• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
• /
• pp.128-128
• /
• 2011

본 연구에서는 자동유량측정시설에 의하여 실시간으로 생산되는 자동유량측정 자료의 정상성 여부를 판단하는데 중요한 적정 측정 신뢰구간을 실시간으로 예측할 수 있는 기술을 개발하였다. 전세계적으로, 현대적인 유량측정이 시작된 이래 연속유량 산정을 위한 방법은 수위-유량관계곡선을 이용하는 방법 외에 실무적으로 활용 가능한 방법은 거의 전무한 실정이다. 수위-유량관계곡선을 이용하는 방법은 연속수위를 계측하여 이에 해당하는 연속유량을 산정하는 방법으로 수위와 유량간에 일정한 관계를 가지는 정상적인 흐름을 보이는 자연하천의 경우에 정확도가 매우 높다. 그러나 감조나 구조물 등에 의해 유량이 조절되는 경우에 유량산정의 정확도는 현저히 떨어지게 된다. 따라서 수위에서 유량을 환산하는 방법이 아닌 유량을 직접 연속으로 측정하는 방법이 꾸준히 연구되어 왔고, 이 중 가장 대표적인 방법이 자동유량측정 방법이다. 그러나 자동유량측정 방법은 유량을 연속으로 측정할 수 있다는 장점에 반해 측정된 유량의 정확도를 높이기가 매우 어렵다는 단점도 가지고 있다. 계측 자체의 기술적 한계는 주로 계측기기적인 문제로 이는 전자기, 통신 기술 등 첨단 기술의 발전과 함께 다양한 현장 시험을 통해 폭넓은 개선이 이루어지고 있다. 그러나 아직 기술적 완성도가 완전하지 못한 현실에서, 현재 설치되어 있는 자동유량측정 유량자료의 신뢰도를 높이기 위해서는 각각의 계측 시점에서 자료가 정상적으로 산정되고 있는지에 대한 검정이 필요하고, 이는 자동유량측정 자료의 정확도 확보에 매우 중요한 관건으로 작용할 수밖에 없다. 이러한 배경에서 본 연구에서는 조석성분과 유출성분을 분리하여 예측하는 방법을 새롭게 개발 적용하였다. 자료는 자료의 시간해상도 증감에 따른 실제 예측의 정확도 증감을 고려하여 가장 적절하다고 판단되는 시자료를 사용하였으며, 자료간 상관을 분석하여 주 입력 자료로 팔당댐 방류량, 한강대교 지점 수위, 전류 수위를 이용하였다. 모형의 예측 능력을 극대화하기 위하여 조석 영향을 받는 자료의 경우는 웨이블릿 변환(wavelet transform)을 이용하여 순수 유출성분과 조위성분을 분리하여 별도로 적용하였다. 그리고 예측을 위한 모형은 실시간 자료기반 모형으로 그 안정성이 인정된 서포트벡터머신(support vector machine)을 이용하였다. 이러한 과정을 통해 한강대교 지점의 순수 유출성분과 조위성분의 유량을 각각 예측한 후 두 결과를 합성하여 최종 한강 대교 지점의 유량을 산정하였다. 조석성분을 분리하여 한강대교 지점의 유량을 예측한 결과 대부분의 예측치가 95% 예측구간에 포함되었다. 그리고 조석성분을 분리하지 않은 모형과 조석성분을 분리한 모형의 예측 능력을 비교한 결과, 조석성분을 분리한 모형이 예측이 정확도가 높았다. RMSE의 경우 분리하지 않은 모형대비 23%의 예측오차가 감소하였고, NSC의 경우 0.92에서 0.95로 예측의 정확도가 증가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
• /
• pp.1845-1849
• /
• 2009

