KR20180117024A - 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 특정한 방법에 의해 현장 상황정보를 신속 정확하게 추출하여 이로부터 화학물질과 같은 위험 물질의 확산 시뮬레이터를 개발 제공하고 이를 활용하여 재난 피해를 예방 및 방지할 수 있는, 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법에 관한 것이다.
즉, 운영 컴퓨터에 설치된 위험확산예측 프로그램에 의해, 상기 운영 컴퓨터에 제공된 현장상황 정보의 DB를 사용하여 아래 모든 과정들이 단계적으로 자동처리되어지는 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해방지방법에 관한 것으로,
먼저 기 설치된 AWS로부터 현장상황의 여러가지 정보가 상기 운영컴퓨터에 수신되면 이를 DB로 구축하는 현장상황 정보의 추출과정과;
상기 DB를 통해 바람장 확산 분석을 시행하여 가장 유사한 바람을 분석한 후 구현된 바람장에 위험 확산 물질의 각 성질별 환산계수를 적용하여 위험물질의 확산을 분석하는 과정과;
위험물질의 누출지점을 기준으로 누출에서 확산까지의 시설물 및 토지의 정보를 고려한 풍속, 풍향에 따른 수치화된 속성정보(오염범위), 위치정보를 시각적으로 표현하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법{Damage preventing method by dangerous material diffusion simulation}

본 발명은 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터 및 이를 이용한 피해방지방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는, 특정한 방법에 의해 현장 상황정보를 신속 정확하게 추출하여 이로부터 화학물질과 같은 위험 물질의 확산 시뮬레이터를 개발 제공하고 이를 활용하여 재난 피해를 예방 및 방지할 수 있는, 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법에 관한 것이다.

인간이 화학물질을 활용한 이후, 세계적으로 1,500만 종 이상의 화학물질이 상업적으로 이용되고 있으며, 이 중 국내에서도 약 43,000종의 화학물질이 유통되고 있다. 이에 화학물질의 철저한 통제는 반드시 필요하며, 이를 통해 현대 인류의 화학물질 활용에 따른 수많은 이로움을 선사할 수 있도록 하여야만 한다. 그러나 자연기상에 의한 사고와 인간의 관리 부주의로 발생되는 사고 예컨대 화학물질 누출 및 폭발사고로 인한 피해는 지속적으로 증가하고 있는 실정이다. 더욱이 대한민국은 반도체, 디스플레이, 태양광 등 국가 신성장 동력 산업과 기술이 발전함에 따라 유독물 및 화학물질에 대한 사용량이 지속적으로 증가하고 있으며, 또한 화학물질의 누출 및 폭발 등의 위험에 대한 노출은 증대하고 있는 실정이다. 이러한 화학물질 관련 사고는 주로 작업부주의, 시설노후화, 운송중 사고에서 거의 균등하게 발생하고 있다. 특히, 최근에는 산업현장에 설치된 각종 노후화된 설비나 설비 불량으로 인한 화학물질 및 가스의 누출과 그에 따른 폭발 등의 사고가 급증하고 있으며, 이는 이러한 사고가 앞으로도 빈번하게 발생하거나 또한 발생할 위험이 증가하고 있다는 것을 의미한다.

이러한 사고가 단순한 사고에 머무른다면 아무런 문제가 없겠지만, 현실은 다양한 부문에서 심각한 문제를 초래하고 있다. 예를 들면, 먼저 경제·산업부문에서 살펴보면, 지난 2012년 구미 불산가스 누출사고로 인한 1차적 피해액은 177억원에 달한 것으로 나타났고, 여기에 인간의 건강 및 환경생태 등의 2차적 피해를 포함하면 그 경제적 손실이 더욱 증가하고 있다는 것이 그 대표적인 예라 할 수 있다. 그리고 사회부문에서 살펴보면, 각종 유해 화학물질의 누출 및 폭발사고 이후에 산업단지 또는 화학단지 주변에 살고 있는 주민들에 대한 심리적 위해가 상당히 높아졌다는 것이다. 이로 인해 주민들의 삶에 있어서의 심리적 안정도가 상당히 떨어지고 있다는 것이 큰 문제라 할 수 있다.

