대기오염 확산 모델

대기오염 확산 모델 (쉽게 이해)

대기오염 확산 모델은 공기 중 오염물질(예: 공장 연기)이 어떻게 퍼지는지 예측하는 도구다. 모델마다 보는 방식이 다르다.

1) 대기오염 확산 모델 설명

1-1) 오일러리안 모델

• 쉽게 이해: 공기를 고정된 칸으로 나눠 각 칸의 오염물질 확인.
• 비유: 공장을 높은 건물에서 내려다보며, 공기를 바둑판으로 나눠 연기 확인.
• 특징: 고정 위치, 넓은 지역(도시 전체) 예측에 좋음.
• 예시: 서울 미세먼지 농도 예측.

1-2) 라그란지안 모델

• 쉽게 이해: 오염물질 입자를 따라가며 이동 경로 확인.
• 비유: 공장 연기 입자를 드론으로 따라가며 퍼짐 관찰.
• 특징: 입자 이동 추적, 복잡 지형/근거리 예측에 유리.
• 예시: 공장 근처 마을 오염 예측.

1-3) 퍼프 모델

• 쉽게 이해: 오염물질을 연기 덩어리로 나눠 퍼짐 계산.
• 비유: 공장 연기를 여러 덩어리로 나눠 바람 따라 퍼짐 관찰.
• 특징: 연기 덩어리 둥글게 퍼짐, 짧은 시간 배출(사고)에 적합.
• 예시: 공장 사고로 나온 매연 예측.

1-4) 격자 내 플륨 기법

• 쉽게 이해: 고정 칸 안에서 연기 퍼짐 계산(오일러리안+라그란지안).
• 비유: 공기를 바둑판으로 나눠 각 칸에서 연기 흐름과 퍼짐 확인.
• 특징: 고정 칸+연기 이동, 중간 거리 예측에 유리.
• 예시: 공장에서 20km 떨어진 지역 연기 예측.

2) 각 모델의 한계와 개선 방안

2-1) 오일러리안 모델

• 한계: 칸 크기 문제(근처 연기 잘못 맞춤), 계산 많음, 복잡 지형 어려움.
• 개선: 칸 작게 나눔, 빠른 컴퓨터 사용, 지형 데이터 자세히 넣음.

2-2) 라그란지안 모델

• 한계: 입자 부족(농도 틀림), 멀리 비효율(계산 느림), 바람 복잡하면 어려움.
• 개선: 입자 더 많이 추적, 멀리 가면 오일러리안과 섞음, 바람 예측 정확히.

2-3) 퍼프 모델

• 한계: 단순 가정(복잡 지형 틀림), 덩어리 크기 문제, 날씨 정보 잘못되면 오류.
• 개선: 지형 영향 추가, 덩어리 작게 나눔, 실시간 날씨 정보 사용.

2-4) 격자 내 플륨 기법

• 한계: 칸 크기 문제(근처 연기 잘못 맞춤), 연기 과도 퍼짐, 여러 공장 어려움.
• 개선: 칸 작게 나눔, 연기 퍼짐 줄이는 계산법, 여러 공장 계산법 개선.

외우기 팁

• 모델 4가지: 오일러리안(고정 칸), 라그란지안(입자 따라감), 퍼프(연기 덩어리), 격자 내 플륨(칸+연기).
• 비유:
  • 오일러리안: 고정 카메라.
  • 라그란지안: 드론 따라가기.
  • 퍼프: 연기 덩어리 퍼짐.
  • 격자 내 플륨: 바둑판에서 연기 보기.
• 한계 키워드: 칸 크기, 입자 수, 단순 가정, 연기 퍼짐.

시험 답변 예시

대기오염 확산 모델은 오염물질의 이동과 퍼짐을 예측한다. 1) 오일러리안 모델은 고정 칸에서 농도를 계산, 넓은 지역에 유리(예: 서울 미세먼지). 라그란지안 모델은 입자를 따라가며 복잡 지형에 적합(예: 공장 근처). 퍼프 모델은 연기 덩어리로 나눠 짧은 배출 예측(예: 공장 사고). 격자 내 플륨 기법은 칸 안에서 연기 퍼짐 계산, 중간 거리에 유리(예: 20km 지역). 2) 한계와 개선: 오일러리안은 칸 크기 문제, 칸 작게 나눠 개선. 라그란지안은 입자 부족, 입자 늘려 해결. 퍼프는 단순 가정 한계, 지형 영향 추가. 격자 내 플륨은 연기 과도 퍼짐, 계산법 개선.