대기질모델 입력자료 생성모듈(230)은 기 정해진 netCDF(The Network Common Data Form) 형식으로 가공하고 가공된 대기질 모델 입력 자료를 원도우 오에스의 GIS 모듈(130)로 전달한다(단계 513, 515, 517, 519).
그리고, 상기 GIS 모듈(130)은 수신된 대기질 모델 입력 자료를 지도. 표, 및 그래프 형식으로 가공한 후 출력한다(단계521).
본 발명의 실시 예에 의하면, 대기질 인위적 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력하는 기능과 산정된 배출량 산정 결과 및 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 지도, 표, 및 그래픽 형태 중 적어도 하나로 가공하여 출력하는 기능을 대중적인 운용 체계인 원도우 오에스에서 실행하고, 입력된 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하는 기능과 산정된 배출량을 토대로 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과인 대기질 모델 데이터를 산출한 후 가공하는 기능을 전문적인 운용 체계인 가상 오에스에서 실행함에 따라, 원도우 오에스 기반에서 가상 오에스를 활용하여 대기질 인위적 배출량을 산정하는 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 대기질 인위적 배출량 산정하는 과정이 전문적인 운영 체계인 가상 오에스에서 실행되므로 대기질 인위적 배출량 모델 결과를 산출하는 전 처리 과정에 대한 보안성이 더욱 강화되고, 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과를 대중적인 운영 체계인 윈도우 오에스에서 대중에게 출력되므로, 초중급 인력들에게 대기질 모델링 학습 및 연구를 용이하게 제공할 수 있게 된다.
여기에 제시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 원도우 오에스에서 동작되어 배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 입력, 관리, 및 처리하고, 수신된 배출량을 격자화한 후 그래프 형태로 가공하여 출력하는 입력부; 및
    가상 오에스에서 동작되고 상기 원도우 오에스의 입력부(100)로부터 인가받은 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산출하여 산출된 배출량을 상기 원도우 오에스의 입력부로 전달하는 산정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산정부는,
    가상 오에스에서 상기 배출량을 대기질 모델에서 필요한 격자 별로 매핑하고 격자화된 모델 결과를 공간 연산 기법을 이용하여 시간별, 지역별, 대상별 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델 데이터를 산출한 후 가공하며 가공된 대기질 인위적 배출량의 모델 결과를 통신 모듈을 통해 상기 원도우 기반의 입력부로 전달하도록 구비되고,
    상기 입력부는
    원도우 오에스에서 상기 대기질 모델링 데이터를 지도, 표, 및 그래프 중 적어도 하나 형태로 가공하여 출력하도록 구비되는 것이 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 입력부는,
    배출량 산정을 위한 배출량 산정 모델 데이터를 관리 및 처리하는 배출량 모델 입력 모듈과,
    사용자 인터페이스를 통해 사용자에 의해 설정 및 입력된 값에 따라 상기 배출량 모델 입력 데이터를 변경한 후 변경된 정보를 별도의 입력 파일로 관리하고, 상기 변경된 배출량 산정 모델 데이터를 통신 모듈을 통해 상기 가상 오에스의 산정부로 전달하는 입력 모듈과,
    상기 통신 모듈을 통해 수신된 배출량을 격자화하여 그래프 형태로 가공한 후 출력하는 GIS 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템..
  4. 제3항에 있어서, 상기 GIS 모듈은,
    상기 산정부의 대기질 인위적 배출량의 모델 결과를 지도, 표, 및 그래프 중 적어도 하나로 가공하여 출력하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템..
  5. 제4항에 있어서, 상기 산정부는,
    통신 모듈을 통해 수신된 입력부의 배출량 모델 데이터로부터 배출량을 산정하여 상기 원도우 오에스의 입력부로 전달하는 배출량 산정 모듈을 포함하고,
    상기 배출량 산정 모듈의 배출량을 제공받아 격자(셀) 별로 매핑한 후 공간연산기법을 활용하여 시간별, 지역별, 대상별 총합 및 평균을 포함하는 대기질 모델 입력 자료를 생성하는 SA(Surrogate Allocator) 모듈과,
    상기 SA 모델(220)의 대기질 모델 입력 자료를 원도우 오에스에서 출력하기 위해 기 정해진 netCDF(The Network Common Data Form) 형식으로 가공한 후 상기 통신 모듈을 통해 상기 입력부(100)로 전달하는 대기질모델 입력자료 생성 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 시스템..
  6. (a) 원도우 오에스에서, 배출량 산정을 위해 입력된 배출량 산정 모델링 데이터를 관리 및 처리하여 가상 오에스로 전달하는 단계와,
    (b) 가상 오에스에서 입력부로부터 인가받은 배출량 산정 모델 데이터를 토대로 배출량을 산정하여 원도우 오에스의 상기 입력부로 전달하는 단계와,
    (c) 원도우 오에스에서 수신된 배출량을 격자화하여 그래프 형태로 가공하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방법은,
    (d) 상기 가상 오에스에서 수신된 배출량을 대기질 모델에서 필요한 격자(cell)별로 매핑한 후 격자화된 모델 결과를 공간연산기법에 따라 대기질 모델 자료를 생성하여 생성된 대기질 모델 자료를 기 정해진 netCDF(The Network Common Data Form) 형식으로 가공하여 상기 원도우 오에스로 전달하는 단계와,
    (e) 상기 가공된 대기질 모델 자료를 대기질 인위적 배출량 산정 모델 결과로 지도, 표, 및 그래프 형태 중 적어도 하나도 가공하여 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 인위적 배출량 산정 모델링 방법.
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