• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.172-172
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• 2015

하천에서 발생하는 소류력은 하상 변동을 발생시키기 때문에 주변 구조물이나 하천의 흐름특성 등을 변화시키게 되며, 유사이송, 침식 및 퇴적, 유동해석 등에 매우 중요한 하천 계수이다. 하천에서 소류력의 직접 측정은 매우 어려워 직접 측정 대신 하천경사 및 동수반경을 기반한 단면 평균소류력 산정 공식을 일반적으로 이용한다. 그러나, 이러한 방식은 상세한 유사이송, 세굴 등의 해석에는 한계가 있기 때문에 국부적인 소류력이 필요하다. 실내 실험에서는 프레스톤게이지를 활용한 직접 측정이나, 난류측정을 통한 레이놀즈 분포를 외삽하여 단면에서 국부적인 소류력을 측정하는 방식이 사용되어 왔다. 반면, 실제 하천에서는 국부 소류력 직접측정 및 난류 산정이 거의 불가능하거나 비효율적이므로 대안으로 하천의 연직유속분포에 대수분포를 적용하여 소류력을 추정하는 간접적인 방법이 제시되어 왔다. 일부 실내실험에서 대수법칙을 통한 소류력 산정 방식은 직접 측정을 통해 검증한 바가 있으나 실제 하천은 난류의 공간 시간적 스케일이 실내 규모와 상이하여 국부 소류력에 영향을 미칠 수 있어 이러한 검증결과를 현장 적용하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 실제 규모 하천에서 대수법칙을 활용한 국부 소류력 산정 결과와 레이놀즈 응력의 연직분포 측정을 통해 산정한 값과 비교하여 대수법칙 활용 소류력 산정 방식의 적용성을 검토하였다. 실험은 중소규모의 하천을 재현한 한국건설기술연구원 안동하천실험센터 직선(A1) 및 사행(A2) 하천의 유속측정을 수행하였으며, 유속 측정에는 정밀도가 높으나 실내에서 주로 사용된 초음파지점유속계(Micro ADV)를 현장에 설치하여 사용하였다. ADV의 관측 시간은 90초이며, 직선수로에서는 횡방향으로 25 cm 간격, 수심방향으로는 5 ~ 10 cm 간격으로 측정하였고, 사행수로는 횡방향으로 50 cm 간격, 수심방향 5 ~ 10 cm 간격으로 측정을 수행하였다. 실험결과 대수법칙과 레이놀즈 분포로부터 산정된 국부 소류력은 사행과 직선 모두 상당한 이격을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.46-46
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• 2020

하천의 합류부는 지류와 본류가 만나 수리 및 수질 특성이 변화하는 구간으로 매우 중요한 지점이다. 따라서, 최근에는 ADCP와 같은 측정장비를 활용하여 실제하천을 대상으로 합류부의 수리학적 혼합거동을 분석하는 많은 연구들이 수행되고 있다. 하지만 기존의 연구들은 대부분 중소하천 규모의 합류부를 대상으로 연구가 수행되었고, 유속이 존재하는 하천을 대상으로 연구가 수행되었다. 그리고 기존의 연구들은 대부분 수리특성을 활용하여 합류부의 지형학적 특성을 함께 고려한 연구가 대부분 수행되어 합류부의 수질적인 혼합거동을 분석한 사례는 매우 드물다. 이에 본 연구에서는 낙동강과 황강합류부에서 ADCP와 YSI를 활용하여 본류의 유량이 지류에 비해 매우 크고 저유속인 대하천에 유입되는 지류를 대상으로 수리·수질 특성을 기반으로 혼합 패턴을 분석하였다. 수리특성 분석을 위해 ADCP를 활용하여 수심평균유속분포, 2차류를 분석하였고, 수질특성을 분석하기 위해 YSI의 전기전도도(EC)를 수질인자로 활용하여 합류부의 혼합 거동을 분석하였다. YSI 장비는 보트에 장착하여 단면 혹은 수심방향으로 이동식으로 적용하였고, 공간위치는 동시에 운용된 ADCP의 GPS자료와 연동하였다. 분석결과, 기존의 ADCP의 유속측정 결과로는 본 연구대상과 같은 저유속 대하천에서 공간적 혼합 거동을 포착하는데 한계가 나타났다. 반면에, 수질인자(EC)를 연계하여 합류부 수질의 공간분포를 나타낼 경우 본 대상인 황강-낙동강 합류부와 같은 평수기 저유속 대하천의 혼합거동을 포착 및 분석할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 대하천의 저유속인 합류부의 혼합 거동 분석은 유속분포와 같은 수리특성과 함께 수질인자(EC)를 연계한 분석을 통할 경우 혼합 거동의 분석이 용이해짐을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.307-310
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• 2015

