KR20190046418A - Development of System for EDCs Multimedia Fate and Transport Model, Using Ecotoxicity Monitoring Data - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to build ecotoxicity data for reducing exposure of EDCs and for making risk management measures and to provide an EDCs distribution model system based such data. According to the present invention, an EDCs multimedia distribution model system based on ecotoxicity monitoring data comprises: a data storage unit which comprises an ecotoxicity monitoring DB and a multimedia distribution model DB; an input data control unit which generates input data by corresponding to input contents of a system user; a multimedia distribution model driving unit which considers weather and geographic characteristics for dosage, deposition and concentration by behavior of EDCs materials in gases, liquids and particle forms to calculate according to changes of time and space (including media), and applies a distribution model in a Lagrangian particle model method considering uncertainty of turbulent flows; and a modelling result output control unit which combines a result of the multimedia distribution model driving unit with GIS data, and processes the same as images and displays the same.

Description

생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템{Development of System for EDCs Multimedia Fate and Transport Model, Using Ecotoxicity Monitoring Data}[0002] The present invention relates to a multi-media distribution system for EDCs based on ecotoxicity monitoring data,

본 발명은 내분비계장애물질(환경호르몬, Endocrine disrupting chemicals, 이하 ‘EDCs’)의 노출 저감을 위한 EDCs 다매체 분포모형 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-media distribution model system for EDCs for reducing exposure to endocrine disrupting chemicals (EDCs).

EDCs는 정상 호르몬의 생산, 배출, 대사, 결합, 작용 등에 영향을 미쳐 신체의 항상성(homeostasis)의 유지와 발달에 이상영향을 일으키는 외인성 물질로 정의된다(미국 환경보호청, US EPA). 세계보건기구(WHO)는 EDCs를 신체 내분비계의 작용을 변화시켜 개체와 그 후손 또는 인구집단에 부정적인 영향을 초래할 수 있는 물질로 정의한다. EDCs are defined as exogenous substances that affect the production, excretion, metabolism, binding, and action of normal hormones and cause adverse effects on the maintenance and development of homeostasis (US EPA, US EPA). The World Health Organization (WHO) defines EDCs as substances that can alter the action of the body's endocrine system and cause adverse effects on individuals, their offspring, or population.

WHO와 UN 환경계획(UNEP)은 지난 수십년간 생태계 성비교란, 동물의 생식능력과 부화율의 감소 등 생태계 영향 및 남성불임, 선천성 성기기형, 성조숙, 난임, 내분비관련 암발생, 발달장애, 지능저하의 유병율 증가 추세가 전지구적으로 뚜렷하며, 화학물질 노출이 이러한 현상 및 질병 증가의 중요한 원인임을 천명하였다. WHO and the United Nations Environment Program (UNEP), for decades, have shown that ecosystemic comparisons can include ecosystem impacts such as reduced fertility and hatching rates of animals, male infertility, congenital genital anomalies, sexual dysfunction, The prevalence rate of decline is increasing globally, and chemical exposure has been shown to be an important cause of this phenomenon and disease growth.

환경 생태계와 일반 인구집단에서 현재까지 내분비계 장애를 일으킬 수 있는 것으로 알려진 물질은 매우 다양하며 새로이 사용되는 화학물질의 내분비계 교란 영향도 지속적으로 밝혀지고 있어, EDCs의 종류는 지속적으로 증가하고 있다. There are a wide variety of substances known to cause endocrine disruptions in the environmental ecosystem and in the general population so far, and the effects of endocrine disrupting chemicals on newly used chemicals are constantly evolving, and the number of EDCs is steadily increasing.

