본 논문은 최근의 석유탐사 및 개발사업 현장에서 사용되고 있는 최신의 측량기술 및 해양공사의 측량 기술 표준화 동향을 소개하고, 이에 기반하여 동해1 가스전 해저배관 공사에 적용한 사례를 기술하였다. 해저배관 시설공사를 수행하기 위한 사전측량 및 시공지원 측량은 다양한 탐사장비가 동원되며, 각 장비들의 운영, 자료처리, 해석, 도면화를 위하여 실시간지원이 가능한 시스템을 운영하는 기술이 요구된다. 이를 위하여 해저배관 시공단계별(Pre-Installation Survey, Touch-down Monitoring, As-laid As-Built Survey, Post-installation Survey) 요구되는 측량성과 및 이를 획득하기 위한 소해측량 시스템의 성능평가 및 정확도 분석을 수행하였다. 또한, 해저지형 탐사를 위해 동원된 소해측량시스템(Swath Sonar System)에서 취득되는 수심(Bathymetry) 및 후방산란 음압(Backscattered Amplitude) 자료를 맵핑하여 해저배관의 설치 경로를 측량하는 기법에 대하여 소개하고, 추후 해저배관 보호 및 관리시의 효율적인 모니터링 기법을 제시한다.
최근 빈번히 발생하는 자연재해는 육상과 해상에 걸쳐 광범위하게 발생한다. 이러한 자연재해를 모니터링하고 관리하기 위해서는 지형에 대한 측량과 모델링이 필요하다. 특히 최근에는 해상에서 돌발적인 사고가 빈번히 발생하고 있어, 해저지형에 대한 정밀 측량과 지형모델링이 필요하다. 그러나 해저지형을 측량하기 위해 많이 사용되는 측량 시스템으로 MBES 시스템이 있으나 MBES 자료는 해저지형의 특성에 의해 오류를 포함하고 있어 측량결과에 대한 신뢰도가 감소될 수 있다. 따라서 이 연구에서는 MBES를 이용한 해저지형 측량 자료를 모델링 시 회전변환기법을 적용하는 연구를 시도하여 회전변환기법의 활용성을 분석하였다.
단빔, 멀티빔, 사이드스캔소나 등을 이용하여 해저면의 위치나 형상파악을 하는 방법은 측량시간과 비용이 막대하게 소요되고 해안절벽과 도서지역은 접근이 용이하지 않은 관계로 이러한 측량환경의 단점을 보완하기 위하여 항공기에 레이저 측량장비를 탑재하여 해저면의 수심을 측량할 수 있는 기술이 확산되고 있다. 본 연구에서는 실험지역에 대하여 항공레이저 수심측량을 실시하고 취득된 데이터를 이용하여 해안선을 추출하였다. 해저면 지역에 대하여 단빔 수심측량 데이터와 비교한 결과, 실험지역 A에서는 표준편차가 ${\pm}1.795m$, 실험지역 B에서는 표준편차가 ${\pm}2.251m$로 제시되었다. 또한 SHOALS 데이터와 7개의 암초에 대하여 9개 지점의 암초 수심측량 값과 비교하였으며, 암초 수심측량 값의 측량밀도가 적어 암초의 형상을 3차원으로 재현함에 있어서 한계가 존재하지만 SHOALS 데이터를 이용하여 암초에 대한 형상을 정확하게 3차원으로 표현할 수 있었다. 육지지역에 대한 SHOALS 데이터 검증을 위하여 라이다 데이터와 비교 한 결과, $0.16m{\pm}0.16m$로 나타났으며, 1/1,000 수치지형도와 비교한 결과, $0.51m{\pm}0.26m$로 SHOALS 데이터의 정확성과 신뢰성을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 국내에서도 SHOALS 데이터를 이용하여 해안선측량 및 수심측량에 적용할 수 있는 근거를 제시하였으며, 현행 수심측량으로 어려움이 많은 수심이 낮은 천소지역과 접근이 어려운 절벽지역에 효과적으로 적용할 수 있는 기반을 제시하였다.
