• 한국지구과학회지
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• 제38권7호
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• pp.522-534
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• 2017

이 연구의 목적은 강남 선정릉지역에서 전산유체역학모델(CFD)을 사용하여 도시지역의 흐름 및 열 환경 모의를 검증하는 것이고, CFD 모델의 모의결과와 선정릉 지역의 관측 자료와 비교하는 것이다. CFD 모델은 국립기상과학원과 서울대가 공동으로 연구 개발된 모델이다. CFD_NIMR_SNU 모델은 기상청 현업 모델인 국지예보모델(LDAPS)의 바람성분과 온도성분을 초기 및 경계조건으로 적용되었고 수목효과와 지표 온도를 고려하여 2015년 8월 4일에서 6일까지 강남 선정릉 지역을 대상으로 수치실험을 진행하였다. 선정릉지역에서 수목효과 적용 전후의 풍속을 비교하였을 때 평균 제곱근 오차(RMSE)는 각각 1.06, $0.62m\;s^{-1}$로 나타났고 수목효과 적용으로 풍속 모의정확도가 향상되었다. 기온은 LDAPS 과소 모의하는 경향을 나타내고 CFD_NIMR_SNU 모델에 의해 향상된 것을 확인하였다. CFD_NIMR_SNU 모델을 이용하여 복잡한 도시지역의 흐름과 열 환경을 자세하고 정밀한 분석이 가능하며, 도시 환경 및 계획에 대한 정보를 제공 할 수 있을 것이다.

• 환경영향평가
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• 제20권4호
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• pp.539-555
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• 2011

Newly constructed, high-rise dense building areas by urban development can cause changes in local wind fields. Wind fields were analyzed to assess the impact on the local meteorology due to the land use changes during the urban redevelopment called "Eunpyeong new town" in north-western Seoul using CFD_NIMR_SNU (Computational Fluid Dynamics, National Institute of Meteorological Research, Seoul National University) model. Initial value of wind speed and direction use analysis value of AWS (Automatic Weather Station) data during 5 years. In the case of the pre-construction with low rise built-up area, it was simulated that the spatial distribution of horizontal wind fields depends on the topography and wind direction of initial inflow. But, in the case of the post-construction with high rise built-up area, it was analyzed that the wind field was affected by high rise buildings as well as terrain. High-rise buildings can generate new circulations among buildings. In addition, small size vortexes were newly generated by terrain and high rise buildings after the construction. As high-rise buildings act as a barrier, we found that the horizontal wind flow was separated and wind speed was reduced behind the buildings. CFD_NIMR_SNU was able to analyze the impact of high-rise buildings during the urban development. With the support of high power computing, it will be more common to utilize sophisticated numerical analysis models such as CFD_NIMR_SNU in evaluating the impact of urban development on wind flow or channel.

• 대한공간정보학회지
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• 제19권4호
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• pp.13-21
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• 2011

3D City 모델로부터 CFD 모델 입력자료를 생성하여 모델링 품질을 향상시키고 CFD 모델링 결과를 3D 모델과 통합하여 사실적이고 쉽게 인지할 수 있는 시각화 방법에 대하여 연구하였다. 국토지리정보원에서 구축한 3D City 모델을 이용해 세밀도와 정확도가 향상된 CFD 모델 입력자료를 생산하여 적용함으로써 상세한 도시공간구조를 반영하는 향상된 CFD 모델을 생산하였다. CFD_NIMR_SNU 모델로부터 바람의 흐름과 오염물질 확산을 시뮬레이션 하였으며 3D City Model과 CFD 모델을 통합하여 동적으로 시각화 하였다. 본 대기환경 시각화 도구는 도시기후 계획 및 관리에 있어 의사결정을 위한 시각적 소통능력을 향상시켜 비용과 시간을 최소화할 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제11권4호
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• pp.192-205
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• 2009

2009년 2월 9일 화왕산에서는 대보름 행사인 '억새 태우기'가 많은 사람들이 지켜보는 가운데 시작되었지만 예상하지 못한 강풍으로 산불로 확대되어 많은 인명피해가 발생하였다. 본 연구에서는 3차원 계산 유체역학 모형인 CFD_NIMR_SNU 모형을 이용하여 복잡한 산악지역에서 국지적 가열에 따른 바람장을 모사함으로써 이날 발생한 산악 화재의 특성을 분석하였다. 화재가 발생한 지역의 지표 온도는 가열이 없을 때, $300^{\circ}C$ 및 $600^{\circ}C$ 일 때의 3가지 가열 강도조건을 주어 모사하였다. 지표 가열은 화재 발생 지역 중앙에서 수직 바람장을 $0.7m\;s^{-1}(300^{\circ}C)$와 $1.1m\;s^{-1}(600^{\circ}C)$만큼 증가시켰다. 난류운동에너지는 화재의 열에너지 자체 및 열적 순환에 의해 증가된 운동에너지에 의해 증가하였다. 화재로 인한 열은 복잡한 지형과 강한 경계 바람 조건과 함께 화왕산의 예상하지 못한 난류와 강풍 조건을 유도하였다. CFD_NIMR_SNU 모형은 인명피해를 발생시킨 산불을 이해하는데 도움이 되는 귀중한 분석 자료를 제공하였다. 모사 결과에 따르면 화재 발생 지점은 풍상측의 높은 지형으로 인하여 화재 발생 직전까지는 바람이 거의 억제되었던 것으로 보인다. 이러한 바람의 억제는 화재 발생에 따른 뜨거운 공기의 상승과 강한 경계 바람 조건에 의해 쉽게 되돌려졌다. 즉, 강한 경계 바람과 화재로 인한 가열이 함께 작용하여 강한 난류가 만들어졌고, 여러 명의 사상자가 발생한 산악 화재로 확산되었던 것이다. CFD_NIMR_SNU 모형은 중규모 모형과의 결합을 통하여 좁은 영역의 화재로 인한 난류 예보를 생산하는 등 산불 예방을 위해 활용될 수 있을 것이다.

