멕시코만 딥워터 호라이즌호 기름유출 사고 대응을 위한 유출유 수지분석 모델 분석 및 국내 적용성 검토

김충기,오정환,강성길 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경·에너지학회지 Vol.19 No.4

Oil budget analysis identifies the removal pathways of spilled oil by both natural and response methods, and estimates the remaining oil required response activities. A oil budget calculator was newly developed as a response tool for Deepwater Horizon oil spill incident in Gulf of Mexico in 2010 to inform clean up decisions for Incident Comment System, which was also successfully utilized to media and general public promotion of oil spill response activities. This study analyzed the theoretical background of the oil budget calculator and explored its future application in Korea. The oil budge calculation of four catastrophic marine pollution incidents indicate that 3-8% of spilled oil was removed mechanically by skimmers, 1-5% by in-situ burning, 5-16% by chemical dispersion due to dispersant operation, and 37-70% by weathering processes such as evaporation, dissolution, and natural dispersion. The results show that in-situ burning and chemical dispersion effectively remove spilled oil more than the mechanical removal by skimming, and natural weathering processes are also very effective to remove spilled oil. To apply the oil budget calculator in Korea, its parameters need to be optimized in response to the seasonal characteristics of marine environment, the characteristics of spilled oil and response technologies. A new algorithm also needs to be developed to estimate the oil budget due to shoreline cleanup activities. An oil budget calculator optimized in Korea can play a critical role in informing decisions for oil spill response activities and communicating spill prevention and response activities with the media and general public. 연안 및 해양에 유출된 기름의 자연적 또는 인위적 제거 경로와 양을 파악하고 방제활동이 필요한 잔류기름 양을 산정하는 것을 유출유 수지분석이라 한다. 2010년 멕시코만 딥워터 호라이즌호 사고 시 개발된 유출유 수지분석 모델은 현장 방제기술의 하나로서 미국 국가사고지휘본부에 방제전략 수립를 위한 핵심적인 정보를 제공하였고 방제활동의 언론 및 대국민 홍보 등에 성공적으로 활용되었다. 본 연구에서는 유출유 수지분석 기법의 이론적 내용을 분석하고 향후 국내 적용가능성을 검토하였다. 국내외의 재난적 해양오염사고들의 유출유 수지분석 결과를 비교해보면, 유회수기를 활용한 기계적 수거로 유출량 대비 3-8%, 소각 1-5%, 유처리제에 의한 화학적 분산으로 5-16%의 기름이 제거되었고, 자연적 풍화작용(증발, 용해, 자연분산 등)에 의해서 37-70%가 제거된 것으로 분석되었다. 이는 유회수기와 함께 소각 및 화학적 분산이 효과적인 해상방제 기술로 적용될 수 있으며, 자연적인 풍화작용 또한 유출유 제거에 효과적임을 보여준다. 유출유 수지분석 모델이 국내 방제활동에 활용되기 위해서는 국내의 계절적 해양환경, 유류 및 방제장비 특성, 방제방법 등을 고려한 최적화된 매개변수 설정연구가 선행되어야 하며, 해안방제에 의한 유출유 제거량 산정 기법이 새로이 개발되어야 한다. 향후 국내환경에 최적화된 유출유 수지분석 모델을 개발하여 방제 현장에 적용할 경우 보다 체계적이며 신뢰성 있고 일관성 있는 방제전략 수립, 방제작업 현장관리, 대국민 홍보 및 언론 보도 등에 유용하게 활용가능 할 것으로 사료된다.

