근접역 HNS 확산 예측 모델 개발

Abstract

해양 HNS(Hazardous and Noxious Substances)의 유출 사고가 발생하는 경우, 막대한 인명 피해와 환경 훼손은 불가피하기 &#46468 문에 조기 예측과 정확한 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 2차원 해석 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 해석하였고 해석결과는 선행 실험 연구와 비교하였다. 특히, 근접역 HNS 확산 특성을 예측하기 위해 해수 유속, 유출 파공면 위치 및 HNS의 수두높이 변화에 따른 유출속도, 유출량, 확산거리 등을 분석하였다. 수치해석 결과 파공위치와 수두높이에 따라 유출량이 변화하고, 유출표면과 해수면과의 거리 역시 유출속도와 확산 속도에 영향을 준다. 수치해석 결과는 최종 예측모델 개발을 위한 데이터로 활용할 수 있으며 근접역에서의 HNS 확산 거동에 대한 물리적 특성을 이해하는 데에 기여할 수 있다.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 2차원 해석 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 해석하였고 해석결과는 선행 실험 연구와 비교하였다. 특히, 근접역 HNS 확산 특성을 예측하기 위해 해수 유속, 유출 파공면 위치 및 HNS의 수두높이 변화에 따른 유출속도, 유출량, 확산거리 등을 분석하였다. 수치해석 결과 파공위치와 수두높이에 따라 유출량이 변화하고, 유출표면과 해수면과의 거리 역시 유출속도와 확산 속도에 영향을 준다. 수치해석 결과는 최종 예측모델 개발을 위한 데이터로 활용할 수 있으며 근접역에서의 HNS 확산 거동에 대한 물리적 특성을 이해하는 데에 기여할 수 있다.