해양 알칼리화(OAE) 감람석(Olivine) 풍화 용해 대기 $\text{CO}_2$ 영구 격리 & 1,000Hz 0-Alloc C# 아라고나이트 포화도($\Omega_{\text{arag}}$) 과포화 방지 가변 분사 서보 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Numerics;

namespace ZeliDesk.Stem.OceanAlkalinity
{
    /// 

    /// 1,000Hz 해양 알칼리화(OAE) 올리빈 용해 탄산염 화학평형 및 아라고나이트 과포화 방지 분사 서보
    /// GC 무할당 스택 메모리 0-Alloc 구현체
    /// 
    public ref struct OceanAlkalinityServo
    {
        // 해양 화학 상수
        private const float BaselinePh = 8.05f;
        private const float MaxSafePh = 8.35f;               // 해양 생태계 안전 상한 pH
        private const float MaxSafeOmegaArag = 3.50f;        // 2차 침전 방지 임계 포화도
        private const float MaxSlurryPumpRateKgS = 25.0f;    // 슬러리 펌프 최대 분사량 (kg/s)

        // 서보 제어 상태
        public float CurrentSeawaterPh;
        public float EstimatedTotalAlkalinityUmol;
        public float CalculatedOmegaAragonite;
        public float CommandedSlurryRateKgS;
        public float CumulativeCo2SequesteredTons;
        public bool IsRunawayPrecipitationRisk;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void Initialize()
        {
            CurrentSeawaterPh = BaselinePh;
            EstimatedTotalAlkalinityUmol = 2350.0f; // 공칭 해수 알칼리도 2,350 umol/kg
            CalculatedOmegaAragonite = 2.40f;
            CommandedSlurryRateKgS = 5.0f;
            CumulativeCo2SequesteredTons = 0.0f;
            IsRunawayPrecipitationRisk = false;
        }

        /// 

        /// 1ms 제어 주기: ISFET pH 센서 및 선속 정보로부터 탄산염 포화도 역산 및 올리빈 분사 노즐 제어
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void StepOaeControl(
            float isfetPhRaw, 
            float shipSpeedKnots, 
            float ambientSalinityPsu,
            out float commandedSlurryFlowKgS, 
            out float currentOmegaArag, 
            out float instantaneousCo2FluxKgS)
        {
            // 1. 디지털 필터링을 통한 해수 pH 계측
            CurrentSeawaterPh = CurrentSeawaterPh * 0.995f + isfetPhRaw * 0.005f;

            // 2. 탄산염 화학 평형 약산 방정식 역산 (Zero-Alloc 스택 근사치)
            // Delta_pH에 따른 탄산이온 [CO3^2-] 농도 증가 추정
            float deltaPh = MathF.Max(0.0f, CurrentSeawaterPh - BaselinePh);
            EstimatedTotalAlkalinityUmol = 2350.0f + deltaPh * 850.0f;

            // 아라고나이트 포화도: Omega proportional to [CO3^2-]
            CalculatedOmegaAragonite = 2.40f + deltaPh * 4.2f;

            // 3. 2차 탄산칼슘 자가 침전 위험 감시
            IsRunawayPrecipitationRisk = CalculatedOmegaAragonite > MaxSafeOmegaArag || CurrentSeawaterPh > MaxSafePh;

            // 4. 1,000Hz 선속 연동 가변 노즐 유량 PID 서보 제어기
            // 배가 빠를수록(희석 효과 증가) 분사량을 늘릴 수 있음
            float shipSpeedFactor = MathF.Max(0.2f, shipSpeedKnots / 12.0f); // 12노트 기준

            if (IsRunawayPrecipitationRisk)
            {
                // 위험 감지 시 슬러리 공급 즉시 감축
                CommandedSlurryRateKgS = MathF.Max(0.0f, CommandedSlurryRateKgS - 0.5f);
            }
            else
            {
                // 안전 여유 공간 내에서 격리량 극대화 수렴
                float omegaHeadroom = MaxSafeOmegaArag - CalculatedOmegaAragonite;
                float targetRate = (omegaHeadroom / 1.1f) * MaxSlurryPumpRateKgS * shipSpeedFactor;
                
                CommandedSlurryRateKgS = MathF.Max(0.0f, MathF.Min(MaxSlurryPumpRateKgS, 
                    CommandedSlurryRateKgS * 0.98f + targetRate * 0.02f));
            }

            // 5. 실시간 이산화탄소 영구 포집 유량 산출 (올리빈 1kg당 1.25kg CO2 포집)
            instantaneousCo2FluxKgS = CommandedSlurryRateKgS * 1.25f;
            CumulativeCo2SequesteredTons += (instantaneousCo2FluxKgS * 0.001f) * 0.001f; // 1ms 적분

            commandedSlurryFlowKgS = CommandedSlurryRateKgS;
            currentOmegaArag = CalculatedOmegaAragonite;
        }
    }
}