• Ocean and Polar Research
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• v.26 no.3
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• pp.481-486
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• 2004

A portable apparatus mounting Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) to any small boat was developed to effectively measure currents in shallow and narrow coastal seas like the west coasts of Korea. Characteristics of the apparatus is that an underwater fish-shaped body protecting an ADCP is designed to reduce the drag during the cruise, which can be freely mounted and detached from a boat with a clamp. Several cruise outputs prove themselves that the apparatus is properly designed for the intended purpose, to minimize air bubbles and to control the submerged depth of the sensor.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.38 no.10 s.159
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• pp.811-824
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• 2005

The ADCP is an instrument based on Doppler effect, which measures discharge of a river in a short time while crossing it. In this study we aim to make a comparison of the discharge results from a moving-vessel ADCP with those measured by velocity-area method at the same cross-section, and to investigate the characteristics of velocity and discharge data using ADCP. Bathymetry measured by ADCP almost coincides with that by direct depth measurements. Because velocity data from ADCP are essentially instantaneous, individual velocity profiles obtained by ADCP are rather different from time-averaged velocity profiles. But spatially averaged velocity profiles of the individual ADCP data near the comparable verticals have similar vertical velocity pattern with the time-averaged ones. The average velocity profile from repeatedly crossed data is also similar with the time-averaged one. In case of the velocity distribution, individual and spatially averaged data for the sub-width of mid-section method Have good agreement with those by velocity-area method. Discharge data determined by averaging several ADCP measurement transects have $0.1\%{\~}9.3\%$ of difference with those from velocity-area method, and as the number of measurement increases, the relative difference to the velocity-area method decreases.

• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.47-47
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• 2020

하천 유사량 자료는 하천관리를 위해 기초적으로 활용되는 자료로 하천의 유지관리를 위한 유사량 자료의 측정은 필수적이다. 따라서, 현재 국내에서는 전국에 138개소의 국가유사량관측망에서 지속적인 유사량 측정을 수행하고 있지만, 기존의 재래식 부유사 채집기를 이용한 부유사 측정을 수행하고 있어 연간 약 20개소 내외에서만 직접조사가 수행되고 있고, 2019년도 기준 전국 138개소 중에서 2006년~2018년 동안 최소 1회 이상 유사량 측정을 수행한 지점은 40개소로 국가 유사량관측망의 약 29% 지점에 대해서만 조사가 수행되고 있다. 해외의 경우에도 기존 재래식 채집기를 통한 유사량 관측을 주로 수행하고 있지만 최근에는 기존 채집기를 이용한 유사량 조사방법의 고비용·저효율로 인한 시공간적 한계로 인해 대안기술이 개발되고 있다. 특히, 최근 해외에서는 ADCP를 활용한 유사량 측정 기술이 기존 부유사 채집기를 이용한 유사량 조사방법의 대안으로 시도되고 있다. ADCP를 이용한 유사량 측정방법은 ADCP의 초음파산란도를 활용하여 간접적으로 부유사의 농도를 추정하는 기술로 ADCP를 이용하여 유량자료과 함께 유사량 자료를 확보할 수 있을 것으로 기대되는 기술이다. 특히, 기존에 설치된 국가하천 자동유량측정장치(H-ADCP)에 적용이 가능하다면 다지점에서의 지속적인 유량측정과 함께 부유사 농도의 측정이 가능할 것으로 기대되고 있다. 이에 본 연구에서는 기존 국가하천에 설치되어 있는 자동유량측정장치(H-ADCP)의 초음파산란도를 활용한 부유사농도 측정 기술의 적용성을 검토하였다. 적용성의 검토를 위해 2016년 진동지점에서 수집된 H-ADCP 원시자료를 사용하여 초음파산란도를 활용한 부유사농도 측정 방법을 시범적으로 적용하였다. 적용결과, 실측 부유사농도와 H-ADCP로부터 추정된 부유사 농도를 비교를 통해서 H-ADCP를 활용한 부유사농도 측정 방법의 가능성을 확인할 수 있었지만, 기술적인 보완 및 개선이 필요할 것으로 판단되었다. 추후에는 지속적인 연구를 통해 ADCP 유사량 측정기술이 개발된다면 기존 부유사 채집기를 이용한 유사량 측정 방법의 대안으로 유사량 조사를 목적으로 활용이 될 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.689-689
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• 2012

