• 물과 미래
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• 제28권6호
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• pp.183-191
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• 1995

하천의 홍수유속을 측정하기 위하여, 전자파를 이용한 물 표면 유속 측정체계를 개발하였다. 현재의 개발단계는 실험용 유속측정체계 수준이다. 전자파 표면유속계는 초고주파(micro-wave) 전자파의 도플러 효과를 이용한다. 이는 전자파의 발진과 안테나를 통한 반사파 수신, 차주파수 신호의 추출로 이루어지는 RF부분과, 차주파수 신호의 A/D변환 및 고속 후리에 변환 등으로 이루어지는 신호처리부로 구성된다. 구성된 유속측정 체계로 교량 아래 유속, 대청 조정지댐 방수로 등에서 측정 실험하였고 선박해양공학 연구센터의 선박 실험용 선형수조에서 검증 실험을 수행하였다. 검증결과 A/D 변환기 제작오류에서 발생된 4% 오차 이외에 측정환경의 문제에서 비롯된 몇 %의 오차가 혼재되어 있음이 분석되었다. 그러나 0.5~3.5 m/s 유속을 측정한 결과, 기준속도와 측정속도간 선형성이 우수하고 홍수 유속 측정에 매우 유용한 장비임이 입증되었다. 향후 소형화, 경량화를 수행하고 바람, 물 표면의 불규칙 유동에 의한 영향을 분석하여 신호처리 방안을 마련하는 재제작 (re-engineering) 과정이 요구된다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권5호
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• pp.581-589
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• 2013

Surface Image Velocimetry(SIV) is an instrument to measure water surface velocity by using image processing techniques. Since SIV is a non-contact type measurement method, it is very effective and useful to measure water surface velocity for steep mountainous streams, such as streams in Jeju island. In the present study, a surface imaging velocimetry system was used to calculate the flow rate for flood event due to a typhoon. At the same time, two types of electromagnetic surface velocimetries (electromagnetic surface current meter and Kalesto) were used to observe flow velocities and compare the accuracies of each instrument. The comparison showed that for velocity distributions root mean square error(RMSE) was 0.33 and R-squared was 0.72. For discharge measurements, root mean square error(RMSE) reached 6.04 and R-squared did 0.92. It means that surface image velocimetry could be used as an alternative method for electromagnetic surface velocimetries in measuring flood discharge.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1071-1079
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• 2020

하천수의 통합적인 물관리를 위해서는 농업용수의 목적으로 취수되는 하천수량과 같은 기초자료의 확보가 필수적이다. 취입보를 통해 취수되는 하천수는 농업용수로를 통해 도수되는데, 계측지점의 특성에 맞는 취수량 계측방법이 필요하다. 본 연구에서는 만경강 유역 어우보의 농업용수로 도플러 효과를 이용해 표면유속을 산정하는 전자파 표면유속계를 적용하였는데, 주로 홍수기와 같이 고유량 상황에서 사용되고 있다. 저유량이나 고풍속에서는 표면유속이 단면 전체의 평균유속을 대변하기 어렵기 때문에 연중 지속적인 활용도가 낮다고 평가받고 있어, 농업용수로에서 전자파 표면유속계를 이용한 계측이 적합한지에 대한 검증이 필요한 상황이다. 전자파 표면유속계로 계측한 자료를 실측 유량자료와의 비교를 통해 농업용수로에서의 취수량 자료를 산정하였다. 농업용수로에서 최저유속 약 0.3 m/s, 최저유량 약 1.0 m3/s 이상시 전자파 표면유속계를 이용해 산정되는 일단위 유량은 기준유량 대비 경향성과 정확도가 높은 편인 것으로 확인되었고, 특히, 고유량일때 정확도가 높은 것으로 나타났다. 저유량에서는 양적인 측면에서는 유효한 결과를 얻을 수 있으나, 자료의 경향성이 불안정한 것으로 미루어 저유량시 표면유속으로 단면의 평균유속으로 산정하는 것에는 후속적인 연구가 필요할 것으로 판단한다. 본 연구를 통해 일정 유속 이상의 인공수로에서는 전자파 표면유속계를 통해 취수량을 산정하는 것이 적정한 것으로 사료되어 하천수 사용량 계측의 방안으로서 널리 보급되길 기대한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제30권6호
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• pp.671-678
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• 1997