이와 같이 화학물질 사고는 짧은 시간에 인적, 물적, 정신적, 경제적 피해 규모가 크기 때문에 기업 관리와 경영 및 사회 전반에 치명적인 영향을 줄 수 있는 심각한 문제 중의 하나라 할 수 있다. 이와 같이 화학물질 사고는 정신적, 사회 및 경제적 피해뿐만 아니라 대기환경오염과 인명사고를 유발하는 대형사고로 연결되기 때문에 미연에 예방되는 것이 가장 바람직할 것이다. 따라서 정부에서는 국민생활 안전 확보와 기업의 안전한 경영을 위하여 유해화학물질관리법을 개정하여 화학사고 예방에 주력하고 있지만, 여전히 현실적으로는 화학사고의 원인과 초기 대응을 위한 과학적이고 체계적인 수단이 마련되고 있지 않다. 또한, 위험물질을 취급하는 위험설비나 재난취약 시설에 대한 종합적인 관리 실태와 이들 설비에 대한 구체적인 자료가 체계적으로 관리되고 있지 않아 위험요인 및 이로 인한 사고 발발 시 이의 확산 현상을 파악하는데 많은 인력과 시간이 소요되고 있으며, 이들 위험요인을 제거하거나 개선 또는 그 확산방지 및 피해의 극소화를 위한 활동을 전개하는데도 많은 어려움이 있다.

따라서, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 다양한 연구가 시도되어 왔으나, 여전히 그 문제점이 만족스럽게 해결되고 있지 않고 있는데, 예들 들어 대한민국 특허등록번호 제10-1627981호(특허문헌 1)에서는, 사물지능통신을 기반으로 하는 재난대응방법이라는 명칭으로, 유해화학가스 확산, 원유유출, 플랜트폭발, 방사능 누출사고 등의 다양한 인재사고의 확산으로 인한 피해범위의 광역화와 누적적 장기화로 인한 불특정 다수의 주민과 생물환경에 심대한 영향을 주는 인적재난에 대해, 빅데이터를 기반으로 사고상황 발생 전부터 지속적으로 체크함으로써, 고확산, 고위험이 수반되는 유해화학물질의 관리를 체계적으로 수립 및 해당 지역 주민들에게 안내하여 사고발생 전부터 해당 지역 주민들에게 신속하게 대응 및 대처할 수 있게 안내하여 야기될 수 있는 위험성을 극소화시킴과 더불어 실제로 재난사고가 발생한 상태에서 지역 소속자들이 그 재난사고가 발생된 지역을 인지하고, 그 재난사고가 전파되는 지역을 회피하면서 안전한 지역까지 최단경로로 이동하게 안내하여 줌으로써, 재난사고 발생후에도 인명피해를 최소화시켜주는 사물지능통신을 기반으로 하는 재난대응방법에 관해 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개공보 제2016-0121706호(특허문헌 2)에서는 시설물 안전 관리 시스템 및 방법이라는 명칭으로, 기계간 통신 및 사물 인터넷 기반으로 산업 설비의 안전관리를 위한 안전 감지 장치와, 빅데이터 기반 및 지리정보 기반으로 안전 감지 장치와의 통신을 통해 산업설비의 위험 상황을 모니터링 하는 시설물 안전 관리 서버와, 상기 시설물 안전 관리 서버의 상황을 관리자 및 사용자에게 제공하는 단말기 및 상기 안전 감지 장치와 시설물 안전 관리 서버 사이의 데이터 수집 및 전송을 주관하는 데이터 로거를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 안전 관리 시스템 및 방법을 개시하고 있으다. 그러나, 상기한 특허문헌들에 개시된 발명은 화학물질 관련 사고의 위험 확산을 예측하는 방법으로는 여진히 미흡하다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자 등은 화학 시설물이 있는 산업 현장, 특히 국가 산업단지와 같은 대형 시설물이 있는 곳은 재난사고 발생 위험성이 높음에도 불구하고 유통되는 화학물질의 정보 및 취급사업장 등에 대한 관리체계가 미흡하고, 또한 국가산업단지 내의 재난사고 발생의 경우, 직접적 피해인 1차 피해와 인근에 확산되는 2차 피해를 모두 고려할 수 있는 예측기술이 많이 부족한 실정임을 인식하고 이로부터 상기한 본 기술분야에서의 해결을 요하는 문제점에 대한 예의 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.