최근 경제발전과 아울러 점차 확충되어가는 우리나라의 주요항만과 연안해역의 개발로 해저시설물이 점차 증가 되어가고 있다. 그러나 현재까지 실시한 측량자료와 해도를 비교 검토해보면, 상당한 차이가 발생하고 있으며, 이는 해난사고의 주요한 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 5개 지역에 대하여 최신의 조사장비(MBES, SSS, SBP)를 이용한 해저시설물 조사수행 및 정확도 분석을 수행하였으며, 이를 바탕으로 해저시설물의 조사방법 및 정확도의 개선방안과 해양조사를 위한 정책적 고려사항을 분석하였다. 연구를 수행한 결과 인천항 작도부근에서 해저배관의 형태 및 천소수심, 목포항부근에서 침선, 평택항 부근에서 해저배관 및 천소수심, 장직로 부근에서 인공어초 및 천소수심, 제주 남부해역에서 해저분화구에 대한 보다 정확한 측량 값을 얻을 수 있었으며, 각종 해저시설물 및 장애물들을 기존 측량성과 보다 더욱더 정확하게 파악할 수 있었다. 또한 해저시설물에 대한 정보인프라 구축 방안 및 연계를 위한 방법론을 제시할 수 있었으며, 국내 사용가능 장비의 규격과 조사방법 및 절차에 대한 실험적 기준을 정립하고, 해저시설물 측량과 조사를 위한 정확도 판단 기준을 제시할 수 있었다.
실시간 동적 GPS 측위를 이용한 해저수심측량은 GPS 수신기가 이동중인 상태에서 신호단절 없이 연속적인 수심측정이 가능하며 등수심도와 등고선 제작에 정확한 위치를 결정할 수 있고, 음향측심기는 발사파와 수신파의 도달시간을 측정하여 수심을 관측할 수 있기 때문에 실시간으로 정확한 3차원 측량이 가능하다. 본 논문에서는 해안지역에 대한 지형 분석을 하기 위하여 기준점에 대한 정지관측을 실시하여 좌표변환계수를 산출하고, 이로부터 실시간 동적 GPS 측량과 음향측심기를 이용하여 해운대 해수욕장과 해안을 관측하였다. 1:1,200 축척의 수치지도에서 추출한 수치표고모델에서의 체적은 $97953.9m^3$이며, 실시간 동적 GPS와 음향측심기를 이용하여 추출한 수치표고모델에서의 체적은 $95994.9m^3$로 나타났다. 이는 수치지도에서의 체적과 측량결과의 체적이 단지 2.0%정도로 나타나 실시간 동적 GPS와 음향측심기의 결합에 의한 해저수심측량이 매우 성공적임을 알 수 있었다.
해양 구조물의 설계 및 시공을 위해서는 해저에 대한 지형 및 지층 조사가 우선적으로 선행되어야 한다. 해저 지형조사는 음파 탐사에 의한 수심 측량과 해저변 지형 영상의 획득을 통해 이루어지며, 해저 지층조사는 탄성파 탐사를 통한 해저 퇴적층 및 3차원 기반암 심도의 취득을 통해 이루어진다. 특히 해양 토목에서는 해저 지형과 기반암 정보에 대한 정밀한 데이터 확보가 요구되고 있으며 이에 따라 초기 자료 취득 방법에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 논문에서는 간섭계 방식의 음향영상탐사를 실시하여 해저 수심과 해저면 지형정보를 동시에 획득하였고 저주파 방식의 반사법 탄성파 탐사를 통해 해저 기반암 정보를 취득하였다. 획득한 수심 데이터에 대한 비교 평가와 기반암 정보의 추출을 통해 해저 정보 획득에 대한 방법적 적합성을 검토하였으며, 해저 지형 및 기반암 데이터를 이용하여 3차원 해저 지형 모델링을 실시하였다.