하천 유량자료의 중요성이 커짐에 따라 기존 유량측정 기법의 정확도를 향상시키는 기술개발이 필요하다. 자동유량측정은 기존 유량측정방법의 한계를 극복하기 위해 많은 개발이 이루어 졌다. 최근 초음파 유량계와 더불어 자동 유량 측정 방법으로 널리 사용되고 있는 기법이 유속지수법(index velocity method)이다. 유속지수법은 기존의 수위-유량관계식이 수위만을 변수로 이용하여 발생되는 한계를 극복하기 위해 유속을 추가적인 지수로 이용하여 유량을 산정하는 방법이다. 본 연구에서는 유속지수법의 적용을 위해 연속적인 유속, 수위 측정이 가능한 측방형 (side-looking) Acoustic Doppler Velocity Meter(ADVM)을 괴산댐 하류에 설치·운영하고 그 결과를 이용하여 유량을 산정하는 방법을 개발하였다. 2005년부터 2008년까지 유속지수법에 의해 산정된 유량 자료의 상대오차는 댐방류량에 비해 각각 평균 5.2%, 6.7%, 6.5%, 6.5%로 나타났다. 기존의 수위-유량 관계식에 의해 산정된 유량 자료가 댐 방류량에 비해 각각 평균 9.9%, 28.6%,34.0%, 54.2%로 나타난 것과 비교한다면 상당히 높은 정확도를 보였으며, 시간에 따른 오차 발생이 적어 운영에 효율적인 것으로 판단된다. 이와 같은 유속지수법을 하천 유량 측정에 적용한다면 보다 정확한 유량을 연속적으로 자동화하여 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.359-359
• /
• 2019

2011년 4대강 다기능보 설치에 따라 배수영향을 받는 구간은 기존의 측정방법으로는 유량측정이 어려워 보 구간별로 자동유량측정시설을 설치하여 실시간으로 유량을 생산하고 있다. 하지만 현재 수질개선 및 하천 자연화를 위해 보 운영수위를 저하시켰다. 이에 수위 저하에 따른 측정영역 한계로 정상적인 운영에 어려움이 발생하고 있다. 본 연구에서는 낙동강 합천창녕보 영향 구간 내 합천군(율지교), 합천군(적포교) 지점을 대상으로 상하류 유량관계를 활용하여 결측 및 오측자료를 보완하고자 한다. 대상지점은 2018년 수문개방에 따른 수위저하로 인한 결측과 부유물에 걸림에 의한 유속자료 오측으로 자료의 보완이 필요하였다. 이로 인해 자료 보완을 위하여 각 지점의 환산유량을 이용하여 경향성 검토를 하였으며, 상하류 환산유량과 검보정 측정성과와의 관계를 활용한 관계식을 개발하여 유량을 산정하였다. 산정된 유량과 검보정 측정결과 상관도(R2)는 0.95 이상으로 나타나 매우 합리적으로 판단되나 수문조작 시에 일부 편차는 보인다는 결과를 나타냈다. 단기적인 자료보완은 품질관리를 통해 다양한 방법으로 가능하지만 상하류 유량관계를 활용한 방법이 장기적인 자료를 보완하는 방법으로 적절하다고 판단된다. 향후 보완방법을 다른 보 구간의 지점에도 적용하여 보 수위저하에 따른 시설물 개선공사가 진행되는 동안 실시간 유량자료의 제공으로 연속적인 유량자료 생산이 가능하도록 하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.504-504
• /
• 2017

4대강 본류 하천에 다기능보가 설치되면서 과거와는 다른 변화된 수리조건으로 인해 전통적인 방법으로는 유량자료의 생산이 불가능하기 때문에 ADVM(Acoustic Doppler Velocity Meter)과 같은 첨단계측장비를 활용한 자동유량측정시설의 필요성이 증대되었으며, 수위-유량관계를 개발이 불가능한 감조하천이나 배수영향을 받는 지점에 우선적으로 설치되어 현재까지(2016년 12월 기준) 총 58개소가 설치되어 운영 중에 있으며, 4대강 본류의 다기능 보구간내에는 총 24개소가 되었다. 본 연구에서는 자동유량측정시설 중 다기능보로 인해 하도통제를 받는 조건의 한강 본류 구간(충주조정지댐~서울시(한강대교)), 9개소, 낙동강 본류 구간(안동조정지댐~낙동강하굿둑) 16개소, 금강 본류 구간(대청조정지댐~금강 하굿둑) 6개소, 영산강 본류 구간(마륵~영산강 하굿둑) 5개소를 대상으로 2016년 유량측정결과를 토대로 보구간 내 유량변화와 상하류 유출량을 비교 분석하였다. 자동유량측정시설의 운영결과를 검토한 결과, 보 운영에 따른 구간내 유량변화가 정상적으로 측정되는 것으로 나타났으며, 본류 구간내 지점별 유출량도 정상적인 상하류 관계를 보이는 것으로 나타났다. 다만, 낙동강 본류의 경우 각 구간 별로 하천수 사용에 따른 취수가 많이 이루어지기 때문에 일부 구간에서 상하류 유량반전이 발생하는 것으로 나타났다. 따라서, 하천수취수량 검토를 추가적인 물수지 분석을 통한 검증이 필요할 것으로 판단되며, 이를 통해 효율적인 하천유량관리가 가능할 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.853-857
• /
• 2012

