• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.232-232
• /
• 2020

하천기본계획 수립이나 생태하천 조성사업 등 다양한 하천사업에서 하천측량은 대상 하천의 지형 현황과 과거 사업이후의 변화량을 확인할 수 있는 중요한 요소이다. 국내 측량 기준인 공공측량작업규정(국토지리정보원)에서 하천 측량은 육지부에서는 횡단측량을 수부에서는 수심측량을 실시하고 수심측량은 음향측심기 사용을 원칙으로 한다. 국내 대부분의 수심측량은 단빔 음향측심기를 사용하고 있는 실정이며 일부 수심 확보 구간 또는 연구목적으로 멀티빔 음향측심기를 적용한 사례가 일부 보고된 바가 있다. 최근 수심측정이 가능한 항공수심측량(Airbone LiDAR Bathymetry) 장비 중 핵심계측기기인 Green LiDAR 센서 국산화 및 경량화에 관한 연구가 진행중이다. 이에 본 연구는 국내 하천 여건에서 개발 센서가 어느 정도의 활용성을 확보할 수 있는지를 검토하였다. 우선 환경부가 운영중인 수질자동측정망 71개 지점의 정기측정성과 중 탁도에 관한 일자료를 확보가 가능한 45개 지점을 대상으로 G-LiDAR 센서의 SD(Secchi Depth)를 기준으로 가용계측일을 산정해 보았다. 분석기간은 '12. 7.부터 '19.12.까지이며 분석기간중 SD 1.5m(1.94 NTU 추정) 기준을 만족하는 기간은 한강 2.07년, 낙동강 0.64년, 금강 2.21년, 영산강 2.71년으로 나타났다. 또한 지점별 가용기간 분석결과 분석기간인 7.33년 동안 탁도 기준이하인 운영 가능 기간은 연중 평균 80여일(2.74개월)로 나타나 제한적이나마 활용이 가능할 것으로 확인되었다. 향후 현장조사를 통해 공공측량 성과와 대상수계의 탁도 실측자료와의 연계분석을 통해 정확한 활용성 검토를 수행할 예정이다. 향후 적용 센서의 개발 성능목표를 달성한다면 하천내의 다양한 분야에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.

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

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.453-453
• /
• 2021

도시지역 비점오염원관리, 물순환 회복, 침투 및 증발산량 증가, 열섬현상 저감을 위한 주요한 방안으로 저영향개발(low impact development, LID)과 그린인프라 기법의 적용되고 있다. LID 시설은 소규모 분산형 시설로써 넓은 지역에 많고 다양한 시설들이 적용되어 시설의 개수가 많으며, 수질 및 토양 내 기성제품에 대한 센서들의 가격은 고가로 형성되어 있어 기기의 경제성 및 유지관리 등 적용하는데 제한적이다. 따라서 과거 모니터링 자료를 기반으로 오염물질들과의 상관성 분석을 통하여 계측이 어려운 항목들을 계측가능한 항목들로부터 예측 가능하며, 선정된 항목들에 대한 비용효율적인 센서를 개발하여 실시간 LID 모니터링이 가능한 비용효율적 모니터링을 개발하였다. 공주대학교 천안캠퍼스의 LID 시설들은 2013년에 조성되어 현재까지 시설이 운영되고 있으며, 5년이상의 과거 강우시 모니터링 자료들을 이용하여 오염물질 상관성 분석을 수행가능 하기에 대상지로 선정하였다. 오염물질 상관성 분석은 2013년부터 2017년도에 침투도랑에서 수행된 강우시 모니터링 자료를 활용하여 각 오염물질들의 상관성을 분석을 수행하였다. 침투도랑 내 유입되는 평균 유입수는 TSS 286.1±318.3 mg/L, BOD 22.6±39.5 mg/L, TN 8.96±5.85 mg/L, TP 1.01±1.11 mg/L로 나타났다. 겨울철에 비해 여름철에서의 오염물질의 유입농도가 높은 것으로 분석되었다. 이는 여름철 고온건조로 인한 노면 내 차량의 주행으로 인한 중금속, 폐타이어 등과 장마철 강우 시 유출된 토사로 인하여 유입수의 농도가 높은 것으로 분석되었다. 오염물질 부하량은 TSS와 COD 0.66으로 유의성이 높은 것으로 나왔으며, COD와 TSS, TP, TN 등 유의성이 높은 것으로 분석되었다. Arduino와 Raspberry PI를 활용하여 저비용 센서와 LTE 모뎀통신과 데이터 베이스 연결하여 개발된 프로그램을 통해서 무선으로 LID 시설에 대한 모니터링을 침투화분2와 식생체류지에 조성하였다. 전력공급이 어려운 식생체류지의 경우 태양열(Solar system) 시스템과 보조 전력 배터리를 조성하여 장마철이나 장기적인 악천후로 인한 전력을 생산하지 못할 경우 보조전력배터리에서 전력을 제공하여 지속적인 모니터링이 이루어지도록 설계하였다. 토양함수량, 토양온도와 Conductivity 등 3종류의 센서를 적용하였으며, 프로그램은 현재 2단계를 통한 2차수정을 통하여 프로그램을 구축하였다. 오차, 오작동, 계측값에 대한 검·보정 작업이 필요하다. 또한 대기자료의 구축을 통해 보다 토양과 LID 시설에 대한 영향분석이 필요한 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.146-146
• /
• 2020