이 연구의 목적은 우리나라 해상교통 안전확보를 위하여 전국 주요 항만 해역에 대한 수로측량의 긴급성과 중요성의 기준을 객관적으로 마련해 보는 것이다. 즉 전국의 관할 항만 해역별로 중요성과 위험성, 다양한 이용 고객들 수요의 긴급성과 중요성 등을 고려하여, 수로측량 우선순위(survey priorities)를 설정하고 객관적이고 합리적인 모델을 만들어 보는 것이다. 이를 위해 항만해역 수로측량의 변천과 현황, 기존의 문제점을 살펴보고, 문헌연구와 해외의 해양선진국 수로측량 사례를 통하여 잠정기준을 도출하였다. 그리고 이를 전문가 설문조사 및 분석을 통해 우선순위를 도출하였다. 그 결과 우리나라 주요 항만해역의 수로측량 우선순위로는 해저지형 변화, 해상교통량, 기존 수로측량 실적, 이해당사자/이용자의 요구, 해양사고, 해양환경 및 생태자원 보존 등으로 나타났다. 결론적으로 본 연구는 우리나라에서 향후 수로측량을 보다 과학적이고 체계적인 방법으로 수행하기 위한 모델을 만들어보고, 여러 정책적 제안을 하였다.
해양지명은 자연적으로 형성된 해양ㆍ해협ㆍ만ㆍ포 및 수로 등의 이름과 초ㆍ퇴ㆍ해저협곡해구 등 해저지형의 이름이다. 지명의 표준화란 지명을 통일(standardization of geographical names)하는 과정으로서 특정의 지리적 장소, 특색, 지역에 대하여 각각 공식적인 이름을 부여하여 표기하는 것이다. 해양지명 표준화는 각 개별국가들이 해도 및 해양간행물에서 통일된 해양지명을 사용하게 함으로써 항행의 안전을 도모하기 위하여 필요한 사업이며 해양측량기술이 발달하면서 해저지형에 대한 측량과 지명부여가 중요한 과제로 인식되고 있다 국내적으로 통일되고 국제적으로 공유될 수 있는 정확한 해양지명 부여를 위한 해양지명표준편람의 제작 목적과 방향에 관하여 연구하고 앞으로 해양지명위원회의 활동방향을 제시하였다.
Park, Woon-Yong;Lee, Jae-One;Youn, Kyung-Chul;Song, Youn-Kyung
한국측량학회:학술대회논문집
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한국측량학회 2003년도 추계학술발표회 논문집
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pp.231-235
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2003
실시간 동적 GPS 측위를 이용한 해저수심측량은 GPS 수신기가 이동중인 상태에서 신호단절 없이 연속적인 수심측정이 가능하며 등수심도와 등고선 제작에 정확한 위치를 결정할 수 있고, 음향측심기는 발사파와 수신파의 도달시간을 측정하여 수심을 관측할 수 있기 때문에 실시간으로 정확한 3차원 측량이 가능하다. 본 논문에서는 해안지역에 대한 지형 분석을 하기 위하여 기준점에 대한 정지관측을 실시하여 좌표변환계수를 산출하고, 이로부터 실시간 동적 GPS 측량과 음향측심기를 이용하여 해운대 해수욕장과 해안을 관측하였다. 1:1,200 축척의 수치지도에서 추출한 수치표고모델에서의 체적은 97953.9 ㎥이며, 실시간 동적 GPS와 음향측심기를 이용하여 추출한 수치표고모델에서의 체적은 95994.9 ㎥로 나타났다. 이는 수치지도에서의 체적과 측량결과의 체적이 단지 2.0%정도로 나타나 실시간 동적 GPS와 음향측심기의 결합에 의한 해저수심측량이 매우 성공적임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 소규모 해역을 대상으로 한 해양수심측량을 위해 단빔 음향측심기와 GNSS를 조합하여 해상에서 수평위치와 수심을 동시에 연속적으로 관측하여 해저지형정보를 추출하는 시스템을 구축하고 실측에 적용함으로써 수심측량 및 해저지형데이터 획득의 효용성을 검토하고자 하였다. 개발한 외업용 프로그램 DS-NAV와 내업용 프로그램 DS-CAD를 이용하고 대상 해역의 실측 당시 조위데이터를 적용함으로써 기준면(약최저저조면)을 기준으로 한 수심측량 성과를 도출할 수 있었으며, 또한 자동 구축된 데이터베이스로부터 해저지형을 3D 모델링하고 단면도 등을 추출할 수 있었다. 본 연구결과는 소규모 해역에서 해저지형정보를 추출하거나 해상 준설시공현장 등에 경제적으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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