EDCs는 생태계 및 인간의 내분비계에 영향을 미쳐 전 세계적으로 생물종에 위협이 될 수 있다는 경각심으로 인하여 세계 3대 환경문제중 하나로 등장했다. EDCs 노출로 인한 내분비계 관련 질환의 발생은 개인의 건강수준 저하는 물론 막대한 사회적 비용을 초래한다. 일례로 식품 음료 용기의 비스페놀 A 때문에 발생하는 어린이 비만과 성인 심맥관계 질환으로 인한 사회적 비용은 미국의 경우 연간 17억 달러에 달하는 것으로 추정된다. 불임, 난임과 발달장애 및 내분비계 교란에 관련된 질환은 우리나라에서도 급증하고 있으며, 미래 우리나라 사회의 보건 및 인구 정책의 중요한 난제 중 하나이다. EDCs have emerged as one of the top three environmental problems in the world because of the widespread concern that ecosystems and human endocrils can affect the species worldwide. The incidence of endocrine-related diseases due to exposure to EDCs results in significant social costs as well as personal health deterioration. For example, the social costs of childhood obesity and adult cardiovascular diseases caused by bisphenol A in food and beverage containers are estimated to reach $ 1.7 billion per year in the United States. Infertility, disability, developmental disorders, and endocrine disruption have been increasing rapidly in Korea, and this is one of the major challenges of future health and population policy in Korea.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 EDCs의 노출을 저감하고 위해관리 대책을 수립하기 위한 생태독성 데이터의 구축과 해당 데이터에 기반한 EDCs 분포모형 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to the construction of ecotoxicity data for reducing the exposure of EDCs and establishing a risk management countermeasure, and an EDCs distribution modeling system based on the data.

상기의 과제를 해결하기 위한 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템은 생태독성 모니터링 DB 및 다매체 분포모형 DB를 포함하는 데이터 저장부; 시스템 사용자의 입력 내용에 대응하여 입력 데이터를 생성하는 입력 데이터 제어부; 기체, 액체 및 입자 형태의 EDCs 물질의 거동에 의한 노출량(Dosage), 침적량(Deposition), 농도(Concentration)에 대하여 기상과 지리 지형 특성을 고려하여 시간과 공간(매체(Media) 포함)의 변화에 따라 계산하며 난류의 불확실성을 고려한 라그랑지안 입자모델 방식의 분포모형을 적용하는 다매체 분포모형 구동부; 및 다매체 분포모형 구동부의 결과를 GIS 데이터와 결합하고 이미지 처리하여 표시하는 모형결과 출력 제어부를 포함한다.In order to solve the above-mentioned problems, an EDCs multi-media distribution model system based on ecotoxicity monitoring data includes a data storage unit including an ecotoxicity monitoring DB and a multi-media distribution model DB; An input data control unit for generating input data corresponding to input contents of a system user; The change of time and space (including media), taking into account the weather and geographical characteristics of Dosage, Deposition and Concentration due to the behavior of gas, liquid and particulate EDCs, A multi - media distribution model driver applying a distribution model of the Lagrangian particle model method considering the uncertainty of turbulence; And a model result output control unit that combines the results of the multi-media distribution model driving unit with the GIS data, processes the images, and displays the result.

상기 생태독성 모니터링 DB는 EDCs 다매체 분포모형의 기초 자료로서 실측 모니터링 데이터 및 생태독성 물성 데이터를 포함하고, 상기 다매체 분포모형 DB는 상기 다매체 분포모형 구동부에서 수행되는 모형 입력 자료로서 EDCs 물질정보, 기상 정보, 지형 정보 및 토지 피복정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.The eco-toxicity monitoring DB includes actual monitoring data and ecotoxicological property data as basic data of the EDCs multi-media distribution model, and the multi-media distribution model DB includes EDCs substance information, weather information , Terrain information, and land cover information.

상기 다매체 분포모형 DB 중 EDCs 물질 정보는 상기 생태독성 물성 정보와 데이터를 공유하고, 상기 다매체 분포모형 DB 중 기상정보는 기상청의 일정 기간의 기상통계자료를 활용하고, 상기 다매체 분포모형 DB 중 지형 정보는 국토지리정보원에서 제공하는 일정 간격 수치고도자료(DEM:digital elevation model)를 적용하고, 상기 다매체 분포모형 DB 중 토지 피복 정보는 31종 피복 분류를 준용하여 입력자료를 구성하는 것을 특징으로 한다.The EDCs material information of the multi-media distribution model DB shares data with the ecotoxicological property information, and the weather information among the multi-media distribution model DB utilizes the meteorological statistical data of the meteorological station for a certain period of time, And a digital elevation model (DEM) provided by the Geographical Survey Institute of Korea, and the land cover information of the multi-carrier distribution model DB is composed of 31 types of covering data.

상기 다매체 분포모형 구동부는, 라그랑지안 입자확산 모델(LPDM :Lagrangian particle dispersion model)을 적용하여, EDCs 물질의 초기지점에서 일정한 비율로 가상의 입자를 배정하고, 이 입자의 배출비율을 고려하여 개개의 입자에 질량을 부여하고, 해당 EDCs 물질 입자의 위치를 바람장과 매체별로 이동 추적하는 방식으로 동작하는 것을 특징으로 한다.The multi-media distribution model driving unit applies a Lagrangian particle dispersion model (LPDM) to allocate virtual particles at a predetermined ratio at an initial point of the EDCs material, And the position of the EDC material particles is tracked by the wind field and the medium.

