WRF 기상 모델과의 연계를 통한 광릉수목원 지역의 미기상 예측 오픈소스 CFD 시뮬레이션 모델 개발 = Development of Open-source CFD Simulation Model Connected with WRF Model to Estimate Micro-climate of Gwangreung Forest
저자
발행기관
학술지명
한국농공학회 학술대회초록집(Proceedings of the Korean Society of Agricultural Engineers Conference)
권호사항
발행연도
2015
작성언어
Korean
주제어
자료형태
학술저널
수록면
232-232(1쪽)
제공처
우리나라는 연중 사계절의 변화에 따라 기상 변화가 뚜렷하며 국토 면적의 약 64%가 산지로 구성되어 있다. 이처럼 수많은 산지가 혼재된 국내 환경에서 격자의 크기가 수 km에 이르는 종관 규모의 기상장을 이용한 산간·농림 지역의 미기상 모의 및 예측에는 한계를 수반하고 있다. 또한 일반적으로 이용되고 있는 상용 전산유체역학 소프트웨어의 경우 서비스 시스템 구축 시 라이센스 문제가 발생하기 때문에 오픈소스 CFD 소프트웨어를 이용하여 연구를 진행하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 기존의 Scaling 기법을 이용한 산간·농림 지역의 미기상 예측의 한계를 극복하기 위하여 복잡한 지형에서의 기상 환경 예측에 강점을 지니고 있는 CFD 시뮬레이션 기법을 이용하여 산간·농림지역에서의 미기상 모의 및 예측을 수행하였다. 연구를 위하여 활엽수림, 침엽수림 및 농경지 등 다양한 토지이용도가 혼재되어 있으며 기상 관측타워가 2개소 설치되어 있는 광릉수목원을 대상지역으로 선정하였다. 선정된 대상지역의 미기상 분석을 위하여 정부에서 제공하는 수치지형도의 고도 정보를 기반으로 AutoCad, SketchUp, Rhinoceros 등의 다양한 전처리 프로그램을 이용하여 3차원 지형 모델을 설계하였다. 지형 모델을 설계함에 있어서 타당한 모델의 정확도를 확보하는 한편 효율적인 연산 시간의 단축을 위하여 다양한 격자 크기에 대해서 격자 테스트를 진행하여 효율적인 격자 크기를 선정하고자 하였다. 약 4 km x 4 km 영역의 대상지역에 대하여 산약지역의 지형 형상에 따른 기류의 영향을 분석하기 위하여 수평면 격자의 크기는 약 5~6 m로 설계하였으며 지면 부근에서의 유동을 자세히 모의하기 위하여 지면 근처의 격자높이는 약 3 m 로 설계하고 이후 일정 비율로 연직격자크기를 증가시키면서 2 km 높이까지 분석 영역을 설계하였다. 중규모 기상분석모델인 WRF 모델을 통하여 연산된 해당지역의 기상장을 이용하여 CFD 모델의 경계조건을 설계하였으며, WRF 모델의 격자크기는 수평면에 대해서 약 90 m x 90 m 로 설계되어 있고 연직방향으로는 총 2 km 영역을 18개의 격자로 설계되어 있다. 이렇게 설계된 CFD 모델을 이용하여 대상 지역의 미기상을 모의하였으며 도시농림기상센터의 광릉 활엽수림 기상관측 타워 및 침엽수림 타워의 풍속, 풍향, 온도 등의 관측 데이터를 이용하여 개발한 미기상 모델의 정확도를 향상시키고 검증을 실시하였다. 최종적으로 검증된 미기상 모델을 활용하여 복잡 지형에서의 미기상을 모의하고 제공하는 웹기반 복잡지형 미기상 모의 서비스를 구축할 수 있을 것으로 기대된다.
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