대기환경기사 대기확산 모델 — 가우시안 가정과 모델 종류 구분

상자모델은 공간을 상자 하나로 보고 그 안의 농도가 균일하다고 가정한다. 그래서 공간적 분포를 다루지 못하는 0차원 모델이고, 선오염원처럼 위치에 따라 농도가 달라지는 대상을 분석하기에 알맞지 않다. 상자 안에서 오염물질이 분해되는 반응 차수는 공간 가정과 별개의 화학적 속성이므로, 상자모델의 가정으로 분해 반응 차수를 끌어들이면 초점이 어긋난다.

가우시안 모델은 점배출원에서 연속으로 나온 연기가 바람을 따라 퍼진다고 본다. 계산식에는 배출량, 유효배출원고, 풍속, 확산계수(편차)가 들어가고, 풍하거리와 높이에 따른 확산 폭을 넣어 지표 농도를 구한다. 유효높이 60m, 배출량 125g/s, 풍속 6m/s, 풍하거리 500m의 편차가 주어지는 계산이 이 틀에 들어간다. 이때 배출되는 동안 화학반응이 없다고 가정하면 반응 항을 넣지 않는다.

모델의 이름과 개발 국가, 용도도 짝으로 물어진다. 미국 환경보호청(EPA)이 개발한 광화학 모델 UAM은 도시지역의 광화학반응을 고려해 오염물질의 이동을 계산하며 점오염원과 면오염원에 적용한다. 3차원 광화학 모델인 CMAQ, 수치예보 모델인 RAMS, 영국에서 개발된 ADMS와 이름을 바꾸어 놓은 선지가 함정이다.

분산모델과 수용모델은 자료의 방향이 반대이다. 분산모델은 배출량과 기상·지형 자료를 넣어 농도를 예측하고 시나리오를 작성하므로, 측정자료는 모델을 보정하는 데 쓴다. 오염원이 명확해야 하므로 오염원을 모르는 경우의 평가에는 알맞지 않다. 수용모델은 수용지에서 채취한 시료를 분석해 오염원의 기여도를 거꾸로 추정한다. 그래서 미래 대기질 예측을 수용모델의 설명으로 적거나, 오염원 기여도 추정을 분산모델의 설명으로 적으면 두 모델의 방향을 뒤집은 것이다.

농도의 비례 관계도 계산의 갈림길이다. Sutton의 지표상 최대착지농도 식에서 풍속이 커지면 희석되어 농도가 낮아지므로, 최대착지농도는 평균풍속에 비례하지 않는다. 1차 반응을 고려할 때는 C = C0·exp(−kt)를 쓰고, 시간 t는 이동거리를 풍속으로 나누어 구한다. 반응속도상수와 이동시간을 곱하는 자리를 바꾸면 농도가 어긋난다.