• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.218-218
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• 2016

차량용 강우 센서는 강우측정이 어려운 지역의 강수량 측정이 가능하고, 실시간으로 강우정보를 생성해 내기 때문에 차세대 강우측정기로써 전망이 기대된다. 차량용 강우 센서는 일반적인 강우관측기와 달리 물 입자가 커질수록 빛의 산란이 크게 일어나는 현상을 이용한다. 산란이 크게 일어나면 강우 센서에 입력되는 값이 줄고 이는 강수가 높다는 것을 의미한다. 강우가 발생하면 자동차 전면 유리창에 부착된 강우 센서가 감지하는 우적량을 강우량으로 환산하는 방법을 통해 강우량을 산정한다. 강우가 쌓이고 나서 나중에 그 값을 측정하는 것이 아니라 즉시 그 값을 계산하여 강우량을 산출해야하기 때문에 단계가 복잡하다. 수식이 복잡할수록 오차가 발생할 확률도 크고 처리 속도도 느려지기 때문에 W-S-R 관계식을 이용하여 복잡한 수식을 간단하게 정리할 필요가 있다. AWS 기상관측소와의 비교 분석을 위해 차량에 우량계를 장착하였으며 W-S-R 관계식을 통하여 상관관계 분석하여 회귀식을 도출 한다. W-S-R 관계식이라 함은 와이퍼의 속도관계(W), 강우센서(S), 실제 강우(R)을 의미한다. 여기서 와이퍼의 속도관계는 와이퍼의 한 번 이동 했을 시 실제 강우는 실내강우발생 장비를 제작하여 10~80mm의 강우를 발생시키고 그 값은 우량계로 관측한다. 본 연구에서는 물 입자의 산란과 차량용 강우 센서 간의 관계식 도출과 W-S-R 관계식을 이용하여 실제 강우 정보와의 상관관계를 위한 분석을 통한 회귀식 개발을 목표로 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.178-178
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• 2018

차량용 강우센서는 강우에 따라 와이퍼의 동작 속도를 제어하기 위해 만들어졌다. 따라서 강수의 크고 적음을 대략적으로 판단하여 와이퍼의 속도단계를 결정하기 위한 장치이다. 차량용 강우 센서는 동작원리는 송수신되는 광신호에 기반한다. 일반적인 강우관측기와 달리 물 입자가 커질수록 빛의 산란이 크게 일어나는 현상을 이용한다. 산란이 크게 일어나면 강우 센서에 수광부의 광신호 값이 줄고 이는 강수가 높다는 것을 의미한다. 따라서 센서의 감지신호(Signal)와 실제강우(R)과의 관계를 이용하여 강우량으로 환산할 수 있는 R-S관계식을 개발하였다. 센서의 감지 신호(Signal)를 강우량으로 환산하기 위하여 실내 강우발생 실험 장치를 이용하여 일정 강우(R)를 증가시키고 그때 발생된 센서 감지량(S)의 관계를 수치적으로 분석하여 상관식을 만들었으며 실제 AWS, 자기우량계와 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.27-27
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• 2018

최근 국지적인 집중 호우에 따른 홍수 피해와 도로에 홍수가 발생하고 있다. 또한, 기존의 도로위 강우관측 방식은 인근 강우관측소에서 관측된 강우량을 활용하며 지상 관측소 또는 AWS기상관측소의 관측 네트워크와 근접한 거리에서 강우량 편차가 크고 원하는 위치에서의 강우량과 다르며 인근관측소와의 거리가 멀어질수록 강우량의 정확도는 감소하게 된다. 국지적인 집중호우로 인한 도로위의 홍수에 따른 피해를 줄이기 위해서는 현재 운영 중인 관측망 외에 보다 상세화된 위치에서 강우량을 관측하고 이에 따라 실시간으로 강우정보를 수집하는 것이 필요하다. 따라서, 원하는 위치에서의 보다 정확한 강우량 값을 관측하기 위해서는 고해상도의 강우 관측망을 형성할 필요가 있다. 차량용 강우센서는 관측시 차량을 사용하기 때문에 고밀도 강우 관측 망을 형성하기 용이하다. 하지만 기존 강우량계와 달리 차량용 강우센서는 빛의 양을 이용하여 강우량을 변환시켜 측정되기 때문에 정확한 강우보정기술의 개발하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 차량용 강우센서를 활용하여 정확도 높은 강우량 관측을 위한 관계식을 개발했습니다. 관계식은 실내실제 관측되는 차량용 강우센서 정보 값에 적용하여 강우량을 생산하고 실제 강우관측 값과 비교 검실험을 통해 도출한 후 강우 관측장비 인근에서 실제 주행실험을 통해 강우관측소에서 관측된 강우량 값과 비교 및 검증을 수행하였습니다. 차량용 강우센서 정보 수집을 위해 데이터 스키마를 표준화하여 실시간으로 수집체계를 구축하였고 이는 보다 여러 위치에 있는 많은 차량에서 재해 관리를 위해 도로기상정보를 수집하고 활용할 수 있을 것입니다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.137-137
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• 2020

