최근 전 세계적으로 지구온난화에 따른 기후변화로 도시에서 발생하는 홍수, 국지적인 호우발생 등 물로 인한 피해가 점점 커지고 있는 상황이고 자연재해 및 피해 예방을 위해서는 강수량계의 정확도가 매우 중요하며, 과학적이고 신뢰성 있는 관측을 위해서는 정확한 측정 센서가 필요하다. 이에 따라 강수량계의 측정 정확도를 향상시키기 위한 정밀형 강수량계 등의 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 세계기상기구(WMO)에서 측정방법 및 측정장치에 대하여 기준을 정하여 권고하고 있다. 기존의 전도형 강수량계를 비롯한 광학식, 저수형, 중량형, 로드셀형 등 다양한 종류의 강수량계가 개발되고 있으나, 전도형 강수량계의 단순한 측정방법과 신호의 ...
최근 전 세계적으로 지구온난화에 따른 기후변화로 도시에서 발생하는 홍수, 국지적인 호우발생 등 물로 인한 피해가 점점 커지고 있는 상황이고 자연재해 및 피해 예방을 위해서는 강수량계의 정확도가 매우 중요하며, 과학적이고 신뢰성 있는 관측을 위해서는 정확한 측정 센서가 필요하다. 이에 따라 강수량계의 측정 정확도를 향상시키기 위한 정밀형 강수량계 등의 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 세계기상기구(WMO)에서 측정방법 및 측정장치에 대하여 기준을 정하여 권고하고 있다. 기존의 전도형 강수량계를 비롯한 광학식, 저수형, 중량형, 로드셀형 등 다양한 종류의 강수량계가 개발되고 있으나, 전도형 강수량계의 단순한 측정방법과 신호의 디지털화 적용이 용이함에 따라 가장 널리 사용되고 있다. 전도형 강수량계는 분해능에 따라 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm, 그리고 1.0 mm 급으로 분류된다. 기상관측에서는 0.5 mm 급 강수량계가 가장 많이 사용되고 있으나, 저수지 및 하천관리를 위해 사용되고 있는 수문관측용 강수량계는 1.0 mm 급을 주로 사용하고 있다. 이러한 정밀도를 갖는 전도형 강수량계는 평균 강우강도에 따른 오차를 최소화하도록 선정되나 정확한 강우강도에 따른 오차 인자를 구하기가 쉽지 않다. 이는 강우강도에 따라 전도 관성이 달라져서 전도에 따른 강우손실이 발생되기 때문이다. 이러한 기상 및 수문관측에 사용되는 강수량계의 정확도를 검정하기 위한 검교정기기는 부피형 뷰렛을 이용한 방법과 질량을 측정하여 부피로 환산하는 방법 등이 있으며, 전도형 강수량계를 비롯한 집수형의 강수량계를 검증하기 위해서는 특별한 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 모든 집수형의 강수량계에 대하여 질량측정에 의한 방법으로 성능시험을 실시할 수 있는 통합검증시스템 및 운영시스템 개발을 제안하였으며, 이를 바탕으로 강수량 데이터의 신뢰성 있는 자료 확보가 가능하도록 하여 수문관측 자료에 대한 품질관리 기반을 구축하였다. 제안된 통합검증시스템에 대한 교정측정능력 산출 및 이를 이용하여 집수형 강수량계 중 전도형 및 무게식 강수량계에 대하여 강우강도를 20 ~ 100 mm/h에서 20 mm/h 간격으로 변화시켜 측정값의 정도차이를 분석하는 성능시험을 실시하고자 하였으며, 20 mm/h 강우강도에서 각각의 강수량계에 대한 측정불확도를 추정하고자 하였다.