전자파를 이용한 하천수 표면 유속계를 하천 유량 측정에 사용하여 실용성과 문제점을 분석하였다. 표면 유속계의 평가는 선박 실험용 선형수조를 이용하여 수행하였다. 그 결고, 수직각을 20$^{\circ}$, 35$^{\circ}$, 45$^{\circ}$로 하였을 때 유속측정 평균값의 오차는 5.5% 이하였다. '95년 8월 26일 8~10시 사이에는, 남한강 여주대교 지점에서 홍수 유속을 측정하였다. 500m 길이의 교량에 대하여 23개 지점에서 측정한 결과, 표면 유속값은 약 2~4m/s였다. 수심평균 유속 환산계수를 0.85로 하고, 유량을 환산한 결과는 약 10,500 ㎥/s였다. 환산유량값은 수위-유량식이나 부정류 계산에 의한 값과 $\pm$2% 이내의 편차를 보였다. 자료 사용 간격을 40m 또는 60m로 변경하여 유량을 환산하여도 별다른 차이가 없었다. 평상시의 유량측정은 '96년 하반기에 대청교 지점에서 수행하였다. 대청댐의 방류량을 기지값으로 하여 수심평균 유속 환산계수를 추정한 결과 0.83~0.87의 범위에 있었다. 계기 자체의 미세오차와 바람의 영향은 계속 연구되어야 하지만, 하천의 홍수 유량측정에 표면유속계를 사용하는 것은 간편하고 실용적인 대안이 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권2호
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• pp.155-161
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• 2004

본 연구에서는 LSPIV기법의 효율성과 적용성을 검증하기 위해 유속검정용 전동기계를 이용한 검증실험을 통하여 LSPIV기법을 검증하였다. 검증을 실시한 후에 LSPIV기법을 실제하천에 적용하였다 대상하천으로는 경안천의 지류인 능원천과 곤지암천을 선택하였으며, 3차원 유속계 및 기존의 표면유속 측정에 사용해 왔던 전자파 표면유속계의 측정결과와 비교하였다. 본 연구를 통해 나타난 결과를 살펴보면 검증실험에 사용된 전동차의 결과값과 비교했을 때 LSPIV기법의 측정값은 5％이내의 오차로 잘 일치하는 경향을 나타냈으며, 실제하천에 적용하여 기존의 측정장치와 비교하였을 때에도 최대 8％ 이내의 오차로 잘 일치하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 1995년도 학술발표회 논문집
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• pp.73-78
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• 1995

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권11호
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• pp.903-913
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• 2021

홍수기 하천에서 유량측정은 예산, 인력, 안전 및 측정 시 편의성 등의 이유로 측정에 제한이 많다. 특히, 태풍 등으로 인한 호우사상 발생 시 위와 같은 문제로 홍수량 측정에 어려움이 따른다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 본 연구에서는 드론(Drone)과 전자파표면유속계(Surface velocity doppler radar)의 기능을 조합하여 최소 인력으로 짧은 시간에 간편하고, 안전하게 홍수기에 하천유량을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 기존 드론을 이용한 유량측정 연구에서 도출된 바람, 강우 등 기상 요인에 의한 드론의 기계적인 한계를 극복하기 위해 본 연구에서는 IP56 등급의 방진·방수 성능, 최대 36 km/h의 풍속에서 안정적인 비행능력과 최대 10 kg을 탑재할 수 있는 드론을 개발하였다. 또한 전자파표면유속계 측정에 있어서 주요 제약 요소인 진동을 제거하기 위해 드론과 전자파표면유속계를 결합하는 댐퍼플레이트를 개발하였다. 이들 비행장비와 유속계를 결합시킨 유속계 DSVM (Dron and Surface Veloctity Meter using doppler radar)을 제작하였으며, 봉황천(금강 제1지류)에 위치한 금산군(황풍교)지점에서 DSVM을 운용하여 홍수량을 측정한 결과 ±3.5%의 오차가 발생하였다. 또한 측정된 표면유속으로부터 평균유속을 산정할 때 정확도 향상을 위해 ADCP를 이용하여 동시 측정하고, 평균유속을 비교하여 평균유속환산계수(0.92)를 산정하였다. 본 연구에서는 드론과 전자파표면유속계를 결합해 측정한 유량과 ADCP 및 봉부자를 이용해 측정한 유량을 비교하고, DSVM의 적용 및 활용 가능성을 확인하였다.

