• Ocean and Polar Research
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• 제33권2호
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• pp.171-183
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• 2011

Despite technological developments and application advances of Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs), no standard procedure has been adopted or accepted for calibration of ADCPs. Limitations of existing facilities for calibrating ADCPs, the complexity of ADCP instruments, and rapid changes in ADCP technology are some of the reasons why a standard procedure has not been adopted. However, there is increasing realization of the need for effective Quality Assurance (QA) and as part of that the importance of standardized calibration. In this study, the significance of calibration and QA plans for ADCPs is discussed and the calibration facilities for ADCPs at home and abroad are reported. Furthermore, the method for calibrating ADCPs using a towed car and its limitations are discussed. This study contributes to discussions surrounding the establishment of standard procedures for calibrating ADCPs and QA plans, and the construction of calibration facilities in the future.

• Ocean and Polar Research
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• 제26권3호
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• pp.481-486
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• 2004

A portable apparatus mounting Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) to any small boat was developed to effectively measure currents in shallow and narrow coastal seas like the west coasts of Korea. Characteristics of the apparatus is that an underwater fish-shaped body protecting an ADCP is designed to reduce the drag during the cruise, which can be freely mounted and detached from a boat with a clamp. Several cruise outputs prove themselves that the apparatus is properly designed for the intended purpose, to minimize air bubbles and to control the submerged depth of the sensor.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.377-377
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• 2015

부유사 자료는 유사이송해석에 필수적인 요소로 하천의 흐름 변화 및 하상 변동을 발생시키고, 하천 구조물의 설계, 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 전반에 있어 매우 중요한 자료이다. 부유사 농도는 수자원의 이용뿐만 아니라 하천 생태계에까지 피해를 미친다는 점에서 하천의 유지 관리 및 보수와도 밀접한 관련이 있다. 부유사량을 산정하는 방법에는 수리량 및 하상토 특성 자료를 유사량 공식에 대입하여 계산하는 간접적인 방법과 유사량을 직접 측정하는 방법으로 나뉜다. 현재 국내에서는 유사량 채집기를 사용하여 실제 하천의 유사량을 채집하는 방식으로 많이 사용되고 있으나, 많은 인력과 시간이 소모되기 때문에 다지점 계측과 지속적인 계측이 힘들다는 한계점를 보이고 있다. 또한 국내 하천에서는 홍수기를 거치면서 하천의 수리학적 특성이 변화하는 경향을 보여주고 있어 유량-부유사 관계식을 자주 갱신해야 한다는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 현재 국내에서 사용하고 있는 직접적인 측정 방법의 한계점을 보완하고자 직접적인 측정 방법 중 초음파를 이용하여 횡단면 전체의 유사량 측정을 연속적으로 할 수 있는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 활용하여 유사량을 추정할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 본 연구의 연구는 건설기술연구원 하천실험센터의 직선수로에서 수행되었다. H-ADCP (SonTek SL3000, 셀 크기 4 cm)를 사용하여 자연상태 흐름조건 (유속 0.7 m/s)에서 초음파산란도(Backscatter, 혹은 신호대잡음비 SNR) 및 유속자료를 2분 간격으로 확보하였다. 그리고 부유사 농도(SSC)의 측정 정확도가 높다고 평가되고 있는 레이저부유사측정기(LISST-100)를 활용하여 부유사 농도를 실측하여 초음파산란도와 실측 SSC의 관계를 도출하고 그 경향을 분석하였다. 또한 초음파산란도의 흡수 등을 보정하고 실측 부유사자료와의 관계식을 기반으로 H-ADCP를 활용하여 실시간으로 부유사 농도를 산정할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
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• pp.1405-1409
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• 2010