본 발명에 따르면, 인덱스화된 기상장 데이터베이스를 활용하여 화학물질 누출사고에 대응할 수 있도록 함으로써, EDCs의 노출을 저감하고 위해관리 대책을 수립할 수 있도록 한다. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, exposure of EDCs can be reduced and risk management measures can be established by making it possible to cope with a chemical substance leakage accident by utilizing an indexed basic database.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템(S)에 관한 시스템 구성도이다.
도 2는 실측 모니터링 데이터를 예시하는 참조도이다.
도 3은 생태독성 물성 데이터의 일부를 예시하는 참조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시스템의 전체 처리 과정을 예시하는 참조도이다.
도 5a 내지 도 5h는 다매체 분포모형 결과 처리 화면을 예시하는 참조도이다.
1 is a system configuration diagram of an EDCs multi-media distribution model system (S) based on ecotoxicity monitoring data according to an embodiment of the present invention.
2 is a reference diagram illustrating actual monitoring data.
Figure 3 is a reference diagram illustrating some of the ecotoxicological property data.
Figure 4 is a reference diagram illustrating the overall process of a system according to the present invention.
5A to 5H are reference diagrams illustrating a processing result screen of a multi-media distribution model.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.  Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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.  Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified in various other forms, The present invention is not limited to the following embodiments. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art.

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.  The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an," and "the" include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise " and / or " comprising " when used herein should be interpreted as specifying the presence of stated shapes, numbers, steps, operations, elements, elements, and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups. As used herein, the term " and / or " includes any and all combinations of one or more of the listed items.

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.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, regions and / or regions, it should be understood that these elements, components, regions, layers and / Do. These terms do not imply any particular order, top, bottom, or top row, and are used only to distinguish one member, region, or region from another member, region, or region. Thus, the first member, region or region described below may refer to a second member, region or region without departing from the teachings of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention. In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing.

본 발명의 일실시예에 따른 인덱스화된 기상장 데이터베이스를 활용한 화학물질 누출사고 대응 기법 및 시스템에 관하여 다음의 도면을 참조하여 설명한다.A method and system for responding to a chemical spill incident using an indexed basic database according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the following drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템(S)에 관한 시스템 구성도이다.1 is a system configuration diagram of an EDCs multi-media distribution model system (S) based on ecotoxicity monitoring data according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템(S)은 데이터 저장부(110), 입력 데이터 제어부(120), 다매체 분포모형 구동부(130), 모형결과 출력 제어부(140), 출력부(150), 입력부(160)로 구성된다.1, an EDCs multi-media distribution model system S based on ecotoxicity monitoring data includes a data storage unit 110, an input data control unit 120, a multi-media distribution model driving unit 130, a model result output control unit 140, An output unit 150, and an input unit 160.

데이터 저장부(110)는 생태독성 모니터링 DB(111), 다매체 분포모형 DB(112)를 포함한다.The data storage unit 110 includes an eco-toxicity monitoring DB 111 and a multi-media distribution model DB 112.

데이터 저장부(110)의 생태독성 모니터링 DB(111)는 EDCs 다매체 분포모형의 기초자료로서 활용되며 실측 모니터링 데이터와 생태독성 물성 데이터로 구성된다. The eco-toxicity monitoring database 111 of the data storage unit 110 is used as a basic data of the EDCs multi-media distribution model and consists of actual monitoring data and ecotoxicological property data.

실측 모니터링 데이터의 경우, 대상지역의 위경도, 채취일시, 채취매체, 채취값 등을 중심으로 기록되어 데이터베이스로 구축된다. In the case of actual monitoring data, it is recorded in a database centered on the diameter of the target area, date and time of collection, collection medium, and harvest value.