진화계열 알고리즘은 무제약 최적화 알고리즘이다. 이러한 진화계열 알고리즘에 제약조건을 반영하기 위해서는 제약조건을 다룰 수 있는 추가적인 방법이 요구된다. 연구에서는 SWMM과 집합체 혼합진화 알고리즘을 연계한 자동 보정 모형에 제약조건을 반영하기 위해 벌칙 함수를 적용하였다. 적용된 벌칙 함수는 홍수 유출 해석 시 중요한 요소인 첨두유량과 관계된 제약사항이다. 벌칙 함수를 포함하여 구성된 자동 보정 모형은 밀양댐의 2009년 7월에 발생한 두 개의 호우사상에 대하여 적용되었다. 그 결과, 첨두유량에 관계된 벌칙 함수를 포함하지 않은 자동 보정의 경우, 첨두유량과 첨두유출 발생시간 모두 계산 결과가 관측자료에 부합하지 못하였다. 반면에 벌칙 함수를 적용할 경우, 계산 및 관측 자료의 첨두유량 오차는 확연히 줄었고, 첨두유량의 발생시간은 정확히 일치하였다. 그리고 계산된 수문곡선의 형상도 관측 수문곡선에 적합되었다. 즉, 벌칙 함수를 이용한 제약조건의 반영을 통해 자동 보정 모형의 기능을 향상 시킬 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
• /
• pp.82-82
• /
• 2019

최근 사물인터넷 등의 IT기술의 발전과 함께 수리 계측 분야에서도 자동 유속 및 유량 측정장비들에 대한 연구와 적용이 활발하게 진행되고 있다. 하지만 최근 개발된 자동 유속 측정 장비들은 설치가 어려울 뿐만 아니라 비용이 많이 들기 때문에 쉽게 적용하기가 어려워 극히 소수의 지점에서만 운영 중에 있으며 전국 2만2,823개소에 달하는 소하천에 적용하기에는 무리가 있다. 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 보다 간편하고 경제적인 유속 측정 방법으로 주목을 받고 있는 방법이 표면영상유속계이다. 표면영상유속계는 일반 동영상 촬영 장비와 분석 소프트웨어만 있으면 유속을 측정할 수 있기 때문에 매우 경제적이고, 비접촉식으로 유속을 측정하기 때문에 흐름에 방해를 주지 않을뿐만 아니라 홍수 시 유속 측정의 위험성을 최소화 할 수 있다는 장점이 있어, 유량과 수위가 급격하게 변하는 국내 소하천의 유량측정에 적절하게 대응할 수 있다는 장점이 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 표면영상유속계를 실시간 자동유량계측이 가능하도록 시스템화 하여 개선하였다. CCTV 기반의 실시간 소하천 자동유량계측 시스템의 구성은 CCTV, 초음파수위계, 현장제어함체 및 조명으로 구성되어 있고, 현장제어함체에는 CCTV 영상분석 S/W가 설치되어 있으며, 실시간으로 산정한 유속자료와 초음파수위계로 측정한 수위자료를 이용하여 유량을 자동으로 산정하도록 개발하였다. 또한 울주군에 위치한 중선필천에 설치하여 적용성 여부 및 현장검증을 실시하였으며, 2018년 홍수사상에 대한 유량계측을 실시한 결과 표면영상만으로 소하천의 유속을 매우 짧은 시간에 계측할 수 있어 소하천의 급격한 유량 변화를 매우 안정적으로 계측하여 온전한 홍수 사상을 확보 할 수 있었다. 또한, 현장 계측 인력 없이도 CCTV 영상으로 현장상황을 파악할 수 있어 홍수대응 지원도 가능한 장점이 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
• /
• pp.932-932
• /
• 2012

