HNS 대기확산 모델 이론

🖥 WING 시스템 적용 전략

현재 구현

{[ { icon: '🧪', label: 'HNS DB 연동', sub: 'CHRIS/CAMEO DB\n6,000+종 물질 검색', bar: 'var(--color-accent)', }, { icon: '⚡', label: '가우시안 모델', sub: 'ALOHA + 이문진박사모델\n초기 대응 10초 이내', bar: 'var(--color-accent)', }, { icon: '🌐', label: 'WRF-Chem', sub: '정밀 수치 모의\n3D 확산 시뮬레이션', bar: 'var(--color-accent)', }, { icon: '🌊', label: 'ROMS 연동', sub: '해양-대기 결합\n장기 모의 지원', bar: 'var(--color-accent)', }, ].map((item) => (

{item.icon}

{item.label}

{item.sub.split('\n').map((line, i) => ( {line} {i === 0 &&
} ))}

))}

{' '} 구현 완료 {' '} 개발 진행중 {' '} 계획

{/* HNS 사고 실태 및 항만별 위험도 */}

🚨

HNS 사고 실태 및 항만별 위험도

유영현 (2013), 한국위기관리논집 · 해양경찰청 (2010, 2011)

전 세계 HNS 6,500+종

{/* 주요 항만별 위험도 */}

🏭 주요 항만별 화재·폭발·누출 위험도

{[ { name: '울산', fire: '◎', exp: '◎', leak: '◎', hns: '27,574', danger: true, }, { name: '여수·광양', fire: '◎', exp: '◎', leak: '◎', hns: '38,700', danger: true, }, { name: '대산', fire: '◎', exp: '○', leak: '◎', hns: '19,401', danger: false }, { name: '인천', fire: '○', exp: '◎', leak: '○', hns: '41,618', danger: false }, { name: '부산', fire: '○', exp: '△', leak: '○', hns: '25,417', danger: false }, { name: '평택·당진', fire: '○', exp: '◎', leak: '○', hns: '29,248', danger: false, }, ].map((row) => ( ))}

항만	화재	폭발	누출	HNS(천톤)
{row.name}	{row.fire}	{row.exp}	{row.leak}	{row.hns}

◎ 아주높음 ○ 높음 △ 보통이상 □ 보통 단위: 천톤, 2010년 기준

{/* HNS 구분 및 사고 유형 */}

⚠ HNS 위험물질 vs 유해물질

위험물질

폭발·인화·독성·부식·질식·중합 등으로 생명체에 위험을 초래하는 물질

{['포장위험물', '산적고체', '산적액체', '액화가스'].map((t) => ( {t} ))}

유해물질

해양에서 해로운 영향을 초래하는 물질·에너지 (해양환경관리법)

{['유해액체', '포장유해', '대기오염', '폐기물'].map((t) => ( {t} ))}

📊 유류 vs HNS 사고 대응 차이

구분

유류

HNS

{[ { label: '물질', oil: '눈으로 확인 가능', hns: '보이지 않는 경우 多', hnsC: 'var(--color-accent)', }, { label: '위험', oil: '낮은 위험성', hns: '독성·폭발·화재 복합', hnsC: 'var(--color-accent)', }, { label: '예측', oil: '단기 예측 가능', hns: '다매체 피해예측 필요', hnsC: 'var(--color-accent)', }, { label: '대응', oil: '초기대응자 방제가능', hns: '전문가 방제 필수', hnsC: 'var(--color-accent)', }, ].map((row) => ( <>

{row.label}

{row.oil}

{row.hns}

))}

{/* 국내외 대응 체계 비교 */}

{/* 한국 */}

🇰🇷 한국 HNS 대응 체계

{[ { title: 'OPRC-HNS 의정서', sub: '2008.1.11 가입 → 2008.4.11 발효', color: 'var(--color-accent)', }, { title: '국가/지역 긴급방제계획', sub: "HNS 국가긴급방제계획 수립 ('09.6)", color: 'var(--color-accent)', }, { title: 'CARIS 대응정보시스템', sub: '사고대응 매뉴얼 + 화학물질 정보', color: 'var(--color-accent)', }, { title: '통합 대응 체계', sub: '대통령 → 중앙안전관리위 → 중앙방제대책본부(해양경찰청장)', color: 'var(--color-accent)', }, { title: '현장 대응팀', sub: '상황관리팀 → 사고대응팀(통제반·물질탐지반·방제작업반·제독지원반)', color: 'var(--color-accent)', }, ].map((item) => (

{item.title}
{item.sub}

))}

{/* 미국 */}

🇺🇸 미국 HNS 대응 체계

{[ { title: 'OPA90 / NCP', sub: '국가긴급계획 ESF #10 — HNS 포함', color: 'var(--color-accent)', }, { title: '공동의장 체제', sub: '환경청(EPA) + 해안경비대(USCG) 공동 지휘', color: 'var(--color-accent)', }, { title: 'CAMEO / ALOHA / MARPLOT', sub: '6,000+종 화학물질 통합 DB · 대기확산 모델', color: 'var(--color-accent)', }, { title: 'NRT / RRT / NSF', sub: '국가방제팀 + 지역방제팀 + 국가기동타격대', color: 'var(--color-accent)', }, { title: '통합지휘시스템(ICS)', sub: '16개 부처 + 주·지방정부 + 유출책임자 통합 조정', color: 'var(--color-accent)', }, ].map((item) => (

{item.title}
{item.sub}

))}

{/* 국제 협약 체계 */}

🌐 HNS 관련 국제 협약 체계

{[{ label: '구분', 협약: '협약', 담당: '담당', 대상: '대상', header: true }].map(() => ( <>

구분

협약

담당

대상

))} {/* 안전 */}

안전

74 SOLAS

IMO

위험물질

{/* 보호 */}

보호

MARPOL 73/78

IMO

기름·유해액체·포장유해·하수·폐기물

{/* 대비·대응 */}

대비·대응

2000 OPRC-HNS

IMO

위험·유해물질(HNS)

