• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.73-73
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• 2015

자연 하천의 홍수 유량 측정은 매우 어렵고 많은 비용과 시간, 노력을 요하는 작업이다. 보다 안전하고 경제적인 유량 측정의 대안으로 제시된 것이 하천 표면의 영상 분석을 이용하는 표면영 상유속계이다. 본 연구는 안드로이드 기반의 스마트폰을 이용한 실시간 표면영상유속계를 개발하는 것이다. 스마트폰에 내장된 카메라, GPS, 방향 센서, CPU를 활용하여, 실시간으로 현장에서 하천의 표면유속을 측정하는 것이다. 먼저, 스마트폰의 GPS를 이용하여 측정 현장의 위치를 잡고, 경사계(방향 센서)를 활용하여 카메라와 촬영면의 기하적인 관계를 설정한다. 수표면과 카메라의 높이차만을 입력하고, 측정된 카메라의 경사에서 하천 수표면의 위치관계를 추정할 수 있는 카메라 모형을 작성하였다. 이 방법을 이용함으로써 기존 표면영상유속계의 단점 중 하나인 참조점 보정이 필요없도록 하였다. 내장된 카메라로 정해진 시간(3초) 동안 동영상을 촬영하고, 촬영된 동영상은 개방 소스의 영상처리 라이브러리인 JavaCV를 이용하여 프레임별로 분할하고, 이를 시공간 영상 분석하여 하천 표면의 2차원 유속장을 추정한다. 영상의 시공간 분석에는 상호상관 시공간분석법을 이용하였다. 모든 코드는 안드로이드 운영체제에서 실행되도록 Java로 작성하였다. 시판되는 안드로이드 스마트폰에 적용하여 현장 시험한 결과 3초간의 영상 처리에 5초 정도를 소요하여, 거의 실시간으로 유속을 측정할 수 있었다. 또한 유속 측정 오차는 일반적인 영상 처리의 오차인 5% 내외였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.52-52
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• 2020

영상을 이용하여 하천유속과 유량을 측정하는 방법은 신속하고 간결하게 유속을 측정할 수 있는 방법으로 주목을 받고 있다. 또한 새로운 기술인 드론을 활용하여 하천의 유속과 유량을 측정하는 방법도 다양하게 시도되고 있다. 본 연구는 드론을 정지영상과 동영상을 이용하여 별도의 측량이나 복잡한 과정없이도 하천의 유속분포를 추정할 수 있는 방안을 제시하였다. 이 때, 중소하천의 유속 측정에 보다 쉽게 활용할 수 있도록 카메라 보정을 통한 카메라 내부변수 획득과 정지영상에 수록된 드론의 위치와 자세에 대한 EXIF 자료를 이용하는 방안, 약간의 흔들림이 있는 영상에서도 유속을 추정하는 방안을 제안하였다. 먼저, 드론의 카메라 보정을 위한 프로그램을 작성하고, 카메라의 내부 변수를 추정하였다. 드론의 위치와 자세에 대한 정보는 정지영상(JPG 파일)에 수록된 EXIF 정보를 이용하여 드론의 위치(GPS)와 자세(자이로스코프)를 알아내었다. 이를 이용하여 현장의 참조점에 대한 위치 정보를 확인하고, 또 수면촬영을 위한 정지비행시의 카메라의 대략의 위치와 자세 정보를 확인하였다. 이 자료들은 실제 유속측정에 이용하는 동영상에서 나타나는 참조점의 위치 정보를 결정하기 위한 것이다. 그리고 연이어 촬영된 동영상에서 시공간영상분석법으로 측정 단면의 유속분포를 분석하였다. 이 때, 동영상 내에 있는 약간의 흔들림은 FFT 분석으로 적절히 보완할 수 있다. 개발된 방법을 밀양강의 단장천 대리 수위표 지점 인근에서 시험한 결과 기존의 유속계로 측정한 방법과 상당히 근사한 결과를 얻을 수 있었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.6
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• pp.671-678
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• 1997