특허문헌 1: 대한민국 특허등록번호 제10-1627981호 특허문헌 2: 대한민국 특허공개공보 제2016-0121706호

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로서, 본 발명의 제일 목적은 최근 국가산업단지의 위험물질 유출과 폭발 등의 사고가 빈번하게 발생해 유·무형의 손해가 막대하게 발생하기 때문에, 이에 대한 대응 체계를 제공하기 위한 것으로, 특정한 방법에 의해 산업단지 내 현장 상황정보를 신속 정확하게 추출하여 이로부터 화학물질과 같은 위험 물질의 확산 시뮬레이터를 개발 제공하고 이를 활용하여 재난 피해를 예방 및 방지할 수 있는, 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터 및 이를 이용한 피해방지방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해방지방법은;

산업단지 내 위험확산예측 시스템 개발을 위한 체계적인 조사 분석을 실시하는 단계, 상기 단계로부터 산업단지 내 위험확산예측 시스템을 개발하는 단계 및 위험확산 정보기반 피해지역을 분석하고 이로부터 위험확산의 피해를 방지하는 방법에 있어서, 상기 방법은 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터를 이용하고, 여기서 상기 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터는;

현장 상황 정보를 추출하는 단계;

바람장을 분석하고 개발하는 단계; 및

상기 현장 상황 정보와 바람장 분석으로부터 위험물질 확산 시뮬레이터를 개발하는 단계에 의해 얻어진 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 바람장을 분석하고 개발하는 단계는 바람이동 알고리즘 분석을 시행하여 지형지물, 토피지복, 건축물에 따른 바람의 이동 변화를 분석하는 단계로, 유동시뮬레이션 프로그램인 KLAM_21의 공기이동 알고리즘을 적용하는 단계; 토지피복에 따른 바람세기 테스트 단계 및 건축물에 따른 바람세기 테스트 단계를 순차적으로 수행하는 것으로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 위험물질 확산 시뮬레이터를 개발하는 단계는 3차원 공간정보, 바람길 정보 및 화학물질 확산계수를 사용하여 수행됨을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 위험물질 확산 시뮬레이터를 개발하는 단계는 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 진행과정인 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 프로세스, 화학물질 확산계수 및 배출속도 산출 과정, 토지피복도 조사 과정 및 바람길 알고리즘과 토지피복도 결합 과정을 순차적으로 수행하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해방지방법은 특정한 방법에 의해 현장 상황정보를 신속 정확하게 추출하여 이로부터 화학물질과 같은 위험 물질의 확산 시뮬레이터를 개발 제공하고 이를 활용하여 재난 피해를 예방 및 방지할 수 있는, 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해방지방법을 제공하는 산업상 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 기본 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터의 개발을 위한 3차원 바람장 분석 프로세스 기본도이고,
도 3a 및 도 3b는 토지피복 변화에 따른 바람 세기 변화 테스트결과 1 및 2를 각각 나타낸 사진이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터의 개발을 위한 일 구성요소로 건축물 배치에 따른 바람 세기 변화 시각화 표출 사진이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터의 개발을 위한 건축물 배치에 따른 바람 세기 변화 테스트결과 사진이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터의 개발을 위한 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 프로세스이고,
도 7은 위험물질 확산 시뮬레이터로 지형 및 건물 정보를 적용한 도면이고,
도 8은 위험물질 확산 시뮬레이터 - 토지피복도 정보 적용 사진이고,
도 9는 위험물질 확산 시뮬레이터 - 누출지점, 화학물질정보 등의 분석 이용 사진이고,
도 10은 화학물질(여기서는 불산임)의 증기압 산정 결과를 나타낸 그래프이고,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터의 개발을 위한 바람길 알고리즘과 토지피복도의 결합 사진이고,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터의 개발을 위한 토지피복도/속성정보/토지피복 적용 화면 사진이다.