국지성 집중호우의 증가로 인하여 각종 수재해 역시 증가하고 있으며 수재해 피해를 막기 위해서는 강우량 정보는 매우 중요한 요소이다. 이러한 강우량의 관측은 물론 미계측 지역의 강우량 추정을 위한 면적강우량 산정은 매우 중요하며 이에 관한 연구가 활발하게 수행되고 있다. 차량용 레인센서는 강우측정이 어려운 미계측 지역의 강수량 측정이 가능하고, 실시간으로 강우정보를 생성이 가능한 강우관측 방법이다. 차량용 강우센서는 일반적인 강우관측기와 달리 물 입자가 커질수록 빛의 산란이 크게 일어나는 현상을 이용한다. 산란이 크게 일어나면 강우 센서에 입력되는 값이 줄고 이는 강수가 높다는 것을 의미하고 이러한 관계를 이용하여 강원대학교 S-R 관계식을 통해 강우량을 관측할 수 있다. 본 연구에서는 강원도 삼척시를 대상지역으로 선정하였고 삼척 레이다 정보와 인근 지상관측소 6개 정보를 이용하여 강우보정을 수행하고 차량용 레인센서 강우관측 위치는 삼척시가지 내에서 강우를 관측하였다. 보정된 강우장과 레인센서 강우자료와 삼척관측소를 제외한 5개 지상관측소 강우정보를 합성하여 면적강우량을 산정하였고 검증을 위하여 삼척관측소 강우량과 면적강우의 해당격자의 강우량 값을 비교하여 검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.429-429
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• 2019

최근 들어 이상기후 등 다양한 환경적 요인으로 인해 국지적이고 집중적인 호우가 빈발하고 있으며 도로상의 교통체증과 도로재해가 사회적으로 큰 문제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 실시간, 단기간 이동성 강우정보 기술과 도로 기상정보를 활용할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구는 차량의 AW(AutoWiping) 기능을 위해 장착된 강우센서를 이용하여 강우정보를 생산하는 기술을 개발하고자 하였다. 강우센서는 총 4개의 채널로 이루어져있고, 초당 250개의 광신호 데이터를 수집하며, 1시간이면 약 360만 개의 데이터가 생산되게 된다. 5단계의 인공강우를 재현하여 실내 인공강우실험을 실시하고 이를 통해 강우센서 데이터와 강우량과의 상관성을 W-S-R관계식으로 정의하였다. 실내실험데이터와 비교하여 외부환경 및 데이터 생성조건이 다른 실외 데이터의 누적값을 계산하기 위해 Threshold Map 방식을 개발하였다. 강우센서에서 생산되는 대량의 데이터를 이용하여 실시간으로 정확한 강우정보를 생산하기 위해 빅 데이터 처리기법을 사용하여 계산된 실내 데이터의 Threshold를 강우강도 및 채널에 따라 평균값을 계산하고 $4{\times}5$ Threshold Map(4 = 채널, 5 = 강우정보 사상)을 생성하였고 강우센서 기반의 강우정보 생산에 적합한 빅데이터 처리기법을 선정하기 위하여 빅데이터 처리기법 중 Gradient Descent와 Optima Rainfall Intensity을 적용하여 분석하고 결과를 지상 관측강우와 비교검증을 하였다. 이 결과 Optima Rainfall Intensity의 적합도를 검증하였고 실시간으로 관측한 8개 강우사상을 대상으로 강우센서 강우를 생산하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.38 no.6
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• pp.783-791
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• 2018

The biased estimation of low density rainfall network and radar rainfall has limited application to extreme rainfall in a small area. To improve this, more rainfall information needs to be produced. In this study, we analyzed the applicability of the vehicle rainfall sensor developed and used recently. The developed rainfall sensor was attached to the vehicle to observe the rainfall according to the movement of the vehicle. The analytical method used time series and average rainfall values for observations of rainfall sensors and nearby rainfall stations. The results show that the trend of observed values according to rainfall events shows a certain pattern. It is analyzed that it is caused by various causes such as the difference between the observation position of the rainfall sensor and the nearby rainfall station, the moving speed of the vehicle, and the rainfall observation method. This result shows the possibility of rainfall observation using a rainfall sensor for a vehicle, and it is possible to observe rainfall more precisely through experiments and improvement of rainfall sensors in various conditions in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.172-172
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• 2017