부유사량을 알기위해 측정하는 방법은 여러 가지가 있다. 대표적인 방법으로는 측정기기를 이용하여 수심에 따라 일정하게 시료를 채취하는 방법과 일정 수위에서 포인트 개념으로 시료를 채취하는 방법이 있다. 이 측정법들은 일반적으로 수심에 따른 유속과 부유사농도가 다르게 나타나기 때문에 오차를 최소화하기위해 측정하는 방법들이다. 홍수 시 부유사량 농도는 유역특성, 하상재료, 강우특성 등에 따라 부유사농도가 다양하게 나타나지만 측정현장에서 발생하는 부유사농도는 사람의 시각적으로 판단 할 수 없을 정도의 황토빛 흐름이 발생한다. 또한, 여러 안전상 문제점이 발생하기도 하며 수위 상승부에서는 수위가 급격히 증가하는 현상을 보여 측정에 어려움이 발행하는 등 예상할 수 없는 여러 문제점이 발생한다. 본 연구에서는 부유사량 채취 시 표면채취법과 수심적분법을 비교 검토하여 차이점을 분석하고 부유사량 산정 및 측정지점의 특성을 확인하여 보았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.305-305
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• 2023

수문조사기기 검정은 강수량, 수위, 유량 등과 같은 수문자료를 관측하는 수문조사기기가 대상지역의 수문상황을 정확하게 관측하는지를 검사하는 일련의 과정으로 「수자원의 조사 계획 및 관리에 관한 법률」 제12조에 법적 기반을 두고 있다. 검정 대상은 강수량, 수위, 유속, 유사량, 토양수분량, 증발산량, 증발량 측정기기 총 7종이며, 환경부장관으로부터 한강홍수통제소가 검정업무를 위임받고, 한국건설기술연구원과 한국수자원조사기술원이 위탁받아 운영중에 있다. 최근에는 증발산량, 토양수분량 및 유량 측정기기기 등이 첨단화되어 기존 검정 방식에 대한보완 및 신설에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 유량 측정시 기존에 사용하였던 회전식 유속계는 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) 유량측정기기로 대체되어 활용률이 2013년 24%에서2021년 67%로 약 2.8배 급격히 증가하였다. 하지만 수문조사기기 검정 관련 고시 내 ADCP에 대한검사방법 및 허용오차 등의 규정이 부재하여 수문조사기기의 검정 공백이 발생하는 등의 문제가 존재하고 있다. 이에 본 연구에서는 ADCP 운영 및 기술 현황, 현행 법령, 국외 사례 등을 검토하여 ADCP 유량측정기기의 검사방법 및 허용오차에 대한 방안을 제시하고자 한다. ADCP 검사방법은 총 5단계로 외관검사, 자가진단 검사, 온도센서 검사, 수심측정 검사, 유량비교측정 검사에 따라 검정을 실시한다. 첫 번째 외관검사시에는 기기 외관과 센서 등 물리적 손상을 점검하고, 두 번째 자가진단 검사에서는 센서 변환 매트릭스 값, 수신부 센서 테스트, RAM/ROM 테스트, 통신 테스트 등에 관한 정상값 산출 여부를 확인한다. 세 번째 온도센서 검사에서는 검증용 온도센서를 이용한 값과 ADCP에 부착된 온도센서 값과 차이를 확인하고 ±2℃초과시 재검사 또는 적절한 조치를 취한 후 다음 단계의 검사를 진행한다. 네 번째 수심측정 검사에서는 수조 내 수심 측정을 확인하여 실제 수심과의 오차를 확인하고 ±1% 초과시 재검사 또는 적절한 조치 후 다음 검사를 실시한다. 유량비교 측정검사에서는 각 기기 간의 평균유량의 상대오차를 평가하는 것으로 ±5%미만에는 합격, ±5이상 ±10%미만에서는 재검사, ±10%이상에서는 공장수리를 권고하도록 하고, 1~5 단계의 검사를 통과한 기기를 대상으로 인증서를 발급하도록 한다. 유량비교 측정검사시에는 매년 ADCP를 사용하는 일반기업 및 공공기관 등이 모여 ADCP의 성능을 상호간 비교하는 'ADCP 기술협력 워크숍'을 확장하여 실시할 수 있다. 각 검사 단계의 허용오차는 USGS 또는 제조사 기준과 2022년 ADCP 기술협력 워크숍 성능검사 분석 결과를 토대로 하였다. 본 ADCP 검정 방안은 향후 ADCP 모델별로 단계별 시범 검토를 통해 세부사항에 대한 제시가 필요하며, 온도센서 검사, 수심측정 검사, 유량 비교측정검사에 대한 허용오차에 대한 타당성에대한 검증 및 검토가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.717-721
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• 2012