이하, 본 발명을 첨부도면은 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

본 명세서에서, 본 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명의 범주는 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시형태들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명하지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터 및 이를 이용한 피해방지방법은 산업단지 내 위험확산예측 시스템 개발을 위한 체계적인 조사 분석을 실시하는 단계, 상기 단계로부터 산업단지 내 위험확산예측 시스템을 개발하는 단계 및 위험확산 정보기반 피해지역을 분석하고 이로부터 위험확산의 피해를 방지하는 방법에 있어서, 상기 방법은 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터를 이용하고, 여기서 상기 현장상황 정보를 활용한 위험물질 확산 시뮬레이터는; 현장 상황 정보를 추출하는 단계; 바람장을 분석하고 개발하는 단계; 및 위험물질 확산 시뮬레이터를 개발하는 단계에 의해 얻어진 시뮬레이터일 수 있다.

도 1은 본 발명의 기본 구성을 도시한 블럭도로서,

본원발명은 운영컴퓨터에 설치된 위험 확산예측 프로그램에 의해, 상기 운영컴퓨터에 제공된 형장 상황정보의 DB를 사용하여 아래 모든 과정들이 단계적으로 자동처리되어지는 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해방지방법에 관한 것으로,

먼저 기설치된 AWS로부터 현장상황의 여러 가지 정보가 운영컴퓨터에 수신되면 이를 DB로 구축하는 현장상황 정보의 추출과정과;

상기 DB를 통해 바람장 확산 분석을 시행하여 가장 유사한 바람장을 분석한 후 구현된 바람장에 위험확산물질의 각 성질별 확산계수를 적용하여 위험물질의 확산을 분석하는 일련의 과정과;

위험물질의 누출지점을 기준으로 누출에서 확산까지의 시설물 및 토지의 정보를 고려한 풍속, 풍향에 따른 수치화된 속성정보(오염범위), 위치정보를 시각적으로 표현하는 과정을 거치게 된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기한 현장 상황 정보 추출에서 이용되는 본 발명의 바람장의 분석과 이를 개발하는 단계를 포함하는데, 이것은 찬바람 생성 및 토지피복으로부터 발생된 열기에 의한 바람이동 알고리즘 분석을 시행하여 지형지물, 토지피복, 건축물에 따른 바람의 이동 변화 분석 적용을 그 목표로 할 수 있다.

상기한 본 발명에 따른 바람장 분석의 세부사항은 바람이동 분석을 포함하는데, 이것은 바람장 확산 분석방법, 토지피복에 따른 바람세기 테스트 및 건축물에 따른 바람세기 테스트로 구분될 수 있다.

본 발명에 따른 바람이동 분석은 독일 기상청에서 개발한 찬공기 생성 및 유동시뮬레이션 프로그램인 KLAM_21(Klatluftabflussmodell_21)의 공기이동 알고리즘을 적용할 수 있는데, 상기 KLAM_21은 지형, 토지피복, 건축물을 근거로 하여 찬바람의 흐름과 생성을 분석 및 예측할 수 있는 프로그램으로 분석 프로세스 기본도는 도 2와 같다.

상기 본 발명에 따른 바람장 확산 분석방법은 기초데이터 정리를 통해 지형(DEM, 영상), 건물, 토지피복도 등 3차원 공간자료로 편집하고 정비한다. 초기 입력 값, 예를 들어 풍속 및 풍향과 그리드 간격 및 해상도 설정과 시스템 분석에 필요한 수치 데이터 값으로 변환한다. 상기 단계에서 추출한 입력값을 입력하여 바람장 확산 분석을 시행한다. 바람장 확산 분석 결과를 가시화하여 표출한다.

상기 본 발명에 따른 토지피복에 따른 바람세기 테스트는 바람장 확산 분석 알고리즘을 적용함에 있어서 기초데이터인 토지피복 변화에 따라 결과 값의 변화 분석을 진행한다. 토지피복 변화와 바람 세기 변화를 비교분석하여 바람장 확산 알고리즘의 신뢰도를 제고할 수 있도록 분석을 시행한다. 도 3과 같이 테스트 #1의 결과로 20분이 지난 시점부터 나지의 바람 세기가 우세하게 나타나는 결과를 얻을 수 있었고, 테스트 #2의 결과로 전 시간에 걸쳐 초지의 바람 세기가 주거지역의 바람 세기보다 우세한 것으로 나타남을 알 수 있다. 테스트 결과 기존 토지피복과 바람 세기 변화의 연구결과와 같이 토지피복이 자연적 토지피복일 경우 바람 세기가 강해지는 것을 확인할 수 있었다.