최근 우리나라는 물 부족 국가로서 물의 효율적 관리 필요성 증대, 기후변화에 따른 가뭄 홍수 피해 증가 등으로 신뢰성 있는 수문자료구축이 필요성이 요구되고 있다. 그 중 유량측정 분야는 모든 수자원 계획과 관리의 근간이 되는 분야로 그 중요성 또한 간과 할 수 없는 부분이다. 현재 우리나라에서는 한국건설기술연구원 산하 유량조사사업단에 의해 유량측정 주요지점에 자동유량측정 시설을 설치하고 이를 운영함으로써 각 지점의 특성에 따라 적절한 방식을 채택하여 이동시간차방식 초음파 유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)와 도플러방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter)를 설치하면서 향후 수문계측 분야 선진화를 위한 기초자료를 제공하고 있다. 하지만 실시간 무인화 계측시스템에 의해 제공되는 자료가 양질의 자료임을 보장할 수 없는 현실이기 때문에 측정된 기초자료의 필터링을 통한 자료의 질적 개선이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 전산분야의 필터링 방법으로 널리 알려져 있는 LPF(Lowpass Filter)와 KF(Kalman Filter)를 이용하여 자동유량측정 자료의 필터링 방법으로 활용하고, 그 적용성을 검토하였다. 본 연구를 통해 기존 유량자료의 문제점을 개선하고 효율적인 유량조사를 위한 기초자료 확보 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.9-9
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• 2023

하천의 관리 및 활용을 위해서는 하천의 유량, 수심, 유속과 같은 수리량을 측정하고 모니터링하는 것은 매우 중요하다. 이러한 수리량은 측정하는 방법은 직접 측정하는 방법과 구조물을 이용하여 측정하는 방법이 있으며, 직접 측정하는 방법도 지점 유속을 측정하여 도섭법으로 측정하는 방법, 초음파 방식 도플러 유속계를 이용한 횡단 측정방법 및 특정 수심에서 측정한 유속을 이용하여 지표유속법으로 유량을 산정하는 방법 등이 있다. 또한 '수자원의 조사·계획 및 관리에 관한 법률' 제11조제1항에 따르면 수문조사의 방법·기준 및 수문조사 자료의 처리·활용 방법 등은 표준화해야 한다고 명시되어 있다. 정부에서는 WTO의 TBT협정 등 국제규범에 대응하기 위하여 국제표준인 ISO, IEC 등에 부합하는 국가표준운영체계를 유지하기 위하여 여러 분야의 국제 표준에 대한 대응을 수행하고, 국가표준을 관리하고 있다. 그 중 유량측정과 관련된 국가 및 국제 표준은 2018년부터 환경부 국립환경과학원에서 총괄하고, 한국건설기술연구원과 한국수자원공사에서 표준관리를 위한 표준개발협력기관과 국제표준 대응협력을 위한 ISO 국내 간사기관으로 운영되고 있다. 국가표준의 유량분야(TC 113)는 4개의 세부분과위원회(SC)로 구성되어 있고, 하천에서 수행되는 유량, 수심, 유속 측정 및 측정장비의 검정, 강수량 측정기기 등에 대한 39종이 제정되고 관리하고 있다. 한국건설기술연구원에서는 유량분야의 일반사항, 하천에서의 유량측정방법 및 유량측정기기에 관한 표준을 담당하고 있으며, 유량분야의 국제표준의 개발에 관한 과업을 수행하고 있다. 본 발표에서는 한국건설기술연구원에서 관리하는 유량분야 국가표준 및 국제표준의 종류 및 현업에서 수행중인 하천의 유량 측정과 국가표준의 관계에 대하여 설명하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.329-333
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• 2008