• 대기
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• 제25권3호
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• pp.473-482
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• 2015

In this study, street canyons with a higher downwind building (so called, step-up street canyons) are considered for understanding characteristics of flow and reactive pollutants' dispersion as a basic step to understand the characteristics in wider urban areas. This study used a CFD_NIMR_SNU coupled to a chemistry module just including simple $NO_X-O_3$ photochemical reactions. First, flow characteristics are analyzed in step-up street canyons with four aspect ratios (0.33, 0.47, 0.6, 0.73) defined as ratios of upwind building heights to downwind building height. The CFD_NIMR_SNU reproduced very well the main features (that is, vortices in the street canyons) which appeared in the wind-tunnel experiment. Wind speed within the street canyons became weak as the aspect ratio increased, because volume of flow incoming over the upwind building decreased. For each step-up street canyon, chemistry transport model was integrated up to 3600 s with the time step of 0.5 s. The distribution patterns of $NO_X$ and $O_3$ were largely dependent on the mean flow patterns, however, $NO_X$ and $O_3$ concentrations were partly affected by photochemical reactions. $O_3$ concentration near the upwind lower region of the street canyons was much lower than background concentration, because there was much reduction in $O_3$ concentration due to NO titration there. Total amount of $NO_X$ in the street canyons increased with the aspect ratio, resulting from the decrease of mean wind intensity.

• 대기
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• 제26권3호
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• pp.423-433
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• 2016

In this study, performance of a computational fluid dynamics (CFD) model is assessed from analysis on air flow pattern which is observed in the artificial street canyon. Field observations focusing on flows were conducted at an artificial street canyon in Magok region. For the observation of three-dimensional airflow structures, twelve three-dimensional wind anemometers (hereafter, CSAT3) were installed inside the street canyon. The street canyon was composed of two rectangular buildings with 35-m length, 4-m width, and 7-m height. The street width (distance between the buildings) is 7 m, making the street aspect ratio (defined by the ratio of building height to street width) of 1. For the observation of above-building wind, a CSAT3 was installed above the northwest-side building. Southwesterly, westerly and northwesterly were dominant in the street canyon during the observations. Because wind direction is parallel to the street canyon in the southwesterly case, westerly and northwesterly were selected as inflow directions in numerical simulations using a computational fluid dynamics model developed through the collaborative research project between National Institute of Meteorological Sciences and Seoul National University (CFD_NIMR_SNU). The observations showed that a well-structured vortex flow (skimming flow) and an evidence of a small eddy at the corner of the downwind building and ground appeared. The CFD_NIMR_SNU reproduced both the observed flow patterns reasonably well, although wind speeds inside the street canyon were underestimated.

• 환경영향평가
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• 제26권4호
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• pp.242-256
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• 2017

본 연구에서는 위험물질 누출 사고로 인한 영향을 예측하고 피해를 줄이기 위한 대응 방안으로 기상장(풍향 풍속)과 실제 도시 구조를 고려한 가상의 사고 시나리오를 구축하였다. 위험물질 확산에 대한 시나리오를 기반으로 서울시 강남 지역을 대상으로 보행자 환경에서의 위험특성을 분석하였다. 풍향과 풍속 조건에 따라 48개의 시나리오를 가정하였으며, 스칼라 물질의 확산 특성을 분석하기 위한 위험물질로써 불화수소를 가정하였다. CFD_NIMR_SNU 모델을 이용하여 모의한 기상장(풍향 풍속) 평가를 실시하여 모든 검증 지수가 유효한 범위 내에 나타남을 보였다. 보행자 고도에서 모의된 확산장 분석 결과, 도시의 인공적 구조에 의해 기상장의 조건에 따라 상세 흐름이 변화하며 위험물질이 확산되는 경향에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 유입류의 풍속이 가장 약한 조건의 경우, 하층에서 유입방향의 역방향으로 흐름이 형성되어 보행자 고도에서의 물질 이동경로가 변화함을 보였다. 본 연구에서는 도시 지역의 난류흐름 형성에 도시의 인공적 구조가 매우 중요한 영향을 미치는 것을 보였다. 본 연구에 사용된 기술은 향후 실제 위험물질을 취급하는 도시 내 산업단지에 확산모의 실험과 보행자 환경에서의 위험성 평가에 유용할 것으로 기대된다.