따라서, 바람장 확산 분석 알고리즘은 토지피복 변화와 바람세기를 고려한 분석인 것으로 판단된다.

상기 본 발명에 따른 건축물에 따른 바람세기 테스트로는 도 4와 같이 바람장 확산 분석 알고리즘을 적용함에 있어서 기초데이터인 건축물에 따라 바람세기 결과 값의 변화 분석을 시행한다. 건축물 배치 변화와 바람세기 변화를 비교분석하여 바람장 확산 알고리즘의 신뢰도를 제고하기 위함이다. 공동주택단지 내부지점에 대한 바람세기 시뮬레이션 테스트 결과 25분 경과후부터 개발 전> 현 개발 후 > 고밀 개발 후의 순으로 우세한 것으로 나타났다. 따라서, 도 5와 같이 바람장 확산 분석 알고리즘은 건축물 배치와 바람세기를 고려한 분석인 것으로 판단된다.

상기 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 위험물질 확산 시뮬레이터 개발은 3차원 공간정보와 토지의 정보(토지피복도)를 활용한 바람길 알고리즘, 화학물질별 확산계수를 기반으로 분석을 실행한다.

아래 표 1과 같이 위험물질 확산 시뮬레이터는 누출지점을 기준으로 누출에서 확산까지의 시설물 및 토지의 정보를 고려한 풍속, 풍향에 따른 수치화된 속성정보(오염범위), 위치정보, 표현기술의 시각적 표현 등의 다양한 정보를 제공한다

바람길 알고리즘과 화학물질별 유해화학 고유확산계수를 탑재하여 분석 결과

값을 도출한다. 위험물질 확산 시뮬레이터를 활용하여 GIS가 가진 공간분석의 장점과 알고리즘의 활용을 통하여 확산 범위 예측에 활용될 수 있다.

본 발명에 따른 위험물질 확산 시뮬레이터 개발의 세부 사항은 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 프로세스, 화학물질 확산계수 및 배출속도 산출, 토지피복도, 및 바람길 알고리즘과 토지피복도로 구성된다.

상기 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 프로세스는 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 프로세스는 도 6과 같이 차원 실제 공간 데이터와 지리현상의 기하학적인 속성정보를 지닌 위치정보(shape) 파일을 사용한다. 이때 화학물질 확산 계수의 계산식 분석을 통해서 나온 화학물질별 확산 계수를 적용한다. 화학물질의 위치정보에 바람장 알고리즘을 적용하면 지형, 건물, 토지피복도, 오염원의 수치 자료 값들의 결과물을 통해서 오염원 확산범위 및 오염원 위치정보를 가진다.

본 발명에 따른 위험물질 확산 시뮬레이터의 분석 진행과정은 위험물질 확산 시뮬레이터에 DXF, SHP 국가표준 포맷 외 공개포맷 등을 활용한 실시간 3차원 공간 DATA를 활용한다. 건물 및 위성사진, 항공사진을 연계한 지형을 생성할 수 있다. 도 7과 같이 건물 및 지형정보를 적용한 후에 토지피복도 정보를 적용한다.

본 발명에 따른 토지피복도 정보에는 바람길 토지이용유형 코드가 포함되어 있다.

도 8은 누출지점 정보, 분석결과를 저장할 저장 폴더 설정, 누출지점을 기준으로 분석범위 설정, 셀 간격의 정보를 입력하는 화면이다. 이때 화학물질 확산 계수를 도출한 정보를 입력하고 분석 시간의 값을 설정한다(예, 20분, 1시간, 2시간, 3시간, 4시간). 도 8과 같이 분석 결과 값으로 오염원 확산 범위 및 오염원 위치정보가 최종 도출된다.

다음으로, 본 발명에 따른 상기 화학물질 확산계수 및 배출속도 산출에 대해 기술한다.

