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문제 정의
- 확대하였다. 대구기상대 노장에서 비교 관측을 통하여 현업에 적용 가능성을 알아보았으며, 1분단 위로 강우량을 측정하여 강우강도계로 활용 가능성을 알아보았다.
제안 방법
- 나일론이다. 물 속에 잠겨 있는 부력추는 잠겨있는 부피만큼의 부력을 받아 무게 감소가 일어나는 아르키메데스의 원리를 이용한 것으로 수위 변화에 따른 부력추 무게 변화를 수위로 환산하여 측정하는 방식을 이용하였다. 그리고 그 부력추의 무게 변화를 측정하는 데는 신뢰성이 입증된 스트레인게이 지식 로드셀을 이용하였다.
- 본 연구에서는 이부용(1999) Lee Type 우량계의 관즉방법을 수동관즉에서 개선하여 Data logger를 이용한 자동관측을 하였으며, 최대측정범위도 200 mm 에서 현업에 활용이 가능한 1, 200mm 범위까지 확대하였다. 대구기상대 노장에서 비교 관측을 통하여 현업에 적용 가능성을 알아보았으며, 1분단 위로 강우량을 측정하여 강우강도계로 활용 가능성을 알아보았다.
- 있다. 이러한 오차를 최소화하기 위한 방법으로 수면파가 부력추에 직접 영향을 주지 않게 직경 100mm 스텐파이프를 설치하고 그 내부에 본 연구에서 개발된 우량 측정 메커니즘을 설치하였으며, 오차를 줄이는 또 다른 방법으로 매 초마다 측정하는 수위 값 10개를 이동 평균하여 수위를 산출하였으며, 매 1분마다 이 수위 값을 다시 평균하여 우량 값을 구하였다.
- 제작된 수위 측정 센서의 성능을 알아보기 위해직경 42cm의 스텐통에 일정량의 물을 부어 계산된단 면적에 따른 수위상승을 계산한 이론적인 수위 값에 측정 센서에서 나오는 출력신호의 값으로 수위에 대한 실험실 검정을 실시하였다. 일정량의 물에 대한 부피측정이 어려워 카스사의 MW1200 전자저울을 이용하여 물의 무게를 측정하여 스텐통에 부었다.
- 측정 방법은 매분 수위를 측정하여 강우량으로 환산하였으며, 강우가 연속적으로 내린 6월 24일 00:00 시부터 6월 25일 06시까지의 데이터를 가지고 대구기상대 노장에 설치된 전도형 우량계 자료와 비교관측을 실시하였다.
대상 데이터
- Fig. 1은 본 연구에서 사용된 우량계의 구조를 나타내었으며, 재질은 부식성이 없는 Stainless steel 재질이며, 수수기의 직경 20cm, Rainfall tank 직경 42 cm, 높이 61 cm이다. 그리고 부력추는 직경 40 mm, 길이 300mm 크기의 원통형이며 부력추와 로드셀을 보호하기 위하여 직경 100mm의 스텐파이프 속에 Lee Type 메커니즘을 설치하였다.
- 1은 본 연구에서 사용된 우량계의 구조를 나타내었으며, 재질은 부식성이 없는 Stainless steel 재질이며, 수수기의 직경 20cm, Rainfall tank 직경 42 cm, 높이 61 cm이다. 그리고 부력추는 직경 40 mm, 길이 300mm 크기의 원통형이며 부력추와 로드셀을 보호하기 위하여 직경 100mm의 스텐파이프 속에 Lee Type 메커니즘을 설치하였다.
- 본 연구에서는 기존의 문제점을 개선하는 방안으로 부력추의 원리를 응용하였다〃 부력추는 직경 40mm, 길이 300mm 크기의 원통형이며, 그 소재는 나일론이다. 물 속에 잠겨 있는 부력추는 잠겨있는 부피만큼의 부력을 받아 무게 감소가 일어나는 아르키메데스의 원리를 이용한 것으로 수위 변화에 따른 부력추 무게 변화를 수위로 환산하여 측정하는 방식을 이용하였다.
- 비교관측은 2001년 6월 23일부터 6월 30일까 지대 구기 상대(대구광역시 동구 신암 1동 716-1) 노장에서 전도형 현업우량계와 비교관측을 하였다. 측정 방법은 매분 수위를 측정하여 강우량으로 환산하였으며, 강우가 연속적으로 내린 6월 24일 00:00 시부터 6월 25일 06시까지의 데이터를 가지고 대구기상대 노장에 설치된 전도형 우량계 자료와 비교관측을 실시하였다.
