• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1807-1811
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• 2009

홍수기 유량측정에 있어서 가장 큰 어려움이었던 유속측정의 정확성을 확보하고 실무자의 안전성을 보장하기 위한 기본 취지에서 1993년 시작된 "대하천 유량 자동측정 설비개발"이라는 연구 주제하에 비접촉식 유속측정 기법에 대한 연구를 수년간 연구개발을 거듭한 결과물인 전자파표면유속계를 1999년도에 상품화하여 현재 국내에서 홍수유속측정 설비로 이용되어지고 있다. 현장에서 유량측정업무에 종사하는 실무자들은 홍수유량측정에 비하여 훨씬 간편함을 몸소 느끼게 되었고, 상품화보급이 시작된지 수년이 지난 상태에서는 더욱 성능이 개선된 전자파표면유속계가 개발되기를 기대하였다. 무엇보다도 홍수기에 유량측정시 기존의 유속측정 방법과 같은 방식으로 각 측선마다 전자파표면유속계를 설치해야하는 번거로움을 피력하였다. 기존의 전자파표면유속계는 하천을 가로지르는 교량위에서 흐름방향에 나란히 측정하는 조건을 고려하였기 때문에 이와 같은 편각인 상태의 유속측정은 검토하지 않았다. 이와 같은 사용자의 요구에 대하여 한국수자원공사에서는 홍수기 유량측정시의 사용자 편의성을 증대하기 위하여 성능개선 작업에 착수하여 편각측정용 전자파표면유속계를 개발하였다. 편각측정의 주된 목적은 전자파표면유속계를 모든 측선에 설치하지 않고 한 지점에서 편각(oblique angle)으로 여러 측선의 유속을 측정함으로써 유속측정의 효율성을 증대시키는 것이다. 전자파표면 유속계에서의 편각 측정은 하천의 유속 방향을 기준으로 정면에서 측정하면 수평 편각이 0도가 되며 좌우로 안테나를 회전하여 움직인 각도가 측정 편각으로 결정된다. 전자파의 물리적 특성 때문에 편각이 증가하면 반사된 신호의 수신 크기가 감소하여 측정이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 최대한 극복하는 것이 본 연구의 중점 개선사항이다. 이를 통하여 전자파표면유속계를 교량의 임의 지점에 설치하여 좌우로 편각 $20^{\circ}$에 이르는 범위의 유속을 측정하고자 목표로 하였다. 홍수시의 현장 측정 환경은 열악하기 때문에 정확한 측정을 조건으로 측정자에게 최대한의 편리함과 신속한 측정 환경을 제공해야 효과적인 업무수행이 가능하다. 이러한 편각 측정을 가능토록 하기 위해서는 유속측정시 송신되는 전자파의 출력을 기존의 시스템보다 보다 높게 발사하여야 하며 안테나의 수신감도 및 지향성이 개선되어야 한다. 이를 위해서 안테나 형태에 있어 기존 전자파표면유속계와의 차이점은 기존안테나는 파라볼릭 형상이었으나 신규 제작된 안테나는 평면안테나로 이러한 형태의 개선를 통해 안테나 특성 및 구조적인 차이를 유도하였다. 두 가지 안테나 사양 각각 장단점이 있으나 가장 큰 차이점은 빔폭 특성에서 평면 안테나가 우수하며 수신 감도를 향상시킬 수 있다는 강점이 있다. 특히 Tx/Rx 분리의 평면안테나 구조는 파라볼릭 안테나에서 불가능한 기능으로서 편각측정으로 인한 수신감도의 저하의 문제를 해결하기 위한 개선조치이었다. 성능개선 제작된 편각측정용 전자파표면유속계를 이용하여 일반하천의 홍수유속에 대한 편각측정 실험을 안성천에서 실시한 결과 유속 약 1.7 m/s 인 상황에서 편각 $20\;^{\circ}$ 까지 편각 $0\;^{\circ}$일때와 유사한 측정 성능을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권11호
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• pp.1123-1129
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• 2010

