[논문]질량측정에 의한 우량계 표준교정시스템 개발

신강욱; 홍성택

doi:10.5302/j.icros.2006.12.8.818

문제 정의

. 교정체계를 제안하고자 한다.
본 연구에서는 전 도형 우량계의 교정이 가능한 표준교정시스템 및 교정 방법을 개발하여 표준화하였다. 이러한 교정시스템과 교정 방법을 이용하여 표준교정시스템의 최고측정능력을 산출하였으며, 표 1에서와같이 합성불확도와 확장불확도가 각각 0.
측정하여 부피로 환산하는 방법 등이 있다. 본 연구에서는 질량에 의한 검. 교정 방법을 갖는 표준교정시스템 및 절차에 대하여 제안하였으며, 표준 교정실 뿐만 아니라 현장 교정 이 가능한 표준교정 시스템을 개발하였다.
이를 바탕으로 본 연구에서는 강우 강도에 따른 측정불확도를 산출하여 품질관리를 위한 강우량 측정 보정 인자를 제시할 수 있는 기반을 구축하고 우량계에 대한 표준화된 검 . 교정체계를 제안하고자 한다.
수 있다. 확장불확도로 보고할 때에는 신뢰수준, 확률분포, 및 포함 인자와 함께 보고한다. 단, 정규분포를 사용하는 경우에는 확률분포의 보고는 생략할 수 있다.

제안 방법

강우 강도에 따른 우량계의 특성시험을 위하여 시험 조건을 강우강도 20mm小부터 20mm4 단위로 약 230mn血까지변경하면서 측정하고, 우량계의 평형을 유지하도록 설치하였다. 전체적인 시험은 그림 7의 결과에서 알 수 있듯이 2 회 실시하였으며, 초기조건을 20mm/h에서의 측정값을 각각 다르게 설정하였다.
공급용 펌프는 최대 150m〃min 공급 가능하도록 하고, 강우 강도의 설정에 따라 공급량을 가변할 수 있도록 하였으며, 사용된 호스의 규격은 LS16으로 가는 것을 사용하여 물을 펌핑할 때 수조 안의 물 흔들림이 적도록 하였다.
본 연구에서는 질량에 의한 검. 교정 방법을 갖는 표준교정시스템 및 절차에 대하여 제안하였으며, 표준 교정실 뿐만 아니라 현장 교정 이 가능한 표준교정 시스템을 개발하였다.
분동은 실린더(cylinder) 모양이고 가는 슬로트(slot)를 내어 분동을 쉽게 설치할 수 있록하였다. 그리고 분동은 STS316의 비자성체인 스테인레스로제작되어 자성의 영향을 최소화하였다.
표준분동과 비교되어야 한다. 따라서, 본 연구에서는 3kg의 분동을 제작하여 저울의 역 감도를 구할 수 있도록 하였다. 그림 4는 표준분동과 분동을 저울에 로딩하는 장치를 나타낸 것으로 분동 캐리어를 상.
또한, 피 교정 우량계의 펄스 입력값과 분동을 포함한 정속 펌프를 제어하기 위한 PLC의 운영 프로그램을 ladder 로개발하였다.
본 연구에서 개발한 우량계 표준교정시스템의 주요 구성요소는 교정대상 우량계에 공급되는 물을 저장하고 질량을 측정하는 수조와 정밀저울과 감도 분동, 임의의 강우 강도에 따라 물의 양을 자동으로 조절하는 정속 펌프와 제어기, 환경 인자를 측정하는 온도와 습도 및 기압 센서, 그리고 데이터 측정을 총괄하는 pc급 데이터 취득 장치로 이루어져 있다.
수급용 펌프는 사용된 물을 수조에 재충전하기 위한 것으로, 최대 펌핑량을 300m«/min으로 할 수 있도록 호스 규격이 LS17인 굵은 것을 사용하여 공급용 펌프보다 펌핑량이 2배정도 커지도록 하여 짧은 시간 내에 물을 수조에 담아 다음 시험이 가능하도록 설계하였다.
시험용 수조와 저울 및 계측 장비가 외부의 환경적인 요인으로부터 영향을 받지 않도록 하기 위하여 저울 테이블을 제작하였다. 이 저울 테이블은 저울을 안정된 상태에서 사용할 수 있으며, 측정 동안에 주위의 진동이 저울에 전달되지 않도록 1200(가로) X 700(세로) X 1100(높이)mm 크기로 사■각 철 구조물로 제작하고 구조물 안에 모래를 충진하여 테이블을 무겁게 하고 외부로부터 전달된 진동이 감쇄되도록 설계하였다.
우량계 교정을 위해 물을 저장하는 수조의 구조는 직경 235mm 높이 300mm인 유리 수조를 제작하여 최대 13 1까지 시험용 물을 공급할 수 있도록 하였다.
위에서 개발된 우량계 표준교정시스템의 측정능력을 제시하기 위하여 표준교정시스템의 구성을 이루는 하드웨어 및 소프트웨어의 불확도 인자를 도출하여 최고측정능력을 분석하여 불확도 측정 총괄표를 제시하였다.
제작하였다. 이 저울 테이블은 저울을 안정된 상태에서 사용할 수 있으며, 측정 동안에 주위의 진동이 저울에 전달되지 않도록 1200(가로) X 700(세로) X 1100(높이)mm 크기로 사■각 철 구조물로 제작하고 구조물 안에 모래를 충진하여 테이블을 무겁게 하고 외부로부터 전달된 진동이 감쇄되도록 설계하였다. 그리고 테이블 위에는 두께 120mm인 석정반을 설치하여 저울 지시 값이 안정될 수 있도록 하였다.
및 교정 방법을 개발하여 표준화하였다. 이러한 교정시스템과 교정 방법을 이용하여 표준교정시스템의 최고측정능력을 산출하였으며, 표 1에서와같이 합성불확도와 확장불확도가 각각 0.55 X 10'2, 1.10 X 1时으로 분석하였다.
그림 4는 표준분동과 분동을 저울에 로딩하는 장치를 나타낸 것으로 분동 캐리어를 상.하로 매우 천천히 움직이면서 분동이 매달림 접시(pan)에 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading) 하도록 하였다. 분동은 실린더(cylinder) 모양이고 가는 슬로트(slot)를 내어 분동을 쉽게 설치할 수 있록하였다.

