KR20150031570A - 오염물질 배출원 추적방법 - Google Patents

오염물질 배출원 추적방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오염물질 배출원 추적방법에 관한 것으로서, 오염물질 수집부가 대기중의 오염물질 정보를 수집하는 제1단계; 3차원 바람장 생성부가 기상정보, 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 제2단계; 역추적부가 상기 3차원 바람장 생성부를 통해 생성된 3차원 바람장을 이용하여 미리 정해진 소정의 시간별로 공기의 이동경로를 역추적하는 제3단계; 사업장 추출부가 상기 역추적부를 통해 획득된 공기의 이동경로의 궤적에 근접한 오염물질 배출 사업장을 추출하는 제4단계; 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 오염물질 배출원 추적방법은 실제 지형과 고도에 따른 바람변화를 반영하여 정밀한 오염물질 배출원을 추적할 수 있고, 배추원을 추적하기까지 단시간이 소요된다.

Description

오염물질 배출원 추적방법{tracking method of pollution matter source}
본 발명은 오염물질 배출원 추적방법에 관한 것이다.
최근 대규모 산업단지들이 조성되면서 산업단지들로부터 각종 유해한 오염물질이 대기중으로 분산되면서 악취 및 대기오염 문제가 심각하게 대두 되고 있다.
이에 따라 산업단지의 사업장들에게 대기오염 책임을 묻거나 대기오염 방지차원에서 어느 사업장에서 오염물질이 배출되는지를 파악하는 기술이 요청되고 있다.
오염물질 배출원 추적기술에 대해서는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0079129(이하, 종래기술이라 칭한다.) 등에 제시된 바 있다.
종래기술은 인위적 대기오염물질 배출정보 처리시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 아시아 지역의 대기화학모델링에 필요한 인위적 대기오염물질 배출량 자료를 처리하기 위한 기술에 관한 것이다.
다만, 종래기술에는 대륙과 같은 규모가 큰 경우에 적용되는 기술이며 산업단지와 같은 상세규모에 적용되기 어렵고, 실제 지형과 고도에 따른 바람변화를 반영하기 힘들어 정밀한 오염물질 배출원을 추적하기 힘들며, 배추원을 추적하기까지 장시간의 조사기간이 필요하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기상정보와 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하여 오염물질 배출원을 역추적하기 위한 오염물질 배출원 추적방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오염물질 배출원 추적방법은 오염물질 수집부가 대기중의 오염물질 정보를 수집하는 제1단계; 3차원 바람장 생성부가 기상정보, 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 제2단계; 역추적부가 상기 3차원 바람장 생성부를 통해 생성된 3차원 바람장을 이용하여 미리 정해진 소정의 시간별로 바람의 이동경로를 역추적하는 제3단계; 사업장 추출부가 상기 역추적부를 통해 획득된 공기의 이동경로의 궤적에 근접한 오염물질 배출 사업장을 추출하는 제4단계; 를 포함한다.
여기서, 상기 제2단계는 영역설정부가 소정의 격자간격으로 3차원 바람장을 생성할 영역을 설정하는 2-1단계; 통신부가 기상청으로 지표 또는 고층의 기상자료인 기상정보를 수신받는 2-2단계; 가공부가 상기 통신부의 기상정보와 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 2-3단계; 를 포함 를 포함한다.
또한, 상기 제3단계는 상기 역추적부가 수평 역추적 높이는 이고, 이때
Figure pat00002
이며, △t는 이동시간, V는 평균 풍속, i는 이동시간 내 기상측정 자료수이며, 수직 역추적 높이는
Figure pat00003
이고, 이때 △t는 이동시간, ω는 수직방향 풍속, ω'는 난류속도 성분인 것으로 하여 산출한다.
또한, 상기 제4단계는 상기 사업장 추출부가 미리 각 사업장별 특정 오염물질 배출에 관한 이력정보를 데이터베이스화하여, 특정 오염물질 배출 사업장을 추출하는 단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 오염물질 배출원 추적방법은 실제 지형과 고도에 따른 바람변화를 반영하여 정밀한 오염물질 배출원을 추적할 수 있고, 배추원을 추적하기까지 단시간이 소요된다.
첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오염물질 배출원 추적방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 바람장 생성단계의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오염물질 측정지점, 배출원을 도시한 참고도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일정시간별 바람장의 역추적 결과를 도시한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오염물질 배출원 추적방법을 수행하기 위한 시스템의 구성을 도시한 블락도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어 진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오염물질 배출원 추적방법의 순서도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 바람장 생성단계의 순서도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오염물질 측정지점, 배출원을 도시한 참고도이며,도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일정시간별 바람장의 역추적 결과를 도시한 참고도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오염물질 배출원 추적방법을 수행하기 위한 시스템의 구성을 도시한 블락도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오염물질 배출원 추적방법에 관해 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 오염물질 배출원 추적방법은 오염물질 수집부가 대기중의 오염물질 정보를 수집하는 제1단계(S100); 3차원 바람장 생성부가 기상정보, 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 제2단계(S200); 역추적부가 상기 3차원 바람장 생성부를 통해 생성된 3차원 바람장을 이용하여 미리 정해진 소정의 시간별로 바람의 이동경로를 역추적하는 제3단계(S300); 사업장 추출부가 상기 역추적부를 통해 획득된 바람의 이동경로의 궤적에 근접한 오염물질 배출 사업장을 추출하는 제4단계(S400); 를 포함한다.
제1단계(S100)는 오염물질 수집부(100)가 대기중의 오염물질 정보를 수집하는 단계이다.
