대도시 유역에서의 독성가스 누출 확산 3D 모델링

Abstract

화학물질은 양면성을 가지고 있다. 우리 생활에서 떼놓고 생각할 수 없는 필수적인 요소가 되었지만 치명적인 유해성을 가지고 있기 때문이다. 특히, 화학물질은 한번 사고가 나면 순식간에 주변으로 확산되어 인명, 재산적 피해 뿐 아니라 주변환경을 오염시키는 등 많은 피해를 초래하기 때문에 화학물질을 사용하는 시설을 설치하고 이용할 시 각별한 주의가 필요하다. 또한 불의의 사고가 났을 경우 그 영향범위를 빠르게 파악하고 그에 따른 대처를 해야하며 확산속도를 늦추고 영향범위를 최소화 할 수 있는 방안을 마련해야한다. 2015년 1월 1일 부로 우리나라에서도 장외영향평가를 시행하여 화학물질 누출에 관한 안전관리를 시행하고 있지만 실제 빌딩이 밀집해 있는 도심지역에서의 건물과 같은 장애물에 의한 영향이 반영되고 있지 않아 정확한 영향범위 산정이 어렵다. 따라서 본 연구에서는 도심지역에서 많이 사용되고 있는 염소가스를 다루고 있는 서울시내의 한 사업장의 가스 누출을 가정하고 3D geometry 구현을 하여 보다 정확한 누출 영향을 산정해보았다. 또한 그 피해를 줄일 수 있는 저감대책을 제시하고 그에 따른 시뮬레이션을 실행해 결과를 나타내었다. 시뮬레이션에는 CFD(Computational Fluid Dynamics) tool인 FLACS를 사용하였으며 3-D geometry 구현에는 AUTO CAD 2015와 MicroStation V8i를 이용하였다. 시뮬레이션은 총 7가지의 시나리오를 가지고 수행하였는데, 독성가스 확산시 풍향과 건물의 영향을 보기 위해 최악의 시나리오와 대안의 시나리오에 서로 다른 풍향 3가지를 적용하였고 마지막 시나리오 7은 건물이 반영되어있지 않은 open space해서 시뮬레이션해보았다. 그 결과 각각의 시나리오 별로 끝점거리와 끝점거리 도달시간이 달라지는데 이는 주풍향의 진행방향에 빌딩, 건물 등의 장애물의 여부에 따른 확산속도의 차이로 해석할 수 있다. 개선 조치로는 누출원에서 100m 떨어진 곳에 차단벽을 임의 배치하여 그 감소효과를 알아보았다. 3m, 6m, 9m 세 종류의 차단벽을 배치하였는데 차단벽의 높이가 높아 질수록 저감효과가 커짐을 볼 수 있었다. 그러나 현실적으로 비용과 미관상의 문제가 있기 때문에 무조건 높은 차단벽을 설치 할 수 없을것으로 판단되며 각 사업장의 실정을 고려한 차단벽의 설치를 권고한다. 아무쪼록 본 연구의 결과가 화학물질 누출시 영향범위를 사전에 파악하고 대처하는데 큰 도움이 되기를 바라며 그에 따른 다양한 개선조치를 마련해야 할 것이다.