최근 하천의 유사 중 소류사량을 계측하기 위해 사용된 기존의 물리적 소류사 샘플러를 이용한 직접계측방법은 홍수 시에 깊은 수위와 빠른 유속, 계측 절차상의 위험성 때문에 현장관측이 매우 어려운 한계를 극복하기 위해 현업에서는 소류사량을 간접적으로 추정하는 이론식에 의한 방법이 광범위하게 활용되고 있으나 이 방법 또한 추정이론식의 적용지역, 적용방법에 따라 결과가 수십배 이상 큰 차이를 나타나 실제 활용성에 대한 문제점이 있다. 이러한 기존의 소류사량 측정 방법의 문제점을 보완하기 위해 소류사량을 간접계측하는 방법이 활발히 제안되고 있다. 대표적인 방법으로 하상 이동 시 소류사의 충돌음을 음향센서로 계측하여 신호처리를 통해 소류사량을 추정하는 계측기기인 하이드로폰이 있다. 그러나 국외의 소류사량 간접계측 장치는 소류사량의 운송량이 많을 경우 음향신호 중접으로 인해 펄스 수의 감소, 감지 가능한 입경크기의 제한 등의 문제가 있다. 또한 국내의 백무평(2018)이 제안한 소류사 분석 방법인 대역통과방법(B-P Method)는 소류사량 추정에 있어서 기존의 방법과는 달리 주파수 특성을 반영하여 이전 연구들에 비하여 펄스 검출률을 향상시겼지만 이 방법은 극히 낮은 저유속과 작은 입경이라는 실험조건에서 이루어졌다는 제한사항이 있다. 따라서 본 연구는 다양한 입경과 고유속에 대하여 소류사량을 정량화할 수 있는 방법을 제시하기 위해 소류사 입경이 하이드로폰에 충돌할 때 발생하는 단독입자의 충돌음을 계측하기 위한 실외 수로실험장치를 구축하여 계측을 수행하였다. 실험은 현장에서 대표 시료로 분류된 몇 가지 입경에 대해서 유량 변화에 따른 충돌음향과 소류사량 그리고 소류사 입경크기에 따른 하이드로폰에서 인지되는 음향 특성을 계측 및 분석하였다. 연구결과 입경 크기 및 수리조건 변화에 따른 하이드로폰의 충돌음향 특성을 파악하여 단일 입경별 소류사량 추정관계식을 산출하였다. 또한 산출된 추정 관계식의 특성치와 공급 소류사량 간의 관계를 유도해 보았다. 향후 혼합입경에 대한 실험과 추정 관계식 신뢰성 검토 후 추가적으로 다양한 실험조건을 고려하여 실제 하천에 운송되는 소류사량과의 교정관계 확립을 진행한다면 국내 소류사량 데이터 수집을 위한 현장 설치까지 가능할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
• /
• 2013.11a
• /
• pp.501-504
• /
• 2013

Smart Device의 성능은 기존 Embedded System과는 비교가 무의미할 만큼 성장하였다. 하지만 실시간으로 외부의 다양한 데이터를 처리하기 위해서는 아직 Smart Device의 자원이 충분하지 않다. 이를 해소하기 위한 방안으로 신호의 처리와 관리는 풍부한 자원을 가진 서버에서 수행하고 스마트 기기는 신호 전달 및 처리 결과 수신의 제한적인 역할을 수행할 수 있는 Cloud System이 필요하며 덧붙여, 시스템을 다양한 계측 분야에서 유연하게 활용하기 위해 여러 종류의 신호들을 다양하게 처리해 줄 수 있는 Cloud Cluster와 이를 관리해줄 Platform의 구축이 이뤄져야한다. 본 연구는 그 중에서도 실시간성을 요하는 모델을 고려하여 Real Time Cloud System Platform의 구축을 위한 기반연구로서, Smart Device와 Senser 간의 Interoperability에 초점을 두고 Proto Type의 구현과 몇몇 세부 쟁점에 대한 실험 및 연구 분석 결과를 포함한다.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
• /
• v.24 no.5
• /
• pp.411-429
• /
• 2022

