Effects on the flow and dispersion by the construction of a building complex

Abstract

전산유체역학 모델인CFD 모델을 이용하여 도시 지역에서 대규모 아파트 단지 건설이 인근지역의 흐름과 확산에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. CFD 모델은 RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes) 방정식 계에 기초한 모델로서 3차원, 비정수, 비회전, 비압축 대기 흐름 계를 가정하며 코리올리 효과를 배제한다. 난류 모수화를 위하여 Renormalization Group 이론에 기초한 k-ε 난류 종결 방법을 사용하였다. 지리정보시스템(GIS) 자료를 이용하여 CFD 모델에 입력자료로 사용되는 지형자료를 생성하였다. 대규모 아파트 단지의 건축에 영향을 받을 것으로 예상되는 서로 다른 8개의 풍향을 유입류로 가정하여 수치 모의를 수행하고 흐름장 및 확산장에 대해 서술하였다. 실제로 대규모 아파트 단지 건설의 영향을 알아보기 위하여 대연 AWS 942 지점의 매분 풍향 풍속 자료를 이용하여 바람장미를 분석하였다. 바람장미 분석 결과, 대규모 아파트 단지 건설 후에 풍향이 대규모 아파트 단지 건설 전과 비교하였을 때 크게 변화하였다. 대규모 아파트 단지 건축으로 인해 풍하측 지역의 풍속 감소를 야기하였다. 대규모 아파트 단지 건설로 아파트 단지 내부와 풍하측 일부 지역에서 비교적 좁은 통로를 지나가면서 질량연속방정식을 만족시키기 위한 channeling effect가 발생하여 부분적으로 풍속이 증가하는 지역도 나타났다. 그러나 전반적으로 건물의 drag effect로 인해 풍하측 지역의 풍속이 감소하였다. 앞서 수치 모의한 흐름장을 이용하여 확산 모델을 수행하였다. 총 3600초 동안 수치 적분하였으며 처음 1800초 동안 오염물질을 매 초당 100 ppb s-1 방출하였으며 이 후 방출을 중단하고 1800 초 동안 수치 적분하였다. 수치 모의 결과 대규모 아파트 단지가 건설되면서 복잡한 흐름장이 형성되었고 건물의 drag effect로 인해 풍속이 감소하여 오염물질 확산이 원활하게 나타나지 못하였다. 8가지 풍향에 대하여 수치 도메인 전체에 분포하고 있는 오염물질의 평균을 나타낸 결과 대규모 아파트 단지 건설 전과 비교하였을 때 오염물질 농도가 더 높게 나타났다.