Oil spill 제어기술 개발에 관한 기초연구 = Preliminary study on the prevention technology development of disaster due to oil spill

국문 초록 (Abstract)

최근 해양기술의 발달과 산업화로 인하여 해상 물동량이 늘어나면서 선박의 충돌이나 좌초로 인한 오일 유출은 해양 오염 및 해양 생태계가 파괴되는 등의 심각한 환경문제가 문제점이 발생한다. 일례로 태안반도 해상에서 발생한 HEBEI SPIRIT호의 오일 유출사고가 있다. 사고 당시 비교적 초기에 기름띠가 확산되는 것을 막기 위해 오일펜스가 설치된 것을 감안하면 사고 해역에서의 고파랑의 출현 등과 같은 기상악화로 인하여 오일이 단시간에 연안으로 확산되어 태안반도 연안은 심각한 피해가 발생하였다. 당시 기상악화로 사고해역으로의 접근성이 어려웠고 기상 상황을 고려하지 않은 오일펜스 설치와 정확한 오일 확산 범위 예측의 실패로 2차 피해를 더 하였다.

전술한 바와 같이 부유식 오일펜스는 아직 완성단계에 이른 것으로 보기는 어려우며 개선의 여지가 상당히 있어 보인다. 이러한 경향은 해안공학계가 아직은 자유수면을 지니는 유체와 구조물 상호작용이 수반된 二相난류(two-phase turbulent flow)의 해석에 어려움을 격고 있다는 것을 반증한다.

본 연구에는 격자망의 구축이 필수적인 기존 수치기법과는 대조적으로 격자망이 필요하지 않으며 시간 추이에 따라 유체의 Lagrangian적 특성을 활용하여 유적선을 추적할 수 있는 SPH 기법을 사용하였다. 작은 규모의 난류가 등방성이라는 가정에 기초하여 공간에 대하여 여과된 Navir - Stokes 식과 질량보존식을 사용하였다. SPS(sub-particle Scale)에서 난류의 잔차응력을 고려한 LES(Lagrangian Eddy Simulation)모형을 적용하여 oill spill의 거동에 대하여 수치모의 하였다.
수치모의 결과 초기에 오일boom이 파랑에너지가 집중되는 자유수면 인근에 계속해서 체류 한다면 oil boom의 차폐효과가 극대화 될 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 = 1
• 1.1 연구배경과 목적 = 1
• 1.2 연구동향 = 4
• 2. 유막의 수리적 특성 = 7
• 3. 기본 방정식 = 12
• 3.1 동수역학 모형 = 12
• 3.2 산정을 위한 Lagrangian Dynamic Smagronsky Model = 15
• 3.3 SPH 정식화 = 22
• 3.3.1 유체와 구조물 경계조건 = 25
• 3.3.1.1 no-slip과 slip 경계조건 = 25
• 3.3.1.2 유체와 구조물 경계조건 = 26
• 3.3.1.3 Neumann 경계조건 = 27
• 3.3.2 오일펜스에 작용하는 유체력 = 28
• 4. 수치실험 = 31
• 4.1 계산조건 = 31
• 4.2 수치실험 = 32
• 5. 결론 = 50
• Reference = 52
• Appendix = 54
• Abstract = 67