본 연구는 차량의 AW(AutoWiping) 기능을 위해 장착된 강우센서를 이용하여 강우정보를 생산하는 기술을 개발하고자 하였다. AW(AutoWiping) 기능이란 차량 앞창(Windshield)에 빗방울이 맺히게 되면 광신호의 산란으로 인해 수광부에 들어오는 감소되는 광신호의 정도에 따라 차량 와이퍼의 속도를 결정해 주는 기능이다. 빗방울이 많이 맺힐수록 광신호는 감소되며 와이퍼는 더 빠른 속도로 작동을 하게 된다. 여기서 강우센서가 강우량이 많으면 감소된 광신호 데이터를 표출하는 현상을 이용하여 강우정보를 생산한다. 강우센서는 총 8개의 채널로 이루어져있고, 초당 250개의 광신호 데이터를 수집하며, 10분이면 약 120만 개의 데이터가 생산되게 된다. 이 대량의 데이터에서 정확한 강우량을 산출하기 위해 강우센서의 초기값과 와이퍼 이동시 발생하는 순간 이상치를 제거해야 한다. 하지만 일일이 수백만 개 이상의 데이터에서 모든 이상치를 제거하는 작업은 불가능하다. 따라서 이상치를 포함한 회귀 분석 방법을 연구하였고, 인공강우 발생기를 이용하여 광신호를 강우량으로 환산하는 2가지 회귀식이 유도되었다. 이들은 각각 이상치를 모두 포함시켜 독립변수(광신호)에 따라 종속변수(강우량)의 값이 변화하는 관계를 나타내는 선형회귀분석(model 1), 임계치를 정하여 일정 이상치가 제거된 신호만 통과시키는 대역통과 필터링 분석(model 2)으로 유도된 회귀식을 실강우에 회귀식을 적용하여 정확도를 분석하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.1
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• pp.29-35
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• 2017

A vehicle rainfall sensor is made to control the operating speed of wipers depending on rainfall. Therefore this is the apparatus to determine the velocity phase of the wipers roughly based on the amount of rainfall. However, the technology which can judge the size of rainfall amount besides determining speed level of the wipers is developing according to the development of the function of rainfall sensor due to the development of technology. In this study, a rainfall measurement by using light scattering by precipitation particles was used. This measurement is to use light signal reflection from front glass and the bigger particle is the less detection of light by light scattering. The detection area of the rainfall sensor and detection channel were extended sizes to increase the accuracy of the rainfall. Also the W-S-R relational expression was developed by using a relationship between the specific precipitation (R) and the amount of sensor detection (S) when there is speed change of the wipers (W) and an indoor rainfall apparatus was used to convert sensing signal to rainfall. The signal system of vehicle rainfall sensor can be converted to the actual rainfall amount by using this formula and if this is provided to users then the vehicle observation network can produce higher-resolution than actual observation network can be produced.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.38 no.2
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• pp.227-235
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• 2018

In this study, we developed a relational formula for observing high - resolution rainfall using vehicle rain sensor. The vehicle rain sensor consists of eight channels. Each channel generates a sensor signal by detecting the amount of rainfall on the windshield of the vehicle when rainfall occurs. The higher the rainfall, the lower the sensor signal is. Using these characteristics of the sensor signal generated by the rain sensor, we developed a relational expression. In order to generate specific rainfall, an artificial rainfall generator was constructed and the change of the sensor signal according to the variation of the rainfall amount in the artificial rainfall generator was analyzed. Among them, the optimal sensor channel which reflects various rainfall amounts through the sensitivity analysis was selected. The sensor signal was generated in 5 minutes using the selected channel and the representative values of the generated 5 - minute sensor signals were set as the average, 25th, 50th, and 75th quartiles. The calculated rainfall values were applied to the actual rainfall data using the constructed relational equation and the calculated rainfall amount was compared with the rainfall values observed at the rainfall station. Although the reliability of the relational expression was somewhat lower than that of the data of the verification result data, it was judged that the experimental data of the residual range was insufficient. The rainfall value was calculated by applying the developed relation to the actual rainfall, and compared with the rainfall value generated by the ground rainfall observation instrument observed at the same time to verify the reliability. As a result, the rain sensor showed a fine rainfall of less than 0.5 mm And the average observation error was 0.36mm.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.209-209
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• 2023

본 연구에서는 강우 시 발생하는 음향 및 진동 신호를 기반으로 강우강도를 산정하기 위한 방법론을 제안하였다. 먼저, Raspberry Pi, 콘덴서 마이크 및 가속도 센서로 구성된 관측 기기로부터 실제 비가 내리는 환경에서의 음향 및 진동 신호를 수집하였다. 가속도 센서로부터 계측된 진동 신호를 활용하여 강우 유무에 대한 이진 분류를 수행하고, 강우가 발생한 것으로 판단된 기간에 해당하는 음향 신호에 Short-Time Fourier Transform 기술을 적용하여 주파수 영역에서 나타나는 magnitude의 평균과 표준 편차, 최고 주파수 등의 특징을 기반으로 강우강도를 산정하였다. 이를 위해 앙상블 기반의 머신러닝 학습 모델인 XGBoost 알고리즘을 사용하였으며, 광학 우적계를 통해 관측한 강우강도와 산정 결과를 비교·평가하였다. 강우강도 산정 과정에서 사용된 음향 신호의 길이를 1초, 10초, 1분으로 구분하였으며, 무강우 기간 내 음향 정보로부터 배경 음향에 의한 노이즈를 제거하고자 하였다. 최종적으로 강우 유무 이진 분류 과정의 선행 여부, 음향 신호의 길이 및 노이즈 제거 방법에 따른 강우강도 산정 결과들에 대한 성능 비교를 통해 본 연구에서 제안하고자 하는 방법론의 실효성을 평가하였다.