• 제목/요약/키워드: LISST-100

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LISST-100과 ADCP를 이용한 광양만 현장 부유입자물질 특성 연구 (Characteristic of In Situ Suspended Particulate Matter at the Gwangyang bay Using LISST-100 and ADCP)

  • 이병관;김석윤
    • 한국환경과학회지
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    • 제18권11호
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    • pp.1299-1307
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    • 2009
  • In order to measure in-situ suspended particle size, volume concentration of suspended particulate matter and current speed, mooring observation was performed at the Gwangyang Bay by using of an optical instrument, 'LISST-100' and an acoustic instrument, 'ADV'(St. S1). And the sediment flux was obtained based on the concentration of suspended particulate matter and current speeds measured at three lines of Gwangyang Bay during ebb and flood tide of August 2006. To investigate the spatial variation of suspended particulate matter, profiling observations were measured difference echo intensity and beam attenuation coefficient by using of ADCP and Transmissometer (Line A, B, C). The suspended sediment flux rate at the mouth of Gwangyang Bay was observed to be higher during asymmetrical than symmetrical of current speeds. The flux of suspended particulate matter concentration and current speeds were transported to southeastern direction of surface layer and northwestern direction of bottom layer at the western area at line A of Gwangyang Bay. Small suspended particles have been found to increase attenuation and transmission more efficiently than similar large particles using acoustic intensity (ADV/ADCP) or optical transmit coefficient (LISST-100/Transmissometer). The application and problems as using optical or acoustic instruments will be detected for use in time varying calibrations to account for non-negligible changes in complex environments in situ particle dynamics are poorly understood.

현장입도분석기를 이용한 섬진강하구 부유퇴적물의 특성 연구 (In situ Particle Size and Volume Concentration of Suspended Sediment in Seomjin River Estuary, Determined by an Optical Instrument,'LISST-100')

  • 김석윤;이병관
    • 한국수산과학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.323-329
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    • 2004
  • In situ particle size and volume concentration of suspended sediment was measured at the mouth of Seomjin River Estuary In February 2001, using an optical instrument, 'LISST-100'. Time variation of in situ particle size and concentration shows: (1) during ebb tide, Seomjin River supplies relatively fine-grained particles with less-fluctuated, compared to during flood tide, and well-behaved concentrations following the tidal cycle; and (2) during flood tide, relatively coarse-grained particles with highly variable in size distribution and concentration flow upstream from Kwangyang Bay. This explains a poor correlation $(r^{2}=0.10)$ between sediment concentration and beam attenuation coefficient during flood and a high degree of correlation $(r^{2}=0.80)$ during ebb tide. Relatively fine grained and well defined, monotonous size distribution may promote the correlation between concentration and beam attenuation coefficient due to optical homogeneity of particles during ebb tide. Abundance of large aggregates with time-varying size and shape distributions may be mainly responsible for variations in optical properties of the sediment during flood tide, and thus may confound the relationship between the two variables. The difference in particle sizes and shapes between flood and ebb tides can also be observed on SEM images.

실규모 현장 실험 기반 H-ADCP 초음파 산란도 활용 소하천용 하천 부유사 농도 측정 기법 개발 (Estimation of Suspended Sediment Concentration in Small Stream with Acoustic Backscatter from Horizontal ADCP based on Real-Scale Field Experiment)

  • 서강현;김동수;손근수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제36권6호
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    • pp.1023-1035
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    • 2016
  • 부유사 농도는 유사이송해석, 하천 및 구조물의 안정성 평가 등에 있어서 매우 중요한 자료라 할 수 있다. 그러나, 국내의 경우 주로 재래식 채집방식으로 유사량을 관측하고 있어 유사량 자료가 현저히 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)에서 제공하는 신호대잡음비(SNR)와 레이저부유사측정기(LISST-100X)를 활용한 실측 부유사농도와의 상관관계를 구축하여 H-ADCP를 활용하여 공간 시간적으로 정밀한 유사량을 지속적으로 추정할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 이를 위해 H-ADCP의 신호대잡음비 보정식을 개발하였으며, 실규모 하천에서 유사를 인위적으로 공급하며 H-ADCP와 LISST를 활용하여 신호대잡음비와 부유사농도 자료를 계측하고, 개발된 보정식이 적용된 신호대잡음비-부유사농도(SNR-SSC) 관계식을 시범적으로 구축해 보았다. 구축한 SNR-SSC 관계로부터 상관계수 0.85~0.88의 상대적으로 높은 상관도를 가진 선형회귀식을 구성할 수 있었으며, 본 연구 결과는 자동유량측정장치로 사용되고 있는 H-ADCP를 적절히 활용할 경우 실시간 유사량 관측이 가능하다는 점을 시사한다.

광양만내의 현장 부유입자물질 분포와 거동 (Distribution and Behaviors of In-Situ Suspended Particulate Matters of Gwangyang Bay)

  • 이병관;김석윤;조현만
    • 한국해양공학회지
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    • 제24권1호
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    • pp.99-105
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    • 2010
  • The concentration and size analysis of in-situ suspended particulate material were measured using an optical instrument, LISST-100, in the bottom layer at the three inlets of the Seomjin River Estuary, mouth of Gwangyang bay, and Gwangyang bay-side of the Namhae Bridge. In the Seomjin river estuary and mouth of Gwangyang bay-side of the Namhae Bridge, the in-situ mean grain size of the suspended material changed from a uni-modal distribution with a dominant peak at a coarse fraction to a bi-modal distribution with a secondary peak at the finer particles. Seomjin River. The interactions between suspended particulate concentration and beam attenuation coefficient of suspended particulate matters depended on the supply of finer and coarser particles in the mouth of Gwangyang Bay and Seomjin River. So, interactions reflected difference of the concentration, mean size and sorting of suspended particulate matters. The difference of interaction showed dynamic behaviors to the resuspension and deflocculation processes increased river discharge. This showed that it may be possible to use the interactions between the suspended particle concentration and beam attenuation coefficient to monitor the temporal and spatial distributions of in-situ particles.