본 논문에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. - 정밀저울에 의한 질량측정 방법을 이용하여 통합검증시스템 및 운영시스템을 개발하였으며, 집수형 강수량계에 대한 국제공인 교정기관을 인정받았다. - 통합검증시스템에 대한 교정측정능력은 수학적 모델을 토대로 국가소급성이 적용된 표준기의 교정성적서 자료를 사용하여 계산한 결과 0.003 9 mm로 산출되었다. - 전도형 강수량계의 강우강도에 따른 측정값은 19.30 ~ 19.59 mm로 측정되었으며, 계산값과의 오차율은 기준값 ± 5% 이내인 0.31 ~ 0.35 mm로 나타났으며, 무게식 강수량계의 강우강도에 따른 측정값은 19.80 ~ 19.90 mm로 측정되었으며, 계산값과의 오차율은 기준값 ± 5% 이내인 –0.84 ~ -2.64 mm로 나타났다. 이를 통하여 무게식 강수량계가 전도형 강수량계보다 더 정밀하게 측정되나 에러율은 전도형이 더 낮게 나타났다. 이는 무게식 강수량계의 데이터 취득시간의 설정에 기인하는 특성이 때문으로 판단된다. - 측정불확도는 전도형은 0.004 1 mm, 무게식은 0.004 5 mm로 추정되었으며, 강수량계의 종류 및 특성에 따라 불확도는 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 통합검증시스템 개발을 통한 집수형 강수량계에 대한 성능시험 및 측정불확도 산출을 바탕으로 강수량 데이터의 신뢰성 확보와 과학적인 수자원 관리를 도모하고자 하였다.
최근 전 세계적으로 지구온난화에 따른 기후변화로 도시에서 발생하는 홍수, 국지적인 호우발생 등 물로 인한 피해가 점점 커지고 있는 상황이고 자연재해 및 피해 예방을 위해서는 강수량계의 정확도가 매우 중요하며, 과학적이고 신뢰성 있는 관측을 위해서는 정확한 측정 센서가 필요하다. 이에 따라 강수량계의 측정 정확도를 향상시키기 위한 정밀형 강수량계 등의 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 세계기상기구(WMO)에서 측정방법 및 측정장치에 대하여 기준을 정하여 권고하고 있다. 기존의 전도형 강수량계를 비롯한 광학식, 저수형, 중량형, 로드셀형 등 다양한 종류의 강수량계가 개발되고 있으나, 전도형 강수량계의 단순한 측정방법과 신호의 디지털화 적용이 용이함에 따라 가장 널리 사용되고 있다. 전도형 강수량계는 분해능에 따라 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm, 그리고 1.0 mm 급으로 분류된다. 기상관측에서는 0.5 mm 급 강수량계가 가장 많이 사용되고 있으나, 저수지 및 하천관리를 위해 사용되고 있는 수문관측용 강수량계는 1.0 mm 급을 주로 사용하고 있다. 이러한 정밀도를 갖는 전도형 강수량계는 평균 강우강도에 따른 오차를 최소화하도록 선정되나 정확한 강우강도에 따른 오차 인자를 구하기가 쉽지 않다. 이는 강우강도에 따라 전도 관성이 달라져서 전도에 따른 강우손실이 발생되기 때문이다. 이러한 기상 및 수문관측에 사용되는 강수량계의 정확도를 검정하기 위한 검교정기기는 부피형 뷰렛을 이용한 방법과 질량을 측정하여 부피로 환산하는 방법 등이 있으며, 전도형 강수량계를 비롯한 집수형의 강수량계를 검증하기 위해서는 특별한 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 모든 집수형의 강수량계에 대하여 질량측정에 의한 방법으로 성능시험을 실시할 수 있는 통합검증시스템 및 운영시스템 개발을 제안하였으며, 이를 바탕으로 강수량 데이터의 신뢰성 있는 자료 확보가 가능하도록 하여 수문관측 자료에 대한 품질관리 기반을 구축하였다. 제안된 통합검증시스템에 대한 교정측정능력 산출 및 이를 이용하여 집수형 강수량계 중 전도형 및 무게식 강수량계에 대하여 강우강도를 20 ~ 100 mm/h에서 20 mm/h 간격으로 변화시켜 측정값의 정도차이를 분석하는 성능시험을 실시하고자 하였으며, 20 mm/h 강우강도에서 각각의 강수량계에 대한 측정불확도를 추정하고자 하였다.