유출유 이동 가시화 및 입자 매칭 알고리즘

이현창,김용혁 한국융합학회 2020 한국융합학회논문지 Vol.11 No.3

허베이 스피리트호 기름유출사고와 같은 해양 유류유출사고에서 잘못된 초기대응은 경제 손실뿐만 아니라 생태 계에 큰 피해를 입힌다. 하지만 다양한 변수가 존재하는 해양에서 유출유의 움직임을 예측하는 것은 매우 힘든일이다. 이를 해결하기 위해서 뜰개 데이터를 활용해서 바다위의 부유물의 이동을 연구하는 기존 연구인 입자예측을 확장하여 면단위로 예측을 하는 유출유 예측 가시화를 진행하였다. 해양 데이터 포맷인 HDF5에서 특정 위치의 해류, 풍속 데이 터를 양선형 보간법을 이용해 추출한 뒤, 수많은 점들의 이동을 입자예측하여 그 결과를 폴리곤 및 히트맵을 이용해 가시화 하였다. 또한 뜰개데이터의 문제점인 데이터 부족과 유출유와 움직임이 다른 점을 해결 하기 위해 유출유로부터 입자 데이터를 얻어낼 수 있는 유출유 입자 매칭 알고리즘을 제안한다. 유출유 입자 매칭 알고리즘은 면단위 유출유의 모습을 입자화 하여 입자의 움직임을 추적하는 알고리즘이다. 주성분 분석을 이용하여 문제를 분할하고, 유출유의 이동 거리의 분산이 최소화 되는 지점으로 유전알고리즘을 이용해 매칭하였다. 유출유 가시화 결과 데이터로 검증한 결과 주성분 분석과 유전알고리즘을 이용한 입자매칭 알고리즘이 가장 성능이 뛰어난 것을 확인할 수 있었으며, 평균 데이터 오차는 3.2%로 의미있는 연구임을 확인하였다. Initial response is important in marine oil spills, such as the Hebei Spirit oil spill, but it is very difficult to predict the movement of oil out of the ocean, where there are many variables. In order to solve this problem, the forecasting of oil spill has been carried out by expanding the particle prediction, which is an existing study that studies the movement of floats on the sea using the data of the float. In the ocean data format HDF5, the current and wind velocity data at a specific location were extracted using bilinear interpolation, and then the movement of numerous points was predicted by particles and the results were visualized using polygons and heat maps. In addition, we propose a spill oil particle matching algorithm to compensate for the lack of data and the difference between the spilled oil and movement. The spilled oil particle matching algorithm is an algorithm that tracks the movement of particles by granulating the appearance of surface oil spilled oil. The problem was segmented using principal component analysis and matched using genetic algorithm to the point where the variance of travel distance of effluent oil is minimized. As a result of verifying the effluent oil visualization data, it was confirmed that the particle matching algorithm using principal component analysis and genetic algorithm showed the best performance, and the mean data error was 3.2%.

유류확산모델 개발 및 동해의 유류오염 사고대책

류청로(CHEONG-RO RYU),김홍진(HONG-JIN KIM) 한국해양공학회 2005 韓國海洋工學會誌 Vol.19 No.4

There has been increasing offshore oil exploration, drilling, and production activities, as well as a huge amount of petroleum being transported by tankers and pipelines through the ocean and costal environment. Assessment must be made of the potential risk of damage resulting from the exploration, development and transportation activities. This is achieved through predictive impact evaluations of the fate of hypothetical or real oil spills. When an oil spill occurs, planning and execution of cleanup measures also require the capability to forecast the short-term and long-term behavior of the spilled oil. A great amount of effort has been spent by government agencies, oil industries, and researchers over the past decade to develop more realistic models for oil spills. Numerous oil spill models have been developed and applied, most of which attempt to predict the oil spill fate and behavior. For an actual contingency planning, the oil fate and behavior model should be combined with an oil spill incident model, an environmental impact and risk model and a contingency planning model. The purpose of this review study is to give an overview of existing oil spill models that deal with the physical, chemical, biological, and socio-economical aspects of the incident, fate, and environmental impact of oil spills. After reviewing the existing models, future research needs are suggested. In the study, available oil spill models are separated into oil spill incident, oil spill fate and behavior, environmental impact and risk, and contingency planning models. The processes of the oil spill fate and behavior are reviewed in detail and the characteristics of existing oil spill fate and behavior models are examined and classified so that an ideal model may be identified. Finally, future research needs are discussed.

해양사고에 의한 유출유 모니터링 사례 소개와 향후 방향

양찬수 한국항해항만학회 2014 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.춘계

우리나라에서 해양오염사고는 일반적으로 선박에 의한 유출유에 기인한다. 2014년 1월 31일 여수에서 그리고 2월 15일 부산에서 해양오염사고가 발생하였다. 일반적으로 해상에서의 기름 배출 감시 및 유출유 모니터링에는 합성개구레이더가 이용되고 있다. 따라서 2013년 발사된 다목적실용위성-5호(KOMPSAT-5)가 정상 운영되는 시점에서는 그 활용성이 기대된다. 지난 오염사고 당시에는 다목적실용위성-3호 등 고해상도 광학위성이 관측되었다. 본 발표에서는 유출유의 광학적 특성을 기반으로 한 해석을 수행하고, 유출 해역 산정을 이루어졌다. 마지막으로 우리나라의 해양오염 감시와 대응을 위한 원격탐사기술의 역할과 방향에 대한 설명을 하고자 한다. Most of marine pollution have been occurred by oil spill accidents resulted from ship accidents in South Korea. This year there were two large oil spill accidents: the Yeosu Oil Spill Accident (2014.01.31.(Fri.) 09:35 LT) and the Captain Vangelis L. Oil Spill Accident (2014.02.15.(Sat.) 14:00 LT). In general, Synthetic Aperture Radar (SAR) is used in monitoring and detection of oil dumping and spilled oils by accident at sea. Therefore it is expected that KOMPSAT-5, launched successfully last year, will take part in that mission during a normal operation mode. After the two accidents, high spatial resolution optical satellite data including KOMPSAT-3 were acquired February 2 and 14, 2014. In this presentation, we analyzed optical properties of spilled oils from optical satellite imagery to estimate the spilled area and the volume at each region. Finally, a satellite application planning for ocean surveillance in South Korea will be presented.

