A Numerical Model for the Movement of Spilled Oil at Ocean

해상누유 확산의 수치해석

This paper describes a short-term prediction model for the movement of an oil slick in shallow waters. Under the assumption that the initial movement of the oil slick is governed by spreading and advection, the model has been developed and applied to Kyungki-Bay near Incheon Harbor. The initial spreading is estimated by using an empirical formula. The depth-averaged momentum equations are solved numerically for the volume transport velocities, in which the $M_2$ tide is the main driving source. A staggered grid system is adopted fur spatial discretization and the half-time method is implemented for time marching. The numerical result is visualized with the help of animation and thus the contaminated area is displayed on a monitor in time sequence. The input data are the time, the location and the volume of spill accident as well as environmental data such as md and $M_2$ tide.

해상에 누출된 기름의 거동은 크게 초기확산, 수평이동 그리고 풍화과정으로 나눌 수 있다. 본 논문에서는 초기확산과 수평이동을 고려하는 단기예측모델을 개발하여 경기만에 적용하였다. 누출된 기름의 초기확산과정에서는 Fay의 3단계 분류법에 근거한 경험식으로 확산반경을 추정하고, 수평이동과정에서는 바람과 $M_2$조석을 고려하여 기름의 이동을 추정 하였다. 조석 수치모델을 위해서 깊이방향으로 적분된 운동방정식을 사용하였고, 수치 계산을 위해 교차 격자체계를 채택하였다. 시간전개를 하는 방법으로 양해법과 중간시간전개법을 이용하여 그 계산결과를 서로 비교하였다. 수치해의 정확도를 검증하기 위하여 간단한 직사각형 유체영역에 먼저 수치모델을 적용한 다음, 실제 계산영역인 경기만에 적용하였다. 또한, 사고 발생시간과 누출장소, 누출된 양과 누출 지속시간, 바람의 크기와 방향을 입력하면 기름의 이동방향과 오염지역 그리고 해안선의 오염정도를 가시화할 수 있는 기능을 단기 예측모델에 포함 시켰다.