Instrumentations are essential in NATM tunnels, however measuring instruments are installed and applied without performance verification procedures due to insufficient research on methods, procedures, regulations, etc. to verify the reliability of the measuring instruments. In this study, domestic and foreign regulations relating to the verification and calibration of instruments were investigated and necessities for accreditation standards were proposed. In order to identify the causes of the defects, an external inspection was performed on rock bolt stressmeter and rod extensometer, which are measuring instruments with relatively complex structures. For verifying the performance of these instruments, verification devices were developed that can load step-by-step and the causes of defects were identified in measuring instruments of nine domestic manufacturers. Through the performance test, a number of measuring instruments were found to be defective. It was important to test the performance of the instruments in the state of a finished product and accordingly performance inspection methods and procedures were proposed. The results of this study are expected to help preparing related regulations for verifying instrument performance and selecting instruments in the field.

• Journal of the Institute of Convergence Signal Processing
• /
• v.8 no.3
• /
• pp.171-177
• /
• 2007

In this paper, we have designed and implemented an optical signal processor in order to use in a fiber-optic current CT for electric equipments where its properties were discussed. The fabricated optical signal processor is used to reduce a measurement current error that induced by the effects of intensity variation in the optical output signal due to losses coming from optical components or polarization variation in a PFOCS. Also, the optical signal processor was fabricated in compact/lightweight with unification of opto-electronic transducer part, analog signal process part, and real-time measurement part consisted of a level shift and ${\mu}-processor$. The experiment of optical signal processor has been performed in the range of $0{\sim}7,500A$ using the PFOCS made all fiber-optic components. As a result of experiment, the linearity error of measurement current is less than 1.7% and its average error is less than 0.3% in the range of $1,000A{\sim}7,000A$.

• Proceedings of KOSOMES biannual meeting
• /
• 2006.05a
• /
• pp.213-216
• /
• 2006

In this paper a development of shaft power measuring system for a small vessel is discussed. It is important that the exact power measurement of marine engine which is used for ship's propulsion since the engine power is related to ship's usage and its shaft design. Two gearwheel and magnetic sensors are adopted to measure torsional angle on the shaft. High resolution encoder is also applied to compensate the output signal from gearwheel. The calculation of shaft power is executed using measured signal and angular velocity of rotating machine and the result is plotted on the monitoring screen.

• Journal of Biomedical Engineering Research
• /
• v.24 no.6 s.81
• /
• pp.501-507
• /
• 2003

Medical devices for helping the rehabilitation of the patients such as orthoses and prostheses should be designed to be strong enough. For the strength design, operational load should be identified first. Furthermore. medical devices are susceptible to dynamic load or shock frequently due to its characteristics. These type of the load may be identified by installing the sensors directly. However, it can modify the natural properties of the structures. Therefore, operational load should be identified indirectly from the system characteristics and responses such as vibrations. In this paper, the basic formulation of the indirect load identification is reviewed and the problems of conventional approach are checked. Then, the new approach based upon the principal component analysis is proposed and the validity of the proposed method is demonstrated using experiments.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.18-32
• /
• 1990

Deeping on purpose, SAW device may have to function while immersed in a liquid. Those who are familiar with SAW devices would anticipate difficulty since the propagating surface waves will tend to radiate energy into the liquid and hence suffer attenuation. Thus, to design an immerable SAW device, more attention and full information about the wave properites is required to overcome the attenuation and get the highest SAW generation eficiency. Though numerical simulation, the optimal geometry of underwater SAW devices, such as optimal piezoelectric crystal cut, SAW propagation direction and nondimensional wave number(ka) is determined to get the maximum SAW excitation efficiency, the minimum attenuation in propagation and pure mode propagation for all the modes of surface wave propagation. The design technique can be appliedto an arbitrary combination of a piezoelectric layer, a substrate and a liquid medium. In this paper, PZT and PVDF layers and a steel substrate are use for the solid medium. The technique can be easily employed for the design of underwater sensors and actuators for the applications, such as sonar marine antifouling, industrial and medical uses.