Water surface velocity meters with microwave were applied to stream discharge measurements and its practical aspects were evaluted. The rating of the surface velocity meters was performed through a carriage and a water tank for the ship model test. It gave5.5% or less errors of average measured velocities under the vertical tilt ang1e of 20$^{\circ}$, 35$^{\circ}$, or 45$^{\circ}$ . A surface velocity meter was used to measure flood velocities at Yoju bridge from 8:00 a.m. to 10:00 a.m. on August 26, 1995. The results showed that surface velocities ranged from 2 to 4 m/s. With the measured surface velocities multiplied by 0.85, the discharge was computed as 10,500 m$^3$/s. It differed $\pm$2% or less from the value of a stage-discharge curve and that of an unsteady flow simulation. Although the measured data are used sparsely per 40 or 60 meters, the computed discharges do not give large variation. Stream discharge measurements were also performed under the normal condition without floods. With the known values of Taechong Dam releases. the depth averaging factors of velocity were calculated by 0.83~0.87. Although there are errors from wind action and inherent ones in the velocity meters, the research showed that surface velocity meters could be an simple and practical alternative for flood discharge measurements.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1461-1465
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• 2010

산업기술의 발전은 자연현상에서 발생되는 다양한 형태의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있게 되었으나, 자연현상의 신호는 그 정보량이 상당할 뿐만 아니라 디지털 신호로 변환하는 과정에서 발생되는 계통오차 및 동역학적 노이즈 등이 포함되어 있어 신호 해석에 많은 어려움이 있다. 최근 유량조사 분야에서도 최첨단 유량측정 기술인 초음파 유량계 설치를 통하여 기존의 유량조사 방법으로 불가능했던 감조하천과 대하천에서의 실시간 유량자료를 생산하고 있으며, 이에 근거하여 홍수예보 및 하천관리 업무에 효과적으로 활용하고 있다. 본 연구에서는 초음파 유량계가 설치된 여주지점의 2009년도 자동유량측정성과 중 동역학적 노이즈이라 판단되는 신호에 대하여 노이즈저감에 관한 방법론을 검토하고자 한다. 이를 위해 노이즈저감과 시간과 주파수 영역에서 유연한 분해능을 갖는 웨이블릿 변환을 적용하였으며 다양한 웨이블릿 변환함수 중 'db4'를 이용하였다. 여주지점의 자동유량측정성과에 대한 웨이블릿 변환함수 'db4'를 적용한 결과, 30분 이하의 단주기 성분(D1 등)은 동역학적 노이즈으로 판단되었으며, 최종파형분해단계의 근사성분은 원자료에 근사한 결과값을 얻을 수 있었다. 또한, 최종 분해된 자료는 충주조정지댐 방류량과의 상 하류 유출량 분석과 유출률 분석에서 물리적으로 해석이 가능한 결과 값을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.666-666
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• 2012

수문조사는 효율적이고 안정적인 물관리를 위한 기초자료로서 매우 중요함에도 불구하고, 예산 부족 등의 문제로 인해 국가하천 및 방재상 중요 하천유역을 중심으로 이루어졌다. 따라서 국내에서는 지방하천, 특히 해안유역 지방하천의 수문조사가 매우 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 영산강서해와 섬진강남해 해안유역의 지방하천을 대상으로 도상 및 문헌을 통해 우선 현황을 파악하였으며, 이를 토대로 현장조사 등을 통해 수리 수문학적 중요성, 사회 경제적 분석과 수문조사 적정성을 검토하여 영산강서해유역에 총 7 개 지점, 섬진강남해유역에 총 13 개 지점에서 수위 및 유량 관측이 필요한 것으로 판단되었다. 이 중 12개 지점은 관측소 신설이 필요하며 이 지점들에 대해서는 수위관측시설의 설치 및 운영과 유량측정에 필요한 제반사항을 제시하여 향후 수위관측소 설치 및 유량측정 등에 활용할 수 있도록 하였다. 본 연구의 결과는 국토해양부 영산강홍수통제소 관할 해안유역에서의 균형적인 수문조사에 기여할 수 있을 것으로 기대되며, 향후 수위관측소 신설 후 생산되고 제공되는 수문자료들은 대상 해안유역에서의 효율적 물관리를 위한 중요 기초자료로서 충분히 활용될 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.6
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• pp.575-585
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• 2008

It is essential to obtain accurate and highly reliable streamflow data for water resources planning, evaluation and management as well as design of hydraulic structures. A new discharge computation method proposed in this research uses Chiu's velocity distribution and estimation of maximum velocity. This method shows acceptable channel discharges comparing these by the exiting velocity-area method. When velocity-area method is used, it is required to observe velocities at every specified point and vertical line using a velocity meter like Price-AA. If the method proposed in this research, is used, however it is not necessary to observe all point velocities needed in the velocity-area method. But this method can not be applied for the cases of very complex and strongly asymmetric channel cross-sections because Chiu's velocity distribution using entropy concept may be quite biased from that of natural rivers.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.362-362
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• 2021

