현시기 세계적으로 대기오염으로 인한 지구온난화와 오존층파괴 등 환경위기, 생태위기문제는 인류공동에 대한 위협으로 매우 심각하게 제기되고있으며 이로부터 환경문제에 대한 세계 여러 나라들의 관심이 높아지고있다.
대기오염확산모형화는 대기오염물질의 확산을 예측평가하고 대기오염을 조정하는데서 중요한 수단으로 되고있으며 여기에서 보다 객관적이며 현대적인 모형들을 개발리용하는것이 세계적인 추세로 되고있다.
대기환경영향평가를 진행하는데서 대기오염예보가 선행되여야 하며 대기오염예보는 가우스통계확산모형, 막흐름확산모형, 우연이동립자모형을 비롯한 수학적모형화에 의하여 진행되고있다.
가우스통계확산모형은 현실에 적용하는 측면에서 비교적 유리한 점이 있고 장기환경영향평가와 대기오염배출량규제에는 리용할수 있지만 실시간 대기오염예보와 단기환경영향평가에는 적용할수 없는 문제점이 있다.
현시기 우리 나라에서는 우연이동립자모형을 리용하여 실시간대기오염예보와 환경영향평가를 진행하기 위한 연구가 심화되고 현실에 적극 응용되고있다.
그래서 우리는 최근에 국토관리와 환경보호사업에서 중요한 자리를 차지하는 대기환경영향평가의 과학성을 보다 높이기 위하여 우연이동립자-연기덩이모형에 의한 대기오염예보의 수학적모형화에서 일련의 성과를 이룩하였다.
우연이동립자-연기덩이모형은(Random walk particle Puff Model) 원리적으로 2개 부분으로 구성되여있다. 그 하나는 일반적인 확률이동립자모형(PPM)이고 다른 하나는 농도마당계산이다.
이 모형은 대기오염물질의 막흐름확산과정을 보다 정확히 반영하지만 계산량이 많은것으로 하여 오염원천이 1개이거나 적은 경우에 리용할수 있는것으로 알려져있다.
우리는 이 모형의 계산시간을 단축하기 위하여 계산량의 최적화를 진행하여 오염원천이 많은 도시지역에서 대기오염예보에 적용할수 있도록 하였다.
연구지역은 해발높이 40~80m안팎의 느린 언덕들과 그사이에 낮은 벌들이 넓은 면적을 차지하고있다. 해발높이 200m이하의 벌과 언덕은 87.3%를 차지하며 200m이상의 산지는 12.7%로서 8분의 1을 차지한다.
연구지역의 한해평균바람속도는 1.4~2.8m/s범위로서 벌방지대에서 세고 산지대에서는 약하다. 바람속도의 한해변화를 보면 봄철에 바람이 세고 8~9월에 바람이 약하다. 중심구역은 도시기후의 특성을 가지며 주변구역들보다 기온이 약간 높은데 특히 복사가열이 심한 봄철에 낮기온이 높다.
계산령역은 동서, 남북규모 20km, 수직규모 2km이다.
집단원천에 이 모형을 적용하기 위하여 중규모기상모형(MM5)에서 30분간격으로 출구한 기상마당을 10분간격으로 계산그물마디점들에 보간하고 조정하였다.
온도와 바람속도자료를 분석하여 대기안정성을 판정한 다음 오염원천들의 배출가스량을 계산하고 아류산가스배출특성량을 결정하였다.
시간걸음을 결정한 다음 연기덩이들의 초기부피와 아류산가스량을 결정하였다.
10분간격으로 바람마당을 갱신하면서 그에 따르는 매 오염원천들의 립자수를 결정하고 우연이동립자-연기덩이모형으로 오염농도분포를 결정하였다.
예보결과 전체 계산령역에서 오염농도는 0.001~0.23mg/m3이며 비교적 큰값들은 매우 국부적인 구역들에서 나타났고 전반적구역들에서는 0.1 mg/m3 보다 작은 농도값들이 나타났다.
계산값들과 관측값들과의 차이는 평균 15.25%이였다. 이렇게 우연이동립자-연기덩이모형에 의한 농도마당계산결과들은 실제농도분포와 잘 일치하며 집단원천에 대한 대기오염예보와 대기환경영향평가에 적용할수 있다는것을 보여준다.
