도시 및 교통 유동을 통한 환기·확산과 공기질 개선 모델링 연구

Modeling Ventilation and Pollutant Dispersion for Urban and Transport Air Quality Improvement

연구 내용

도시 건물과 지형이 유발하는 유동 구조를 LES·CFD로 재현하고 보행자 수준 풍환경 및 오염물질 확산을 분석하며, 교통 시설의 에어커튼 운영과 환기·정화 효과를 함께 평가하는 연구

대상 공간의 유동을 재현하기 위해 LES와 CFD 기반 접근을 병행합니다. OpenFOAM 기반 미시규모 유동 모델에서 고해상도 건물·지형 형상을 통합하고, AWS 관측에서 얻은 중성 안정도 로그윈드 프로파일로 경계조건을 생성하여 채널링, 웨이크, 재순환을 포함한 복합 유동 구조를 해석합니다. 또한 구조 격자와 비구조 격자를 비교해 곡면 건물 주변 와류와 보행자 수준 난류 통계의 차이를 정리합니다. 오존 등 대기질 변수는 도시 열섬과 연계해 CMAQ 및 경계층 과정과 함께 해석하며, 교통시설에서는 에어커튼과 집진기 조합이 실내 PM2.5 유입과 배출을 어떻게 바꾸는지 시간대별 농도 측정으로 평가합니다.

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연구 흐름

도시 환경에서 환기와 오염물질 거동을 설명하기 위해 먼저 대기질 지표(오존)를 도시 열환경과 연결해, cool roof가 난류의 일관된 구조와 대기질에 미치는 영향을 시뮬레이션 연구로 수행했습니다. 이후 건물 및 보행자 수준에서의 유동-확산 관계를 LES로 분석하고, 높은 건물이 유도하는 거리단차 유동과 오염물질 확산 특성을 정리했습니다. 그 다음에는 미시규모 CFD 모델을 구축해 지형·건물 형상과 경계조건 생성의 영향을 체계적으로 반영했으며, 곡면 주변 난류 재현을 위해 격자 유형별 비교로 세부 성능을 개선했습니다. 마지막으로 교통차량의 에어커튼 운영 조건을 실측 기반으로 평가하며 실내공기질 저감 가능성을 검토했습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

OpenFOAM 기반 미시유동 해석
구조/비구조 격자 선택 가이드
보행자 풍환경 안전평가
건물 배치에 따른 웨이크 분석
도시 열환경-오존 연계 모형
cool roof 설계 검증
도시 환기 성능 시뮬레이션
오염물질 확산 경로 예측
에어커튼 운영 최적화
교통시설 실내 PM2.5 저감 설계