본 논문에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. - 정밀저울에 의한 질량측정 방법을 이용하여 통합검증시스템 및 운영시스템을 개발하였으며, 집수형 강수량계에 대한 국제공인 교정기관을 인정받았다. - 통합검증시스템에 대한 교정측정능력은 수학적 모델을 토대로 국가소급성이 적용된 표준기의 교정성적서 자료를 사용하여 계산한 결과 0.003 9 mm로 산출되었다. - 전도형 강수량계의 강우강도에 따른 측정값은 19.30 ~ 19.59 mm로 측정되었으며, 계산값과의 오차율은 기준값 ± 5% 이내인 0.31 ~ 0.35 mm로 나타났으며, 무게식 강수량계의 강우강도에 따른 측정값은 19.80 ~ 19.90 mm로 측정되었으며, 계산값과의 오차율은 기준값 ± 5% 이내인 –0.84 ~ -2.64 mm로 나타났다. 이를 통하여 무게식 강수량계가 전도형 강수량계보다 더 정밀하게 측정되나 에러율은 전도형이 더 낮게 나타났다. 이는 무게식 강수량계의 데이터 취득시간의 설정에 기인하는 특성이 때문으로 판단된다. - 측정불확도는 전도형은 0.004 1 mm, 무게식은 0.004 5 mm로 추정되었으며, 강수량계의 종류 및 특성에 따라 불확도는 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다.
이상의 결과로부터 통합검증시스템 개발을 통한 집수형 강수량계에 대한 성능시험 및 측정불확도 산출을 바탕으로 강수량 데이터의 신뢰성 확보와 과학적인 수자원 관리를 도모하고자 하였다.
In recent years, climate change due to global warming has caused a great deal of damage to water, such as local heavy rains and urban floods. In order to prevent natural disasters and damage, the accuracy of precipitation gauge is very important. In addition, accurate sensors are required for scient...
In recent years, climate change due to global warming has caused a great deal of damage to water, such as local heavy rains and urban floods. In order to prevent natural disasters and damage, the accuracy of precipitation gauge is very important. In addition, accurate sensors are required for scientific and reliable observation. Therefore, a scientific data management technique is required through simulations and performance analysis by developing an algorithm that can perform performance test by the method of mass measurement for the precipitation system. The development of precision rain gauges to improve the measurement accuracy of rain gauges used in meteorological and hydrological observations has been continuing. Among the various observation instruments for meteorological observation, the rain gauges used for rainfall measurement are WMO ), The standards for measurement methods and measuring devices are set and recommended. Various types of rain gauges such as optical type, low water type, heavy type, and load cell type including the conventional conduction type rain gauge have been developed, but conduction type rain gauge is most widely used because of its simplicity. Conductive type rain gauges are classified into 0.1mm, 0.2mm, 0.5mm, and 1.0mm class according to resolution. In weather observation, 0.5mm class rain gauges are used the most, but the rain gauges used for reservoir and river management are mainly used for 1.0mm class. Conductive type rain gauges with such precision are selected to minimize the error according to the average rainfall intensity, but it is difficult to obtain the error factor according to the accurate rainfall intensity. This is because the conduction inertia varies depending on the intensity of rainfall, which causes rainfall loss due to conduction. In order to verify the accuracy of the rain gauge used for observing the meteorological and hydrological conditions, there are a method using a volume type burette and a method of measuring the mass to convert it into a volume, and a precipitation meter such as a conduction type precipitation meter A special system is required for verification. In this study, we propose the integrated verification system which can perform the performance test by measuring the mass for all collecting type rainfall gauges. Therefore it is possible to obtain reliable and consistent precipitation data for quality management base. The calibration accuracy of the integrated verification system was calculated, and the rainfall intensity was varied from 20 ~ 100 mm/h to 20 ~ 20 mm/h for the conduction type and the weight type precipitation system in the domestic precipitation system. And to estimate the measurement uncertainty for each rain gauge at 20 mm/h rainfall intensity. In this study, the following conclusions were obtained. - The calibration measurement capability for the integrated verification system was calculated as 0.003 9 mm using the calibration data of the standard based on the mathematical model. - The measured values according to the rainfall intensity of the conduction type rainfall gauges were measured from 19.30 to 19.59 mm and the error rates with the calculated values were within the range of 0.31 ~ 0.35 mm within the reference value ± 5%. The rainfall intensity The measured value was 19.80 ~ 19.90 mm. The error rate with the calculated value was 0.84 ~ -2.64 mm, which is within ± 5% of the reference value. Through this, the weighted precipitation can be measured more precisely than the convective precipitation, but the error rate is lower. This is because of the characteristics attributed to the setting of the data acquisition time of the gravimetric precipitation meter. - The measurement uncertainty is estimated to be 0.004 1 mm for the conduction type and 0.004 5 mm for the weight type. The uncertainty is not significantly different depending on the type and characteristics of the precipitation system. Based on the above results, we tried to secure the reliability of rainfall data and to manage scientific water resources based on the performance test and the calculation of measurement uncertainty for the type of precipitation meter through the integrated verification system.
