도심 내 건물 및 지형 조건을 고려한 대기확산 모의 비교: 라그랑지안 입자 확산 모델과 가우시안 플룸 모델

• 영문명: Comparison of Urban Atmospheric Dispersion Simulations Considering Building and Terrain Conditions: Lagrangian Particle Dispersion Model and Gaussian Plume Model
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 박수현(Soohyun Park) 오수빈(Su-Bin Oh) 우주완(Ju-Wan Woo) 이상현(Sang-Hyun Lee)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』25권 4호, 49~62쪽, 전체 14쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.08.30

국문 초록

도심지에서 방사성 물질의 확산은 대규모 피해를 초래할 수 있으므로, 정확한 대기확산 예측이 필수이다. 본 연구는 서울 광화문 일대를 대상으로, 도시 환경 내에서의 방사성 물질 확산 예측 특성과 적용 가능성을 평가하기 위해 라그랑지안 입자 확산 모델(PALM-LPM)과 가우시안 플룸 모델(AERMOD)의 예측 성능을 분석하였다. 실험은 안정된 대기경계층 조건에서 수행되었으며, 모델별 계산 특성과 확산 패턴 차이를 분석하였다. PALM-LPM은 도시 구조물의 영향을 정밀하게 반영하여 예측 정밀도가 높았으나, 계산 시간이 많이 소요되었다. 반면 AERMOD는 빠른 계산은 가능하나 도시 지형 반영에 한계가 있었다. 실험 결과, 건물과 지형의 존재 여부에 따라 확산 양상과 침적 분포에 뚜렷한 차이가 나타났으며, 도심 구조물이 확산 경로를 제한하거나 농도 정체를 유도하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 모델의 선택이 목적 및 상황에 따라 달라져야 하며, 정확성과 계산 효율성 간의 균형을 고려해야 됨을 시사한다. 이러한 결과는 향후 규제기관의 방사선량 평가 및 도시 재난 대응 전략 수립을 위한 과학적 기초자료로 활용될 수 있다.

영문 초록

Accurate modeling of radioactive dispersion in urban environments is essential for public safety. This study evaluates the predictive characteristics and practical applicability of two atmospheric dispersion models: the Lagrangian particle model (PALM-LPM) and the Gaussian plume model (AERMOD), under stable boundary layer conditions in central Seoul, Korea. Simulations were performed within a 2-km radius of Gwanghwamun Square to assess the model characteristics and dispersion patterns. PALM-LPM demonstrated strong predictive accuracy by effectively resolving urban turbulence and geometry, though at a high computational cost. In contrast, AERMOD delivered faster results but struggled to accurately represent complex structures. These results reveal significant differences in dispersion and deposition depending on the presence of buildings and terrain. Urban structures influence the dispersion pathways and contribute to areas of concentration stagnation. The findings suggest that the choice of dispersion model should depend on specific goals and conditions of the application, balancing both accuracy and computational efficiency. This study provides a scientific basis for selecting models in cases of regulatory dose assessment and urban radiological emergency response planning.

목차

1. 서 론

2. 도심 상세 대기확산 모델링 비교 실험 설계

3. 도심 상세 대기확산 모의 성능 비교

4. 결론 및 제언

감사의 글

References

키워드

건물효과 방사성 비상 도심분산 AERMOD Building Effects PALM-LPM Radiological Emergency Urban Dispersion