• 센서학회지
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• 제1권1호
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• pp.35-41
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• 1992

기체와 액체의 유숙을 측정하기 위한 반도체 기술을 이용한 소형의 정온도형 유속센서가 제작되었다. 유속센서는 유속에 영향을 받는 대류 열전달만을 검출하도록 설계되었고, 다른 종류의 열전달과 간섭효과는 기준센서의 사용으로 상쇄되도록 하였다. 원리는 유동에 의한 센서 양단전류의 변화로 유속을 측정하는 것이다. 이 유속센서의 실험은 수돗물로 가는 관(지름 8mm)을 사용하여 수행되었다. 그 결과 센서의 소비전력과 유속의 제곱근 사이의 관계는 유속이 0-200cm/sec 범위에서 거의 선형으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.851-854
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• 2007

기존 보를 활용하여 유량측정에 이용하는 방법은 보의 통제 특성을 이용한 것이다. 유량과 수위를 병행 측정하여 얻은 자료를 활용해 수위-유량관계를 개발하는 것이다. 이 방법은 간단하면서도 정확도가 높은 방법이다. 수위-유량관계가 개발되면 별도의 측정을 수행할 필요 없이 수위계 측정값으로 유량이 계산되기 때문이다. 물론 주기적인 수위-유량관계 검증은 반드시 필요하다. 이런 수위-유량관계를 이용한 기존 보 활용은 매우 유용한 방법 중 하나이다. 하지만 이런 기존 보를 활용해 유량을 계산하는 방법은 몇 가지 단점을 포함한다. 첫째, 통제 특성을 이용하는 모든 측정 구조물은 측정한계 조건이 있다. 즉, 보 마루에 한계류가 발생하지 않는 수위 이상으로 높아지면 보의 통제 특성이 소멸되고 수위-유량관계나 유량공식은 의미가 없어진다. 둘째, 유량측정 구조물의 가장 큰 문제점 중 하나가 토사퇴적이다. 특히 기존 보의 경우 토사가 퇴적되면 보 상류의 저류용량이 줄어 보의 통제 기능을 상실하게 된다. 이런 문제점들을 해결하기 위해 보마루를 높인다거나 정기적인 준설을 하는 방법이 있다. 장기적인 변화에 대응하는 것이지만 이런 조치는 임시방편일 뿐이다. 이런 문제를 해결하기 위해 연구하게 된 방법이 보마루에서 직접 유속측정을 하는 것이다. 그리하면 통제특성을 이용한 수위-유량관계가 필요 없게 된다. 이때 보마루에서 직접 유속측정을 하기 위해서 유속측정 센서를 이용한다. 유속측정센서는 도플러방식을 이용한 초음파 유속센서로써 uplooking 방식으로 보마루에 고정시켜 이용한다. 이런 센서는 관수로에서 유량을 측정하기 위해 많이 사용되고 있다. 본 연구를 위해 초음파 센서를 이용해 실험 수로에서 유속측정과 유량환산 결과를 비교해 보았고 실제 시험하천에서도 설치하여 적용해 보았다. 보마루라는 안정된 단면을 이용하여 유속을 직접 측정하는 방법은 앞서 언급했던 수위-유량관계를 이용한 기존 보 활용법상 단점도 극복할 수 있다. 즉 통제 특성과는 관계없이 측정할 수 있는 수심 범위에만 들어가게 되면 항상 측정이 가능하고 상류의 토사퇴적에도 영향을 전혀 받지 않는다. 설치한 후 센서가 파손되지 않고 관리만 잘 된다면 유량측정시 편리하고 정확하게 결과를 얻을 것으로 판단된다.

• 전기의세계
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• 제41권2호
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• pp.31-39
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• 1992

고도의 시스템 기술이 요구되는 현대 산업사회에서 자동제어 기술의 핵이 되는 센서기술의 발전없이는 균형잡힌 산업성장이 이루어질 수 없으며 기술선진국으로의 도약도 기대할 수 없다. 우리나라에서는 다른 분야에 비해 센서기술은 많이 낙후되어 있으며 특히 유속센서에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 그런데, 유속 및 유량 측정은 산업 계측중에서 중요한 분야중의 하나이며 최근에는 에너지 절약 기술이나 각종 첨단 기술에서의 수요가 급격히 증가하고 있다. 그리고 유속 및 유량의 정확한 측정은 에너지 절약의 측면에서도 중요하다.

