방풍벽에 의한 비산 먼지 저감 효과

방풍벽에 의한 비산 먼지 저감 효과

The Effects of Windbreaks on Reduction of Suspended Particles

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저자 송창근, 김재진, 송동웅

소속 부경대학교, 상지대학교, 국립환경과학원

학술지정보 대기 KCI

발행정보 한국기상학회 2007년

자료제공처 국회도서관 KISTI NRF

주제분야 자연과학 > 지구과학

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<초록>

결론본 연구에서는 충북 단양군 매포읍 매포리에 위치한 시멘트 공장의 야적파일에 대해 방풍벽 설치로 인한 시멘트 저장시설에서의 풍속의 변화와 비산 먼지 발생 저감 효과를 분석하였다. 이를 위하여 재규격화군 (Renormalization Group, RNG) 이론에 근거한 k-ε 난류 종결 방법을 포함한 전산유체역학 모형을 사용하였다. 방풍벽 설치 전과 후를 비교함으로써 방풍벽이 야적파일로부터의 비산 먼지 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 규준실험의 경우, 야적파일 풍하측 지역에 재순환 지역이 형성되었고 비교적 단조로운 흐름 패턴을 보였다. 그러나 방풍벽을 설치한 후에는 공극률이 0% 인 방풍벽에 의해 재순환 지역이 형성되었고 이것이 야적파일의 간섭을 받으면서 매우 복잡한 흐름 패턴을 형성하였다. 공극률이 50% 인 경우에는 방풍벽을 통과한 대기 흐름이 재순환 지역의 형성을 억제하는 역할을 하였다. 방풍벽 내부에서 y 방향으로 평균한 지점별 풍속 감소율을 조사한 결과, 공극률이 0% 인 경우에는 방풍벽 풍하측에 형성된 재순환 지역에 나타난 역류에 의해 풍속이 크게 감소되었다. 그러나 풍하측으로 가면서 흐름 재부착점 후면에서 흐름이 회복되면서 풍속이 급격히 증가하였다가 풍하측 방풍벽 근처에서 다시 감소하였다. 방풍벽이 높을 때 방풍벽 후면에 상대적으로 약한 역류가 형성되었고 흐름 회복이 일어난 이후에도 속도가 크게 감소하였다. 공극률이 50%인 경우에는 방풍벽을 통과한 후에도 풍속이 컸지만 풍하측으로 갈수록 풍속이 감소하였다. 방풍벽 시설 풍하측 지역에서는 공극률이 0% 인 경우, 재순환 지역의 형성으로 방풍벽 부근에서는 풍속이 낮게 나타났지만 이 후 흐름이 회복되면서 풍속이 빠르게 증가하였다. 공극률이 50% 인 경우, 방풍벽에서 가까운 지역에서는 공극률이 0% 인 경우보다 풍속이 높게 나타났지326 방풍벽에 의한 비산 먼지 저감 효과만 방풍벽에서 점차 멀어지면서 풍속 감소율이 현저하게 증가함을 볼 수 있었다. 야적파일로부터의 비산 먼지 발생은 마찰속도와 관련이 매우 높기 때문에 단순히 고도별 평균 풍속으로 발생률을 비교하기는 어렵다. 따라서 야적파일 표면의 마찰속도를 산출하여 비산 먼지 발생률을 산출하였다. 조사 결과, 방풍벽의 높이가 증가할수록 야적파일 표면의 마찰속도가 감소하였고 높이가 같은 경우 공극률이 큰 경우에 마찰속도가 더 작았다. 특히, 높이가 30 m이고 공극률이 50% 인 경우에는 마찰속도가 비산 먼지를 일으킬 수 있는 임계마찰속도보다 매우 낮아서 비산 먼지 발생을 억제할 수 있는 조건을 형성하였다. 마찰속도에 따른 비산 먼지 발생량을 조사한 결과, 방풍벽을 설치함으로써 비산 먼지 발생을 억제할 수 있었다. 그리고 방풍벽이 높을수록 그리고 공극률이 클수록 비산 먼지 발생량이 작았는데, 방풍벽의 높이 증가에 의한 비산 먼지 발생 억제 효과보다는 공극을 포함하는 방풍벽의 비산 먼지 발생 억제 효과가 탁월하였다. 본 연구에서는 바람에 의한 비산 먼지 발생량을 산정하여 방풍벽의 영향을 조사하였다. 향후, 건성 침적 효과를 고려하여 주변 기상 조건의 변화에 따른 비산 먼지의 확산 특성을 분석하고자 한다.감사의 글 이 연구는 기상청 기상지진기술개발사업 (CATER 2007-3307)의 지원으로 수행되었습니다. 논문에 대해 유익한 지적을 해주신 심사위원님께 감사드립니다.

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