하천의 유량은 우리나라 수자원의 주요 구성원이므로 그 자료는 수자원 분야의 기초자료로서 매우 중요한 역할을 한다. 하천의 유량을 알기 위한 연속적인 측정은 많은 비용과 인력 등으로 의해 현실적으로 어려운 일이다. 따라서 하천 수위와 측정된 유의 관계를 도시한 수위-유량관계곡선식(Stage-Discharge Rating Curve)으로 통상 유량을 산정하고 있다. 수위-유량곡선은 하천의 수자원의 계획 및 관리, 홍수예보, 수리시설물의 설계 등에 이용되고 있다. 그러나 하류에 보와 같은 구조물이 존재하는 경우 단순 수위-유량관계곡선식으로 유량을 환산하는 경우, 배수영향으로 인해 환산유량은 실제유량과 큰 차이가 나게 된다. 본 연구에서는 배수영향이 있는 곳의 동일수위에서 유량변화의 가장 큰 요인인 수면경사임을 착안하여 동일 수위에 대한 실제 현장의 수면경사와 유량관계 분석을 통해 수위-하강고-유량 관계를 정량적으로 파악하여 환산유량 편차를 줄이고자 하였다. 현장 지점은 창녕 합천보와 함안 창녕보 사이에 위치한 적포교 지점으로서 보의 수문개폐여부에 따른 수위-하강고-유량관계 분석을 통해 유량을 환산하고 현재 운영되고 있는 자동유량 측정치와 비교하였다. 단순 수위-유량곡선을 통해 환산한 유량 값과 하강고를 고려한 환산유량을 자동유량 측정치와 비교한 결과 각각 39.85%와 5.04%의 표준오차를 보여, 보다 정확한 환산유량 값을 구할 수 있었다. 따라서, 본 연구결과는 하류 보등 시설물이나 본류흐름 등에 의한 배수영향을 받는 지점에서의 환산유량을 기존보다 정확히 산정할 수 있는 방법을 제시하였다는데 그 의의가 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.19-19
• /
• 2022

하천에 발생하는 홍수를 예측하는 과정은 실무에서 많이 사용하는 HEC-HMS 와 같은 강우-유출 모형을 사용하여 산정한 하천의 강우빈도별 설계홍수량으로부터 HEC-RAS와 같은 수리학적 모형을 이용하여 홍수위를 산정하는 방법을 주로 의존하고 있다. 하지만 이러한 방법은 강우 강도를 통하여 하천에 발생하는 빈도별 유량으로 간접적으로 홍수위를 산정하기 때문에 실시간으로 발생하는 홍수위 또는 홍수 발생시간을 정확하게 알기 힘들다. 하지만, 최근 하천의 홍수파 또는 배수영향으로 인한 이력현상으로 하천의 수위-유량관계의 이력현상으로 인해 발생하는 유량자료의 오차를 줄이기 위해 수위관측소에 H-ADCP 초음파 센서를 활용한 자동유량측정장치를 설치, 운영하여 실시간으로 유량자료를 관측하고 있다. 이러한 자동유량측정장치에서 측정하는 유량자료는 H-ADCP에서 지표유속으로부터 유량자료를 산정하는데, 홍수파 또는 배수영향으로 지표유속, 유량, 수위의 수문곡선에 발생하는 이력현상을 관측 가능하다. 관측된 수문곡선의 이력현상은 유속, 유량, 수위 순으로 첨두의 발생시간이 나타나는데, 유속의 첨두 발생시간과 수위의 첨두 발생시간은 수문곡선의 형태 또는 규모에 따라 달라진다. 따라서 본 연구에서는 기존의 강우-유출 모의에 의존한 홍수예보기법을 보완하여 더 정확한 홍수위, 홍수 발생시간을 예측하고, 홍수예경보 시스템에 정량적인 기준을 제시할 수 있도록, 하천에 발생하는 수문곡선의 첨두유속과, 첨두수위의 발생시간, 규모를 분석하여 둘의 관계를 제시하고자 한다. 분석방법으로는 대상유역으로 이력현상이 발생하는 영산강유역에 위치한 남평교, 나주대교 두 지점을 선정하고 자동유량관측소 관측자료인 지표유속, 수위자료를 취득한다. 취득한 자료로부터 지표유속의 첨두 값과, 수위의 첨두 값, 지표유속의 첨두지점으로부터 수위의첨두지점 까지 발생하는 시간을 홍수 사상별로 정리하여 첨두유속-첨두수위, 첨두유속-첨두수위발생시간의 관계그래프를 산정하였다. 남평교의 경우 유속-수위의 이력범위는 거의 없었다. 나주대교의 경우 유속-수위 이력범위가 현저히 나타나 관계를 분석하기 용이 하였다. 하천에 이력현상이 현저히 나타나는 경우 첨두유속-첨두수위, 첨두유속-첨두수위발생시간의 관계가 뚜렷하게 나타나고 이러한 결과를 바탕으로 하천의 홍수예경보 판단의 정량적 기준을 제안하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2010년도 학술발표회
• /
• pp.1405-1409
• /
• 2010