- 대한 실험실 검정을 실시하였다. 일정량의 물에 대한 부피측정이 어려워 카스사의 MW1200 전자저울을 이용하여 물의 무게를 측정하여 스텐통에 부었다.
이론/모형
- 물 속에 잠겨 있는 부력추는 잠겨있는 부피만큼의 부력을 받아 무게 감소가 일어나는 아르키메데스의 원리를 이용한 것으로 수위 변화에 따른 부력추 무게 변화를 수위로 환산하여 측정하는 방식을 이용하였다. 그리고 그 부력추의 무게 변화를 측정하는 데는 신뢰성이 입증된 스트레인게이 지식 로드셀을 이용하였다.%
성능/효과
- 1) 철망이 필요 없는 부력 측정원리의 Lee Type은 기존의 우량계보다 빠르게 초기 강우를 기록 할 수 있는 장점이 있다.
- 2) 기존의 우량계가 갖지 못하는 높은 정밀도인 0.1 mm 이하의 강우량 측정과 실시간으로 강우 강도 측정으로 이와 관련된 레이더, 위성을 통한 상대적인 강우측정 분야 연구에서 정확한 지상 관측 Data 제공해 줄 수 있다.
- 3) 동절기에 액체상태를 유지 할 수 있는 부동액을 사용하면 우량관측의 사계절 자동화를 기대 할 수 있다.
- 11 mm를 나타내었다. 그 외의 시각에서는 비교적 적은 차이의 값만을 나타내어 기존의 전도형 우량계와 호환성이 뛰어난 것으로 사료되었다.
- 따라서 본 연구에서 개발된 우량계는 사계절 우량관측 자동화와 강우강도계를 대치할 수 있는 장비로 충분한 가능성을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 개발된 우량계는 현업우량계로 적용해도 문제점이 없는 것으로 생각되며, 또한 성능도 현재 사용중인 전도형 우량계와 관측 호환성이 뛰어나 관측에 사용함에 성능상 문제점이 없는 것으로 사료되었다.
- 분당 강우 오차 값을 보면 오차의 범위가 0.1mm 미만에 해당하는 값은 전체의 90.8 %로, Qlmm이상은 9.2%가 나왔다. 이 오차는 최대 측정범위의 조절과 계속적인 연구를 통해 오차를 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
- 수위의 참값에 대한 누적오차를 구해보면 검정 25회 중 최대 오차는 0.09mm로 1회 강우량 7.3mm 에 대해 1.2 %에 해당하는 아주 작은 오차 값으로 현업용 우량계로 사용함에 있어서 문제점이 없는 것으로 밝혀졌다.
- 이 결과에서 Lee typee 기존전도형 우량계가 관측을 하지 못하는 0.1mm 이하의 강우 관측이 가능하다는 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 4) 앞으로 오차를 줄이고 높은 분해능을 가지는 우량계의 계속적인 연구와 개발이 필요하다.
- 2%가 나왔다. 이 오차는 최대 측정범위의 조절과 계속적인 연구를 통해 오차를 줄일 수 있을 것으로 사료된다.
- 그리고 측정값들이 서로 교차하고 있으며, 오차 또한 증가하지 않고 있어 Lee Type이 정확하게 자동관측을 하고 있음을 알 수 있다. 이러한 경향성에 의해 나타난 오차 값은 무시할 정도로 작은 값이지만 계속적인 연구로 오차의 범위를 더 줄일 필요성이 있다고 판단된다.
- 이러한 경향성은 측정원리 차이에 의한 계통 오차로 계속적인 연구로 오차의 범위를 더 줄일 필요성이 있다고 판단된다. 또한 수위를 측정하는 원리로 인해 순간적인 많은 강우에도 오차가 적을 수 있음을 알 수 있었다.
- 정확하게 제작되면 (-) 값이 없는 것이 당연하지만 측정의 원리에 있어, 기존의 물방울 수를 헤아리는 강우강도계와는 다른 부력측정 원리로 인하여 필연적으로 나타날 수 있는 오차로 이러한 값의 제거는 필터 프로그램과 측정범위를 줄이는 과정을 통해 해결이 가능할 것으로 생각된다.
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