화학물질의 예로 플루오르화수소를 설정하면 그 기본 성질은 다음 표 2와 같은 성질을 갖고, 불산과 황산을 설정하면 불산과 황산 액체의 농도 온도별 비중 일람표 정보는 다음 표 3과 같이 된다.

가스상의 화학물질 확산계수 산정 (Diffusivity Estimation: Gases)은 본 모델에 적용된 플루오르화수소의 확산계수 산정식은 Fuller-Schettler-Gidding의 방정식을 이용하여 다음 수식과 같이 정리될 수 있다

여기서,

Da는 측정된 확산계수이고,

T는 절대 온도이고,

mair은 공기의 평균분자질량이고,

m은 화학 분자질량이고,

P는 가스상 압력이고,

Vair은 공기 중 가스의 평균 몰부피이고, 그리고

V는 대상 화학물질의 평균 몰부피이다.

Fuller-Schettler-Gidding 방정식의 상수를 묶어 보다 간단한 식으로 요약하면 다음 수식과 같다.

물질별 분자량과 평균 몰부피를 이용하여 위 식에서의 물질별 계수 k를 계산하고, 물질별 확산계수식을 간단히 다음 표 4와 같이 표현할 수 있다

각 식으로부터 온도 10, 25, 35도, 폭발 때 확산계수를 산정해보면 다음 표 5와 같다. 폭발에 의한 확산계수는 유출속도 계산을 위해서만 활용되었고, 폭발한 이후에 확산속도에는 포함하지 않으며, 폭발온도는 300°C로 가정하였다.

다음으로, 본 발명의 일 구성요소인 화학물질의 증기압 산정(Vapor Pressure Estimation)에서 화학물질의 증기압은 온도와 농도에 영향을 받는다. 온도만을 변수로 계산할 경우 각 물질의 농도를 일정하게 고정하여 계산하여야 하므로 본 산정식에서는 특정 농도를 가정하였다. 산용액 농도는 시판하고 있는 시약 중 농도가 가장 높은 농도로 가정하였다. 따라서, 각 물질별 증기압 식은 온도에 관한 함수와 도 9에 나타난 바와 같이 그래프로 간단히 나타낼 수 있다.

즉, 계산된 불산의 증기압을 나타내면, 각 식으로부터 온도 10, 25, 35도, 폭발 때 증기압을 산정해보고 이를 그래프로 나타내면 도 10과 같이 될 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 토지피복도에 대해 기술하면, 토지피복도란 주제도의 일종으로, 지구표면 지형지물의 형태를 일정한 과학적 기준에 따라 분류하여 동질의 특성을 지닌 구역을 색상 지수화한 후 지도의 형태로 표현한 공간정보 DB를 말한다.

지표면의 현상을 가장 잘 반영하기 때문에 지표면의 투수율(透水率)에 의한 비점오염원부하량 산정, 비오톱 지도 작성에 의한 도시계획, 댐 수문 방류 시 하류지역 수몰피해 시뮬레이션, 기후대기 예측 모델링, 환경영향평가 등에 폭넓게 활용될 수 있고, 중앙정부 및 지방정부의 환경정책수립의 과학적 근거로서 위상을 가지고 있고 관련 학계의 다양한 연구자료로 활용될 수 있다.

토지피복도 속성값은 L1은 대분류, L2는 중분류, L3는 세분류에 따라 분류되고, 대분류는 7항목, 중분류는 22항목, 세분류는 41항목으로 다시 분류되며 각각은 고유의 색상코드를 갖고 있다. 대분류는 7개 항목으로는 시가화　건조지역, 농림지역, 산림지역, 초지, 습지, 나지, 수역으로 분류할 수 있다.

다음 표 6은 대분류, 중분류, 세분류의 해상도별로 토지피복도를 고려한 참고자료로, 해상도별 토기피복도를 비교한 것이다.

상기와 같은 토지피복도는 그 활용분야로 대략적으로 물환경, 자연환경, 대기/기후, 기타로 구분할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 바람길 알고리즘과 토지피복도에 대해 기술하면, 바람길 알고리즘과 토지피복도의 결합은 도 11과 같이 정의할 수 있다.