• 센서학회지
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• 제3권3호
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• pp.3-8
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• 1994

정온발열 특성을 갖는 PTC 써어미스터를 사용하여 유속센서를 제조하였다. $(Ba_{0.7}Sr_{0.3})TiO_{3}$ 분말을 사용하여 PTC 써어미스터를 제조한 후, 유속에 따른 저항률의 변화를 조사하였다. 유속이 0 cm/s에서 5 cm/s로 변할 경우 저항률은 4.45 $k{\Omega}{\cdot}cm$에서 3.95 $k{\Omega}{\cdot}cm$로 변하였다. 유속이 1 cm/s와 5 cm/s일 경우 PTC 써어미스터의 감도는 -204 (${\Omega}{\cdot}cm$)/(cm/s)와 -24 (${\Omega}{\cdot}cm$)/(cm/s)로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권10호
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• pp.629-636
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• 2016

미세 회로 기판 제조에 적용되는 습식공정 중 도금조에서 미세 기판의 정밀한 가공을 위해 산성용액 반응조 내부의 유동특성을 관찰하는 것이 중요하다. 하지만, 상용 유속계 중 내산성을 갖춘 센서가 거의 없어 측정이 매우 어렵다. 본 연구에서는 내산성을 갖는 압저항 센서에 신호처리 기술을 적용하여 유속을 측정할 수 있는 센서를 개발하였다. 상용유속계 수준의 유속데이터 획득을 위해서는 높은 임피던스를 갖는 압저항 센서에 증폭회로 및 저역통과필터를 부착하였으며, 이 때 사용되는 신호처리회로의 출력과 상용유속계의 출력이 일치되도록 하는 신호처리회로의 선정을 위해 Butterworth, Bessel, Chebyshev 필터 회로를 제작하여 유속 측정을 통해 출력을 상용유속계의 출력과 비교한 결과 0.0128 %, 0.0023 %, 5.06 %의 MSE를 확인할 수 있었다. 인가 유속을 변경하면서 내산성 센서의 측정 가능 영역을 확인해 본 결과, 저속 저압 구간에서는 신호와 노이즈 구분이 어려워 신호 처리 알고리즘을 적용해도 원하는 결과를 얻지 못하였고, 2~6 m/s에서 2.7 % 미만의 오차를 갖는 신뢰성 있는 측정이 가능하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.182-182
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• 2016

표면영상유속계는 영상분석을 이용하여 홍수시 하천 수표면 유속을 측정하는 비접촉식 유속측정장치이다. 때문에 안전하고 편하게 홍수시 유속을 측정할 수 있으나, 실제 적용상 몇 가지 문제가 있다. 하나는 야간과 악천후에는 영상 촬영이 어렵다는 점이고, 다른 하나는 영상과 실세계와의 좌표변환을 위한 참조점 측량이 반드시 필요하다는 점이다. 본 연구에서는 열영상 카메라를 이용하여 첫 번째 문제를 해결하고, 방향센서(경사계)를 이용하여 두 번째 문제를 해결하여, 언제든지 유속측정이 가능한 실시간 표면영상유속계를 개발하였다. 열영상카메라는 별도의 조명장치없이도 주야간 영상 촬영이 가능하다. 또한 안개의 영향을 받지 않으며, 저유속시 생기는 수면파의 움직임도 잡아낼 수 있는 장점이 있다. 또한, 방향센서를 이용하여 참조점을 이용하지 않고, 좌표변환 관계를 구성할 수 있도록 카메라 모형(camera model)을 구성하였다. 이 카메라 모형에 필요한 외부 변수는 하천수표면과 카메라와의 높이 및 카메라의 두 가지 경사각뿐이다. 여기에 일반적인 카메라 보정에 이용하는 방법으로 구한 카메라 내부 변수를 결합하면 된다. 이렇게 개발한 열영상 표면영상유속계는 실험 수로와 하천 현장에 적용한 결과, 종전보다 훨씬 적용이 간편하며, 매우 높은 정확도로 유속을 측정할 수 있었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.83-90
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• 2020

현재 상용화되어 있는 유량 측정 레이더 센서는 표면 유속을 이용하여 유량을 측정하는 방법을 사용한다. 이러한 방식으로는 표면 유속만으로 유량을 추정하는 것이기 때문에 단위 시간당 흐르는 물의 양을 정확하게 측정할 수 없다. 보다 정확한 측정을 위해서는 수위와 유속 정보 모두가 필요하며, 이에 따라 일부 상용 계측기는 수위와 유속을 각각 측정하는 두 개의 센서를 이용하여 유량을 산정하는 방식을 채택하고 있다. 본 논문에서는 하나의 FMCW 레이다 센서를 이용하여 수위와 유속을 동시에 측정할 수 있는 방법에 대하여 제안하고, 이를 위한 FMCW 레이다 송신 파형을 설계한다. 또한, 송신 파형을 기반으로 수신 신호를 모델링하여 수위 및 유속 측정 시 발생할 수 있는 문제점들에 대해 고찰하고자 한다.

