환경시스템분석, 중간고사, 2010년도 봄학기

강원대학교 공과대학 지구환경공학부 교수 김준현

1. 모형에 대하여 다음의 질문에 답하라.

1) 모형이란 무엇인가?

2) 모형에는 어떤 종류가 있는가?

3) 모형을 이용하여 모델링을 수행하는 작업은 어떤 과정을 거치는가?

2. 환경 모델링의 범위 및 목적에 대하여 기술하라.

3. 국내에서 쓰이는 대표적인 환경 관리 모형에 대하여 특성 등을 기술하라.

4. QUAL2E 모형에 대하여 다음의 질문에 답하라.

1) 본 모형의 지배방정식인 물질이동식을 설명하라.

2) 본 모형에서는 유량 및 단면 등의 수리 현상을 어떻게 해석하고 있는 가?

3) 모형의 수치해석기법을 설명하라. (후방유한차분법)

4) 본 모형의 수질 모델링 항목 및 상호 관계는 다음과 같다. 이러한 반응들의 반응속도식 및 반응속도상수를 설명하라.

5) 본 모형에 있어서 파라미터중 가장 중요한 파라미터를 열거하고 설명하라.

5. 검사체적을 그리고, 이류유송, 확산이동, 생화학적 반응, 직접 오염 부하항 등을 포함하는 3차원 물질이동식을 유도하라.

6. 다음의 호수에 대하여 물평형(Water Balance) 관계로부터 물수지식을 유도하라.

7. 모형의 보정과 검증은 무엇인가? 그 차이점은?

8. 보정기법의 예로서 하천오염현상을 해석하기 위한 물질이동식을 기술하고 생화학적 반응식에 관련된 파라미터를 추정하기 위한 BOD 분해능 계수의 추정 기법을 실험실의 실험치 및 현자 조사 결과를 바탕으로 수행하는 방법을 기술하라. (선형회귀분석에 대한 구체적인 수학적 기술 필요.)

9. Fick의 확산법칙을 설명하라.

10. 수리학적 분산계수를 다상이론으로부터 유도하고 분자확산계수를 포함하는 분산계수를 설명하라.

11. 평면 오염원(오염된 호수 퇴적물)으로부터 상부 수주까지의 연직 와류 확산에 대한 오염된 퇴적물의 Fick의 제2법칙을 풀어라. 초기 조건(IC)과 경계조건은 다음과 같다.

[eqn: C(x) =0 ~at ~t = 0]   (IC)

경계 조건(BC1, BC2)은 반무한 수주(확산의 초기 단계)로 확산되는 일정한 화학 물질에 대한 것이다.

[eqn: C(+ INF ) = 0 ~for ~all~ t]   (BC1)    [eqn: M = INT _{- INF }^{ INF } C dx]      (BC2)

힌트 : 순간적인 평면 오염원에 대한 시행착오법. 아래 편미분 방정식에 대한 해를 구한다.

[eqn: {∂C } over {∂t } =E{{∂^2}C}over{∂{x^2}}]       [eqn: C={A}over{t^{1/2}}exp({-x^2}over{4Et})]

여기서 A는 임의의 상수이다.

12. 물질이동식을 해석하기 위한 BOX 모형을 설명하라.

13. 완전혼합조, 플러그유동조, 이류확산조에 대하여 다음의 질문에 답하라.

1) 각 반응조의 지배방정식을 그림을 이용하여 유도하라.

2) 각 반응조의 주요 파라미터를 기술하라.

3) 각 반응조에 대하여 정상상태의 경우 상미분방정식의 해를 유도하라.