{/* 배상 */}

배상

96 HNS협약

IMO

유해물질 및 위험물질

{/* HATS 사고이력 통계 */}

📊

국내 HNS 사고 통계 (23년간 76건)

장하용·이문진 외 (2017) HATS 분석 · 1994~2016년 해양경비안전본부 데이터

연평균 3.3건

{[ { label: '사고시기 1위', val: '41%', title: '춘계 (3~5월)', sub: '동절기 30%', color: 'var(--color-accent)', border: 'rgba(6,182,212,.12)', }, { label: '사고장소 1위', val: '51%', title: '계류장', sub: '항만 29% · 연안 17%', color: 'var(--color-accent)', border: 'rgba(6,182,212,.12)', }, { label: '오염원 1위', val: '49%', title: '케미컬운반선', sub: '육상시설 32%', color: 'var(--color-accent)', border: 'rgba(6,182,212,.12)', }, { label: '사고원인 1위', val: '45%', title: '승무원 과실', sub: '화물 22% · 외적원인 17%', color: 'var(--color-accent)', border: 'rgba(6,182,212,.12)', }, { label: '사고물질 1위', val: '12%', title: '자일렌류', sub: '옥탄올·라텍스·팜유 순', color: 'var(--color-accent)', border: 'rgba(6,182,212,.12)', }, ].map((item) => (

{item.label}

{item.val}

{item.title}

{item.sub}

))}

{/* 유출량 분포 */}

📈 유출량 분포 (76건)

{[ { range: '0~50L', width: '36%', gradient: 'var(--color-accent)', count: '27건', color: 'var(--fg-default)', }, { range: '1K~10KL', width: '20%', gradient: 'var(--color-accent)', count: '15건', color: 'var(--fg-default)', }, { range: '101~500L', width: '13%', gradient: 'var(--color-accent)', count: '10건', color: 'var(--fg-default)', }, { range: '100만L+', width: '12%', gradient: 'var(--color-accent)', count: '9건', color: 'var(--color-accent)', rangeColor: 'var(--color-accent)', }, ].map((bar) => (

{bar.range}

{bar.count}

))}

※ 소형(50L이하)과 대형(100만L+) 양극화 → 차별화된 대응 필요

{/* HATS 표준코드 체계 */}

🏷 HATS 표준코드 10개 항목

{[ { label: '1.오염원', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '2.위치·일시', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '3.기상환경', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '4.사고유형', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '5.유출물질', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '6.대응', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '7.피해복구', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '8.사고원인', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '9.피해상황', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, { label: '10.영향', color: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)' }, ].map((item) => (

{item.label}

))}

해상 특수성 반영(GPS 좌표, 선박종류, 해상기상, 파고, 유출물질 CAS번호·SEBC 거동분류).{' '} WING 사고이력 모듈과 표준코드 연동 설계.

{/* 국내외 사고관리시스템 비교 */}

🌐 국내외 HNS/화학 사고관리시스템 비교

{[ { label: '운영기관', eu: 'EC', us: 'CCPS', jp: 'JST·AIST', kr: '화학물질안전원', wing: '해양경찰청', }, { label: '대상', eu: '중대화학사고', us: '공정사고', jp: '화학사고', kr: '화학사고', wing: '해상 HNS', }, { label: '초점', eu: '산업시설', us: '산업시설', jp: '사고원인·산업', kr: '사고물질', wing: '해역·선박·확산', }, { label: '형태', eu: '웹DB', us: '앱CD', jp: '웹', kr: '앱', wing: '웹+GIS 통합' }, { label: '해상 특화', eu: '△', us: '✕', jp: '✕', kr: '△', wing: '◎', wingColor: 'var(--color-accent)', }, ].map((row, i) => ( ))}

항목	eMARS (EU)	PSID (미국)	RISCAD (일본)	CSC (한국)	WING (개발중)
{row.label}	{row.eu}	{row.us}	{row.jp}	{row.kr}	{row.wing}

※ WING은 HATS 표준코드 + CAMEO/ALOHA + WRF-Chem + ROMS를 통합한 해상 특화 위기대응 시스템

{/* WING 적용 시사점 */}

💡 논문 시사점 → WING 시스템 반영

{[ { icon: '🔗', title: '통합정보시스템', sub: 'CARIS·CAMEO·기상·GIS 통합 → 사고 대응 의사결정 지원', style: {}, }, { icon: '🏭', title: '항만별 특화 대응', sub: '울산·여수·대산 등 고위험 항만 맞춤 시나리오 사전 구축', style: {}, }, { icon: '📡', title: '실시간 모니터링', sub: 'HNS 블랙박스 + 대기확산 예측 + 위험구역 자동 설정', style: {}, }, { icon: '🤝', title: '통합지휘 지원', sub: '미국 ICS 모델 참조 — 다기관 협업 정보공유 플랫폼', style: {}, }, { icon: '📊', title: 'HATS 사고이력', sub: '표준코드 DB 연동 → 동일해역·물질 과거사고 즉시 조회', style: { background: 'rgba(6,182,212,.04)', border: '1px solid rgba(6,182,212,.15)', }, titleColor: 'var(--color-accent)', }, ].map((item) => (

{item.icon}

{item.title}

{item.sub}

))}

); } function GaussianModelPanel() { return ( <>

{/* 가우시안 플룸 모델 */}

🌀

Gaussian Plume Model

연속 방출 (Continuous Release)

📌 농도 산출식 (Concentration Equation)

C(x,y,z) = Q / (2π ·{' '} σ_y {' '} ·{' '} σ_z {' '} · u)
× exp(-y² / 2 σ_y ²)
× [exp(-(z-H)² / 2 σ_z ²) + exp(-(z+H)² / 2 σ_z ²)]

Q {' '} = 배출률 (g/s)

u {' '} = 풍속 (m/s)

σ_y {' '} = 수평 확산계수

σ_z {' '} = 연직 확산계수

H {' '} = 유효 방출고도 (m) — 물리적 높이 + 부력 상승 보정

💡 적용 조건: 정상 상태 연속 배출, 균일 풍속, 평탄 지형. 해양 HNS 사고에서 탱크 파손으로 인한 지속적 누출 시나리오에 적합.

