• 한국수자원학회논문집
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• 제55권7호
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• pp.557-563
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• 2022

수위-유량관계곡선식은 측정된 수위를 유량으로 변환하는 데 필요하며 유량측정 성과를 이용하여 개발된다. 수위-유량관계곡선식 개발에서 구간분리 위치는 수리적 특성과 하천단면 형상 등을 고려하여 결정되며 이 과정에서 개발자의 주관적인 판단이 개입되는 경우가 있다. 구간분리 위치는 수위-유량관계곡선식의 전체적인 형태를 결정할 정도로 중요하고 잘못된 구간분리는 수위-유량관계곡선식의 오류를 유발하게 되며 특히 외삽구간에서 큰 오류가 발생할 가능성이 높다. 또한 예산, 인력 등의 문제로 많지 않은 유량측정성과로 정확한 수위-유량관계곡선식을 개발하려면 하천의 단면형상 및 흐름 특성 등 수리적인 요소를 고려하여 구간을 분할해야 한다. 본 연구에서는 기존의 수위-평균유속, 수위-단면적, 수위-${\sqrt{Q}}$ 등 수리적 검토 방법을 살펴보고 이를 보완하여 구간분리 위치 결정에 있어서 주관성을 배제하고자 하였다. 구간분리 위치에 대한 적절성을 수위-유량관계곡선식 지수 (c)의 물리적인 의미를 고려하여 이를 검토하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.67-76
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• 2010

본 논문은 수위 측정 영역의 오염 상태에 적응적인 영상 기반 수위 계측 기법을 제안한다. 수위를 측정하기 위해 사용되는 목자판이 진흙, 부유물, 조명의 강한 반사에 의해 얼룩진 경우, 목자판 내부의 수평 성분 패턴이 유지되는 영역의 최종 위치와 목자판과 수면의 색상 차를 이용하여 얻어진 대략적인 수위 위치인 참조 수위와의 거리 차를 측정하여 목자판의 오염 여부를 판단하는 기법을 사용한다. 목자판이 오염되지 않은 경우에는 수평 성분이 유지되는 최종 위치의 근방 하단 영역에서 수평 성분의 분포를 분석하여 히스토그램이 가지는 최대값의 30%이상의 값을 가지는 위치를 수위로 검출하고, 목자판이 오염된 경우는 참조 수위 근방의 색상 변화의 국지적인 정점과 골을 검출한 후 그 변화가 가장 큰 위치를 수위로 검출한다. 검출된 영상 수위는 영상에 보이는 목자판의 눈금을 기준으로 생성한 맵핑 테이블을 이용하여 실제 수위로 변환된다. 제안한 방법의 적용 가능성과 일반성을 평가하기 위하여 실제 교량에 측정 시스템을 구축하고 같은 위치에 기존에 설치된 초음파 기반 측정 시스템과 그 측정치를 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.2222-2227
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• 2008

금강 본류에 위치하고 있는 공주, 금남 지점은 복잡한 하도 형상과 지점특성으로 인하여 수문관측에 어려움이 많은 지점으로 유출분석 결과가 좋지 못하기 때문에 정밀한 유량측정을 통하여 신뢰도 높은 유량값을 제시하여야 할 필요가 있는 지점이다. 본 연구에서는 2007년 금남, 공주 지점의 수문관측 자료 및 유량측정성과를 이용하여 수위-유량관계곡선식을 개발하고 기존 성과(2006년) 및 상류에 위치하고 있는 갑천, 미호천등의 지점들과 연유출률, 상 하류 유출, 평 저수시 동시유량 등의 유출특성을 검토하였다. 금남 지점의 수위자료는 2007년 1월${\sim}$9월 20일까지의 수위자료를 이용하였으며 이 기간의 순 유출률은 57.6%이고, 공주 지점의 수위자료는 2007년 수위자료를 이용하였으며 순 유출률은 58.6%로 적절한 상 하류유출률을 보이고 있다. 본 연구에서 수행한 금남, 공주 지점의 측정성과를 이용한 유출특성 분석 결과, 기존의 성과에 비하여 좋은 결과를 얻은 것으로 판단되지만, 본 연구에서 수행한 유량측정에서도 많은 문제점이 발생하였기 때문에 이런 경험과 기술들을 지속적으로 축적한다면 향후 더 정밀한 유량측정성과를 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 개발에 가장 기초가 되는 정확한 수문분석 자료의 확보를 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1885-1890
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• 2007

