해상 유출유의 화학적 분산 능력 분석 및 공간적인 두께 분포를 고려한 회수 능력 산정 모델 개발

Abstract

유처리제를 사용하여 기름이 화학적으로 분산되는 양은 해상 조건이나 유류의 특성에 따라 달라진다. 본 연구에서는 풍화작용에 따른 유류 특성 변화, 그에 따른 기름의 화학적 분산량을 추산하는 알고리즘을 개발하였다. 또한 유처리제 사용량과 화학적 분산량과의 상관관계를 정량적으로 분석하기 위해 유처리제 살포량, 분산 효율 및 살포 기간에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 개발된 모델을 허베이 스피리트호 유류 오염 사고에 적용하여 화학적 분산량을 추정하기 위한 비교 계산을 수행하였다. 계산 결과, 15일 동안 300 kl의 유처리제를 나누어 사용한 경우 화학적 분산량은 625 kl로 나타났다. 또한, 민감도 분석 결과를 바탕으로 동일한 방제 제원 조건에서 최소한의 유처리제 양으로 동일한 분산량을 얻기 위해 계산한 결과, 5시간 동안 105 kl의 유처리제 사용이 필요한 것으로 나타났다. 이는 유처리제 살포 기간이 14일 줄어들고 살포량이 1/3로 감소함을 의미한다. 따라서 본 연구를 통해 도출된 모델을 이용하여 동일한 화학적 분산 효과를 얻기 위한 유처리제 살포 기간 및 살포량을 최소화할 수 있을 것이다.

해상에서의 유출유에 대한 회수 모델링 및 대응 연구는 많이 진행되어왔다. 그러나 풍화작용, 기름 특성, 장비 효율을 모두 고려하여 회수 능력을 산정하는 연구는 여전히 부족하다. 본 연구에서는 회수 능력을 산정하기 위한 두 가지 모델을 개발했다. 하나는 이러한 특성을 반영하여 회수 능력을 산정하는 공간적으로 균일한 모델이다. 다른 하나는 이러한 특성뿐만 아니라 회수에 의한 공간적인 두께 변화도 고려하는 공간적으로 불균일한 모델이다. 사고 시나리오를 사용한 계산을 통해 두 모델간의 비교를 수행하였으며 이것이 방제에 미치는 영향을 분석하였다. 계산 결과, 공간적으로 불균일한 모델에서는 공간적으로 균일한 모델에서 확인할 수 없었던 얇은 유막, 자연적인 소산을 확인하였으며 배치 가능한 회수 시스템의 정량화를 분석하는 것이 가능했다. 최종적으로 유출유의 해상 잔존량과 회수 시스템의 방제 시간 및 수량과의 상관관계를 분석하였다.|The amount of chemically dispersed oil using the dispersant depends on the marine condition and the properties of the spilled oil. In this study, numerical modeling and calculation for the variation of oil properties due to weathering and the estimating the amount of chemically dispersed oil were carried out. To quantitatively analyze the correlation between dosage amount and chemical dispersion, sensitivity analysis was performed by varying dosage amount, dispersion efficiency, and dosage period of the dispersant. The developed model was applied to the Hebei Spirit oil pollution accident and the comparative calculation was performed to estimate the amount of chemical dispersion. As a result of calculation, the chemical dispersion amount was 625 kl when 300 kl of dispersant was used for 15 days. Based on the results of the sensitivity analysis, another case was calculated to obtain the same amount of dispersion with the minimum amount of dispersant under the same response conditions. As a result, it was required to use 105 kl of dispersant for 5 hours. In other words, the dosage period and amount could be reduced by 14 days and 1/3, respectively. Therefore, it is possible to minimize the dosage period and amount of the dispersant using the model derived from this study.

Recovery modeling and countermeasures for oil spilled at sea have been extensively researched, but research remains insufficient on recovery potential estimation methods that consider weathering, oil properties, and equipment efficiency. Two models were developed in this study. One is a spatially uniform model for estimating recovery potential that reflects these characteristics. The other is a spatially nonuniform model that consider not only the above characteristics but also spatial thickness variation by skimming. Comparison between two models and analysis of its effects on response were carried out through the calculation using accident scenario. As a result of calculation, it is possible to analyze the occurrence of the thin slicks, natural dissipation, and the quantification of deployable skimming systems in the spatially nonuniform model and it could not be analyzed in spatially uniform model. Finally, we analyzed interrelationships among residual oil volume on the sea, response time and the quantity of skimming systems.