유속(혹은 난류강도) 증감에 따른 floc 특성의 변화를 파악하기 위하여, 현재 연안 개발이 활발히 수행되고 있는 목포해역을 대상으로 ADCP를 이용한 층별 유속 및 부유사 농도의 연속관측이 수행되었다. 목포해역 내 대표정점에서 층별로 유속 유향 및 음파 intensity와 함께 전체 수심데이터가 5분 간격으로 측정되었으며, ADCP 음파의 intensity와 부유사 농도의 상관관계 분석을 위하여 동일 시간동안 채수기를 이용하여 water sampling(30분 간격) 또한 동시에 수행되었다. 관측시간 동안의 목포해역은 낙조류의 흐름특성을 가지며, 표층에서의 최강유속은 24.5cm/s, 유향은 대체적으로 NW~N향 사이에 분포하는 것으로 나타났다. 또한 층별 부유사 농도는 그 차이가 매우 미미한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 관측된 자료들은 퇴적물의 제반 이송특성 연구를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 향후 퇴적물 이송 및 수질 예측/평가를 위한 수치모형 적용시 입력자료로 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.5 no.3
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• pp.156-162
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• 2018

This research aimed at analyzing comparison results between in gravel and sand bed with respect to the detailed Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) measurement in a velocity, depth, and flow rate data based on Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) measurement result. Conclusionally, similar results were shown for gravel and sand bed in velocity, depth and flow rate data using ADV and ADCP measurement. The results of the flow rate show a relative error mean of 3.5 - 4.8% in the gravel bed and 0.02 - 3.2% in the sand bed, which is better performance than the mean error of 5% suggested by United States Geological Survey (USGS). The results can be used as a basis data for the measurement of ADCP and potentially able to be utilized for the more detailed uncertainty analysis of ADCP flow rate measurement.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.8
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• pp.521-535
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• 2017

Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs) have been widely utilized for assessing streamflow discharge, yet few comprehensive studies were conducted to evaluate discharge uncertainty in consideration of individual uncertainty components. It could be mostly because it was not easy to determine which uncertainty framework can be appropriate to rigorously analyze streamflow discharge driven by ADCPs. In this regard, considerable efforts have been made by scientific and engineering societies to develop a standardized theoretical framework for uncertainty analysis in hydrometry. One of the well-established UA methodology based on sound statistical and engineering concepts is Guide to the Expression of Uncertainty Measurement (GUM) adopted widely by various scientific and research communities. This research fundamentally adapted the GUM framework to assess individual uncertainty components of ADCP discharge measurements, and subsequently provided results of a customized experiment in a controllable real-scale artificial river channel. We focused particularly upon sensitivities of uncertainty components in the GUM framework driven by ADCPs direct measurements such as depths, edge distance, submerged depth, velocity gap, sampling time, repeatability, bed roughness and so on. Section-by-Section method for ADCP discharge measurement was applied for uncertainty analysis for this study. All of measurements were carefully compared with data using other instrumentations such as ADV to evaluate individual uncertainty components.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.61-61
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• 2018

본 연구에서는 전자 플로터 시스템의 관한 것으로, 특히 수표면 위에서 작용하는 바람, 파도 등의 영향을 거의 받지 않으면서 물의 흐름방향에 순응하여 이동할 수 있도록 함으로써 정확한 유속 측정이 가능하도록 한 연직 다 지점 GPS 전자 플로터 시스템 및 이를 이용한 유속 측정방법을 제시하였다. 일반적으로 대기나 해양, 하천 등에서 유동 유체의 유동상태를 파악하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다. 이 같은 연구에서 유체의 유동 특성을 파악하기 위해 시뮬레이션을 통한 모델링을 하는 것이 한 방법이나, 이는 실제 유체가 유동하는 환경에서 발생되는 요인들을 나타내기 위해서는 한계가 있기 때문에 실제 측정을 통한 검증만큼 실제적이진 못하였다. 본 연구의 유속 측정 장치는 GPS 수신기를 탑재한 GPS 전자플로터가 수표면에 부유하고 라인으로 연결된 수중 추진부인 가이드볼, 중량보강부재로 구성되어져 있다. 기존 연구의 GPS 전자플로터는 1구형으로 표면유속만 측정 할 수 있었고 바람, 파도와 같은 외부영향에 대한 단점이 있었다. 이를 보완하기 위해 연직 다 지점 GPS 전자 플로터를 개발하였으며 이는 수표면 위에서 가해지는 바람, 파도 등의 영향을 거의 받지 않고, 하측에서 지지해주는 가이드볼이 물의 흐름에 의해 자연스럽게 자전할 수 있도록 구성되어져 보다 원활하게 물의 흐름에 순응하여 이동하고 수심에 따라 가이드볼 개수를 조절할 수 있기 때문에 대하천에서 운용이 가능하다. 이러한 유속 측정 장치 개발은 접근의 위험성과 안정성이라는 장점을 가지고 있으며 대하천 및 중소하천에서도 다양하게 운용이 가능하다. 또한 화학유출사고와 같은 문제가 많이 발생하는 요즘 화학사고와 관련된 연구들에 많은 도움이 될 것으로 사료된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.454-454
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• 2016