PlanetScope 영상을 이용한 해양 유출유의 색상 특성 분석

강종구 ( Jonggu Kang ),윤유정 ( Youjeong Youn ),김서연 ( Seoyeon Kim ),정예민 ( Yemin Jeong ),최소연 ( Soyeon Choi ),임윤교 ( Yungyo Im ),서영민 ( Youngmin Seo ),이양원 ( Yangwon Lee ) 대한원격탐사학회 2023 大韓遠隔探査學會誌 Vol.39 No.5

이 단보에서는 PlanetScope 영상을 사용하여 Red-Green-Blue (RGB) 히스토그램 (histogram) 분석을 통해 해양 유출유의 색상 특성과 유종 구분에 대한 실험을 수행하였다. 해양 유출유의 히스토그램은 각 밴드 화소값 분포에 따라 세 가지 카테고리(어두운 검은색 톤, 밝은 은색 톤, 밝은 무지개색 톤)로 나눌 수 있으며, 어두운 검은색 톤의 두꺼운 기름층은 중유(heavy oil)로 구분할 수 있고, 밝은 은색 및 무지개색 톤의 얇은 기름층은 경유(light oil)로 구분할 수 있다. 향후 보다 많은 영상에 대한 분석이 이루어진다면, 이러한 유출유 탐지와 유종 구분이 보다 더 일반화되고 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 사료된다. In this letter, we used PlanetScope imagery to conduct experiments on the color characteristics for oil type classification of marine oil spills through Red-Green-Blue (RGB) histogram analysis. The histograms of marine oil spills can be divided into three categories (dark black tones, light silver tones, and light rainbow tones) according to the distribution of pixel values in each band. Thick oil layers with dark black tones can be classified as heavy oil, while thin oil layers with light silver and rainbow tones can be classified as light oil. As more images are analyzed in the future, these oil spill detection and classification methods will become more generalized and reliable.

OMA방법에 의한 표착유 제거를 위한 기름과 미세토립자의 영향 평가

박덕규 ( Deok-kyu Park ),라덕관 ( Deog-gwan Ra ),정정조 ( Cheong-jo Cheong ) 한국환경기술학회 2012 한국환경기술학회지 Vol.13 No.3

본 연구에서는 해안지역에 표착된 기름의 OMA형성에 의한 자연정화에 관한 정보 취득의 일환으로 기름 및 미세토립자의 종류에 따른 OMA의 형성에 의한 제거효율을 파악하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구에 사용한 기름의 종류는 WKC와 FOC이었으며, 평방미터당 주입량은 1, 2, 4, 8 L로 하였다. 그리고 OMA의 형성을 위한 mineral은 kaolinite와 quartz를 사용하였고, 주입량은 100, 200, 500, 1,000, 2,000, 4,000mg/L로 변화시켰다. 유출된 기름이 해안에 유입되었을 경우 C중유가 풍화유보다 많은 양이 해안에 표착될 것으로 판단된다. 해안에 풍화유와 C중유가 표착되었을 때 미세토립자의 공급하여 표착유를 제거할 경우 풍화유가 C중유보다 미세토립자를 이용한 제거가 다소 유리할 것으로 판단된다. 그리고 비점토광물인 quartz보다 점토광물인 kaolinite가 표착유의 제거에는 유리할 것으로 평가되어 OMA의 형성에 의한 자연정화에 보다 용이 할 것으로 판단된다. The purpose of this study is to evaluate the removal efficiency of stranded oil by OMA formation according to the type of oil and fine particles(minerals) at coastal zone. The types of oil used in this study were weathered Kuwait oil(WKC) and fuel oil C(FOC) and applied volume of the oils was changed as 1, 2, 4, 8 liter per square meter. Kaolinite and quartz particles were used as a minerals to form the OMA. Concentration of mineral applied was changed as 100, 200, 1000, 2000, 4000mg/L. When the same volume of oils spilled is flowed into coastal zone, larger volumes of and fuel oil C will be stranded than weathered oil. If the crude oil and fuel oil C are stranded on the coastal zone, weathered oil will be more easier cleaned than the fuel oil C by applying fine particles. Kaolinite will play a more good role as fine particles than the quarts.