TA-50 항공기에 적용되는 투명체의 편각은 실제목표와 투명체를 통해 조종사가 인식하는 목표와 차이를 유발시켜, 부정확한 조준 및 이로 인한 무장계통의 정확도를 저하시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 TA-50 항공기에서는 원드실드 투명체의 편각을 실측하여 편각 계수 형태로 항공기의 통합임무시현컴퓨터에 입력, 각도 편차를 보정하여 전방상향 시현기에서 목표물에 정확히 조준되도록 한다. 이러한 작동원리를 실전에 적용하기 위해 본 연구에서는 편각 자동측정장비를 국내 최초 독자적으로 개발하였다. 또한 편각 유도공식 산출 등 개발개념 및 운영 체계와 장비의 신뢰성 검증을 위한 정확성 및 정밀성에 대한 내용을 다룬다. 본 연구를 통해 개발한 장비의 정확성은 최종 판정기준인 1% 미만으로 매우 적합하였으며, 정밀성 또한 최종 판정기준을 모두 만족하여 매우 적합하다는 결과를 얻었다. 본 연구를 통해 개발된 편각 자동측정장비는 우수한 품질로 입증되어 캐노피 투명체의 국방규격에 등재되어 사용되고 있다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.1789-1793
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• 2008

전자파표면유속계는 홍수유속측정을 위하여 개발된 기기로 평 갈수기에는 유속측정이 불가하여 프로펠러 유속계를 이용하고 있다. 현재 보급된 전자파표면유속계는 하천의 흐름방향에 나란하게 설치하였을 때에만 유속을 측정할 수 있는 기기의 구조상의 한계성 때문에 교량이 없는 지점에서는 유속측정이 불가하여 유량산정을 할 수가 없다. 또한 편각측정이 불가능하여 기기를 각 측선마다 이동 설치하여야 하기 때문에 유속측정시 효율성 떨어진다. 이에 홍수시 유량측정의 효율성을 증대시키고 전자파표면유속계의 활용도를 높이고자 편각측정이 가능하도록 전자파표면유속계의 성능을 개선하는 것이 본 연구의 주된 목적이다. 전자파표면 유속계에서의 편각 측정은 하천의 유속방향을 기준으로 정면에서 측정하면 수평 편각이 0도가 되며 좌우로 안테나를 회전하여 움직인 각도가 측정 편각으로 결정된다. 현장에서 전자파표면유속계의 사용시 편의성을 높이고 유량측정을 효율적으로 하기 위해서는 가급적 편각을 크게 해서 측정을 해야 하지만, 편각이 증가하면 전자파의 물리적 특성 때문에 반사된 신호의 수신 크기가 감소하여 측정이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 유속 측정시 전자파 출력을 기존의 시스템보다 높게 물표면에 발사하여야 하며 안테나를 포함한 RF 모듈의 수신감도 및 지향성이 개선되어야 한다. 이에 편각측정이 가능하도록 이러한 사항에 주안점을 두어 새로운 시스템을 구성하였다. 수신감도 향상을 위해서는 물표면에 반사되어 돌아오는 신호를 가장 먼저 수신하는 안테나의 특성이 중요하며 그 다음 수신용 증폭기, IF 증폭기 순으로 개선이 필요하다. 본 연구에서는 안테나의 형태를 기존 파라볼릭 안테나에서 위상 배열 평면안테나로 변경하였으며, 이에 따른 이점으로는 송수신부를 분리하여 하나의 평면에 두 개의 안테나를 구성할 수 있다는 사항이다. 즉 외형적으로는 하나의 안테나로 보이지만 두 개의 안테나가 하나로 구성된 것이다. 송수신부를 분리하는 형태는 기존 파라볼릭 안테나에선 불가능한 구조로 변경에 따른 수신감도 향상은 수치적으로 10dB 이상 개선하였다. 송수신부 분리가 수신감도에 영향을 미치는 이유는 물표면으로 발사된 송신 신호의 일부가 수신단으로 유입되는 현상으로 누설되는 송신 신호를 최대한 차단하는 분리도가 수신 신호 검출에 직접적인 양향을 주기 때문에다. 평면 안테나를 적용하면 기존 파라볼릭 안테나에서 사용하던 써큘레이터라는 부품을 삭제할 수 있으며, 안테나의 구조적인 분리를 통해서 수신감도를 개선할 수 있었다. 안테나의 지향성은 발사하는 전자파의 빔폭 성능과 일치하며 각도 단위로 표시한다. 각도 값이 작을수록 전자파의 에너지가 한 곳에 집중된다고 말할 수 있다. 즉 빔폭이 크면 측정시 반사면적이 커져 정확한 지점의 유속을 측정하기 어려운 문제가 발생한다. 본 연구를 통해 빔폭은 기존 안테나 대비2도를 개선하였으며 25%의 개선 효과를 얻었다. 또한 수신감도 및 지향성 개선과 더불어 전자파의 출력을 기존 장비 대비하여 1.6배를 증가하여 편각측정을 위한 전자파표면 유속계의 성능을 개선하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.687-703
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• 2011