하천의 치수안정성 확보 및 수심유지, 생태복원 등과 같은 다양한 요구를 충족하기 위한 보의 성능 개선에 대한 연구가 필요하며, 계단형 보는 재료에 의한 폭기효과 및 서식처 효과 등의 환경적요소를 내포하고 있다. 기존 연구는 표면류 흐름특성을 검증하고 유량변화에 따른 하류단 도수발생위치 변화를 분석하는 등 계단형 보에 대해 수리특성을 정량화한 연구가 대부분이며 흐름변화에 따른 유속장에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구는 기능성 친환경 횡단 구조물 유형 중 하나인 계단형 보의 안정성 검토를 위한 수리적 특성을 분석하고자 함으로써 구조물 안정성에 영향을 줄 수 있는 자체 및 하류 보호공 주변의 유속 분석을 통한 흐름 특성을 검토하고 설계시 외력 고려를 위한 자료를 제공하기 위한 목적이 있다. 이를 위해 계단형 보모형에 대해 수리모형실험을 수행하였다. 폭 0.24 m, 총 길이 3.70 m, 높이 0.30 m인 순환실험수로를 이용하였으며, 계단형 보 모형은 5단으로 단 높이 2 cm와 단 길이 5 cm이며, 보 높이는 10 cm, 보 길이는 25 cm 모형으로 실험하였다. 하류에 전도식 게이트를 설치하여 하류 수위를 증가시키면서 보 하류부에서 발생하는 완전도수부터 하류수심이 보 높이를 초과하는 잠김흐름 조건에 대해 실험하였다. 측정기법은 입자영상측정계(Particle Image Velocimetry; PIV)를 이용하였으며, 상류영역부터 하류영역에 대해 보 주변 흐름의 순간적 유속분포를 확인하였다. 또한 측정된 전반적 흐름 양상에 대해 통계적 수리분석을 수행하였다. 흐름특성에 대한 연구는 향후 계단형 보의 물받이 길이 및 보의 적정 규모 설계시 중요한 자료가 될 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1908-1912
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• 2009

유량자료는 물의 순환과정을 규명하고 효율적인 수자원 개발 및 이수 치수 계획 등에 매우 귀중하게 이용된다. 그러나 이러한 유량자료를 확보하는 데는 많은 시간과 경비 등이 요구되기 때문에 주요 수위의 유량측정자료로 수위-유량관계 곡선식(Stage-Discharge Curve)을 개발하여 유량자료를 환산하고 있다. 따라서 수위-유량관계 곡선식의 신뢰도는 유량자료의 품질에 절대적인 영향을 미치는 요인으로 작용된다. 수문학을 연구하는 많은 학자들은 고품질의 유량자료를 생산하여 신뢰성 있는 곡선식을 개발하고자 유량측정 방법과 기준, 장비개량 등에 관한 연구를 수행하고 있다. 측정하고자 하는 기기별 측정 성과에 대한 연구 자료가 거의 없이 국내에 보급된 다양한 유속측정기기를 사용하여 유량자료를 생산하여 활용하고 있다. 본 연구에서는 규격화된 콘크리트 수로에 일정한 유량을 흘려보내고 다양한 측정기기를 이용하여 유속을 측정하였다. 그리고 이 측정성과를 이용하여 유량을 산정하고 비교분석하였다. 실험을 위해서 국내에서 일반적으로 사용되고 있는 측정기기로 마그네틱유속계(Electromagnetic Current Meter), 휴대용유량계(Flow Meter), 프라이스유속계(USGS Type AA Current Meter), 갈수기용유속계(USGS Pygmy Meter)등의 장비를 사용하였으며, 동일한 조건에서 유량을 얻음으로 측정 기기가 제시하는 유량을 알 수 있었다. 비교검토에 적용하고자 측정한 수심으로는 0.25m, 0.30m, 0.35m, 0.40m의 4개 Case로 진행이 되었으며, 측정방법으로는 도섭법(Wading Measurement)에 의하거나 케이블웨이(Cableway), 교량법(Bridge Measurement), 보트법(Boat Measurement)등이 있으나, 신뢰성과 정확도를 높이기 위해 도섭법으로 수면에서 0.6d 지점의 유량측정방법(1점법)을 적용하였다. USGS Type AA Current Meter, USGS Pygmy Meter는 유속측정기기의 검교정을 받았으므로 다른 실험유속측정치의 비교를 위한 기준값으로 사용하였다. 따라서 국내에서 널리 사용되는 측정기기(Electromagnetic Current meter, Flow Meter, USGS Type AA Current Meter, USGS Pygmy Meter)별 검토 결과 프라이스유속계를 기준으로 마그네틱유속계는 ${\pm}$10% 이상, 갈수기용 유속계 및 휴대용 유량계는 ${\pm}$5% 미만의 차이가 있음을 확인할 수 있었다.