도 2는 실측 모니터링 데이터를 예시하는 참조도이고, 도 3은 생태독성 물성 데이터의 일부를 예시하는 참조도이다. 생태독성 모니터링 DB(111) 중 생태독성 물성 데이터의 경우, 생태독성 모니터링의 대상이 되는 물질들의 물성정보가 기록되며, 데이터베이스의 테이블 형태로 가공되어 생태독성 모니터링 DB(111)에 구축된다. FIG. 2 is a reference diagram illustrating actual monitoring data, and FIG. 3 is a reference diagram illustrating a part of ecotoxicological property data. In the case of ecotoxicological property data among the ecotoxicological monitoring DB (111), physical property information of the substances to be monitored for ecotoxicity is recorded, processed into a table form of the database, and constructed in the ecotoxicity monitoring DB 111.

데이터 저장부(110)의 내용 중 다매체 분포모형 DB(112)는 다매체 분포모형 구동부(130)에서 수행 되는 모형 입력 자료를 저장 및 관리한다.The multi-media distribution model DB 112 among the contents of the data storage unit 110 stores and manages model input data performed by the multi-media distribution model driving unit 130.

다매체 분포모형 DB(112)의 주요 구성 요소에는 EDCs 물질 정보, 기상 정보, 지형 정보, 토지 피복 정보가 포함된다.Major components of the multi-media distribution model DB 112 include EDCs material information, weather information, topographic information, and land cover information.

다매체 분포모형 DB(112) 중 EDCs 물질 정보는 상기 생태독성 물성 정보와 데이터를 공유한다.The EDCs material information in the multi-media distribution model DB 112 shares data with the above-described ecotoxicity property information.

다매체 분포모형 DB(112) 중 기상정보는 기상청의 최근 10년간의 기상통계자료를 활용한다.The meteorological information of the multi - media distribution model DB (112) utilizes the meteorological statistical data of the Meteorological Agency for the last 10 years.

다매체 분포모형 DB(112) 중 지형 정보는 국토지리정보원에서 제공하는 100m 간격 수치고도자료(DEM:digital elevation model)를 적용한다.The digital elevation model (DEM) of 100 m intervals provided by the Geographical Survey Institute applies the terrain information of the multi-media distribution model DB 112.

다매체 분포모형 DB(112) 중 토지 피복 정보는 31종 피복 분류를 준용하여 입력자료를 구성하며 상세 분류 항목은 다음의 표 1과 같다.The land cover information of the multi-media distribution model DB 112 constitutes the input data by applying the 31 kinds of cover classification, and the detailed classification items are as shown in Table 1 below.

구분번호Category number 토지 피복 구분Land cover classification 00 해양(ocean)Ocean 1One 수계(lakes, rivers, streams(inland water))Water (lakes, rivers, streams (inland water)) 22 빙계(ice cal/glacer)Ice cal / glacer 33 상록침엽수(evergreen needleleaf tree)Evergreen needleleaf tree 44 침엽수(deciduous needleleaf tree)Deciduous needleleaf tree 55 활엽수(deciduous broadleaf tree)Deciduous broadleaf tree 66 상록활엽수(evergreen broadleaf tree)Evergreen broadleaf tree 77 단초(short grass)Short grass 88 장초(tall grass)Tall grass 99 사막(desert)Desert 1010 반사막(semi-desert)Semi-desert 1111 툰드라(tundra)Tundra (tundra) 1212 상록관목(evergreen shrub)Evergreen shrub 1313 낙엽관목(deciduous shrub)Deciduous shrub 1414 혼합림(mixed woodland)Mixed woodland 1515 작물/영농(crop/mixed farming)Crop / mixed farming 1616 관개농작(irrigated crop)Irrigated crop 1717 습지(bog or marsh)Wetland (bog or marsh) 1818 상록침엽림(evergreen needleleaf forest)Evergreen needleleaf forest 1919 상록활엽림(evergreen broadleaf forest)Evergreen broadleaf forest 2020 침엽림(deciduous needleleaf forest)Deciduous needleleaf forest 2121 활엽림(deciduous broadleaf forest)Deciduous broadleaf forest 2222 복합지(mixed cover)Mixed cover 2323 삼림지(woodland)Woodland 2424 삼림목초지(wooded grassland)Wooded grassland 2525 폐쇄관목지(closed shrubland)Closed shrubland 2626 개방관목지(open shrubland)Open shrubland 2727 초지(grassland)Grassland 2828 농경지(cropland)Cropland 2929 나지(bare ground)Bare ground 3030 도심지(urban and built up)Urban and built up

입력 데이터 제어부(120)는 다매체 분포모형 구동부(130)에 입력 자료를 생성해주는 역할을 수행하며 시스템 사용자의 입력내용에 맞추어 입력 데이터를 자동으로 생성한다.The input data control unit 120 generates input data to the multi-media distribution model driving unit 130 and automatically generates input data according to input contents of the system user.