ADCP는 하천 단면에서 매우 짧은 시간에 유속과 수심을 정밀하게 측정할 수 있어 재래식의 부자나 프라이스 유속계를 활용한 방식에 비해 유량 관측 정확도가 매우 높고 유체의 흐름장 분석 등 부가적인 정보를 제공하여 최근 국내외에서 매우 활발하게 이용되기 시작하였다. 또한 고정식 수위계나 유속계를 활용한 실시간 유량관측 시 요구되는 유량-수위관계곡선식 검보정에도 활용되고 있다. 하지만 ADCP는 난류나 하천 부유물, 낮은 수심 등으로 음향신호의 교란으로 인해 발생하는 관측 오차로 인해 유속이나 수심을 과다 혹은 과소 산정하여 유량 관측 정확도를 현저히 낮추는 경우가 종종 있어 왔다. 그리고 미세한 셀 단위의 유속 및 수심관측 자료와 측정되지 않은 수면, 바닥, 하안 부근의 영역을 고려한 ADCP 유량 관측 알고리즘의 복잡성으로 인해 일부 관측오차의 수정을 통한 유량 보정이 매우 까다로운 실정이다. 본 연구에서는 ADCP 제작사 별 유량 산정 알고리즘을 파악하여 유속 및 수심 자료의 보정을 통해 유량을 재계산할 수 있는 알고리즘을 계발하였다. 또한 ADCP의 에러속도를 기준으로 통계적인 방법을 통해 과다 혹은 과소 산정된 유속을 필터링하고 수심을 보정하는 알고리즘을 개발하여 원 관측값의 정확도를 높였고 보정된 관측값을 유량 산정에 반영시켜 유량 관측 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 알고리즘은 국내외에 다양한 현장조건에서 관측된 ADCP 자료를 바탕으로 적용되어 그 효용성을 입증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.462-462
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• 2016

하천의 유량은 다양한 방법으로 측정가능한데 그중에 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)는 1980년대 말 도입된 이래 현재 국내외에서 광범위하게 사용되고 있고, 그 활용성은 점점 더 커지고 있다. 이러한 이유로 최근 미국, 호주, 뉴질랜드 등에서는 ADCP 측정유량에 대한 품질관리와 생산된 자료에 대한 평가를 통해 신뢰성을 확보하기 위한 방안을 마련하고 있다. 본 연구에서는 ADCP 이동보트법 측정유량에 대한 3개국(미국, 호주, 뉴질랜드)의 품질관리 및 신뢰도 확보 방안에 대한 문헌조사를 수행하였고, 각 방안들에 대하여 7개 항목으로 비교 및 분석하였다. 그리고 분석된 내용을 바탕으로 ADCP 이동보트법 측정유량의 품질평가 방안을 제시하고, 유량조사사업단에서 수행한 ADCP 이동보트법 측정유량 자료(2013년~2014년)를 대상으로 측정유량 품질평가 방안을 적용하여 결과를 품질등급으로 제시하였다. 이 지표는 사용자가 ADCP 이동보트법 측정유량의 품질을 확인하고 신뢰할 수 있게 함으로써 향후 활용성을 더욱 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• Journal of Environmental Science International
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• v.22 no.2
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• pp.251-257
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• 2013

Discharge data examine the process of hydrologic cycle and used significantly in water resource planning and irrigation and flood control planning. It makes high quality discharge data, they carry out research on standard and method of discharge measurement, and equipment improvement. Now various flow meters are utilized to make discharge data in Korea. However, accuracy of equipment and exprerimental research data from measurement are not enough. ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) have been introduced and utilized for flow measurements since the end of 1980's. ADCP flow method is a formal method for flow measurement can easily applyd to relatively large rivers gradually recognized. This equipment can measure the non-contact three-dimensional velocity and water depth data very quickly and efficiently. Also, spatial and temporal resolution of the data is more accurate than any other flow measurement methods which measure flow rate by velocity - area measurement method. In this paper, the velocity is measured using various flow meter and verified the effectiveness by applying from the ADCP in Geum-river. Various flow meters which are med for discharge measurements are VALEPORT002, FLOW TRACKER, PRICE AA and ADCP. The average of five times flow measurement result by ADCP was $10.412m^3/s$, with a standard deviation of 0.68. The repeat test by ADCP and comparison between ADCP and other flow devices to verify the most import factor, flow measurement accuracy. In the result, repeat test of the ADCP showed similar values, flow values were similar to other velocity device results and the average error is 7.7%.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.180-180
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• 2012

