터널 출구 인접 지역의 오염물질 확산에 대한 전산해석 평가
Computational Assessment of Pollutant Dispersion on Terrain Close to Tunnel Exit
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초록
터널 건설에 있어서 환기 문제는 전체 사업의 경제적 및 환경적 측면에 영향을 미치는 주요 요인 중의 하나이며 최근에 증가하고 있는 환경 영향에 대한 관심의 증가 인해 터널 출구에서 대기 중으로 방출되는 오염물질이 인근 지역으로 확산되는 현상에 대하여 사전 환경 변화에 대한 평가를 요구하는 추세이다. 본 논문에서는 터널에서 방출되는 일산화탄소의 대기 경계층 내 확산 현상을 예측하기 위하여 전산유체역학기법을 이용하였다. 실험적 비교자료의 미비를 보완하기 위하여 수치해석의 수렴도를 검증하였으며, 물질 보존 방정식을 이용하여 공기와 함께 이동하는 일산화탄소의 확산 현상을 해석하였으며, 인근 지형의 3차원 형상의 영향을 포함한 대기의 평균풍속과 풍향 변화에 따른 변화를 예측하였다. 연구 결과 오염물질의 확산은 오염원 주위의 국부적 지형에 지배적인 영향을 받으며, 대기 경계층의 풍속과 풍향의 영향도 작지 않음을 확인하였다.
Abstract
In the process of tunnel construction, the ventilation is one of the main factors affecting both economical and environmental aspects of the project. In particular, recent increase of environmental concern requires the prior assessment on effects of pollutant dispersion out of tunnel exit on the adjacent terrain. However it is very difficult to predict the effects before it is finally built in. This paper presents a computational assessment of pollutant dispersion on adjacent topographical terrain. The dispersion of pollutant was simulated by introducing multi-species transport of air and carbon-monoxide from the tunnel exit. Conservation of multi-species as well as fully 3D Navier-Stokes equation are solved simultaneously. The results include predicted mass fraction of carbon-monoxide for different wind directions and mean velocity. Due to the lack of experimental data, the computational results are not verified; however, the proposed method is promising as a preliminary assessment tool.
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