성능/효과

셋째, 시험 용기로부터 물을 공급한량과 교정대상 우량계에서 측정한 데이터를 상호 비교하는 기능을 갖는다. 넷째, 표준교정시스템으로부터 질량, 수온, 정속모터의 동작시간, 측정 반복 횟수 및 실내의 온 a, 습도 기압 등을 읽어 교정대상 우량계에 대한 측정 불확도를 계산하는 기능을 갖는다.
036mm를 나타냄을 알 수 있었다. 두 가지 경우의 초기설정 조건에 대한 영향을 알 수 있어 강우강도에 따른 전 도형 우량계의 측정 오차를 예상할 수 있었다.
둘째, 펌프 헤드를 2단까지 장착 가능하여 채널 수를 확장하여 1대의 펌프로 2대의 효과를 얻을 수 있다. 셋째, 각 튜브별 부하 변동 값을 자동 체크할 수 있으며, 튜브의 크기를 자유롭게 선택할 수 있다.
또한, 전 도형 우량계에 있어서 강우 강도에 따른 특성을 본 연구에서 개발한 표준교정시스템으로부터 쉽게 확인할 수 있었다. 시험 결과와 같이 전 도형 우량계의 강우 강도 별 특성은 시간당 강우량 20mm/h부터 약 230mm/h까지의 결과 1 버켓당 측정량이 230mm/h까지 단조 증가하며 전체 측정량의 차이는 각각 0.
또한, 표준교정시스템이 갖추어야 할 주요 기능으로는 첫째, 상온에서 물 저장 수조로부터 시험 용기에 교정할 양만큼의 물을 채울 수 있어야 하며, 둘째, 강우량 및 강우 강도에 따른 불확도를 측정하기 위하여 상온에서 설정된 시간에 따라 일정량의 물을 일정 속도로 교정대상 우량계에 공급하는 기능을 갖는다. 셋째, 시험 용기로부터 물을 공급한량과 교정대상 우량계에서 측정한 데이터를 상호 비교하는 기능을 갖는다.
본 연구에서 개발한 표준교정 시스템 및 교정방법은 ISO/ IEC 17025 국제공인 국가교정기관으로 인정받았으며, 이를 통하여 기상관측 분야 및 수문관측 분야의 기초자료의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 계기를 마련하였다.
1g 이므로 최대 300mm의 강우량에 필요한 약 10kg의 물과 약 1kg의 잔유물, 그리고 약 3kg의 용기 질량을 합한 질량 14kg까지 측정할 수 있으며, 100mm 강우량의 측정의 오차를 1% 이내에서 측정이 가능하다. 본 저울의 주요 특징은 RS-232C 통신이 가능하고, 유지보수가 용이하다.
둘째, 펌프 헤드를 2단까지 장착 가능하여 채널 수를 확장하여 1대의 펌프로 2대의 효과를 얻을 수 있다. 셋째, 각 튜브별 부하 변동 값을 자동 체크할 수 있으며, 튜브의 크기를 자유롭게 선택할 수 있다.
기능을 갖는다. 셋째, 시험 용기로부터 물을 공급한량과 교정대상 우량계에서 측정한 데이터를 상호 비교하는 기능을 갖는다. 넷째, 표준교정시스템으로부터 질량, 수온, 정속모터의 동작시간, 측정 반복 횟수 및 실내의 온 a, 습도 기압 등을 읽어 교정대상 우량계에 대한 측정 불확도를 계산하는 기능을 갖는다.
있었다. 시험 결과와 같이 전 도형 우량계의 강우 강도 별 특성은 시간당 강우량 20mm/h부터 약 230mm/h까지의 결과 1 버켓당 측정량이 230mm/h까지 단조 증가하며 전체 측정량의 차이는 각각 0.026mm, 0.036mm를 나타냄을 알 수 있었다. 두 가지 경우의 초기설정 조건에 대한 영향을 알 수 있어 강우강도에 따른 전 도형 우량계의 측정 오차를 예상할 수 있었다.

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