본 발명에 따른 바람길 알고리즘과 토지피복도의 결합에서 바람길의 이론적 기초는 다양한 지형조건으로 구분되는 지역의 지표면에서 일어나는 야간시간대의 복사냉각과정을 통해 발생하는 냉기류(찬공기)의 물리적 특성을 이해하는 것이다. 바람길은 기본적으로 분석대상지의 지형자료와 토지이용(토지피복도)자료가 필요하다.

도 12 자료는 바람길 토지이용유형 코드에 맞추어 토지피복도 속성 정보를 적용한 정보로, 토지피복도 위치정보(shape) 파일, 토지피복도 속성정보, 토지피복도 적용 화면이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시형태에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시형태는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

(도면 부호 없음)

Claims (4)

1. 운영 컴퓨터에 설치된 위험확산예측 프로그램에 의해, 상기 운영 컴퓨터에 제공된 현장상황 정보의 DB를 사용하여 아래 모든 과정들이 단계적으로 자동처리되어지는 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해방지방법에 관한 것으로,
   먼저 기 설치된 AWS로부터 현장상황의 여러가지 정보가 상기 운영컴퓨터에 수신되면 이를 DB로 구축하는 현장상황 정보의 추출과정과;
   상기 DB를 통해 바람장 확산 분석을 시행하여 가장 유사한 바람을 분석한 후 구현된 바람장에 위험 확산 물질의 각 성질별 환산계수를 적용하여 위험물질의 확산을 분석하는 과정과;
   위험물질의 누출지점을 기준으로 누출에서 확산까지의 시설물 및 토지의 정보를 고려한 풍속, 풍향에 따른 수치화된 속성정보(오염범위), 위치정보를 시각적으로 표현하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 위험물질의 확산을 분석하는 과정에서는, 바람장의 분석과 이를 개발하는 단계를 포함하는데, 이는 바람장 확산 분석방법과, 토지피복에 따른 바람세기 테스트 및 건축물에 따른 바람세기 테스트로 구분되며,
   먼저 상기 바람장 확산 분석방법에서는, 기초데이터 정리를 통해 지형(DEM, 영상), 건물, 토지피복도 등 3차원 공간자료로 편집, 정비해야하는데, 초기 입력 값, 예를 들어 풍속 및 풍향과 그리드 간격 및 해상도 설정과 시스템 분석에 필요한 수치 데이터 값으로 변환하며, 이를 상기 위험확산예측 프로그램에 입력하여 바람장 확산 분석을 시행하게되며,
   상기 토지피복에 따른 바람세기 테스트에서는, 바람장 확산 분석 알고리즘을 적용함에 있어서 기초데이터인 토지피복 변화에 따라 결과 값의 변화 분석을 진행하는데, 토지피복 변화와 바람 세기 변화를 비교분석하여 바람장 확산 알고리즘의 신뢰도를 제고할 수 있도록 분석하게되며,
   상기 건축물에 따른 바람세기 테스트에서는, 바람장 확산 분석 알고리즘을 적용함에 있어서 기초데이터인 건축물에 따라 바람세기 결과 값의 변화 분석을 시행하는데, 건축물 배치 변화와 바람세기 변화를 비교분석하여 바람장 확산 알고리즘의 신뢰도를 제고할 수 있도록 분석하게되는 것을 특징으로 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 위험물질의 확산을 분석하는 과정에서는, 차원 실제 공간 데이터와 지리현상의 기하학적인 속성정보를 지닌 위치정보(shape) 파일을 사용하고, 이때 화학물질 확산 계수의 계산식 분석을 통해서 나온 화학물질별 확산 계수를 적용하여 화학물질의 위치정보에 바람장 알고리즘을 적용하면, 지형, 건물, 토지피복도, 오염원의 수치 자료 값들의 결과물을 통해서 오염원 확산범위 및 오염원 위치정보를 나타내게되는 것을 특징으로 하는 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 위치정보(shape) 파일로서는, DXF, SHP 국가표준 포맷 외 공개포맷 등을 활용한 실시간 3차원 공간 DATA가 사용된 것을 특징으로 하는 위험물질 확산 시뮬레이션에 의한 피해 방지방법.

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