편각은 판구조론 이해의 바탕이 되는 개념이며 실생활에서 지도와 나침반을 이용하여 자신의 위치를 결정할 때도 쓰이는 중요한 개념이다. 이에 제 7차 교육과정에서 사용되고 있는 6종의 지구과학 II 교과서에서 편각에 대한 설명이 어떻게 기술되어 있는지 확인하고 고등학생들이 오개념을 가질 수 있는 가능성을 조사하였다. 개념 검사지를 통해 실제로 나타나고 있는 고등학생들의 오개념을 확인하고 교과서와의 연관성을 알아보았다. 그 결과 고등학생들은 특히 자북극과 관련하여 오개념을 가지고 있었고 이는 교과서의 편각에 대한 설명 부족과 함께 잘못된 삽화와 밀접한 관계가 있었다. 따라서 편각에 대한 정확한 이해를 위해서는 비쌍극자 효과를 추가한 편각의 설명이 필요하고 이에 따른 삽화의 제시가 필요함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.100-100
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• 2016

전자파표면유속계는 대표적인 비접촉식 계측기기로 최근 유량조사를 위해 활발하게 활용되고 있다. 국내에서 사용되고 있는 전자파표면유속계는 평수기 저유속에서도 측정이 가능하고 편각 측정이 가능하도록 개발되어 한 측정 지점에서 다 지점의 유속이 측정이 가능해 평수기 홍수기에 비교적 적은 인원으로 빠른 시간에 유량측정이 가능하다. 하지만 국내의 경우 전자파표면유속계가 과연 얼마만큼의 정확한 유속을 측정하는지에 대한 분석이 다소 부족한 실정으로 특히, 실제 하천에서 정확한 분석은 수행되지 않은 상태에서 유량 측정에 사용되고 있다. 전자파표면유속계를 실제 하천에서 사용할 경우 발생 할 수 있는 오차의 요인으로는 교량과 같이 높은 지점에서 측정을 수행할 경우 측정영역(Footprint or Illuminated area)에 따른 오차가 발생할 수 있는 가능성이 있고, 동일 측정 지점에 대해 수직각과 편각에 변화에 따른 유속 측정 오차가 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 개발된 Mutronics사의 전자파표면유속계(MWSCM; Microwave Water Surface Current Meter)에 레이저포인터를 부착하여 표면유속 약 0.5m/s ~ 1m/s의 자연 하천과 매우 유사한 실제 소하천 규모의 한국건설기술연구원 안동실험센터 직선하천에서 수직각(Tilt angle) 및 편각(Yaw angle)을 변화시켜가며 유속를 측정하였다. 그리고 측정된 결과를 활용하여 수직각과 편각의 변화에 따른 전자파표면유속계의 측정영역을 검토하였고, 동일한 측정 지점에 micro-ADV를 이용해 측정된 연직유속분포를 외삽하여 산정된 표면유속과 비교하여 전자파표면유속계의 측정 정확도를 분석하였다. 분석결과, 수직각(Tilt angle) 15도 이하에서는 유속 측정의 정확도가 떨어지는 것으로 나타났고, 편각(Yaw angle)이 커질수록 측정영역이 커지게 되어 변동 계수가 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 전자파표면유속계의 측정 오차는 측정영역에 민감하게 반응하는 것으로 나타나 실제 전자파표면유속계를 이용한 유량측정 시 측정영역을 고려한 측정이 수행되어야 할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권7호
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• pp.585-597
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• 2014