다매체 분포모형 구동부(130)는 기체, 액체 및 입자 형태의 EDCs 물질의 거동에 의한 노출량(Dosage), 침적량(Deposition), 농도(Concentration)에 대하여 기상과 지리 지형 특성을 고려하여 시간과 공간(매체(Media) 포함)의 변화에 따라 계산하며 난류의 불확실성을 고려한 라그랑지안 입자모델 방식의 분포모형을 적용한다.The multidimensional distribution model driving unit 130 calculates the time and space (time, space, and time) based on the meteorological and geographical characteristics of Dosage, Deposition and Concentration due to the behavior of the gas, (Including media), and we apply the distribution model of the Lagrangian particle model method considering turbulence uncertainty.

다매체 분포모형 구동부(130)에 적용된 라그랑지안 입자확산 모델(LPDM :Lagrangian particle dispersion model)은 EDCs 물질의 초기지점에서 일정한 비율로 가상의 입자를 배정하고, 이 입자의 배출비율을 고려하여 개개의 입자에 질량을 부여하고, 해당 EDCs 물질 입자의 위치를 바람장과 매체별로 이동 추적하는 방식으로 동작한다.The Lagrangian particle dispersion model (LPDM) applied to the multi-media distribution model driving unit 130 allocates virtual particles at a predetermined ratio at an initial point of the EDCs material, And the position of the EDC material particles is tracked by wind field and medium.

EDCs 물질 입자 위치 추적을 위해 적용한 식은 아래와 같다.The following equation is applied to track the EDCs particle position.

Figure pat00001
Figure pat00001

위 식에서 x와 y는 서로 직각의 관계를 갖는 수평방향의 좌표를 나타내고 z는 연직방향의 좌표를 의미한다. U, V는 x, y 방향으로의 평균바람의 속도를 나타내고 W는 연직방향의 속도이다. 소문자에 상첨자로 표시된 u, v, w는 난류 성분을 의미한다. σt는 입자의 이동에 대한 개별 시간 구간을 의미한다.In the above equation, x and y represent the horizontal coordinate having a perpendicular relationship to each other, and z indicates the vertical coordinate. U and V represent the average velocity of wind in the x and y directions, and W is the velocity in the vertical direction. U, v, w, denoted by a suffix in lower case, denotes the turbulent component. σt is the individual time interval for particle movement.

이 때에 수직 및 수평 방향으로의 난류속도 성분은 Lagrangian 자기상관계수 (Lagrangian auto-correlation, Ri, i= u, v, w)와 난류속도 표준편차(standard deviation of turbulent velocity, σ i , i=u, v, w)로부터 계산된다.In this case, the turbulence velocity components in the vertical and horizontal directions are expressed by the Lagrangian auto-correlation (Ri, i = u, v, w) and the standard deviation of the turbulent velocity (σ i, , v, w).

Figure pat00002
Figure pat00002

위 식에서 Ri(i=u, v, w)는 평균이 0이고 표준편차가 1인 난수(Random number)이다. 상기 식에서 w'(t)식의 우변에서 세번째 항은 연직방향 난류속도의 표준편차가 급격히 변하는 대기경계층과 지표부근에서 입자가 비정상적으로 축적되는 것을 방지하기 위한 추가적인 항이다. 한편 자기상관계수는 라그랑지안 적분시간 크기(Lagrangian integral time scale, T Li)로부터 계산된다.In this equation, Ri (i = u, v, w) is a random number with an average of 0 and a standard deviation of 1. In the above equation, the third term on the right side of w '(t) is an additional term to prevent the abnormal accumulation of particles in the atmospheric boundary layer and near the surface where the standard deviation of the vertical direction turbulent velocity changes abruptly. On the other hand, the autocorrelation coefficient is calculated from the Lagrangian integral time scale (T Li).

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식들을 적용하여 기준 시각별 특정 시각 분포모형 영역 내에 분포하는 개별 입자의 위치가 계산되면 해당 입자들의 개수를 카운트하여 EDCs 물질 특성별 농도로 환산하여 계산한다.When the positions of the individual particles distributed within the specific time distribution model region according to the reference time are calculated by applying the above equations, the number of the particles is counted and converted into the concentration according to the EDCs material characteristic.