ADCP는 3차원 유속과 수심을 관측하여 유량을 정확하게 계산하는 데 널리 이용되고 있는 최신계측기기로 국내에서도 유량조사사업단 등 기관에 도입되어 수위-유량관계곡선식의 보정 등에 적용되고 있다. 하지만 ADCP 관측값 중 수심관측 자료를 별도로 활용하는 부분도 많은 관심을 받고 있다. 특히 최근 4대강 사업으로 인한 하상변동 측정에 기존 유량관측용으로 구매된 ADCP를 수심관측용으로 활용할 수 있다. ADCP는 일정한 각도로 경사진 4개의 초음파 빔을 활용하여 사선 방향으로 수심을 각각 관측한다. 최근에는 별도의 수심관측용의 수직 빔을 추가 설치하여 한번 관측에 초당 5개 지점의 수심을 동시에 관측할 수 있어 수심관측용으로도 기존 단독빔 음향측심기에 비해 효율적으로 수심을 관측할 수 있다. 그리고 ADCP는 GPS와 연동되어 수심관측의 3차원 공간정보 (x, y, z)를 창출할 수 있어 기존 GIS 자료와 융합될 수 있다. 하지만 기존의 음향 측심기의 수직빔과 다르게 ADCP의 빔이 일정한 각도로 경사져 있고 선박 활용 관측 시 요동에 의해 흔들려 각각의 빔이 계측한 수심의 수평위치를 정확하게 추출하기 어려운 점이 있다. 특히 경사빔에 의한 수심관측지점에 GPS 정보를 추정하여 부여하는 작업도 까다롭다고 하겠다. 그리고 수심관측자료 자체의 오차나 특이점 제거 등의 보정작업을 거쳐야 하는 문제도 있다. 따라서 원자료를 직접 활용할 수 없고 별도의 후처리 과정을 거쳐야 한다. 따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 다음의 알고리즘을 개발하였다: 1) 경사빔에 의한 관측지점의 수평위치 산정, 2) ADCP의 흔들림 (피치와 롤링) 보정, 3) 경사빔의 관측위치에 지리정보부여, 4) 수심관측치 오차와 특이점 보정, 5) 관측자료의 GIS 파일 전환. 이러한 알고리즘은 GUI와 연동되어 적용되었으며 편리하게 이용되도록 구성되었다. 그리고 본 연구는 이러한 ADCP의 수심관측 자료와 하천 및 저수지 등 경계 GIS 파일을 연동시켜 전체 혹은 국부 저수량과 하상변동량을 계상하는 알고리즘도 추가하여 관측자료의 실무에서의 활용성을 증대시키고자 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.505-505
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• 2017

최근 하천의 유량측정에 있어서 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)의 빈도와 활용범위가 점차적으로 증가하고 있다. 국토교통부의 유량측정을 전담하고 있는 유량조사사업단에서는 최근 저평수기 유량측정은 물론, 중고수위 유량측정에서도 기존 유량측정방법의 단점을 보완하기 위해 ADCP 이동보트법을 적극적으로 활용하고 있다. 현재 ADCP 이동보트법으로 측정된 유량은 제조업체에서 제공되는 소프트웨어로 산정되며 크게 두 가지 문제를 초래하고 있다. 첫째, 제조업체에서 제공한 소프트웨어는 자동으로 품질평가를 할 수 있는 기능이 제한적이고, 사용자가 측정자료를 검토하기 위해 제공되는 표와 그래프 등의 정보가 제조업체마다 일관적이지 않다. 따라서, 측정자료의 품질평가는 측정한 ADCP에 종속되고 제조업체에서 제공된 소프트웨어 기능에 한정되어 효율적인 평가는 저해되고, 일관적이지 못한 결과를 초래하여 측정자의 책임이 증가되고 있다. 둘째, 제조업체에서 제공되는 소프트웨어가 자료의 처리 및 유량 계산에 대한 상이한 알고리즘을 사용하여 제조업체가 다른 ADCP로 동시에 측정된 유량이 서로 다른 결과로 나타나 혼란을 주고 있다. 이러한 이유로 USGS(U.S.Geological Survey)에서는 ADCP를 이용한 이동보트법 측정유량 처리에 대한 소프트웨어인 QRev를 개발하였으며, 일관적이고 효율적인 자료 처리와 계산이 이루어지도록 하고 있다. 본 연구에서는 유량조사사업단에서 수행한 ADCP 이동보트법 측정유량 자료에 대하여 QRev를 이용한 자료의 처리 결과에 대하여 분석하였다. 특히, ADCP로 측정이 불가능한 수면 및 하상 영역에 대한 외삽방법들의 적용 결과 및 제조업체의 기본 설정 값들에 대한 결과를 비교함으로서 QRev에 대한 향후 국내 활용 방향을 제시하고자 한다.