{/* 가우시안 퍼프 모델 */}

💨

Gaussian Puff Model

순간 방출 (Instantaneous Release)

📌 농도 산출식 (Puff Concentration)

C(x,y,z,t) = M / [(2π) ^3/2 ·{' '} σ_x {' '} ·{' '} σ_y {' '} ·{' '} σ_z ]
× exp(-(x-ut)² / 2 σ_x ²)
× exp(-y² / 2 σ_y ²)
× [exp(-(z-H)² / 2 σ_z ²) + exp(-(z+H)² / 2 σ_z ²)]

M {' '} = 총 배출량 (g)

t {' '} = 경과시간 (s)

σ_x {' '} = 풍하방향 확산계수 — Plume에서는 u에 의해 이미 반영

💡 적용 조건: 순간적 대량 방출, 폭발·탱크 파열. 해양 사고 중 LPG/LNG 탱크 파열, 수소 연료선 폭발 시나리오에 적합.

{/* Pasquill-Gifford 확산 계수 테이블 */}

📊 Pasquill-Gifford 대기안정도 분류 및 확산계수

σ_y = a·x^b , σ_z = c·x^d + f

{[ { grade: 'A', class: '매우 불안정', cond: '맑은 날 강한 일사', sy: '0.3658, 0.9024', sz: '0.192, 0.936, 0', wind: '< 2 m/s', ocean: { label: '드물게', bg: 'rgba(6,182,212,.12)', color: 'var(--color-accent)', }, gradeColor: 'var(--color-accent)', rowBg: undefined, }, { grade: 'B', class: '불안정', cond: '맑은 날 약한 일사', sy: '0.2751, 0.9031', sz: '0.156, 0.922, 0', wind: '2–3 m/s', ocean: { label: '드물게', bg: 'rgba(6,182,212,.12)', color: 'var(--color-accent)', }, gradeColor: 'var(--color-accent)', rowBg: undefined, }, { grade: 'C', class: '약간 불안정', cond: '흐린 날 주간', sy: '0.2090, 0.9031', sz: '0.116, 0.905, 0', wind: '3–5 m/s', ocean: { label: '적합', bg: 'rgba(6,182,212,.12)', color: 'var(--color-accent)', }, gradeColor: 'var(--color-accent)', rowBg: undefined, }, { grade: 'D ★', class: '중립', cond: '흐린 날 / 해상풍', sy: '0.1471, 0.9031', sz: '0.079, 0.881, 0', wind: '5–6 m/s', ocean: { label: '★ 해양 대표', bg: 'rgba(6,182,212,.15)', color: 'var(--color-accent)', fontWeight: 700, }, gradeColor: 'var(--color-accent)', rowBg: 'rgba(6,182,212,.03)', }, { grade: 'E', class: '약간 안정', cond: '야간 약한 바람', sy: '0.1046, 0.9031', sz: '0.064, 0.871, 0', wind: '3–5 m/s', ocean: { label: '적합', bg: 'rgba(6,182,212,.12)', color: 'var(--color-accent)', }, gradeColor: 'var(--color-accent)', rowBg: undefined, }, { grade: 'F', class: '안정', cond: '야간 맑은 하늘', sy: '0.0722, 0.9031', sz: '0.051, 0.814, 0', wind: '< 3 m/s', ocean: { label: '위험↑', bg: 'rgba(6,182,212,.12)', color: 'var(--color-accent)', }, gradeColor: 'var(--color-accent)', rowBg: undefined, }, ].map((row, idx) => ( ))}

안정도	분류	기상 조건	σ_y 계수 (a, b)	σ_z 계수 (c, d, f)	풍속 범위	해양 적용성
{row.grade}	{row.class}	{row.cond}	{row.sy}	{row.sz}	{row.wind}	{row.ocean.label}

★ 해양 환경에서는 D 등급(중립)이 가장 빈번하게 나타남. 해풍·육풍 전환 시 일시적으로 A~C 등급 출현 가능. F 등급(안정)은 농도가 국지적으로 높게 유지되어 위험도 상승.

{/* 플룸 vs 퍼프 비교 */}

⚖ Plume vs Puff — 모델 선택 기준

🌀 Plume (연속 배출) 선택 기준

{[ '유출 지속시간 > 10분', '탱크 균열/배관 파손 — 지속적 누출', '풍속 > 1.5 m/s (정상류 가정 가능)', '톨루엔, 벤젠, 자일렌 등 증발성 액체', '암모니아 냉동 저장탱크 누출', ].map((item) => (

✓ {item}

))}

💨 Puff (순간 배출) 선택 기준

{[ '유출 지속시간 < 10분', '탱크 폭발/BLEVE — 순간 방출', '풍향 변동이 큰 경우 (여러 퍼프 중첩)', 'LPG, 수소, LNG 탱크 파열', '컨테이너 화학물질 돌발 유출', ].map((item) => (

✓ {item}

))}

); } function SubstanceScenarioPanel() { return ( <>

{/* 암모니아 */}

🧪 암모니아 (NH₃)

독성 ★★★

{[ { val: '-33°C', label: '비등점', color: 'var(--color-accent)' }, { val: '0.682', label: '비중', color: 'var(--color-accent)' }, { val: '300 ppm', label: 'IDLH', color: 'var(--color-accent)' }, ].map((item) => (

