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폭발사고의 모델링과 첨단 전산유체역학(Advanced CFD and modeling of accidental explosions)

전문가 제언: □ 도시의 팽창에 따라 가스나 유류 관련 산업시설물들이 주거지역에 위치하여 잠재적 위험이 증가하고 있는 가운데 크고 작은 안전사고들이 빈발하고 있다. 사고가 빈번한 것은 기본적으로 안전진단 및 평가와 같은 소프트웨어 기술에 대한 기술축적이 이루어지지 않아 안전도의 개선을 위한 실천방안을 효과적으로 적용하지 못한데 원인이 있다. 본 논문에서는 폭발의 위험성과 안전한 구조의 설계를 평가하기 위하여 폭발의 모델링 및 연소 모델링과 시뮬레이션을 통하여 해(solution)를 구하는 첨단 전산유체역학(CFD)의 활용을 설명하고 있다.

□ 우리나라에서는 많은 수의 크고 작은 사고가 발생하고 있다. 사고의 발생이 확률적인 특성이 있다고 하나, 우리나라에서 발생하고 있는 사고들은 적지 않은 수가 경제 및 사회구조의 모순에 기인한 예고된 사고라는 점이 일반적인 사고의 특성과 다르다. 사고를 효과적으로 차단하기 위해서는 파동적 혹은 능동적 방호체계를 채택하고 운영하여야 한다. 그러기 위해서는 정확한 폭발의 사전 평가를 위하여 정확도가 높은 폭발 모델링과 그의 동적 거동을 풀이하는 수치해석 프로그램 개발이 요구된다.

□ 폭발 평가 프로그램으로서 전산유체역학에 활용되고 있는 수치해석 프로그램은 McNEWT 이외에 FLACS(FLame ACceleration Simulator), EXSIM(EXplosion SIMulator), REAGAS, FLARE 등이 개발되어 있다. 실제 화학공장이나 해상 유전시설에서 발생할 수 있는 사고분석에 이용되고 있다. 이러한 방법으로 평가하는 기술은 예측기술에 비하여 부가가치가 적다. 보다 정확하게 폭발사고의 발생가능성과 잠재적 위력을 예측함으로써, 적절한 위험관리 계획을 개발하고 효과적인 방호시설을 확보하는데 도움을 주어야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 보다 정확한 예측기법을 확보하기 위한 연구가 진행되어야 한다. 폭발현상에 관한 연구는 다른 분야의 연구보다 많은 비용이 요구된다. 이러한 연구에 투입되는 비용을 최소화하기 위한 방안으로 군용기술을 민간기술로 이전하는 것을 촉진시키는 방안이 있다. 국내의 군사기술 연구의 자료와 인력을 적절히 활용할 경우 연구개발비와 연구기간을 최소화 할 수 있으므로 이러한 방안이 적극적으로 추진되어야 한다.

저자: Cant, RS; Dawes, WN; Savill, AM
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