본 연구에서는 도플러 방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter) 및 이동시간차방식 초음파유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)의 유량자료 검증을 위해 두 가지 방식이 적용된 한강대교와 여주대교의 2007년 운영성과를 검토하고 측정된 결과분석을 통해 자동유량측정시설의 유량측정자료를 검증하였다. 측정된 유량의 검증을 위해 평 저수시 유속계 측정 및 이동 ADCP법에 의한 연속 유량측정결과와 비교하였으며, 또한 봉부자를 이용한 측정결과와의 비교를 통해 홍수시 측정결과를 검토하였다. 또한 댐방류량, 하수처리장 방류량, 각종 취수량을 이용한 물수지 분석을 통해 자동유량측정에 의해 산정된 유출량과 비교하였다. ADVM 방식이 적용된 한강대교의 조위영향에 따른 수위변화를 고려하여 한 주기에 대한 측정을 수행하여 이를 비교한 결과, 흐름이 정체되는 일부구간의 측정결과를 제외하면 대부분 상대오차가 10% 내외가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 월별 물수지 분석을 수행한 결과, 설치초기 시스템 안정화작업으로 인해 결측이 많이 발생한 $3{\sim}4$월을 제외하면 10%내외의 오차가 발생하였으며, 홍수기인 $6{\sim}7$월 사이에는 $1.9{\sim}5.5%$의 상대오차를 보여 자동유량측정시설의 측정결과가 매우 양호한 것으로 나타났다. 여주대교의 UVM 방식의 경우 측정장비의 안정화가 이루어진 5월부터 9월까지의 측정결과는 수위유량관계곡선으로 산정된 유량과 비교하였을 때 10%내외의 상대오차를 보인 것으로 나타났다. 아울러 월별 물수지 분석결과에서도 결측이 많이 발생한 5월의 23.7%의 오차를 제외하면, $5{\sim}10%$내의 오차를 보인 것으로 나타났으며 홍수기인 $6{\sim}8$월의 경우 5%이내의 오차가 발생한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.367-377
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• 2015

최근 수문관측의 측정 인력과 비용의 절감과 측정 정확도를 높이기 위해 초음파를 이용한 ADCP 유량 측정 방법의 적용이 활발하게 이루어지고 있으며 점점 그 비중이 높아지고 있다. 하지만 ADCP의 유속 및 수심 측정 정확도에 대한 자료가 부족하여 ADCP 측정 결과에 대한 신뢰도를 확신하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 직선하천에서 체계적이고 정밀한 측정을 통해 ADCP의 유속 및 수심 정확도를 분석하였다. ADCP의 유속 측정 정확도를 분석하기 위해 횡단면에 184개의 측점에서 측정한 ADV 유속 측정 결과와 ADCP의 유속 측정 결과를 비교하여 오차를 계산하였다. 그 결과 바닥을 기준으로 수심비(y/h)가 0.4~0.8 범위에서는 ADCP가 정확하게 유속을 측정하는 것으로 나타났으나, 수면 근처에서는 유속을 작게 측정하였고, 하상 근처에서는 유속을 크게 측정하여 정확도가 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 ADCP의 수심 정확도를 분석한 결과 하상추적(bottom tracking) 방식이 약 6%의 오차를 보였고, 연직 빔(vertical beam) 방식이 약 9%의 오차를 보여 식생이 활착한 자연하천의 경우 하상추적 방식이 좀 더 정확하게 수심을 측정하는 것으로 확인하였다. 그리고 고정 측정 방법과 이동 측정 방법의 차이를 검토한 결과 두 방법 모두 유사한 정확도를 나타냈다. 이와 같은 연구 결과는 향후 ADCP의 측정 불확도 평가를 위한 기초 자료로 활용한다면 ADCP를 하천에 적용함에 있어 좀 더 정확한 유속 및 수심 측정이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.535-542
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• 2017

우리나라는 갈수기와 홍수기의 유량차이가 극심하여 수자원 관리에 대한 중요성이 대두되고 있는 실정이다. 하천의 특성을 파악하기 위해 정확한 유량을 산정해야 한다. 유량을 산정하기 위해서는 유량을 구하고자 하는 하도의 단면적을 산정하고, 해당 단면에서의 유속을 측정해 연속방정식을 이용하여 유량을 산출해야 한다. 보편적으로 수위-유량관계식으로부터 유량을 산정하지만, 이 경우에는 동일한 수심 동일한 유량만을 산출할 수밖에 없다는 단점이 있다. 그래서 본 연구에서는 낙동강 교량 강창교 지점의 성서관측소의 수심과 ADVM를 이용하여 측정된 수심을 이용한 수면경사와 ADVM지점의 수심을 이용하여 유량산정식을 개발하였다. 자연하천의 흐름은 정류나 등류가 아닌 부정류 흐름이기 때문에 하상경사가 아닌 수면경사를 반영하고자 본 연구에서는 두 지점의 측정된 수심으로부터 손쉽게 유량을 산정하는 방법을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권7호
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• pp.455-465
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• 2017