{item.val}

{item.label}

))}

• 해수면 유출 시 급속 기화 → Flash Evaporation

• 2D 기화율:{' '} ṁ = 0.0168t − 0.01

• 3D 기화율:{' '} ṁ = 0.0182t − 0.0112

• 독성 구름 풍하측 최대 10km까지 영향

{/* 메탄올 */}

🧫 메탄올 (CH₃OH)

인화성+독성

{[ { val: '64.7°C', label: '비등점', color: 'var(--color-accent)' }, { val: '0.791', label: '비중', color: 'var(--color-accent)' }, { val: '6,000 ppm', label: 'IDLH', color: 'var(--color-accent)' }, ].map((item) => (

{item.val}

{item.label}

))}

• 수용성 → 해수 용해 + 증발 복합 거동

• 인화점{' '} 11°C {' '} → 상온에서 증기 인화 위험

• 무색·무취 → 감지 어려움, 계측기 필수

• LFL~UFL:{' '} 6.0% ~ 36.5%

{/* 수소 */}

⚡ 수소 (H₂)

폭발성 ★★★

{[ { val: '-253°C', label: '비등점', color: 'var(--color-accent)' }, { val: '0.071', label: '비중', color: 'var(--color-accent)' }, { val: 'N/A', label: 'IDLH(질식)', color: 'var(--color-accent)' }, ].map((item) => (

{item.val}

{item.label}

))}

• 공기보다 14배 가벼움 → 급속 상승 확산

• LFL~UFL:{' '} 4.0% ~ 75.0% {' '} (극넓은 가연범위)

• 점화에너지{' '} 0.017 mJ {' '} (정전기로도 폭발)

• Puff 모델 필수 → BLEVE/VCE 시나리오

{/* LNG */}

🔵 LNG (CH₄)

인화성 ★★

{[ { val: '-162°C', label: '비등점', color: 'var(--color-accent)' }, { val: '0.450', label: '비중', color: 'var(--color-accent)' }, { val: 'N/A', label: 'IDLH(질식)', color: 'var(--color-accent)' }, ].map((item) => (

{item.val}

{item.label}

))}

• 극저온 유출 시 RPT(Rapid Phase Transition) 발생

• 해수면 Pool 형성 → 기화율{' '} 0.025t

• 가연범위:{' '} 5.0% ~ 15.0%

• 초기 냉각 증기 → 지표면 체류 후 상승

{/* 물질별 AEGL 비교표 */}

📊 물질별 AEGL/ERPG 기준 비교 (ppm, 1시간 노출)

{/* 헤더 */}

기준

등급

{[ { icon: '🧪', label: 'NH₃', color: 'var(--color-accent)' }, { icon: '🧫', label: 'MeOH', color: 'var(--color-accent)' }, { icon: '⚡', label: 'H₂', color: 'var(--color-accent)' }, { icon: '🔵', label: 'LNG', color: 'var(--color-accent)' }, ].map((item) => (

{item.icon}

{item.label}

))} {/* AEGL-1 */}

AEGL-1

670

N/A

{/* AEGL-2 */}

AEGL-2

160

2,100

N/A

{/* AEGL-3 */}

AEGL-3

1,100

14,000

N/A

{/* LFL */}

LFL (%)

15.0

6.0

4.0

5.0

※ H₂, LNG는 독성이 아닌 질식/인화성 위험으로 AEGL 대신 LFL/UFL, 과압(kPa) 기준 적용

); } /* ═══ Panel 3: 해양환경 보정 ═══ */ function OceanCorrectionPanel() { return (

{/* 해양 보정 인자 */}

🌊 해양환경 특수 보정 인자

{/* 해풍·육풍 순환 보정 */}

해풍·육풍 순환 보정 핵심 인자

해안에서는 주간(해풍)·야간(육풍) 풍향 전환 발생. 기존 가우시안 모델은 정상 풍향을 가정하므로, 풍향 전환 시점에서 플룸 방향 급변을 반영해야 함.
θ(t) = θ₀ + Δθ · sigmoid((t - t_shift)/τ)

{/* 해수면 거칠기 */}

해수면 거칠기 (z₀) 보정 중요

해수면은 육상 대비 표면 거칠기가 매우 낮음 ( z₀ ≈ 0.0002 m {' '} vs 도시 0.5~2.0 m). Charnock 관계식 적용:
z₀ = α_c · u*² / g (α_c ≈ 0.011~0.018)

{/* SST 영향 */}

해수면 온도(SST) 영향 보조

해수면 온도가 기온보다 높으면 열적 불안정 촉진 → 수직 혼합 증가 → 지표 농도 감소. 반대로 SST < T_air이면 안정층 형성으로{' '} 농도 체류↑.

{/* MABL */}

해상 대기경계층(MABL) 구조 중요

해양 대기경계층은 육상과 구조가 상이. 혼합고{' '} 300~800 m (육상 1~2 km)으로 낮아 확산이 억제될 수 있음. Fumigation 발생 시{' '} 지표 농도 급상승.

{/* 보정 계수 시각화 */}

📈 확산계수 보정 비교 (σ_y at 1km)

P-G 원본

68 m

해양 보정

92 m

ALOHA

78 m

※ D등급(중립), 풍속 5 m/s, 풍하거리 1 km 기준

🔬 ALOHA vs 이문진박사모델 비교

ALOHA (EPA)

• 가우시안 플룸 기본
• 평탄 지형 가정
• 표면 거칠기 고정값
• 해양 특성 미반영
• 1차원 풍향 고정

이문진박사모델 (해양 보정)