본 연구는 비쌍극자 모형이 제시된 읽기 자료만으로 교사들의 편각에 대한 이해도가 얼마나 높아질 수 있는지를 알아보았다. 그와 함께 2009 개정 교육과정 하의 "지구과학 II" 교과서에서 기술된 내용이 과거의 교과서 내용과 얼마나 차이가 있는지 알아보았다. 편각에 대한 이해도 조사는 1급 정교사 연수를 받고 있는 경기도 지역 교사 30명, 서울지역 교사 33명을 대상으로 이루어졌다. 연구 결과 첫째 교사들도 편각에 관한 여러 오개념을 가지고 있었으며 대표적으로 나침반 바늘이 자북극을 가리킨다고 하는 오개념이 있었다. 이러한 오개념은 읽기 자료만으로도 잘 수정되지 않았다. 둘째로 비쌍극자 모형이 포함된 읽기 자료를 통해 편각에 대한 이해가 높아졌으며, 셋째로 개발된 자료는 학생들에 비해 교사들에게 더욱 효과적임을 통계적인 방식으로 확인하였으며 마지막으로 현재 사용되고 있는 교과서에서 제시되고 있는 비쌍극자 모형이 포함된 설명도 보완 수정이 필요함을 알았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.187-196
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• 1988

본(本) 연구(硏究)에서는 유로(流路)의 방향각(方向角)과 방향편각(方向偏角)의 자료(資料)를 가지고, 자기상관계수(自己相關係數)와 variance spectrum을 이용(利用)하여 한강유역(漢江流域) 하천(河川)들에 대한 사행특성(蛇行特性)을 분석(分析)하였다. 사행파장(蛇行波長) 산정(算定)에는 방향각(方向角) spectra 보다는 방향편각(方向偏角) spectra의 이용(利用)이 더 좋음을 알 수 있었으며, 방향편각(方向偏角) spectra로부터 산정(算定)된 지배사행파장(支配蛇行波長)은 북한강수계(北漢江水系), 남한강수계(南漢江水系), 한강하류수계(漢江下流水系) 하천(河川)들 순(順)으로 점차(漸次) 크게 나타나는 경향(傾向)을 보였다. 또한, 유로(流路)의 방향각(方向角) 및 방향편각(方向偏角)의 spectra로부터 북한강수계(北漢江水系), 남한강수계(南漢江水系), 한강하류수계(漢江下流水系) 하천(河川)들의 사행성향(蛇行性向)을 알 수 있었다. 방향각(方向角) 및 방향편각(方向偏角)에 대한 autocorrelogram들은 일반적(一般的)으로 진동(振動)하면서 감쇠(減衰)하는 모양을 보였으며, 방향편각(方向偏角)의 자료(資料)를 가지고 자기상관계수(自己相關係數)와 spectra로 구한 사행파장간(蛇行波長間)에는 상관성(相關性)이 높은 선형관계(線形關係)를 보였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제24권3호
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• pp.29-38
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• 2016

우주전파환경 변화의 중요성과 스마트 폰 및 드론과 같은 지자기 방향성과 연계된 전자장비의 보편화로 지자기 편각성분에 대한 효율적인 관측 방안 및 지자기 교란 영향에 대한 연구의 필요성이 높아지고 있다. 본 연구의 목적은 교외에 설치된 통합기준점을 방위표지로 한 지자기 편각관측의 타당성을 검토하는 것이다. 이를 위해 국내 중앙에 위치하며 INTERMAGNET에 가입된 청양 지자기관측소 자료를 활용하여 지자기 성분의 일변화 및 교란수준을 KP, KK와 연계하여 상관성을 분석하였다. 국내 지역 내, 통합기준점 3곳 및 개활지 1곳에 대한 지자기편각 관측을 수행하였다. 통합기준점을 활용한 편각측정의 타당성 검토를 위한 비교 기준으로 세계지자기모델을 선정하고 모델 값과 절대 관측 값 및 모델간의 편각편차를 비교 분석하였다. 연구결과, 교외 통합기준점을 방위표지로 활용한 지자기 편각성분의 절대관측의 적합성을 확인할 수 있었다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.53-53
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• 2010