• 생태와환경
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• 제47권3호
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• pp.225-231
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• 2014

본 연구는 홍수기 유량측정의 어려움을 극복하고자 물과 비접촉식으로 유속을 측정하여 유량을 산정하는 전자파표면유속계(microwave water surface current meter, MWSCM)의 성능개선 제품인 범용 MWSCM에 대하여 소개하고자 하였다. 기존에 사용 중인 MWSCM은 홍수용으로써 연중 활용도가 낮아 이것의 이용성을 높이고자 성능을 개선하였다. 유속측정 범위를 확장하여 평 갈수기에도 하천 유량측정이 가능하게 하였다. 즉 기존 홍수용 MWSCM의 유속측정 범위가 $0.5{\sim}10.0ms^{-1}$이었던 반면, 금번에 개발된 범용 MWSCM은 $0.03{\sim}20.0ms^{-1}$로 홍수기 및 평수기 측정이 가능하도록 성능을 개선하였다. 이를 위해서 사용주파수의 변경($10GHz{\rightarrow}24GHz$), 안테나 및 송수신부 회로가 새롭게 설계 제작되었다. 이와 더불어 기존 홍수용 MWSCM 사용자들의 개선요구사항-기기 경량화, 유속 안정화, 자체점검기능, 저전력, 방수 및 방습-을 파악하여 반영함으로써 현장에서 유량을 측정하기에 용이한 기기로 개발하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권2호
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• pp.169-179
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• 2000

이 연구에서는 1995년부터 1997년까지 금강수계 강경지점에서 유속계로 측정한 유속자료를 분석하여 자연하천의 연직방향 유속분포특성을 규명하였다. 또한, 현장유속 측정조건이 불량하여 다점법으로 유속분포를 측정하기 곤란한 경우, 간단하게 표면유속만을 측정하여 상대깊이별 유속을 추정할 수 있는 연직 유속분포식을 유도하였다. 2차 포물선의 유속분포식은 통계적으로 매우 안정적이고, 표면유속과 바닥유속 등과 고도의 유의성을 보였다. 2차 포물선식의 상수 및 계수와 표면유속과의 상관관계를 구하였으며, 실측 검정자료에 적용한 결과, 유속분포특성을 잘 반영하는 것을 확인할 수 있었다. 연직 유속분포식으로 추정된 유속은 실제수심을 적용하여 평균유속과 유량을 결정할 수 있으며, 이는 또한 하천의 오염물질이동 등 수질해석에 적용할 수 있을 것이다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.15-32
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• 2023

홍수 유량측정은 직접 하천에 접촉하는 방식의 경우 측정인력의 안전 문제와 다수의 인력이 필요한 점 등 어려운 점이 많다. 최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 현장에서 측정이 간편하고, 수면에 접촉하지 않는 비접촉방식의 전자파표면유속계 활용이 증가하고 있으나 돌발적이고 급변하는 현장 여건의 적용에 있어 어려움이 있다. 따라서, 홍수 상황에서 표면유속을 이용한 유량산정방법은 이론적이고, 경제적인 접근이 필요하다. 본 연구에서는 전자파표면유속계 측정자료와 수위-유량관계곡선식 자료를 수집하여 표면유속을 이용한 지표유속법과 유속분포법을 적용 및 분석하였다. 전반적으로 동수반경 3 m 이상 또는 평균유속 2 ㎧ 이상에서는 모든 방법이 측정유량 및 환산유량과 유사한 결과로 분석되었다. 그리고 대상지점 중 수위-유량관계곡선식 고수위 범위에서 최대유속 발생 위치 구간의 최대 표면유속을 이용하여 지표유속법과 유속분포법으로 유량을 산정하였고, 환산유량과의 평균 상대오차가 모두 10% 이내로 비교적 일치하였다. 홍수시 한 개의 최대 표면유속 측정과 지표유속법 및 유속분포법을 이용한 유량산정방법은 고수위 외삽 개발에 적용할 경우 외삽추정 구간에 대한 신뢰도를 제고할 수 있을 것으로 판단되었다. 따라서, 본 연구결과를 토대로 한 표면유속을 이용한 유량산정방법은 신속하고 효율적인 홍수 유량측정 방안이 될 것으로 기대된다.