• 가우시안 + 해양 보정
• 해안 지형 효과 반영
• Charnock z₀ 동적 계산
• 해풍/육풍 전환 반영
• MABL 혼합고 가변

); } /* ═══ Panel 4: 모델 검증 ═══ */ function VerificationPanel() { return (

{/* 검증 결과 테이블 */}

✅ 모델 검증 결과 — 실측 데이터 대비 정확도

검증 항목	ALOHA	이문진박사모델	실측값	오차율
NH₃ 최대 도달거리 (AEGL-2)	8.2 km	7.1 km	6.8 km	+20.6% {' / '} +4.4%
풍하 1km 지점 농도 (ppm)	245	198	187	+31.0% {' / '} +5.9%
MeOH 증기 확산 면적 (km²)	4.8	3.6	3.4	+41.2% {' / '} +5.9%
H₂ 가연성 구름 반경 (m)	280	235	220	+27.3% {' / '} +6.8%
LNG Pool 확산 직경 (m)	165	142	138	+19.6% {' / '} +2.9%

결론: ALOHA는 해양 환경에서{' '} 평균 20~40% 과대 예측 경향. 이문진박사모델은 해양 보정 인자 적용으로{' '} 평균 오차 ±5~7%로 대폭 개선. 특히 풍하 1km 이내 근거리 농도 예측 정확도가 현저히 향상됨.

{/* 참고문헌 + 시스템 적용 */}

📚 참고 문헌

이문진 외, "해양 HNS 사고 시 대기확산 예측을 위한 가우시안 모델의 해양환경 보정에 관한 연구", 한국해양환경·에너지학회지, 2014

이문진 외, "친환경 선박연료 해양 유출 시 대기확산 특성 연구 — 암모니아 기화율 모델링", KIOST, 2023

EPA, "ALOHA User's Manual", 2024

Pasquill, F., "The Estimation of the Dispersion of Windborne Material", Meteorological Magazine, 1961

Charnock, H., "Wind stress on a water surface", Q.J.R. Meteorol. Soc., 1955

유영현, "HNS 재난사고에 대한 해양경찰의 대응 방안", 한국위기관리논집, 9(11), pp.77-92, 2013

해양경찰청, "HNS 사고 국가 대비 대응 체제 선진화 방안 연구용역 최종보고서", 2011

김창겸·이문진 외, "해양산업시설 배출 위험유해물질(HNS)의 해양확산 수치모의", 한국해양환경·안전학회지, 30(s4), pp.42-51, 2024

장하용·이문진 외, "신속한 의사결정을 위한 HNS 사고이력관리시스템 설계 및 구현", 한국해양환경·안전학회지, 23(2), pp.168-176, 2017

박경애·이진호·박재진·김태성·이문진, "인공위성 원격탐사 기반 AI 활용 위험·유해물질(HNS) 탐지 기술 개발", 한국해양환경·에너지학회 추계학술대회, pp.125-126, 2025 — HNS의 열적외선 스펙트럼 수집·분석, Sentinel-2 광학위성 영상에 AI 기법을 적용하여 HNS 탐지·분류, 스펙트럼 기반 분석 방법과 비교 검증. 해양수산부 지원(RS-2023-00254781)

오진덕·김주영·이득재·김용명·최훈·이문진, "다항목 HNS 데이터의 실시간 취득 및 AI를 활용한 결측값 실시간 처리 기술 개발", 한국해양과학기술협의회 공동학술대회, pp.85-86, 2024 — LSTM(Long Short-Term Memory) 순환 신경망으로 HNS 시계열 데이터의 결측값을 예측·보정하는 방법 연구, 다양한 모의 자료로 성능 비교·검증. 해양수산부 지원(RS-2021-KS211535)

💡 시스템 적용 방안

WING 시스템은 기본 ALOHA 엔진 위에{' '} 이문진박사모델 해양 보정 모듈을 레이어로 적용하여 두 모델의 결과를 동시에 제공합니다. 사용자는 보수적 예측(ALOHA)과 정밀 예측(이문진박사모델)을 비교하여 의사결정할 수 있습니다.

); } /* ═══ Panel 5: 실시간 비교 ═══ */ function RealtimeComparePanel() { return (

{/* 헤더 */}

⚡ 실시간 모델 비교 시뮬레이션

{/* 입력 필드 */}

물질

유출량 (kL)

풍속 (m/s)

안정도

기온 (°C)

SST (°C)

{/* 결과 카드 */}

{/* ALOHA */}

ALOHA (EPA)

3.8 km

AEGL-2 도달거리

면적
12.3 km²

최대농도
520 ppm

{/* 이문진박사모델 */}

이문진박사모델 (해양보정)

2.9 km

AEGL-2 도달거리

면적
8.4 km²

최대농도
410 ppm

{/* 차이 분석 */}

차이 분석

-23.7%

도달거리 감소율

면적차
-31.7%

농도차
-21.2%

{/* 결과 설명 */}

⚡ 실시간 비교 결과: 해양 환경에서 ALOHA의 과대 예측 경향이 확인됩니다. 이문진박사모델은 해수면 거칠기(z₀), MABL 높이, SST-기온 차이를 반영하여 보다 현실적인 확산 범위를 산출합니다.{' '} 대피 구역 설정 시 ALOHA 결과를 보수적 기준으로, 이문진박사모델을 현실적 기준으로 병행 활용 을 권장합니다.

); } /* ═══ 패널 6: WRF-Chem·발전 ═══ */ function WrfChemPanel() { return ( <> {/* WRF-Chem 모델 상세 */}

🌐

WRF-Chem 모델 상세

Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry

{/* 구성 요소 */}

구성 요소

{/* WRF */}

WRF (기상) v4.x

비정수압(non-hydrostatic) 중규모 기상 모델. 3차원 바람장, 기온, 습도, 대기경계층 구조를 역학적으로 계산. 중첩 도메인(nesting)으로 해상도 1km까지 구현 가능.

{/* Chem */}

Chem (화학) Online

기상 모델과 동일한 시간 스텝에서 화학종의 이류(advection), 난류확산(diffusion), 건·습침적(deposition), 화학반응을 동시에 계산. Offline 방식 대비 정확도 향상.

