3차원 선박 모델링을 통한 근접역 HNS 유출 특성에 관한 수치연구

Abstract

해양 HNS(Hazardous and Noxious Substance) 사고가 발생하는 경우, 인명 피해와 환경 훼손이 불가피하기 때문에 초기 예측을 통해 확산 경로를 예측하는 것이 필수적이다. 본 연구의 최종목적은 전산유체역학을 이용하여 HNS사고가 발생하였을 때 위험구역을 적절히 예측할 수 있는 수치해석기법을 개발하고, 다양한 해양사고조건과 환경영향을 고려하여 근접역 예측모델을 개발하는 것이다. 최종목적을 달성하기 위한 연구결과들 중의 일부로서, 본 논문에서는 주로 수치해석 기법 및 평가기법 개발을 위한 3차원해석 결과를 제공한다. 본 연구는 상용코드인 ANSYS FLUENT(V. 16.2)을 사용하였고, 경계면 추적을 위해 VOF(Volume of Fraction)모델을 이용하였다. 또한 RANS(Reynolds-Averaged Navier Stokes)방정식과 표준 k-ε 모델을 이용하여 난류유동을 해석하였다.특히, 근접역 HNS 확산 특성을 예측하기 위해 해수 유속과 유출 파공 크기 등의 변화에 확산 거동을 분석하였다. 수치해석 결과 유출량과 확산 거동은 파공 크기에 큰 영향을 받았다. 초기에는 파공면의 축방향으로의 유출 거동이 지배적이었다. 파공면의 축방향 운동량이 소산된 이후에 유출 거동은 해수 유속의 속도에 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 수치해석 결과는 최종 예측모델 개발을 위한 데이터로 활용할 수 있으며 근접역에서의 HNS 혹산 거동에 대한 물리적 특성을 이해하는 데에 기여할 수 있다.