상용 CFD·영향평가 모델 비교

비교 개요

• 비교 대상: 지형·건물이 있는 지역의 아르신(AsH₃) 연속 누출
• 비교 모델: CFD 4종 및 영향평가 모델 2종
• 평가 지표: ERPG-2 기준 농도 0.5 ppm 이상인 지표면 영역의 최대 풍하측 도달거리

해석 모델과 계산영역

• 전체 계산영역: 6.0 × 4.25 × 0.20 km
• 상세 지형·건물 영역: 중앙부 2.0 × 2.0 km
• 누출원 높이: 국부 지표면 기준 2 m

• OpenFOAM·ANSYS Fluent·STAR-CCM+: 약 780만 셀의 공통 형상 적합 격자
• FLACS: 약 3,040만 셀의 직교 격자 및 PDR 기반 지형·장애물 표현

CFD 농도 분포

영향평가 모델의 공간 분포

• 행 구분: 누출률 0.008 / 0.04 / 0.10 kg/s
• 열 구분: 기준 풍속 1 / 5 / 10 m/s
• 노란색 외곽: ERPG-2(0.5 ppm) 영향범위
• 빨간색: 원그림에 포함된 ERPG-3(1.5 ppm) 영역
• 배경 지도: 위치 비교용; 개별 건물 후류·지형 유동의 직접 해석 결과와 구분

• EFFECTS 설정: Low momentum release 옵션; 초기 면적 27.38 m²
• 지도 출처: Google Maps, 지도 데이터 © Google; 원고 기준 확인일 2026.08.02

ERPG-2 영향거리 비교

• 그래프 구성: 누출률별 기준 풍속에 따른 ERPG-2 영향거리 변화
• 음영 범위: 기준 CFD 4종의 최솟값–최댓값; 통계적 신뢰구간과 구분
• Scₜ 적용: CFD 기준 설정 0.7; ALOHA·EFFECTS에는 해당 설정 미적용

• EFFECTS: 9개 조건 모두 해당 CFD 예측 범위 내 위치
• ALOHA: 9개 중 7개 조건에서 CFD 최댓값 초과
• ALOHA 분기: 0.008 kg/s·10 m/s에서 Gaussian 적용; 나머지 8개 조건에서 Heavy Gas 적용

모델별 CFD 영향거리 그래프 보기

조건별 영향거리

• 단위: m · CFD 기준 Scₜ = 0.7 · 출처: 보충자료 표 S2·S6

• † 2,973 m: 하류 계산영역 경계에 근접한 참고값 · 약 1 km 이후: 상세 지형·건물 영역 밖의 단순화된 완충영역

논문 결론 요약

• 모델별 영향거리 차이: 주요 입력을 맞추어도 CFD별 예측 차이 발생; 모든 조건에서 최장 거리를 예측하는 단일 CFD 모델 부재
• 난류 확산 설정 민감도: Scₜ 0.7 → 1.2 증가 시 영향거리 증가 및 경계 제한 사례를 제외한 평균 모델 간 차이 감소; 조건별 차이 존재
• 상호 보완적 활용: 본 시나리오에서 ALOHA는 대체로 긴 선별 평가 거리, EFFECTS는 CFD 범위에 가까운 공학적 추정값 제시; CFD는 건물 후류·통로 유동·재순환 검토에 활용
• 결과 보고: 단일 영향거리와 함께 모델 간 예측 범위, 누출원 표현, 지형·건물 처리, 확산 설정 및 계산영역 영향 제시

• 연구 범위: 모델 간 예측 비교; 현장 실측 기반 정확도 검증과 구분
• 해석 기준: ERPG의 1시간 노출 기준과 모델별 출력 평균화 방식의 차이 고려

자료 기준

• 자료: 제공 연구원고 「Model-Form Variability in ERPG Hazard Distances for an Accidental Arsine Release in a Built Environment」
• 원고 기준일: 2026.09.15
• 발췌 범위: 본문 그림 1·2·6·11·12·13 및 결론; 보충자료 표 S2·S6