{/* 결합 효과 */}

결합 효과 Feedback

화학물질의 복사 효과가 기상장에 되먹임(feedback). 예: 대량의 에어로졸 방출 시 일사량 변화 → 대기안정도 변화 → 확산 패턴 변화.

{/* HNS 사고 적용 시 장점 */}

HNS 사고 적용 시 장점

{[ { num: '1', text: ( <> 3D 확산 모의: 연직 방향 확산까지 포함한 정밀 농도장 계산. 고층 대기로의 확산과 fumigation 효과 반영 ), }, { num: '2', text: ( <> 비정상류 대응: 풍향 전환(해풍↔육풍), 돌풍, 전선 통과 등 시변 기상 조건을 실시간 반영 ), }, { num: '3', text: ( <> 복잡 지형 반영: 해안 절벽, 항만 구조물, 인접 도시의 건물 효과를 지형 데이터로 반영 ), }, { num: '4', text: ( <> 장기 모의: 24~72시간 예측으로 사고 수습 계획 및 장기 피해 평가 지원 ), }, ].map(({ num, text }) => (

{num}

{text}

))}

⚠ 계산 비용: WRF-Chem은 가우시안 모델 대비 계산 시간이 100~1,000배 소요. 초기 대응에는 가우시안 모델, 정밀 분석에는 WRF-Chem으로 이중 운용 전략 적용.

{/* ROMS 해양확산 수치모의 검증 */}

🌊

ROMS 해양확산 수치모의 검증 결과

김창겸·이문진 외 (2024), 한국해양환경·안전학회지 Vol.30

정확도 75~96%

{/* Nesting 격자 구성 */}

📐 Nesting 격자 구성

영역	격자크기	시간간격	수직층
광역 (일본·대만 포함)	0.05°	5분	20층
중간역 (한반도 해역)	0.01°	1분
상세역 (5개 우심지역)	0.002°(≈200m)	12초

🔗 입력 데이터

ERA5{' '} 기상(기압·풍속·기온)

HYCOM{' '} 수온·염분·유속

TPXO9{' '} 조위 15개 분조

WAMIS{' '} 5대강 일별유량

{/* 관측-모델 비교 */}

✅ 페놀 관측-모델 비교 (인천·평택·대산)

관측점	관측(mg/L)	모델(mg/L)	정확도
IC01(인천)	0.0160	0.0167	95.32%
IC03(인천)	0.0240	0.0256	93.45%
PT01(평택)	0.0215	0.0235	90.55%
PT02(평택)	0.0200	0.0249	75.57%
DS01(대산)	0.0040	0.0042	95.88%
DS03(대산)	0.0130	0.0145	88.60%

※ 현장조사: 2023.06.27~28 / 전체 10개 관측점 모두 모델 범위 내 관측값 위치

{/* 페놀 거동 특성 + 최대 농도 */}

인천 표층 최대농도

0.1089 mg/L

인천 저층 최대농도

0.3822 mg/L

표층 대비 3.5배 ↑

평택·대산 저층 최대

0.1916 mg/L

핵심 발견: 페놀은 Sinker 특성으로{' '} 저층에서 농도 축적이 두드러짐 → 표층 모니터링만으로는 불충분,{' '} 저층까지 포함한 3D 모니터링 필수. 기존 입자추적 방식의 장기 모의·농도 계산 한계를 ROMS 농도확산모델이 해결. Opendrift(노르웨이 기상청)와 Cedre(프랑스) 실험 결과로 HNS 거동특성 검증 완료.

{/* 지역별 해양산업시설 현황 */}

🏭 지역별 해양산업시설 폐수 방류 현황 (10년 평균)

{[ { name: '울산', vol: '414,620', sites: '1,037개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--color-accent)', bg: 'rgba(6,182,212,.06)', nameColor: 'var(--color-accent)', }, { name: '여수', vol: '124,890', sites: '382개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--fg-disabled)', bg: 'rgba(6,182,212,.04)', nameColor: 'var(--color-accent)', }, { name: '인천', vol: '91,658', sites: '3,073개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--fg-disabled)', bg: 'rgba(6,182,212,.04)', nameColor: 'var(--color-accent)', }, { name: '광양', vol: '86,395', sites: '253개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--fg-disabled)', bg: 'rgba(6,182,212,.03)', nameColor: 'var(--fg-sub)', }, { name: '평택', vol: '85,475', sites: '781개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--fg-disabled)', bg: 'rgba(6,182,212,.03)', nameColor: 'var(--fg-sub)', }, { name: '대산', vol: '65,101', sites: '246개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--fg-disabled)', bg: 'rgba(6,182,212,.03)', nameColor: 'var(--fg-sub)', }, { name: '부산', vol: '38,292', sites: '469개소', volColor: 'var(--fg-default)', sitesColor: 'var(--fg-disabled)', bg: 'rgba(6,182,212,.03)', nameColor: 'var(--fg-sub)', }, ].map(({ name, vol, sites, volColor, sitesColor, bg, nameColor }) => (

{name}

{vol}

m³/일

{sites}

))}

※ 1종 사업장(2,000m³/일 이상) 하루 평균 페놀 배출량: 21.847 kg — 총 882개소 합계 31.851 kg/일 (KOSIS·NICS 2021)

{/* 한계 및 발전 방향 */}

{/* 현재 한계점 */}

⚠ 현재 한계점

{[ { title: '입자 추적 방식의 한계', body: ( <> 기존 라그랑지안 입자 추적 방식은{' '} 장기간 모의가 어렵고 정확한 농도 계산에 한계가 있음. 입자 수가 부족하면 통계적 노이즈 발생, 과다하면 계산량 폭증. ), }, { title: '대용량 데이터 전송', body: ( <> 외부 DB(기상청, 해양예보 등) 연동 시{' '} 대용량 데이터의 실시간 전송에 대한 신속성 확보 과제. 특히 WRF-Chem 입력 데이터는 수십 GB 규모. ), }, { title: '물질 다양성', body: ( <> HNS 6,000+ 종 전체에 대한{' '} 물리화학 거동 DB 부족. 많은 물질이 실험 데이터가 없어 유사 물질의 추정치를 사용하고 있음. ), }, { title: '해양 환경 특수성', body: ( <> 해수 온도에 따른 증발률 변화, 파랑에 의한 스프레이 효과, 선박 구조물에 의한 Wake 난류 등 해양 고유 현상 반영 미흡 . ), }, ].map(({ title, body }) => (