해양정보기반 방제지원시스템 프로토타입 구축에 관한 연구

김혜진 ( Hye Jin Kim ),이문진 ( Moon Jin Lee ) 한국지리정보학회 2008 한국지리정보학회지 Vol.11 No.4

In oder to develop a decision supporting system for oil spill response, the prototype of pollution response support system which has integrated oil spill prediction system and pollution risk prediction system has developed for Incheon-Daesan area. Spill prediction system calculates oil spill aspects based on real-time wind data and real-time water flow and the residual volume of spilt oil and spread pattern are calculated considering the characteristic of spilt oil. In this study, real-time data is created from results of real-time meteorological forecasting model(National Institute of Environmental Research) using ftp, real-time tidal currents datasets are built using CHARRY(Current by Harmonic Response to the Reference Yardstick) model and real-time wind-driven currents are calculated applying the correlation function between wind and wind-driven currents. In order to model the feature which is spilt oil spreading according to real-time water flow is weathered, the decrease ratio by oil kinds was used. These real-time data and real-time prediction information have been integrated with ESI(Environmental Sensitivity Index) and response resources and then these are provided using GIS as a whole system to make the response strategy.

시간에 따른 유출유의 두께 변화를 고려한 해상 회수량 추산

최윤선(Yunseon Choe),김현욱(Hyeonuk Kim),허철(Cheol Huh) 한국해양환경·에너지학회 2018 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.5

해양 기름유출사고 분석을 위한 최신 유럽표준(EN 15522-2) 적용: 한국 사고 샘플 분석의 효율성에 관한 연구

박유정,이두원,이희진 해양환경안전학회 2024 해양환경안전학회지 Vol.30 No.1

우리나라에서는 연간 250건 이상의 해양 기름유출사고가 발생하고 있으며, 이는 지역 사회 및 환경에 큰 영향을 미친다. 국제협약 및 국내법에서는 오염자부담의 원칙을 바탕으로 기름유출에 대한 피해 배상을 유출 당사자에게 책임지도록 하고 있으며, 민·형사적 책임 규명을 위해 유출 행위자에 대한 적극적인 조사가 이루어지고 있다. 기름 유출사고의 행위자 조사의 중요성 확대에 따라서 CEN 15522-2, ASTM D 3248 등의 표준을 이용해 기름 시료 간의 유사성 판정을 하고 있다. 이 중 가장 활발히 활용되고 있는 유럽표준인 CEN 15522-2가 2023년 EN 15522-2로 3차 개정되었다. 본 연구는 EN 15522-2를 이용하여 국내 발생한 해양 기름유출사고 시료를 분석하고, 적용성에 대하여 확인하였다. 그 결과 경질유 유출사고가 40% 이상을 차지하는 국내 유출사고의 특징을 비춰볼 때 Adamamtanes와 같은 저비점의 물질이 추가된 EN 15522-2의 적용은 효용성이 높은 것으로 확인되었다. Approximately 250 marine oil spill accidents have occurred in Korea, with profound impact on local communities and the environment. The restoration process necessitates significant resources and costs to return affected areas to their pre-accident state. In accordance with the polluter pays principle, compensation is demanded from polluter, as stipulated in both international conventions and national laws. Consequently, investigations are conducted to determine civil and criminal liability. As the importance of investigation actors in oil spill accidents increases, standards such as CEN 15522-2 and ASTM D 3248 are employed to determine the similarity between the spilled oil and the oil of the suspected ship. Among these standards, CEN 15522-2, the most actively used European standard, underwent its third revision and is now known as EN 15522-2, as of 2023. This study used EN 15522-2 to analyze samples from marine oil spill accidents that occurred in Korea. The results indicated that, considering the characteristics of domestic spills where light fuel oil spills account for more than 40%, the application of EN 15522-2, which includes low-boiling point substances such as Adamantanes, was confirmed to be highly effective.

허베이스피리트호 유출유 확산예측 검증 분석

이문진,김혜진,김선동,정경태 해양환경안전학회 2010 해양환경안전학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.04

허베이 스피리트호 유출사고 당시 적용되었던 유출유 확산예측시스템의 결과를 검증 분석하였다. 검증방법으로 사고 당시 촬영되었던 인공위성영상에 나타난 유출유 분포와 확산예측시스템의 결과를 비교 분석하였다. 또 다른 검증 방법으로 미국 NOAA의 유출유 확산예측시스템인 GNOME의 결과와 본 연구의 확산예측시스템 결과를 동일 입력조건 하에서 비교 검증하였 다. Analysis and verification of oil spill trajectory prediction for Hebei Spirit Incident are carried out. For verification, two analyses were applied. As the first analysis, the results of oil spill trajectory prediction system and spilt oil distribution on imagery of satellite were compared. In the comparison, imagery of Radarsat were used as satellite imagery. And, results of the other prediction system such as GNOME of NOAA were also analyzed for verification of our prediction system as the other analysis. The results of our prediction system and the other prediction system were compared under the same input condition.