2차원 유속장(flow field)은 하천흐름의 특성을 이해하기 위한 중요한 수리학적 자료 중 하나로서, 수공구조물 위치선정 및 설계, 하천에서의 이송-확산 예측, 하천의 수리학적 거동을 예측하기 위한 중요한 기본 자료로 사용된다. 지금까지 이러한 하천흐름 특성을 예측하기 위해 제한적인 현장조건과 적절한 계측방법, 계측기기의 기술적 한계로 인해 현장실험 보다는 다양한 수치모형을 이용하여 왔다. 하지만 최근에는 계측기기의 발달로 과거보다 정확하고 정밀한 현장계측이 가능하여 졌으며, 현장 계측자료의 질적이고 양적인 수요를 만족시키고 있다. 대표적으로 초음파도플러유속계(ADCPs; Acoustic Doppler Current Profilers)는 유량을 정확하게 측정하는 것으로 유명하며, 2차원 뿐만 아니라 3차원 유속장 등 자세한 유속자료를 제공한다. 하지만 이러한 측정 능력에도 불구하고, ADCP를 활용한 유속 측정은 주로 횡단면 측정을 기본으로 수행하기 때문에, 수치모형의 결과와 같이 높은 밀도의 유속장을 얻기 위해서 공간보간기법이 활용되고 있다. 하지만 만곡이 존재하는 자연하천은 하도형상에 따라 유속이 지속적으로 변화하기 때문에 일반적인 공간보간기법을 적용하기 어렵다. 즉, 자연하천의 만곡에 따른 비등방성을 고려하지 않는다면, 역거리가중법(IDW)과 크리깅(Kriging)과 같은 일반적인 공간보간기법으로는 잘못된 결과를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 만곡이 존재하는 사행하천을 대상으로 방향성을 고려하기 위한 곡선좌표계와 비등방성을 고려하기 위한 비등방적 참조범위를 적용한 공간보간기법을 개발하였다. 본 연구에서 제시한 기법을 한국건설기술연구원 하천실험센터에 존재하는 3개의 사행수로가 포함된 실규모의 실험수로를 대상으로 적용한 결과, 평균제곱근오차와 상관계수는 기존의 공간보간기법과 비교하여 각각 41.5% 감소, 40.0%가 증가하여 정확성과 상관성이 개선되었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권1호
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• pp.43-57
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• 2022

유사량 계측 기술의 발달로 초음파 도플러 유속계(ADCP)의 산란도가 부유사 농도와 관계가 있다는 특성을 이용해 부유사의 농도를 짧은 시간 간격으로 계측하여 부유사 관측의 비용과 위험 문제를 극복하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 국내에는 자동 유량 관측소에 횡방향 ADCP (H-ADCP)가 설치되어 있어 실시간으로 부유사 농도를 계측하는 기술의 적용이 가능하지만 자동 유량 관측소와 부유사 관측소의 위치가 항상 일치하지는 않아 모든 관측소에서의 모형 개발은 불가한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 H-ADCP가 설치된 유사량 관측소 9개소에 대해 부유사 농도를 계측하는 H-ADCP-SSC 관계식을 개발하고 그 결과의 적용성에 대해 고찰하였다. 그리고 부유사 관측소별로 나타나는 특징에 대해 알아보기 위해 한국 하천의 부유사 관측소 44개소의 유역면적, 부유사와 하상토의 입도분포, 유량-유사량 관계식 등의 유사특성 자료를 이용해 비지도 기계학습 기법인 가우시안 혼합 모형(GMM)으로 군집분석을 수행하였다. 군집화 결과, 유사량 관측소를 공간적으로 구분해낼 수 있었으며, 특히 하천의 본류와 지류의 유사 특징을 구분해낼 수 있었다. 결과적으로, H-ADCP-SSC 관계식과 부유사 관측소의 군집분석 결과를 종합해 H-ADCP-SSC 관계식이 개발되지 않은 자동 유량 관측소에서 관계식을 적용하는 부유사 농도를 실시간으로 계측할 수 있도록 하는 프로토콜을 제안하였다.