오염물질 수집부(100)는 대기중의 악취나 아황산가스, 일산화탄소 등의 대기를 오염시키는 물질의 정보를 수집하는 역할을 한다.
오염물질 수집부(100)는 일정시간 동안 대기중의 오염물질을 포집하여 포집한 지역의 위치정보와 오염물질의 농도에 관한 기록을 저장하며, 포집된 오염물질량이 각 오염물질의 종류별로 미리 설정된 기준농도 이상의 고농도로 측정되거나, 고농도는 아니지만 오염물질 배출원의 추적이 필요할 경우 이하의 단계들이 진행될 수 있다.
제2단계(S200)는 3차원 바람장 생성부(200)가 기상정보, 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 단계이다.
여기서, 제2단계(S200)는 도2를 참조하면 영역설정부(210)가 소정의 격자간격으로 3차원 바람장을 생성할 영역을 설정하는 2-1단계(S210); 통신부(220)가 기상청으로 지표 또는 고층의 기상자료인 기상정보를 수신받는 2-2단계(S220); 가공부(230)가 상기 통신부의 기상정보와 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 2-3단계(S230); 를 포함한다.
3차원 바람장 생성부(200)는 영역설정부(210), 통신부(220), 가공부(230)를 포함하며 기상정보, 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 역할을 수행하는 장소이다.
영역설정부(210)는 오염물질 배출원의 추적영역을 설정하는 곳으로서, 본 발명의 바람직한 실시예로 5km×5km로 추적영역을 설정하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 오염물질 배출상황에 따라 다양하게 설정가능하다.
영역설정부(210)는 본 발명의 바람직한 실시예로 5km×5km의 추적영역안에서 100m의 영역 격자간격으로 3차원 바람장을 생성할 영역을 설정할 수 있으며, 격자간격은 상황별로 다양하게 설정가능하다.
영역설정부(210)는 지리정보 시스템(Geographic Information System)과 연동되여 추적영역의 지형정보를 획득할 수 있다.
통신부(220)는 영역설정부(210)가 설정한 추적영역의 기상정보를 기상청으로부터 수신하는 장소로, 보다 상세하게는 통신부(220)는 지표 또는 고층의 기상자료인 기상정보를 수신받으며, 여기서 기상정보는 풍속, 풍향, 난류속도, 강수량, 기온 등을 포함한다.
가공부(230)는 통신부(220)의 기상정보와 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 장소이다.
2-1단계(S210)는 영역설정부(210)가 소정의 격자간격으로 3차원 바람장을 생성할 영역을 설정하는 단계이다.
2-2단계(S220)는 통신부(220)가 기상청으로 지표 또는 고층의 기상자료인 기상정보를 수신받는 단계이다.
2-3단계(S230)는 가공부(230)가 상기 통신부의 기상정보와 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 단계이다.
제3단계(S300)는 역추적부(300)가 3차원 바람장 생성부(200)를 통해 생성된 3차원 바람장을 이용하여 미리 정해진 소정의 시간별로 바람의 이동경로를 역추적하는 단계이다.
여기서, 미리 정해진 소정의 시간별은 도 4 및 도 5를 참조하면 15:00∼15:30 동안 5분 간격으로 바람의 이동경로를 추적하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 10분, 20분 등의 간격으로 다양하게 설정하는 것이 가능하다.
역추적부(300)는 3차원 바람장 생성부(200)를 통해 생성된 3차원 바람장을 이용하여 바람의 이동경로를 역추적하는 곳으로, 역추적부(300)는 역추적 거리를 계산하기 위하여 아래의 식을 사용하여 수평, 수직 역추적 높이를 산출한다.
수평 역추적 높이는
Figure pat00004
이고, 이때
Figure pat00005
이며, △t는 이동시간, V는 평균 풍속, i는 이동시간 내 기상측정 자료수이며, 수직 역추적 높이는
Figure pat00006
이고, 이때 △t는 이동시간, ω는 수직방향 풍속, ω'는 난류속도 성분을 말한다.
보다 상세하게, 역추적부(300)는 미리 정해진 소정의 시간별로 계산된 3차원 바람장을 이용하여 수평방향과 수직방향으로 역추적하여 이동경로를 계산하며, 그 결과를 도식화하여 공기의 이동경로를 분석할 수 있다.
도 3을 참조하면, 오염물질 측정지점(10A,B)과 배출원(20A,B)이 표시 되었고, 보다 상세하게는 오염물질 측정지점(10A,B)은 3-3지점(10A)과 3-11지점(10B)에서
Figure pat00007
(육불화항가스)를 오염물질 수집부(100)가 15:30∼15:35경에 수집하였고, 배출원(20A,B)에서 15:00∼15:35 동안
Figure pat00008
(육불화항가스)가 배출되었다.
도 4 및 도 5을 참조하면, 역추적부(300)에 의한 공기의 이동경로 분석이 정밀한 결과를 보여줌을 알 수 있다.
도 4의 (a)15:00경 역추적부(300)의 결과를 보면 남동으로 궤적이 나타났으나 차츰 배출원이 있는 북동으로 궤적이 변화되는 것을 확인할 수 있으며, 실제 오염물질 수집부(100)가 수집한 시간대인 15:30∼15:35에 도 5의 (g)15:30경 및 (h)15:35경의 역추적부(300)의 결과를 보면, 3-3지점(10A)의 오염물질 측정지점은 배출원(20A)을 지나며, 3-11지점(10B)의 오염물질 측정지점은 배출원(20B)을 지나는 것을 알 수 있다.
제4단계(S400)는 사업장 추출부(400)가 역추적부(300)를 통해 획득된 공기의 이동경로의 궤적에 근접한 오염물질 배출 사업장을 추출하는 단계이다.
사업장 추출부(400)는 역추적부(300)를 통해 획득된 공기의 이동경로의 궤적에 근접한 오염물질 배출 사업장을 추출하는 곳으로서, 도 3을 참조하면 본발명의 실시예에 따라 배출원으로 20A, 20B가 추출되었다.
제4단계(S400)는 사업장 추출부(400)가 미리 각 사업장별 특정 오염물질 배출에 관한 이력정보를 데이터베이스화하여, 특정 오염물질 배출 사업장을 추출하는 단계를 포함한다.
보다 상세하게는, 사업장 추출부(400)는 역추적부(300)를 통해 획득된 공기의 이동경로의 궤적에 근접하여 오염물질 배출이 유력한 사업장이 (주)○○화학, (주)○○전자, (주)○○중공업이 추출되었다고 가정하면, 제1단계(S100)의 오염물질 수집부(100)가 획득한 오염물질 정보(도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는
Figure pat00009
(육불화항가스))를 주로 배출하는 사업장의 이력정보를 확인하여 특정 사업장을 단시간에 추출할 수 있다.
이를 위해, 사업장 추출부(400)는 산업단지 내의 사업장별 특정 오염물질 배출에 관한 이력정보를 미리 데이터베이스화 한다.
즉, 본 발명에 따르면, 오염물질 배출원 추적방법은 실제 지형과 고도에 따른 바람변화를 반영하여 정밀한 오염물질 배출원을 추적할 수 있고, 배추원을 추적하기까지 단시간이 소요되는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
10A,B : 오염물질 측정지점
20A,B : 배출원
100 : 오염물질 수집부
200 : 3차원 바람장 생성부
300 : 역추적부
400 : 사업장 추출부