{title}

{body}

))}

{/* 발전 방향 */}

🚀 발전 방향

{[ { title: 'ROMS 해양 수치모델 도입', badge: { text: '✅ 검증완료', bg: 'rgba(6,182,212,.15)', color: 'var(--color-accent)', }, body: ( <> 김창겸·이문진 외(2024) 연구에서{' '} ROMS 기반 페놀 해양확산 수치모의 검증 완료 . Nesting 기법(광역 0.05°→중간역 0.01°→상세역 0.002°/약200m)으로 5개 집중우심지역(인천·평택·대산·여수·울산) 고해상도 구축.
경계조건:{' '} ERA5(기상) + HYCOM(해양) + TPXO9(조위 15개분조) . 한국 5대강 + 중국 황하·양쯔강 하천유입 반영.
현장검증 정확도: 75.57%(PT02) ~ 95.88%(DS01) {' '} — 10개 관측점 전체에서 모델 최대·최소값 범위 내 관측값 위치 확인. ), }, { title: 'AI/ML 기반 신속 예측', badge: { text: '연구중', bg: 'rgba(6,182,212,.1)', color: 'var(--color-accent)', }, body: ( <> WRF-Chem 시뮬레이션 결과를 학습한{' '} 서로게이트 모델(Surrogate Model) 로 수초 내 근사 예측. 초기 대응 시간 단축과 정확도를 동시 확보. ), }, { title: '실시간 데이터 파이프라인', badge: { text: '개발중', bg: 'rgba(6,182,212,.1)', color: 'var(--color-accent)' }, body: ( <> 조화상수 DB 기반 빠른 예측 + 스트리밍 기상 데이터 파이프라인 구축. 외부 DB 연동 시 데이터 압축·캐싱으로 전송 병목 해소. ), }, { title: 'HNS 블랙박스 시스템 고도화', badge: { text: '목표', bg: 'rgba(6,182,212,.1)', color: 'var(--color-accent)' }, body: ( <> 사고 자동 감지 → 물질 자동 식별 → 확산 예측 → 대피 명령까지{' '} 전 과정 자동화. 센서 네트워크 + AI 물질 식별 + 가우시안/WRF-Chem 이중 엔진으로 구성. ), }, ].map(({ title, badge, body }) => (

{title} {badge.text}

{body}

))}

{/* 관련 국내 논문 */}

📚

HNS 대기확산·위해성 평가 관련 국내 논문

위해성 관리 · 초동대응 · 사회경제 민감자원 · 플랫폼 개발 · 재난관리 체제

{/* 논문 ① */}

① 해상 위험·유해물질(HNS) 관리 우선순위 선정에 관한 연구

KRISO

김영윤·김태원·손민호·오상우·이문진 — 해양환경안전학회지 Vol.21 No.6, pp.672-678, 2015

EURAM/CRS-KOREA II 기반 위해성 스크리닝 시스템 개발.{' '} Risk = Toxicity × Exposure{' '} 프레임워크로 585종 유해액체물질 평가. 인체위해성(급성·만성·발암·기타독성)과 수생태위해성을 해상운송량·잔류성(BCF)·인화점·증기압과 결합하여 점수화.{' '} 상위 20종 우선관리물질(Aniline, Acrylonitrile, Phenol, Coal tar 등) 도출. GESAMP 위해도 평가 기준 적용.

위해성 우선순위 585종 유해액체물질 GESAMP 기준 이문진 공저

{/* 논문 ② */}

② 해양 유류유출 오염으로 인한 사회·경제적 민감자원 선정 및 지수화 방안

KEI

노영희·김충기 — 환경영향평가 Vol.25 No.6, pp.402-413, 2016

NOAA ESI 가이드라인 기반 한국형 사회·경제적 민감자원 분류체계 구축.{' '} 수산물 획득·인구·토지이용·관리지역·문화유산/관광지 {' '} 5개 지표를 각 100점 환산(총 500점) 통합지수 산출. 연안 74개 시군구 단위 공간분석. McLaughlin et al.(2002) 삼각도표, Fattal et al.(2010) SEv 공식 등 해외 지수화 기법 비교. HNS 사고 시 피해 평가 프레임워크 로 확장 가능.

ESI 민감자원 통합지수 500점 74개 시군구 김충기 공저

{/* 논문 ③ */}

③ 해양 HNS 유출사고 초동대응의 시스템 다이내믹스 모형 개발 연구

KAIST

류제완·김남균·박희경 — 한국방재학회논문집 Vol.17 No.4, pp.307-315, 2017

해양경찰청 HNS 대응 매뉴얼 기반{' '} 시스템 다이내믹스(SD) 모형 구축. 초동대응 4개 행위(HNS 탐지·의사결정·파공봉쇄·펜스전장) 인과지도 작성.{' '} 안전장비 수준이 DB 수준보다 대응역량에 더 큰 영향 {' '} — 접근성(Accessibility) 상한계 결정. Two-step 전략(초동대응 기동선단 ETF) 도입 시{' '} 15% 대체 → 전체 대응시간 9.5% 단축 (116→105분), 90분간 유출량 80.78톤 감소(약 20억원 경제효과).

