국립연구개발법인 산업기술종합연구소 안전과학연구부문 환경폭로모델링그룹은 종래 공개하고 있는 화학물질 리스크 평가를 위한 폭로, 리스크 평가 대기확산모델 ADMER 및 수계 폭로 해석모델 SHANEL에 관해 화학물질의 누출사고를 상정한 새로운 기능을 추가한 ADMER Ver.3.0 및 SHANEL Ver. 3.0을 공개한다.

대기모델 ADMER Ver 3.0에는 시간해상도를 종래 월단위에서 4시간 단위로 표시할 수 있도록 기능을 향상시키고 하천 모델 SHANEL Ver 3.0은 시간해상도를 월단위에서 일단위로, 공간 해상도를 종래보다 16배 향상시켰다. 이러한 기능 추가에 의해 화학물질이 가져오는 단기간의 오염상화 및 화학물질의 누출사고를 상정한 영향평가를 가능케 하였다.

대기모델 ADMER은 화학물질의 리스크 평가를 위해 개발된 대기확산모델로 컴퓨터에서 동작하는 모델이다. 기상, 인구 등 기초 데이터를 내장하고, 배출량과 간단한 물성을 입력 데이터로서 준비한다면, 화학물질의 대기 중 농도, 침착량 및 폭로인구의 분포를 상세한 공간 해상도(5km~100m 사방격자)에서 추정할 수 있다. 2002년에 베타판을 최초로 공표한 이래, 국가, 자치체, 교육기관, 기업 등 다양한 장소에서 대기계 화학물질의 리스크 평가에 활용되고 있으며, 약 6,000명이 다운로드하여 국가에서 가장 많이 보급된 대기모델이다.

대기모델 ADMER은 비교적 장기의 평균적인 농도(월평균이 기본)를 추정, 평가하기 위해 편리한 디자인으로 되어 있다. 이번 기능 향상에서는 지진 등의 자연재해 및 산업사고가 원인으로 오염물질이 돌발적으로 방출되는 상황에서도 이용 가능하도록 시간 해상도의 향상에 의한 단기간 평가에 대한 대응 및 최악조건의 추출, 발생원-수용체 매트릭스 해석 기능 등의 새로운 기능을 탑재시켜 사고에 의한 돌발적인 방출을 상정한 단기간 오염상황의 추정에 대응하였다.

이번에 실시한 ADMER Ver. 3.0의 기능향상은 구체적으로 다음과 같다.
(1) 단기간 평가에 대응
종래 ADMER에서는 4시간 평균 기상 데이터를 이용하여 집계 처리를 실시하고, 월평균 농도를 추정하였다. 이번 버전에서는 집계처리를 수행하지 않고 4시간별 기상 데이터를 직접 사용하여 확산계산을 수행하도록 하였다. 그 결과 추정한 일시에 4시간별 기상조건을 반영한 확산계산을 수행할 수 있었다.

(2) 최악의 상태를 추정
추정한 장소에서 시뮬레이션 기간 중에 최고농도가 되는 일시를 특정하는 기능을 탑재하였다. 발생원 및 관측지점 등 임의의 특정지점에 추가로 발생원에서 일정 거리에 있는 별도의 지점을 지정할 수 있었다. 이 기능을 이용함으로써 예를 들면, 과거 10년간 발생원에서 반경 5km 떨어진 지점에서 최고농도가 될 때의 일시 및 농도분포와 같은 정보를 간단하게 조작하여 얻을 수 있게 되었다.

(3) 발생원 해석기능의 강화
사전에 설정한 지점에 대한 발생원-수용체 매트릭스를 작성함으로써 발생원 기여율을 추정하는 기능을 탑재하였다. 이것에 의해 예를 들면 고농도가 된 지점의 요인이 어떤 발생원에 의한 것인지를 간단한 조작으로 알 수 있게 되었다.

(4) 시스템의 개량
다른 해상도가 혼재하는 계산 하에서는 배출량과 계산결과 데이터의 공통화에 의한 조작성 향상, 64bit 오퍼레이션 시스템을 전제로 한 시스템 재구축에 의한 메모리 부족 문제의 해결, 처리계통의 수정에 의한 계산속도 향상 등 다양한 점을 개량하였다.

하천모델 SHANEL은 하천 유역에서의 화학물질 리스크 평가에 필요한 하천수 중 농도를 추정하는 모델이다. 전국의 인구, 토지이용, 하수도 등 3차 메시(약 1km 격자) 단위의 유역 데이터를 탑재하고, 기상 데이터 및 화학물질 배출량과 기본적인 물성을 입력하는 것만으로 하천 수중의 농도를 컴퓨터로 계산할 수 있다. 2004년에 Ver. 0.8 공개 후, 대상수역의 확장을 포함한 다양한 개량을 추진하여 현재 공개된 Ver. 2.5는 전국 109개 1급 수계의 3차 메시와 월단위 하천수 중의 화학물질 농도를 계산할 수 있다.

SHANEL은 세제회사 등 전국 규모의 다양한 계면활성제 생태리스크 평가에 활용되었다. 사고가 발생했을 때 단기간 폭로해석에 대한 니즈가 높아지기 때문에 지금까지의 시간해상도를 향상시켜 보다 단기간의 평가를 가능케 하였다. 그리고 공간해상도의 향상에 의해 종래보다 소규모의 범위에서의 해석을 수행할 수 있도록 하였다. 또한 유량이 적은 최악의 상황에서의 농도 추정을 단기간에 수행할 수 있는 기능을 추가하였다.

(그림 1) ADMER Ver.3.0에서 추정한 화학물질의 발생원 기여율 사례
(그림 2) SHANEL Ver.3.0에 의한 사고를 상정했을 때의 농도분포 표시 사례

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 10월 21일]