실험수로에서 신호대잡음비와 부유사농도의 상관관계 분석 (Correlation Analysis of Signal to Noise Ratio (SNR) and Suspended Sediment Concentration (SSC) in Laboratory Conditions)

  • 서강현;김동수;손근수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제37권5호
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    • pp.775-786
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    • 2017
  • 유사량 자료는 하천을 유지 관리하기 위하여 지속적으로 확보할 필요가 있다. 최근 해외에서는 유사량 자료 확보의 효율성 제고를 위해 초음파도플러유속계를 이용하여 간접적으로 유사량을 관측하는 연구가 시도되고 있다. 그러나, 기존 연구의 경우 주파수가 낮은 저주파 초음파도플러 유속계를 이용하여 대하천 및 실제 하천에서만 연구가 수행되었다. 이에 본 연구에서는 3 MHz의 높은 주파수가 적용된 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 유량과 유사량 통제가 가능한 실험수로에 적용하여 획득한 신호대잡음비(SNR)를 이용하여 입경에 따른 초음파의 반사특성을 규명하고, 대하천을 기반으로 개발된 신호대잡음비 보정 알고리즘의 적용성 검토를 실시하며, 보정된 신호대잡음비를 활용하여 실험수로 규모의 하천에서 유사량 측정 가능성을 검토하였다. 이를 위해, 레이저부유사측정기(LISST-100X)를 활용하여 실측 부유사농도 데이터를 획득하고 신호대잡음비와의 상관관계를 분석하였다. 또한, 수로 전 단면에 균일한 유사를 공급하기 위해 실험수로 규격에 맞게 유사공급장치를 제작하였으며, 초음파 반사특성 규명을 위해 입경이 다른 두 종류의 유사(Silt, Sand)를 활용하여 실험을 수행하였다. 기존 신호대잡음비 보정 알고리즘을 실험수로 측정결과에 대해 적용성 검토를 실시한 결과, 적절한 보정 결과를 보여 보정 알고리즘이 실험수로 규모에도 적용 가능함을 확인하였으며, 보정된 신호대잡음비와 부유사농도 사이의 상관관계 경향을 분석한 결과, 실트와 모래에 대해 전체적으로 일정한 연관성을 보여, 향후 추가적인 연구를 통해 신호대잡음비를 이용한 간접적인 유사량 관측이 가능할 것으로 사료된다.

초음파 산란도를 활용한 하천 부유사 농도 측정 기법 개발 (Estimation of Suspended Sediment Concentration using Acoustic Backscatter)

  • 서강현;김동수;김종민
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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    • pp.377-377
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    • 2015
  • 부유사 자료는 유사이송해석에 필수적인 요소로 하천의 흐름 변화 및 하상 변동을 발생시키고, 하천 구조물의 설계, 수자원 개발 및 관리를 위한 하천계획의 전반에 있어 매우 중요한 자료이다. 부유사 농도는 수자원의 이용뿐만 아니라 하천 생태계에까지 피해를 미친다는 점에서 하천의 유지 관리 및 보수와도 밀접한 관련이 있다. 부유사량을 산정하는 방법에는 수리량 및 하상토 특성 자료를 유사량 공식에 대입하여 계산하는 간접적인 방법과 유사량을 직접 측정하는 방법으로 나뉜다. 현재 국내에서는 유사량 채집기를 사용하여 실제 하천의 유사량을 채집하는 방식으로 많이 사용되고 있으나, 많은 인력과 시간이 소모되기 때문에 다지점 계측과 지속적인 계측이 힘들다는 한계점를 보이고 있다. 또한 국내 하천에서는 홍수기를 거치면서 하천의 수리학적 특성이 변화하는 경향을 보여주고 있어 유량-부유사 관계식을 자주 갱신해야 한다는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 현재 국내에서 사용하고 있는 직접적인 측정 방법의 한계점을 보완하고자 직접적인 측정 방법 중 초음파를 이용하여 횡단면 전체의 유사량 측정을 연속적으로 할 수 있는 수평초음파도플러유속계(H-ADCP)를 활용하여 유사량을 추정할 수 있는 기법을 개발하고자 한다. 본 연구의 연구는 건설기술연구원 하천실험센터의 직선수로에서 수행되었다. H-ADCP (SonTek SL3000, 셀 크기 4 cm)를 사용하여 자연상태 흐름조건 (유속 0.7 m/s)에서 초음파산란도(Backscatter, 혹은 신호대잡음비 SNR) 및 유속자료를 2분 간격으로 확보하였다. 그리고 부유사 농도(SSC)의 측정 정확도가 높다고 평가되고 있는 레이저부유사측정기(LISST-100)를 활용하여 부유사 농도를 실측하여 초음파산란도와 실측 SSC의 관계를 도출하고 그 경향을 분석하였다. 또한 초음파산란도의 흡수 등을 보정하고 실측 부유사자료와의 관계식을 기반으로 H-ADCP를 활용하여 실시간으로 부유사 농도를 산정할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다.

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