최근 우리나라는 물 부족 국가로서 물의 효율적 관리 필요성 증대, 기후변화에 따른 가뭄 홍수 피해 증가 등으로 신뢰성 있는 수문자료구축이 필요성이 요구되고 있다. 그 중 유량측정 분야는 모든 수자원 계획과 관리의 근간이 되는 분야로 그 중요성 또한 간과 할 수 없는 부분이다. 현재 우리나라에서는 한국건설기술연구원 산하 유량조사사업단에 의해 유량측정 주요지점에 자동유량측정 시설을 설치하고 이를 운영함으로써 각 지점의 특성에 따라 적절한 방식을 채택하여 이동시간차방식 초음파 유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)와 도플러방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter)를 설치하면서 향후 수문계측 분야 선진화를 위한 기초자료를 제공하고 있다. 하지만 실시간 무인화 계측시스템에 의해 제공되는 자료가 양질의 자료임을 보장할 수 없는 현실이기 때문에 측정된 기초자료의 필터링을 통한 자료의 질적 개선이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 기존에 전산분야의 필터링 방법으로 널리 알려져 있는 LPF(Lowpass Filter)와 KF(Kalman Filter)를 이용하여 자동유량측정 자료의 필터링 방법으로 활용하고, 그 적용성을 검토하였다. 본 연구를 통해 기존 유량자료의 문제점을 개선하고 효율적인 유량조사를 위한 기초자료 확보 방법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
• /
• pp.23-23
• /
• 2022

하천의 유량 및 유사량 자료는 하천에서 발생하는 다양한 문제를 분석하기 위한 기초자료로 지속적인 모니터링을 통한 측정자료의 생산이 필요하다. 따라서, 국내에서는 지속적인 유량 측정을 목적으로 전국의 주요 국가하천을 대상으로 약 62개소에서 H-ADCP를 활용하여 지속적인 유량측정을 수행하고 있다. 이때, H-ADCP는 유량을 측정하기 위한 유속자료와 함께 초음파산란도 자료를 부가적으로 제공하고 있어 초음파산란도를 부유사농도의 지표로 활용하여 지속적인 부유사농도를 측정하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 기존에 설치된 자동유량관측소의 H-ADCP를 통해서 실시간의 유량자료와 함께 유사량 자료를 제공할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이에 본 연구에서는 자동유량관측소를 대상으로 과거 유사량 측정을 수행한 5개 지점을 선정하여 초음파산란도를 활용한 부유사농도 측정 기술의 적용성을 검토하였고, 이를 통해 제시한 부유사농도 측정 방법을 통해 실시간 부유사농도 측정 시스템을 개발하였다. 그리고 실시간 부유사농도 측정 시스템의 적용성을 검토하기 위해 나주시(남평교) 자동유량관측소 지점에 시스템을 구축하여 초음파기반의 부유사농도 측정 기술을 통한 실시간 부유사농도 산정 방법에 대한 보완 사항과 개선방향을 도출하고자 하였다.