금강 본류에 위치하고 있는 공주 지점은 복잡한 하도 형상과 지점특성으로 인하여 수문관측에 어려움이 많은 지점으로 유출분석 결과가 좋지 못하기 때문에 정밀한 유량측정을 통하여 신뢰도 높은 유량값을 제시하여야 할 필요가 있는 지점이다. 본 연구에서는 2006년 공주 지점의 수문관측 자료 및 유량측정성과를 이용하여 수위-유량관계곡선식을 개발하고 기존 성과(2005년) 및 상류에 위치하고 있는 금남 지점과 연유출률, 상 하류 유출, 평 저수시 동시유량 등의 유출특성을 검토하였다. 산정된 순 연유출률은 2006년 수위자료를 이용하였을 경우 금회 86.2%, 기존 48.3%, 2005년 수위자료를 이용하였을 경우 금회 81.9%, 기존 52.5%로 산정되었다. 금남 지점의 연 유출률은 2006년 수위자료를 이용하였을 경우 121.4%, 2005년 수위자료를 이용하였을 경우 77.4%로 공주 지점과 같이 다소 크게 산정되었다. 또한 공주 지점 상류 측에 위치한 금남 지점과 적절한 상 하류 유량 관계가 유지되었다. 본 연구에서 수행한 공주 지점의 측정성과를 이용한 유출특성 분석 결과, 기존의 성과에 비하여 좋은 결과를 얻은 것으로 판단되지만, 본 연구에서 수행한 유량측정에서도 많은 문제점이 발생하였기 때문에 이런 경험과 기술들을 지속적으로 축적한다면 향후 더 정밀한 유량측정성과를 확보할 수 있을 것으로 판단되며, 효과적인 치수 및 이수계획의 수립 등 수자원 개발에 가장 기초가 되는 정확한 수문분석 자료의 확보를 위한 기반을 마련할 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.2135-2139
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• 2007

현재 한국농촌공사에서는 농업용수의 효율적인 관리를 위하여 물관리자동화사업을 시행하고 약 8만ha를 대상으로 418개의 수리시설을 전동화하였다. 물관리자동화사업에서의 물관리는 공급자 위주로서 이미 결정되어진 물의 양을 시기에 따라 적절하게 공급하여 주며 이를 계측하고 제어하기 위한 시설이다. 그러나 현재 실제로 물관리가 일어나는 곳을 말단포장으로서 급수물꼬의 개폐에 따라 농업용수의 공급과 단절이 이루어지고 있다. 이러한 사실에 착안하여 본 연구에서는 급수물꼬를 논의 담수심에 따라 자동으로 개폐시키는 자동물꼬, 논의 담수심과 수로의 유황상황을 체크하여 정보전달을 수행하는 수로수위측정 및 담수심 측정장치, 상기의 논과 수로의 유황정보에 의하여 논에 물을 공급하는 태양광 전동수문, 수로의 수위증감에 따라서 수로의 수압을 일정하게 형성시켜 용수공급을 원활하게 해주며 또 기존의 제수문과는 다르게 항상 수위를 일정하게 유지하면서도 하류방향으로 물을 공급해주는 무동력 자동수문을 개발하여 시스템으로서 구성하여 설치하였다. 현재 담수심 측정 및 수로수위측정장치로부터의 정보전달은 무선으로 하며 이 정보를 기초로 하여 태양광 전동수문의 모터제어부에서 판단을 하여 수문의 개폐를 지시한다. 또한 무동력 자동수문의 경우에는 부력부가 별도로 설치되어 있어서 주수부를 통하여 수로내 수위와 같은 레벨로 물이 유입되고 이를 플로트가 감지하여 수문비 후방에 설치되어 있는 밸런스 웨이트를 제어하여 수문을 개폐한다. 본 무동력 자동수문은 수위를 유지하는 설정수심을 자유로이 변경할 수 있도록 주수부를 개량하였으며 부력부에 오물유입이 되지 않도록 스크린을 주수부의 물유입장소에 설치하였다. 현재까지 시스템의 작동상황에 대한 성능은 양호하다. 다만 향후의 문제점으로서 시스템이 설치된 지역과 설치되지 않은 지역과의 용수사용량을 비교분석하는 작업으로 본 시스템의 경제적 효과 및 효율성을 증명할 필요가 있으며 본 시스템의 실용화시 시스템 사용방안에 대해서는 대규모 평야부와 저수지 지구의 물공급특성이 다르기 때문에 이를 감안한 시스템 구성을 할필요가 있다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.505-512
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• 2019