섬진강은 하굿둑이 없는 열린 하구로서 하구로부터 약 21km까지 조석의 영향을 받아 강물의 염도가 시간에 따라 변하는 환경이다. 오랫동안 섬진강 하구는 다양한 원인으로부터 바다화로 대표되는 염하구 문제가 지역 현안 사항으로 제기되어 왔다. 상류에서의 용수사용 증가로 인한 하천유하량 감소 또한 그 원인들 중 하나로 판단됨에 따라 실제 하구까지 내려오는 하천유량과 바다로부터 유입되는 해수를 구분하여 정량화하는 연구가 필요한 사안이다. 본 연구의 목적은 섬진강수계 하구에서의 다양한 생태환경을 보전하기 위한 적정 염분유지가 요구됨에 따라 염분과 유하량(하천유량)의 관계 규명과 기준을 마련하고자 한다. 섬진강수계 하류지역 주민의 민원과 갈수기 하천유량 부족으로 적정 하천관리를 위해서 2020년 이후로 섬진강수계 주요 댐에 대한 과거 20년간 용수공급 현황과 빈도별 유입량을 고려한 용수공급기준선과 하천유지용수 개념의 환경대응용수 공급량을 산정하였으며, 댐 용수공급의 안정성이 확보된 상황에서의 환경대응용수를 공급 중이다. 또한, 상류 유하량과 바다 조위에 따른 염도의 상관성을 규명하기 위해서 섬진강 하구의 염도(섬진교, 섬진강대교) 계측기를 설치하여 모니터링을 실시하여 측정된 자료를 이용하여 하천관리방안을 마련하고자 한다. 최종적으로, 최근까지의 실측 모니터링 자료를 이용한 유량-조위-염분 상관관계 분석을 통한 의사결정표(조견표) 산정하고 실제 댐운영('20.4.~현재) 및 하천유량 모니터링('20.4.~현재) 자료를 이용한 하천유량확보 효과 분석을 실시하여 섬진강 하구의 통합관리(수량-수질)를 위한 기준을 설정하여 향 후 섬진강수계 통합물관리 업무와 갈수 및 가뭄시기에 적정한 하천관리를 위한 실증적인 방안을 검토하여 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.3-3
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• 2017

하천에서 발생하는 유사량은 공급능력이 흐름의 이송능력보다 지배적인 경우 같은 유량이 발생하더라도 유사량이 다르게 관측될 수 있다. 특히 국내 하천과 같이 홍수기가 특정기간에 편중되어 연중 유량발생 편차가 매우 크게 나타나는 경우 이와 같은 현상이 더욱 두드러지게 발생한다. 즉, 대부분의 연중발생 유사량이 홍수시에 이동하고 홍수발생 초기와 후기의 유사 공급능력의 차이가 나타나는 국내하천의 경우 이를 기존의 유사이송공식으로 정량적인 유사량 값을 추정하는데는 한계가 있음을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 국내 하천에서 실측한 유사량 자료를 종합하고 주요 지점별, 연도별, 계절별, 하천 유역별로 분류한 후 이를 분석하여 국내하천의 유사량 발생 특성을 규명하였다. 실측 유사량 데이터베이스는 국내 하천의 주요지점에서 2007년부터 2012년까지 측정한 자료로 구성되어 있으며 총 26개 지점 1,283개의 자료를 포함하고 있다. 4대강의 본류 대표지점으로 선정된 여주, 왜관, 공주, 나주지점을 대상으로 유량-총유사량 관계를 비교한 결과, 여주지점의 유량 증가에 따른 총유사량 증가 폭이 다른 대표지점들에 비해 가장 크게 나타나는 반면, 나주지점의 경우 제일 작은 값을 보인다. 또한 본류의 유량-유사량 관계식의 지수 값이 본류와 지류를 모두 포함한 관계식에 비해 더 크게 나타나는데 이는 지류에서는 본류보다 적은 유량이 발생하더라도 유사 이송량은 상대적으로 크게 발생한다는 것을 의미하며 그 이유는 본류와 지류에서 유사 이송이 지배적으로 발생하는 유량범위가 상이하기 때문에 나타나는 결과로 추정할 수 있다. 대표지점별 부유사 농도를 분석한 결과, 7월과 8월 부유사 농도에 비해 9월에 발생하는 부유사 농도가 현저히 낮은 값을 보이는데 이는 연중 홍수기 전반기에 유사 공급량이 상대적으로 많아 나타나는 현상으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2005.11a
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• pp.167-170
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• 2005

