수리분산계수(hydrodynamic dispersion coefficient)의 결정 방법에 대해 설명

소개글

수리분산계수(hydrodynamic dispersion coefficient)의 결정 방법에 대해 설명에 대한 보고서 자료입니다.

목차

I. 오염물의 지하거동을 지배하는 기작들
1. 수리분산(hydrodynamic dispersion)
1) 역학적인 분산
2) 확산(diffusion)
3) 이송(advection)
4) 흡착 및 탈착작용(adsorption and desorption)
5) 분해현상(degradation)

II. 이동방정식(transport equations)
1. 이송-이송확산방정식(advection-dispersion Equation)
2. 지연효과(Retardation effect)를 고려한 이송-이송확산 방정식
3. 분해현상(degradation effect)을 고려한 이송-이송확산 방정식
4. 3차원 이송-이송확산 방정식
III. 결론
참고문헌

본문내용

sub x partialC over partialx + R(C) = partialC over partialt
① 1차수 분해(first order decay)
(예. radioactive decay)
반응식을 1차수 반응이기 때문에 다음과 같은 형식으로 대입할 수가 있다.
R (C) = - lambda C
② 생물학적 분해(Biodegradation)
호기성 및 혐기성 미생물에 의한 오염물질의 저감효과를 고려하는 수식은 현재까지는 기본적으로 다음과 같다.
i) 순간반응(instantaneous reaction)
오염물이 산소와 즉각적으로 반응하여 분해된다는 가정으로 성립되는 식이다. 이러한 식을 도입하게 되면 실제로 모델링 작업이 좀더 쉬워 지는 반면 정확한 현상의 반영을 하기는 곤란하다.
TRIANGLE C =O over F
-->
R(C) = - O over F
O : Oxygen concentration
F : stoichiometric ratio of contaminant to oxygen
ii) Monod kinetics
생물학적 분해를 평형의 개념이 아닌 동력학적 관점으로 표현하기 위해서 도입한 수식이다. 즉 분해될 수 있는 오염물은 어떠한 한계이하에서 최대의 오염분해율을 가진다는 것이다. 이를 표현하는 식은 다음과 같다.
TRIANGLE C = M sub t mu sub max {C} over {K sub c + C }
여기에 1차기질(primary substrate)로 오염물과 산소를 고려하는 식으로 변형하게 되면 다음과 같고 이러한 식을 모델링의 반응항에 도입하게 된다.
TRIANGLE C = M sub t mu sub max {C} over {K sub c + C } {O} over {K sub o + O }
(modified)
R (C) = - M sub t mu sub max {C} over {K sub c + C } {O} over {K sub o + O }
iii) 1차수 분해(first order degradation)
기질에 대한 특성치들은 매우 얻기가 어려울 뿐만 아니라, 얻어진 값이라 할 지라도 공간적 시간적 특이성을 가지고 있기 때문에 정확한 현실의 반영은 매우 어렵다고 할 수 있다. 그래서 단지 결과적인 유사성만으로 모델링에 수식을 도입하게 되는 것이 방사성 붕괴에 사용되는 1차수 분해식이다.
R (C) = - lambda C
4. 3차원 이송-이송확산 방정식
위에서 열거한 지연효과, 분해효과, 이송 및 이송확산에 대한 방정식을 3차원상으로 확대해 보면 다음과 같다.
del cdot ( D del C - v C ) - R(C) = partialC over partialt + partialC sup * over partialt
간단한 식인 것 처럼 보인지만 풀기는 매우 어려운 과정이 수반되어야 하고, 수리적인 접근만이 복잡한 경계조건을 가진 야외 환경에 적용이 되는 해를 얻을 수 가 있다.
III. 결론
이상과 같은 여러 가지 기작을 가지고 오염물이 이동하는 것을 수식으로 표현해 보았다. 그렇지만 야외의 상황은 그리 간단하지가 못하다. 우선 불균질성과 비등방성의 매질 특성을 얘기 할 수 있다. 그리고, 아주 복잡한 경계조건, parameter값들에 대한 불확실성 등에 대한 문제는 여전히 미해결일 수 밖에 없다. 유류와 같은 유기 오염물에 의해 지하수가 오염이 되었을 경우에는 위와 같은 방정식은 더욱 더 복잡해 질 수 밖에 없다. 더 많은 추측 항들이 도입되어야 하고 실험식들이 방정식에 도입되어야만 한다. 여기에 위와 같은 복잡한 수식들을 설명하는 것은 생략하였다. 그러나, 이상과 같은 오염물의 이동에 대한 정확한 이해는 적용성에 있어서는 아무리 강조해도 지나치지 않을 것이다.
참고문헌
한정상, 지하수 환경과 오염, 박영사, 1998
J. Bear, Dynamics of Fluids in Porous Media, Dover, 1979
C. W. Fetter, Applied Hydrology, Merrill Publishing Company, 1988
H. F. Wang and M. P. Anderson, Introduction to groundwater modeling, 1987
P. B. Bedient, H. S. Rifai, C. J. Newell, Groundwater Contamination : Transport and Remediation, Prentice Hall PTR, 1994

키워드

수리분산계수,   오염물질의 지하거동 ,   hydrodynamic dispersion coefficient