본 논문에서는 원자력발전소의 전력이 상실되는 사고가 발생하더라도 사용후핵연료 저장조의 수위를 감시할 수 있는 방법을 제시하고, 이의 성능 및 한계점을 분석하였다. 제안한 방식은 광분배기를 통과한 광신호가 저장조의 냉각수 및 공기에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 방식이다. $1{\times}8$ 광분배기를 사용하는 경우에는 저장조의 수위를 측정하는데 문제가 없을 것으로 분석되나, $1{\times}16$ 광분배기를 사용하는 경우에는 Rayleigh 역산란으로 인해 16개의 출력포트 중 15개만이 수위측정 용도로 사용이 가능하고, $1{\times}32$ 광분배기를 사용하는 경우에는 32개의 출력포트 중 25개만이 수위측정 용도로 사용이 가능한 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.420-420
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• 2022

우리나라의 기후 변화(여름철 집중호우, 동절기 가뭄 등)로 인하여 과거에 비해 하천의 식생영향은 증가하는 추세이고, 하도 내 수중식생은 성장과 소멸을 반복하며 기존 수위-유량관계에 변동성을 유발하고 있다. 수중식생은 수위가 상승하는 경우(강우, 방류량 증가 등)에 일부 소멸하여 유량이 증가하고, 수위가 유지되거나 평균기온이 상승하는 경우에는 성장으로 인하여 유량이 감소하는 경향을 가지고 있다. 본 연구에서는 하도 내 수중식생의 성장과 소멸에 따른 수위-유량관계곡선식의 변화의 영향을 분석하기 위해 금호강 제1지류 자호천에 위치한 영천시(단포교)관측소를 대상으로 '18년~'21년까지의 수중식생의 성장과 소멸, 회귀하는 기간의 유량 측정 성과를 확보하고 수중식생 모니터링 자료를 수집하여, 식생영향에 따른 수위-유량관계 변화를 분석하였다. 영천시(단포교)관측소는 수중식생영향을 지속적으로 받고 있으며 단면 통제나 하도 통제가 아닌 식생통제를 고려하여 '18년~'20년까지는 식생 활착, 성장과 소멸이 진행되는 기간의 성과를 확보하였고, '21년은 저수위구간의 식생성장에서 소멸까지 점차 회귀하는 성과를 각 기간별로 확보하고 분석을 통해서 수위-유량관계 곡선식을 개발하였다. 수중식생의 성장에 따라 평균유속이 감소하며 곡선식은 (-)전이가 발생하였고, 수중식생의 소멸이 발생한 경우 평균유속이 증가하여 곡선식은 (+)전이가 발생하였다. 영천시(단포교)관측소는 이러한 모니터링 결과와 유량측정성과를 바탕으로 총 5개의 기간분리가 발생하였으며, 각 기간별 곡선식 불확도와 편차율 검토 결과 유량측정성과와 곡선식은 정밀도 높은 정확성을 갖고 있는 것으로 분석되었다. 결과적으로 본 연구에서는 하도 내 수중식생영향에 따른 유량측정성과를 확보하였으며 확보한 유량측정성과의 분석을 통한 신뢰도 높은 수위-유량관계곡선식을 개발하였고 이를 통해 생산된 유량자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.1864-1869
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• 2007

국내 수문자료의 경우 지금까지 자료의 정확성과 관련하여 많은 지적이 있어왔다. 이와 관련하여 정부에서는 유량자료의 정확도를 높이고 전국의 수자원 정보를 파악하기 위하여 유량측정 정확도 향상을 위한 연구에 지원하였으며, 수문관측 매뉴얼을 작성하였고, 각 홍수통제소의 유량측정 과제지시어의 측정 기준 강화를 통해 유량측정의 정확도를 높이기 위해 많은 노력을 하였다. 2003년부터 2006년까지 자료를 바탕으로 유량측정 검증시스템의 적용 결과에 따른 유량측정성과, 수위-유량관계곡선 및 유량자료의 개선된 결과를 소개하고자 한다. 유량측정 검증시스템은 유량측정 기준 강화에 따른 유량측정 성과 개선 파악 및 각각 유량측정성과의 기본특성 검토, 이상치 여부 판별 및 평가 등 유량측정성과의 검증, 개선된 방법론에 따른 수위-유량관계곡선의 작성, 환산된 유량자료의 평가 및 평가 결과 개선이 필요한 경우 수위-유량관계곡선을 반복 재작성하는 과정으로 이루어진다. 또한 해당지점의 향후 유량측정시 보완 사항을 파악함으로써 장기 수문관측의 정확도를 높이는 시스템을 구축하는 것이 기본이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.77-81
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• 2019