충주댐 상${\cdot}$하류 하천 주요 지점의 수위-유량 상관관계를 분석하기 위하여 2004년 3월부터 12월까지 266일간 4개 수위국 지점을 대상으로 현지조사 및 하천측량을 실시하고, 홍수기 및 평${\cdot}$갈수기에 유량측정을 실시하여 수위-유량 관계식을 유도하였으며, 이를 바탕으로 유출량산정과 유황분석을 실시하였다. 평${\cdot}$갈수기 신뢰성 있는 수위-유량 관계곡선을 유도하기 위하여 실시간으로 관측되는 수위를 확인(www.wamis.go.kr)하여 측정지점의 수위를 균형있게 분포되도록 하여 신뢰도 향상을 기할 수 있었다. 2004년 홍수기, 평갈수기에 측정한 수위-유량성과를 이용하여 수위-유량관계식을 홍수기, 평갈수기로 나누어 유도하였으며, 표준편차와 상관계수를 검토한 결과 대체로 이차식 형과 지수식 형에 의한 계산치가 실측치에 근접하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 작성한 수위-유랑관계식의 신뢰성 검증을 하기 위하여 2004년 7월 11일에서 7월 20일까지의 홍수시의 시간별 유출량자료와 2003년 11월 1일에서 2004년 10월 31일까지의 일별 유출량자료를 분석한 결과, 각 수위표지점의 첨두유량과 유출율 관계를 댐유입량 자료과 비교 검토하여 또한 HEC-RAS를 이용하여 수면형을 계산하여 수위-유량 관계식의 신뢰도가 높은 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.253-253
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• 2022

수문조사 방법 및 기준은 각 국가별 기후, 유역 및 하천특성에 따라 다르게 제시되고 있으며, 세계기상기구(WMO)나 국제표준화기구(ISO)에서는 국제적으로 통용될 수 있는 기준을 제시하고 있다. 대부분의 국가에서는 국제기구 또는 수문조사 선진국(미국, 일본, 영국 등)에서 제시한 기준 및 방법을 도입하여 적용하고 있으며, 국내의 경우도 국제기준과 더불어 미국의 기준과 우리나라와 기후, 지형 및 하천특성이 비슷한 일본의 기준을 많은 부분에서 도입하였다. 유속계에 의한 유량측정 시 측선수를 늘리면 정확도를 높일 수 있지만 대하천 또는 수위(유속)가 급변하는 경우에는 측선수를 많이 해서 측정시간이 길어지면 오히려 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 특히, 국내에서 홍수시 신속한 측정에 사용되는 부자와 전자파표면유속계는 기존의 회전식유속계 측선수 기준을 적용하는 것은 적합하지 않다. 이에 따라, 우리나라 수문조사 전담기관인 한국수자원조사기술원에서는 전자파표면유속계 측선수 기준을 실무적으로 제시하고 있으나 이에 대한 기술적인 검토가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 2016년~2020년까지 한국수자원조사기술원에서 측정된 58개 지점의 총 739개의 전자파표면유속계 측정성과에 대하여 수면폭 및 측선수 현황을 살펴보았다. 한국수자원조사기술원 일반기준 이상 측선수 비율은 646개(87.4%), 긴급기준 이상 측선수 비율은 739개(100.0%) 그리고 전체 평균값 이상 측선수 비율은 404개(54.7%)로 나타났다. 일반기준 이상 측선수가 많은 원인을 파악해보기 위하여 측선수를 최대구간유량비 20% 이상일 때까지 측선수를 10%씩 감소하여 산정된 유량의 변화를 검토하였다. 유량 변화 검토 결과 현장에서 유량측정 시 측선수의 등유량 배치, 최대구간유량비(20%) 및 불확도(±10%) 기준을 준수하기 위해서 기준 이상의 측선수를 확보하는 경향으로 판단되었다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 측선수 감소에 따른 유량 편차율 ±10%와 불확도 ±10% 조건을 만족하는 수면폭 구간별 최소 기준을 제시하였으며, 이 기준을 적용할 경우 전자파표면유속계로 현장에서 보다 신속하고 정확한 유량측정을 수행할 수 있을 것으로 기대된다.