다매체 분포모형 구동부(130)의 총 연산 시간은 초기 방출 입자 개수와 확산 예측 단위 시간 설정에 따른 전체 연산 구간 수에 의해 결정된다.The total computation time of the multi-media distribution model driving unit 130 is determined by the number of initial emission particles and the total number of computation periods according to the diffusion prediction unit time setting.

방출 가상 입자 개수는 사용자가 변경할 수 있으며 기본값으로는 1000개를 상정하여 적용한다. EDCs 물질 입자의 농도분포를 계산하기 위해서 입자 개수만큼 루프를 돌면서 분포모형 연산을 수행하기 때문에, 오염원(누출 지점)에서 다량의 입자를 배출시키는 경우 입자 개수에 비례하여 계산시간이 증가하게 된다.The number of emissive virtual particles can be changed by the user. The default value is 1000. EDCs In order to calculate the concentration distribution of EDCs, the distribution model is computed by looping the particles as many times as the number of particles. Therefore, when a large amount of particles are discharged at the source (leakage point), the calculation time increases in proportion to the number of particles.

분포모형의 예측 단위 시간의 경우, 방출 입자 개수와 마찬가지로 사용자가 변경 가능하며 기본값으로는 1시간을 적용한다. 물질 입자 개수와 마찬가지로 단위 구간값을 낮추어 전체 연산 구간 수가 늘어나면 계산 시간은 그 수에 비례하여 증가한다.In the case of the predicted unit time of the distribution model, the user can change it as well as the number of emitted particles, and the default value is 1 hour. Similar to the number of particles, the unit time is decreased to increase the number of computation intervals, and the computation time increases proportionally.

다매체 분포모형 구동부(130)는 누출 사고 발생 시의 효율적인 대응과 모델 결과의 적시성을 위해 최장 3분 이내로 연산 과정이 수행되도록 구성한다.The multi-media distribution model driving unit 130 is configured such that the calculation process is performed within a maximum of 3 minutes in order to efficiently respond when a leakage accident occurs and timeliness of model results.

다매체 분포모형 구동부(130)의 연산과 관련한 입출력 자료는 다음의 표 2와 같다.Input / output data related to the operation of the multi-media distribution model driver 130 are shown in Table 2 below.

자료 구분Data classification 구성 요소Component 저장 위치Storage location 입출력 구분I / O classification 초기 방출 정보Initial Release Information 초기 기체입자 분포위치/총량Initial gas particle distribution location / total amount 다매체 분포모형 DB (112)Multicast distribution model DB (112) 입력input 초기 액체입자 분포위치/총량Initial Liquid Particle Location / Total 초기 액체입자 입경분포Initial Liquid Particle Size Distribution 기상장A certificate 지형자료Topographic data 다매체 분포모형 DB (112)Multicast distribution model DB (112) 입력input 동서바람East-west wind 남북바람North-south wind 연직바람Vertical wind 기온Temperatures 강수량Precipitation 마찰속도Friction speed 열적난류속도Thermal turbulence velocity 온도스케일Temperature scale 지상기온Ground temperature 혼합고Mixed highs 대기안정도Atmospheric stability 다매체 분포모형 결과Multicast distribution model result 침적량(시간대별)Deposition amount (by time zone) 다매체 분포모형 DB (112)Multicast distribution model DB (112) 출력Print 농도(시간대별)Concentration (by time frame) 노출량(시간대별)Dosage (Hourly)

모형결과 출력 제어부(140)는 다매체 분포모형 구동부(130)의 결과를 GIS 데이터와 결합하고 이미지 처리하여 출력부(150)에 표출하는 역할을 수행한다.The model result output control unit 140 combines the result of the multi-media distribution model driving unit 130 with the GIS data, performs image processing, and displays the result on the output unit 150.

입력부(160)은 시스템 사용자의 입력을 처리한다.The input unit 160 processes inputs of the system user.

도 4는 본 발명에 따른 시스템의 전체 처리 과정을 예시하는 참조도이고, 도 5a 내지 도 5h는 다매체 분포모형 결과 처리 화면을 예시하는 참조도이다. FIG. 4 is a reference view illustrating an entire processing procedure of the system according to the present invention, and FIGS. 5A to 5H are reference views illustrating a processing result screen of a multi-media distribution model.