• 센서학회지
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• 제4권2호
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• pp.29-36
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• 1995

정온도형 반도체 유속/유량센서를 제작하여 유속변화와 온도변화에 대한 특성을 측정하였다. 회로의 파라메타는 유한차분법을 이용한 시뮬레이션으로 구하였다. 유속 실험에서 유속이 0-45cm/sec의 범위에서 감도는 10mW/(cm/sec)이고 응답시간은 2초 이내 였다. 유체온도 실험에서 온도 변화율이 $0.1^{\circ}C/min$이하에서는 센서출력은 자동 온도보상 되었고, 온도변화율이 $0.2^{\circ}C/min$일 때는 온도보상시간이 약 2분 소요되었다. 그러나 실제 유체온도변화율이 $0.2^{\circ}C/min$이상이 되는 경우가 많지 않기 때문에 개발된 센서는 대부분의 미소유량 측정에 사용될 수 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.69-69
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• 2017

최근 여러 분야에서 드론에 대한 관심도가 높아짐에 따라, 하천분야에서도 다양한 연구에 드론이 활용하고 있다. 드론관련 기술의 발전으로 GPS와 같은 첨단 기술이 탑재되어 사용자에게 여러가지 정보를 제공하며, 조작 또한 간단하여 누구나 쉽게 활용할 수 있다. 그리고 무엇보다도 사람이 접근하기 힘든 지역을 쉽게 촬영할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 본 연구의 목적은 드론을 기반으로 표면영상유속측정법을 적용시켜 하천의 표면유속을 효율적으로 측정하는 것이다. 표면영상유속측정법은 카메라로 촬영된 영상을 이용하여 표면유속을 도출하기 때문에 촬영된 영상이 무엇보다도 중요하다. 하지만 드론으로 촬영된 영상들은 아무리 정지비행을 잘하더라도 필연적으로 영상에 흔들림이 존재한다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 흔들린 영상에 대하여 형태 정합법에 의해 보정을 하였으며, 이는 가장 핵심적인 기술이라 할 수 있다. 형태 정합법에 의한 영상 보정 과정은 고정된 표정점을 영상에서 추적한 뒤, 기준 영상의 표정점과 보정 영상의 표정점이 일치하도록 보정하였다. 영상 보정 후 영상 처리와 분석프로그램을 통하여 유속을 도출한다. 기존의 표면영상유속측정법에서는 표정점을 설치한 후 각 표정점마다 측량을 실시하여 좌표를 측정하였다. 이는 한국건설기술연구원 안동하천실험센터와 같이 이상적인 실험을 진행할 수 있는 환경에서는 문제가 없다. 하지만 실제 하천에서 표면유속측정 시 하천의 폭, 주변 환경 등의 영향으로 측량작업에 많은 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 Arduino와 GPS센서를 이용하여 표정점을 구성하였다. Arduino와 GPS 센서를 이용하면 각 표정점들의 좌표를 노트북에서 실시간으로 자동으로 확인할 수 있다. GPS 센서의 측정 오차에 따라 관측 오차가 다소 존재하지만, 실제 측량을 할 때와는 비교할 수 없을 정도로 신속하게 표정점의 좌표를 구할 수 있다. 이를 바탕으로 실험 하천에 대해 적용한 결과 기존의 방법에 비하여 간편하고 빠르게 표면유속측정을 수행할 수 있었으며, 표면유속측정값 또한 만족스러운 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.139-143
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• 2019

여러 분야에서 유량 및 유속의 측정이 필요하다. 흔히 가정에서 보는 수도계량기가 있으며, 상하수도 플랜트, 석유화학 산업 등에서 유량계가 사용되고 있다. 유속을 실시간으로 모니터링하고 유속 이상 시 즉시 알리는 시스템이 필요하다. 최근 사물인터넷의 발달로 이런 장치를 저비용으로 구축할 수 있게 되었다. WeMos는 미니 와이파이 사물인터넷(IoT) 모듈로 Arduino IDE로 프로그래밍 할 수 있다. 유량 센서는 통과하는 유량에 비례하는 디지털 펄스를 출력한다. 본 논문에서는 유속 감지 기능을 WeMos의 사물인터넷 구현기술에 적용시켜 시스템을 제작하였다. 시스템이 작동하면 WeMos는 유량센서의 값을 받아들여 유속을 계산하고 그 값을 서버에 JSON방식으로 보낸다. 서버에서는 그래프로 유속을 시각화하여 스마트폰으로 유속 값을 모니터링하게 한다. 그리고 유속 이상 발생시 Pushbullet을 이용하여 스마트폰으로 즉시 경보 메시지를 보내는 시스템을 구현하였다.