식생전이에 따른 기간분리는 해외 및 국내 논문에서 식생영향을 받지 않는 곡선식과의 차이를 검토하고, 측정성과별 분류를 통해 곡선식을 개발하는 방법이 제시하고 있으나 적용기간 설정에 대한 구체적인 방법이 없다. 또한 상하류 비교를 통해 기간분리의 적정성을 검토할 수 있다고 명시되어 있으나 비교 관측소가 없는 경우 검토에 어려움이 있다. 본 연구는 2017년 수위-유량관계곡선식의 적용시간 결정에서 현장 식생모니터링 자료와 함께 연간 수온변화를 참고 자료로 활용하였다. 연간 수온자료를 산정하기 위해 측정된 수온과 해당 기온에 대한 상관관계식을 개발하였다. 또한 산포가 발생하는 측정성과는 생성된 연간 수온자료를 참고하여 전이여부를 판단하였다. 2018년은 2017년의 계절별 수온변화 자료 및 수집된 주요 수중식생의 생활사를 참고하여 연간 측정계획에 활용하였으며, 수위-유량관계곡선식 개발 시 동일한 방법을 사용하였다. 2017년은 가뭄으로 인해 수중식생에 의한 전이가 활발했던 기간으로 측정성과에 대해 식생영향 최고 기간과 최대 기간의 동일수위에 대해서 유량을 비교한 결과 $0.003m^3/s{\sim}1.099m^3/s$의 범위를 보였다. 유출량 비교의 경우 기간분리를 적용하지 않았을 경우 약 40.1% 과대 산정되었다. 2018년은 잦은 강우로 인해 수중식생의 이탈 및 전이 영향수위의 발생빈도가 비교적 적어 동 수위 유량을 비교한 결과 $0.19m^3/s{\sim}0.49m^3/s$의 범위를 보였다. 연 유출량을 비교한 결과, 기간분리를 고려하지 않은 경우가 약 39.6%로 과소 산정되었다. 따라서 본 연구사례를 통해 식생에 의한 기간분리가 발생하는 지점에 대해서 비교적 합리적인 측정주기 계획을 위한 확립 근거와 기간분리 적용기간에 대한 합리적인 자료로 활용 될 수 있을 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.380-380
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• 2021

수위관측소에서는 일반적으로 실시간 수위관측을 통해 연속된 수위자료가 계측이 되고 있는 반면, 하천의 유량은 실시간 측정이 어렵기 때문에 목적에 따라 시기 또는 수위별로 측정을 실시하고 있다. 이를 통해 확보한 유량자료를 이용하여 수위-유량관계곡선(Stage-Discharge relationship)을 개발하고, 이 곡선을 이용하여 연속적인 유량자료를 제시하고 있다. 자연하천의 경우 하도의 인공적 및 자연적 변화에 따라 수위-유량관계가 변화하게 된다. 특히 합류부에 위치한 관측소는 일반적인 단일 하천에서의 수위-유량관계와 다르게 배수(Backwater)가 발생한다. 이는 등류수위의 경사보다 완경사가 발생하고 단순 수위-유량 일대일 관계를 나타내는데 어려움이 있다. 따라서 수위-유량관계곡선을 이용한 유량환산에 있어 배수 발생기간은 왜곡된 유량자료를 생산하거나 유량환산 불가기간이 발생하는 문제점이 있다. 미호천의 지류인 한천에 위치한 진천군(인산리) 관측소는 하류 약 500m에서 미호천 본류와 합류하고 있다. 또한 합류점을 기준으로 본류인 미호천 상류 약 3km에 진천군(가산교) 관측소, 하류 약 2km에 진천군(오갑교) 관측소가 위치하고 있다. 따라서 호우사상의 크기에 따라 본류 배수영향으로 진천군(인산리) 관측소 중고수위에서 수위-유량관계곡선으로 산정된 유량의 크기가 과대 산정되어 진천군(가산교)와 합산한 유량이 진천군(오갑교) 관측소 유량과 상하류 역전이 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 합류부 보조수위계 설치를 통해 배수영향을 검토 할 계획이었으나 2020년 큰 호우사상으로 보조수위계가 유실되어 본류에 위치한 진천군(가산교)와 진천군(오갑교) 관측소의 연속적인 수위, 유량, 유속 등 수리학적 인자를 이용하여 에너지 방정식으로부터 합류부 수위를 산정하고 지류인 한천의 배수영향 검토를 통해 진천군(인산리) 관측소의 배수 발생기간을 검토하였다. 따라서 수위-유량관계곡선을 이용한 유량환산에 있어서 배수에 의한 왜곡된 유량 자료를 제외하였으나 배수에 의한 유량환산 불가기간은 추후 해결해야 할 과제로 남는다.