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.Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed in the specification of the present invention do not limit the present invention. The scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all the techniques within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (4)

생태독성 모니터링 DB 및 다매체 분포모형 DB를 포함하는 데이터 저장부;
시스템 사용자의 입력 내용에 대응하여 입력 데이터를 생성하는 입력 데이터 제어부;
기체, 액체 및 입자 형태의 EDCs 물질의 거동에 의한 노출량(Dosage), 침적량(Deposition), 농도(Concentration)에 대하여 기상과 지리 지형 특성을 고려하여 시간과 공간(매체(Media) 포함)의 변화에 따라 계산하며 난류의 불확실성을 고려한 라그랑지안 입자모델 방식의 분포모형을 적용하는 다매체 분포모형 구동부; 및
다매체 분포모형 구동부의 결과를 GIS 데이터와 결합하고 이미지 처리하여 표시하는 모형결과 출력 제어부를 포함하는 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템.
A data storage unit including an ecotoxicity monitoring DB and a multi-media distribution model DB;
An input data control unit for generating input data corresponding to input contents of a system user;
The change of time and space (including media), taking into account the weather and geographical characteristics of Dosage, Deposition and Concentration due to the behavior of gas, liquid and particulate EDCs, A multi - media distribution model driver applying a distribution model of the Lagrangian particle model method considering the uncertainty of turbulence; And
Multidimensional distribution model A multicomputer distribution model system of EDCs based on ecotoxicity monitoring data including a model result output control unit that combines the results of the driving unit with the GIS data and displays it with image processing.
청구항 1에 있어서,
상기 생태독성 모니터링 DB는 EDCs 다매체 분포모형의 기초 자료로서 실측 모니터링 데이터 및 생태독성 물성 데이터를 포함하고,
상기 다매체 분포모형 DB는 상기 다매체 분포모형 구동부에서 수행되는 모형 입력 자료로서 EDCs 물질정보, 기상 정보, 지형 정보 및 토지 피복정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템.
The method according to claim 1,
The eco-toxicity monitoring DB includes the actual monitoring data and the ecotoxicological property data as basic data of the EDCs multi-media distribution model,
Wherein the multi-media distribution model DB includes EDCs material information, weather information, topographic information, and land cover information as model input data to be performed by the multi-media distribution model driving unit, based on the ecotoxicity monitoring data.
청구항 2에 있어서,
상기 다매체 분포모형 DB 중 EDCs 물질 정보는 상기 생태독성 물성 정보와 데이터를 공유하고,
상기 다매체 분포모형 DB 중 기상정보는 기상청의 일정 기간의 기상통계자료를 활용하고,
상기 다매체 분포모형 DB 중 지형 정보는 국토지리정보원에서 제공하는 일정 간격 수치고도자료(DEM:digital elevation model)를 적용하고,
상기 다매체 분포모형 DB 중 토지 피복 정보는 31종 피복 분류를 준용하여 입력자료를 구성하는 것을 특징으로 하는 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템.
The method of claim 2,
The EDCs material information among the multi-media distribution model DB shares data with the ecotoxicological property information,
The meteorological information of the multi-media distribution model database utilizes meteorological statistical data of the meteorological office for a certain period of time,
The terrain information of the multimodal distribution model DB is applied to a digital elevation model (DEM) provided by the Geographical Survey Institute of Korea,
The multicomponent distribution model system of EDCs based on the ecotoxicity monitoring data is characterized in that the land cover information among the above-mentioned multicomponent distribution model DB is composed of 31 types of covering classification.
청구항 1에 있어서,
상기 다매체 분포모형 구동부는,
라그랑지안 입자확산 모델(LPDM :Lagrangian particle dispersion model)을 적용하여, EDCs 물질의 초기지점에서 일정한 비율로 가상의 입자를 배정하고, 이 입자의 배출비율을 고려하여 개개의 입자에 질량을 부여하고, 해당 EDCs 물질 입자의 위치를 바람장과 매체별로 이동 추적하는 방식으로 동작하는 것을 특징으로 하는 생태독성 모니터링 데이터에 기반한 EDCs 다매체 분포모형 시스템.
The method according to claim 1,
The multi-media distribution model driver includes:
By applying a Lagrangian particle dispersion model (LPDM), virtual particles are assigned at a constant rate at the initial point of the EDCs material, mass is given to each particle in consideration of the emission ratio of the particles, EDCs Multicellular distribution model system based on ecotoxicological monitoring data, characterized by the movement of material particles by wind field and media.
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