In recent years, climate change due to global warming has caused a great deal of damage to water, such as local heavy rains and urban floods. In order to prevent natural disasters and damage, the accuracy of precipitation gauge is very important. In addition, accurate sensors are required for scientific and reliable observation. Therefore, a scientific data management technique is required through simulations and performance analysis by developing an algorithm that can perform performance test by the method of mass measurement for the precipitation system. The development of precision rain gauges to improve the measurement accuracy of rain gauges used in meteorological and hydrological observations has been continuing. Among the various observation instruments for meteorological observation, the rain gauges used for rainfall measurement are WMO ), The standards for measurement methods and measuring devices are set and recommended. Various types of rain gauges such as optical type, low water type, heavy type, and load cell type including the conventional conduction type rain gauge have been developed, but conduction type rain gauge is most widely used because of its simplicity. Conductive type rain gauges are classified into 0.1mm, 0.2mm, 0.5mm, and 1.0mm class according to resolution. In weather observation, 0.5mm class rain gauges are used the most, but the rain gauges used for reservoir and river management are mainly used for 1.0mm class. Conductive type rain gauges with such precision are selected to minimize the error according to the average rainfall intensity, but it is difficult to obtain the error factor according to the accurate rainfall intensity. This is because the conduction inertia varies depending on the intensity of rainfall, which causes rainfall loss due to conduction. In order to verify the accuracy of the rain gauge used for observing the meteorological and hydrological conditions, there are a method using a volume type burette and a method of measuring the mass to convert it into a volume, and a precipitation meter such as a conduction type precipitation meter A special system is required for verification. In this study, we propose the integrated verification system which can perform the performance test by measuring the mass for all collecting type rainfall gauges. Therefore it is possible to obtain reliable and consistent precipitation data for quality management base. The calibration accuracy of the integrated verification system was calculated, and the rainfall intensity was varied from 20 ~ 100 mm/h to 20 ~ 20 mm/h for the conduction type and the weight type precipitation system in the domestic precipitation system. And to estimate the measurement uncertainty for each rain gauge at 20 mm/h rainfall intensity. In this study, the following conclusions were obtained. - The calibration measurement capability for the integrated verification system was calculated as 0.003 9 mm using the calibration data of the standard based on the mathematical model. - The measured values according to the rainfall intensity of the conduction type rainfall gauges were measured from 19.30 to 19.59 mm and the error rates with the calculated values were within the range of 0.31 ~ 0.35 mm within the reference value ± 5%. The rainfall intensity The measured value was 19.80 ~ 19.90 mm. The error rate with the calculated value was 0.84 ~ -2.64 mm, which is within ± 5% of the reference value. Through this, the weighted precipitation can be measured more precisely than the convective precipitation, but the error rate is lower. This is because of the characteristics attributed to the setting of the data acquisition time of the gravimetric precipitation meter. - The measurement uncertainty is estimated to be 0.004 1 mm for the conduction type and 0.004 5 mm for the weight type. The uncertainty is not significantly different depending on the type and characteristics of the precipitation system. Based on the above results, we tried to secure the reliability of rainfall data and to manage scientific water resources based on the performance test and the calculation of measurement uncertainty for the type of precipitation meter through the integrated verification system.
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