SD 시뮬레이션 초동대응 골든타임 ETF Two-step MARITIME MAISIE 사례

{/* 논문 ④ */}

④ 상시배출되는 HNS의 해양환경 영향평가를 위한 해외 사례 분석과 국내용 플랫폼 개발 연구

KEI+KRISO

여보현·김진호·김태윤·맹준호·이문진·김태성 — 해양환경안전학회지 Vol.29 특별호, pp.8-17, 2023

NOAA CAMEO/CAFE · EU MARINER/Bonn Agreement 플랫폼 비교 분석 후{' '} 국내용 HNS 해양환경 영향평가 플랫폼{' '} 구축. 광역(5.4km)→중간역(1.8km)→상세역(80~110m, 여수) 3단계 격자. 유속 벡터 전처리 모듈, HNS 유출량·확산범위 동적 시각화,{' '} 연안환경 영향평가 + 사회경제 영향평가 GIS 모듈 {' '} 구현. SEBC 거동분류(G/E/F/D/S) 기반 물질 관리. 5대 항만(여수·부산·인천·평택/대산·울산) 대상.

국내용 플랫폼 CAMEO/MARINER 비교 SEBC 거동분류 이문진 공저

{/* 논문 ⑤ */}

⑤ HNS 재난사고에 대한 해양경찰의 대응 방안

군산대

유영현 — 한국위기관리논집 제9권 제11호, pp.77-92, 2013

허베이스피리트호 사고를 계기로 외국(미국·유럽) HNS 방제시스템과 한국 체제를 비교 분석.{' '} 통합지휘 및 협업체제 구축, HNS 방제장비 강화 및 효율적 배치,{' '} CAMEO/ALOHA/MARPLOT 기반 대응정보 지원체계 {' '} 구축, 68종 중점관리대상물질의 체계적 관리를 제안. 미국 NRT/NSF 통합대응체제와 한국의 분산관리방식을 비교하여{' '} ICS(통합지휘시스템) 도입 필요성 강조. 2006~2010년 국내 HNS 유출사고 13건 분석, 항만별(울산·여수·대산) 화재·폭발·누출{' '} 위험도 매트릭스 제시. OPRC-HNS 의정서(2008.4 발효) 국내 이행 현황 정리.

재난관리 체제 CAMEO/ALOHA ICS 통합지휘 OPRC-HNS 의정서

{/* 논문 ⑥ */}

⑥ 상시배출되는 HNS의 해양환경 영향평가를 위한 해외 사례 분석과 국내용 플랫폼 개발 연구

KEI+KRISO

여보현·김진호·김태윤·맹준호·이문진·김태성 — 해양환경안전학회지 Vol.29 특별호, pp.8-17, 2023

NOAA{' '} CAFE(Chemical Aquatic Fate and Effects) {' '} DB(32,377종 거동·4,498종 화학물질 데이터)와{' '} CAMEO Suite, EU{' '} MARINER 플랫폼(119건 HNS 유출사고·187종 물질 DB) 및 Bonn Agreement 체계를 비교 분석. SEBC 거동분류(G/E/F/D/S) 기반 물질 분류 체계 적용. 국내용 HNS 해양환경 영향평가 플랫폼 프로토타입 개발: 광역(5.4km)→중간역(1.8km)→상세역(80~110m, 여수){' '} 3단계 Nesting 격자 구성, 유속 벡터 전처리 모듈, HNS 유출량·확산범위 동적 시각화,{' '} 연안환경 영향평가 + 사회경제 영향평가 GIS 모듈 {' '} 구현. 5대 항만(여수·부산·인천·평택/대산·울산) 확대 적용 계획.

CAFE·CAMEO 비교 MARINER 플랫폼 SEBC 거동분류 이문진 공저

{/* WING HNS 모델 로드맵 */}

📅 WING 시스템 HNS 모델 로드맵

{/* Phase 1 */}

✅ Phase 1 (완료)

가우시안 모델

ALOHA + Lee 해양보정
6,000+종 HNS DB
AEGL/ERPG 기준 자동 적용

{/* Phase 2 */}

🔧 Phase 2 (진행중)

WRF-Chem 연동

3D 확산 모의
비정상류 기상 반영
해양-대기 결합 모의

{/* Phase 3 */}

🔬 Phase 3 (계획)

ROMS + AI 융합

해양 수치모델 결합
ML 서로게이트 모델
실시간 데이터 파이프라인

{/* Phase 4 */}

🎯 Phase 4 (목표)

자동 블랙박스

사고 자동감지→예측→대응
센서+AI 물질식별
전 과정 무인 자동화

); } export function HNSTheoryView() { const [activePanel, setActivePanel] = useState(0); const contentRef = useRef(null); const handleExportPDF = () => { if (!contentRef.current) return; const clone = contentRef.current.cloneNode(true) as HTMLElement; clone.querySelectorAll('[data-html2pdf-ignore]').forEach((el) => el.remove()); const content = clone.innerHTML; const styles = Array.from(document.querySelectorAll('style, link[rel="stylesheet"]')) .map((el) => el.outerHTML) .join('\n'); const fullHtml = ` HNS 대기확산 모델 이론 ${styles} ${content}`; const blob = new Blob([fullHtml], { type: 'text/html; charset=utf-8' }); const url = URL.createObjectURL(blob); const win = window.open(url, '_blank'); if (win) { win.addEventListener('afterprint', () => URL.revokeObjectURL(url)); setTimeout(() => { win.document.title = 'HNS_대기확산_모델_이론'; win.print(); }, 500); } setTimeout(() => URL.revokeObjectURL(url), 30000); }; return (

{/* 헤더 */}

📐

HNS 대기확산 모델 이론 및 검증

WRF-Chem · Gaussian Plume/Puff · ROMS · 해양환경 보정 — Based on Lee Moon-Jin et al.

{/* 서브탭 */}

{theoryTabs.map((tab, i) => ( ))}

{/* 패널 콘텐츠 */} {activePanel === 0 && } {activePanel === 1 && } {activePanel === 2 && } {activePanel === 3 && } {activePanel === 4 && } {activePanel === 5 && } {activePanel === 6 && }

); }