Claims (4)

  1. 오염물질 수집부가 대기중의 오염물질 정보를 수집하는 제1단계;
    3차원 바람장 생성부가 기상정보, 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 제2단계;
    역추적부가 상기 3차원 바람장 생성부를 통해 생성된 3차원 바람장을 이용하여 미리 정해진 소정의 시간별로 공기의 이동경로를 역추적하는 제3단계;
    사업장 추출부가 상기 역추적부를 통해 획득된 공기의 이동경로의 궤적에 근접한 오염물질 배출 사업장을 추출하는 제4단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    오염물질 배출원 추적방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    영역설정부가 소정의 격자간격으로 3차원 바람장을 생성할 영역을 설정하는 2-1단계;
    통신부가 기상청으로 지표 또는 고층의 기상자료인 기상정보를 수신받는 2-2단계;
    가공부가 상기 통신부의 기상정보와 지형정보를 이용하여 3차원 바람장을 생성하는 2-3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    오염물질 배출원 추적방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계는,
    상기 역추적부가 수평 역추적 높이는
    Figure pat00010
    이고, 이때
    Figure pat00011
    이며, △t는 이동시간, V는 평균 풍속, i는 이동시간 내 기상측정 자료수이며, 수직 역추적 높이는
    Figure pat00012
    이고, 이때 △t는 이동시간, ω는 수직방향 풍속, ω'는 난류속도 성분인 것으로 하여 산출하는 것을 특징으로 하는
    오염물질 배출원 추적방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    상기 사업장 추출부가 미리 각 사업장별 특정 오염물질 배출에 관한 이력정보를 데이터베이스화하여, 특정 오염물질 배출 사업장을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    오염물질 배출원 추적방법.
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