지표위의 어떤 지점에서의 지구자기의 수평분력 방향과 진북방향 사이의 각을 편각(Declination)이라고 정의한다. 쉽게 말하면 편각은 나침반의 자침이 가러 키는 방향과 진북방향과의 사이 각을 말한다. 대부분의 사람들은 나침반의 자침이 북자기극(North magnetic pole)을 가러킨다고 잘못알고 있다. 지구 다이나모설(Geodynamo theory)에 의하면 주로 철(약 90%)로 구성된 외핵 속에서 계속 생성 유지되고 있는 복잡한 (각각 나선형(helical)의 회전축에 대체로 평행하거나 평행하지 않은) 대류(Convection currents)에 수반하는 전류가 복잡한 지구자기장을 형성한다. 지표상에서 측정한 지구자기장의 자료를 Spherical harmonic analysis 으로 분석하면 한 개의 커다란 쌍극자(Dipole) (Inclined geocentric dipole 또는 주된 자기장(Main field) 이라고 부름), 적도쌍극자(Equatorial dipole), 4극자 (Quadrupoles), 8극자(Octupoles) 등의 여러 개의 크고 작은 쌍극자들의 총합이 지구자기장의 근원인 것처럼 해석되고 있다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 외핵에서 생성된 천체 자기장에서 Main field를 제거한 나머지 자기장과, 상부 맨틀(upper mantle), 지각 및 지표상에 존재하는 인공 물체 또는 암석 및 광석 등의 잔류자기 및 유도자기 그리고 지형 등의 영향으로 결정된다. 어떤 지점에서의 지구자기장의 방향은 태양풍(Solar wind)과 전리층 사이의 상호작용 등의 외부자장(external field)의 영향도 받는다. 비쌍극자 자장(Non-dipole field)은 지표상에서 측정되는 총자기장에서 외핵에서 생성된 주된 자기장(Main field) 즉, 지구의 회전축에서 약 11.5도 기울어진 쌍극자 자장을 제거하고 남는 자기장을 말한다. 따라서 편각은 비쌍극자자장의 영향을 가장 많이 받는다. 비쌍극자 자장은 정지한 상태의 자장(standing field) 과 매년 서쪽으로 약 0.2도 움직이는 Westward drift하는 자장으로 크게 두 가지로 구분된다. 쌍극자 자장의 방향은 매우 느리게 변하지만 그 세기는 현재 비교적으로 빠르게 약해지고 있다. 비교적으로 매우 빠르게 변하는 비쌍극자 자장의 변화를 영년변화(Secular variation) 이라고 한다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 1996년도 춘계학술대회 발표요약문
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• pp.139-149
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• 1996

편차도표는 진북, 자북, 도북의 관계를 지도 하부에 그림으로 표시한 난외주기를 말한다. 우리가 사용하고 있는 현재의 기본도는 1966년 한화합동항공사진측량사업을 바탕으로 1974년까지 남한 전지역에 대하여 1:25,000 기본도를 완성하고, 이를 축소 편집하여 1:50,000 지도를 작성한 것이다. 이와 더불어, 1975년부터 지자기측량을 실시하여 1980년을 기준으로 한 자편각을 기본도에 표시하였다. 그러나, 이렇게 작성된 편각도표는 우리나라의 기본도에 적용된 투영좌표계와는 맞지 않는 결과를 나타내고 있다. 이에 대한 연구를 수행하여 정상적인 편차도표가 작성될 수 있는 안을 제시하였다.