근접역의 위험유해물질 확산 예측을 위한 전산유체해석 기반 메타모델 개발

Abstract

위험유해물질(Hazardous and Noxious Substances)을 수송하는 선박의 해양사고는 초기 대응이 매우 중요 하다.본 연구의 목적은 근접역의 유해물질 확산 예측을 위한 전산유체해석 기반 메타모델 개발에 있다. 3차원 시뮬레이션을 수행하기 위해 상용프로그램 ANSYS FLUENT 17.2를 사용하였으며, RANS(Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 모델과 표준 k-ε 모델을 이용하여 HNS의 확산을 계산하였다. 또한 부유성 HNS에 대한 사고 선박 근접역에서의 해류 수직분포에 따른 영향을 분석하기 위해 표면층 해류속도, 심층부 해류속도, 표면층 깊이, 파공면의 위치, 유출량 그리고 유체 밀도를 입력변수로써 사용하였으며, 입력변수에 따른 확산특성의 분석을 위해 HNS의 확산분포, 전파속도 및 경계면 도달시간을 예측하여 확산 특성을 해석하였다. 해류 수직분포가 위험유해물질의 확산특성에 미치는 영향을 분석하였고, 이 결과를 기반으로 Kriging 모델을 사용하여 HNS의 확산 예측메타 모델을 개발하였다. 또한 hidden point 테스트를 통하여 메타모델의 정확도 평가를 수행하였다. 해류 수직프로파일에 따른 근접역에서의 확산특성예측모델은 HNS의 유출 사고에 대한 광역에서의 수치해석에 유용한 정보로써 사용될 수 있다.