막대한 인명과 재산피해를 발생시키는 홍수재해를 사전 예측하고 예방하기 위한 재해 관측설비 및 시스템의 중요성이 전 세계적으로 부각되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 수문관측설비에 대한 장비성능, 호환성, 적용성, 신뢰성 등의 안정성 검증 및 S/W, 백신 등 신규 프로그램 적용 안정화 시험 등을 목적으로 수문관측 성능시험센터를 구축하였으며, 이를 통하여 시험항목, 시험절차서, 시험 기준값의 정립 등 성능시험 표준가이드라인을 개발하여 설비의 표준검증체계를 구축하고자 하였다. 또한 설비의 특성 분석 및 유지보수 이력관리, 성능시험 데이터에 대한 데이터베이스화, 시험 후의 성적서를 발행할 수 있도록 프로그램을 개발하였으며, 이를 통하여 수문관측설비에 대한 과학적인 관리 및 운영의 효율성을 높이고자 하였다.
막대한 인명과 재산피해를 발생시키는 홍수재해를 사전 예측하고 예방하기 위한 재해 관측설비 및 시스템의 중요성이 전 세계적으로 부각되고 있는 추세이다. 본 논문에서는 수문관측설비에 대한 장비성능, 호환성, 적용성, 신뢰성 등의 안정성 검증 및 S/W, 백신 등 신규 프로그램 적용 안정화 시험 등을 목적으로 수문관측 성능시험센터를 구축하였으며, 이를 통하여 시험항목, 시험절차서, 시험 기준값의 정립 등 성능시험 표준가이드라인을 개발하여 설비의 표준검증체계를 구축하고자 하였다. 또한 설비의 특성 분석 및 유지보수 이력관리, 성능시험 데이터에 대한 데이터베이스화, 시험 후의 성적서를 발행할 수 있도록 프로그램을 개발하였으며, 이를 통하여 수문관측설비에 대한 과학적인 관리 및 운영의 효율성을 높이고자 하였다.
The importance of disaster observation facilities and system are increasing around the world in order to predict and prevent water disasters, which cause serious damage to life and property. A performance test center was built to stabilize performance, compatibility, and reliability of devices, and ...
The importance of disaster observation facilities and system are increasing around the world in order to predict and prevent water disasters, which cause serious damage to life and property. A performance test center was built to stabilize performance, compatibility, and reliability of devices, and to verify new S/W. The aim of this study is to make a guideline to build standard verifying system for hydrological observation devices by building the performance test center. In addition, efficiency of management and operation of hydrological devices can be enhanced through device analysis, maintenance, database building, and grade certificate publishment after the device test.
The importance of disaster observation facilities and system are increasing around the world in order to predict and prevent water disasters, which cause serious damage to life and property. A performance test center was built to stabilize performance, compatibility, and reliability of devices, and to verify new S/W. The aim of this study is to make a guideline to build standard verifying system for hydrological observation devices by building the performance test center. In addition, efficiency of management and operation of hydrological devices can be enhanced through device analysis, maintenance, database building, and grade certificate publishment after the device test.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 수문관측설비에 대한 장비성능, 호환성, 적용성, 신뢰성 등의 안정성 검증 및 S/W, 백신 등 신규 프로그램 적용 안정화 시험 등을 목적으로 수문관측 성능시험센터를 구축하였으며, 이를 통하여 시험항목, 시험절차서, 시험 기준값의 정립 등 성능시험 표준가이드라인을 개발하여 설비의 표준검증 체계를 구축하고자 하였다. 또한 설비의 특성 분석 및 유지보수 이력관리, 성능시험 데이터에 대한 데이터 베이스화, 시험 후의 성적서를 발행할 수 있도록 프로그램을 개발하였으며, 이를 통하여 수문관측설비에 대한 과학적인 관리 및 운영의 효율성을 높이고자 하였다.
따라서 본 논문에서는 수문관측설비에 대한 장비성능, 호환성, 적용성, 신뢰성 등의 안정성 검증 및 S/W, 백신 등 신규 프로그램 적용 안정화 시험 등을 목적으로 수문관측 성능시험센터를 구축하였으며, 이를 통하여 시험항목, 시험절차서, 시험 기준값의 정립 등 성능시험 표준가이드라인을 개발하여 설비의 표준검증 체계를 구축하고자 하였다. 또한 설비의 특성 분석 및 유지보수 이력관리, 성능시험 데이터에 대한 데이터 베이스화, 시험 후의 성적서를 발행할 수 있도록 프로그램을 개발하였으며, 이를 통하여 수문관측설비에 대한 과학적인 관리 및 운영의 효율성을 높이고자 하였다.
본 논문에서는 수문관측설비에 대한 장비성능, 호환성, 적용성, 신뢰성 등의 안정성 검증 및 S/W, 백신 등 신규 프로그램 적용 안정화 시험 등을 목적으로 수문관측 성능시험센터를 구축하였으며, 이를 통하여 각 설비에 대한 시험항목, 시험절차서, 시험 기준값 등의 성능 시험 표준가이드라인을 개발하여 설비의 표준검증체계를 구축하여 설비 운영의 기준을 마련하고, 설비의 규격, 설치 방법에 대한 기준을 정할 수 있도록 하였다.
수문관측 성능시험센터는 수문관측설비에 대한 장비성능, 호환성, 적용성, 신뢰성 등의 안정성 검증 및 S/W, 백신 등 신규 프로그램 적용 안정화 시험 등을 목적으로 구축하였다.
또한 수문관측설비 대하여 장비의 특성 분석 및 유지 보수 내역, 이력관리 등의 종합적인 검증체계 구현을 위하여 수문관측설비 성능시험 프로그램을 개발하였으며, 전력분석기를 통한 시험대상설비 전원 및 소모전력 분석과 온도챔버를 통한 온도 변화에 따른 시험대상설비 특성시험, 통신상태 분석 등을 통한 데이터 리포팅 기능 등을 수행하도록 하였다. 즉, 프로그램 기반의 성능시험을 통한 정확한 설비의 진단 및 특성 분석을 바탕으로, 각 수문관측설비에 대한 설비의 표준검증체계를 구축하여 설비 운영의 기준을 마련하고, 설비의 규격, 설치 방법에 대한 기준을 정립하는데 기여하고자 하였다.
제안 방법
K-water에서는 수문관측시스템의 주 통신망을 무궁화 5호 위성을 이용한 위성통신망을 이용하고 있으며, 본 절에서는 대표적으로 위성통신시스템 중 중심제어국 설비에 대하여 개발된 성능시험 절차 및 표준시험 항목에 대하여 열거하였다.
개발된 성능시험 프로그램을 이용하여 수문관측설비 중 대표적으로 RTU에 대하여 극한온도에서의 극한 I/O 부하시험 및 통신시험을 실시하고 데이터를 분석하였다. RTU 시료는 K-water에서 수문관측용으로 많이 사용하고 있는 국내 A사의 B 모델을 사용하였다.
극한 온도는 온도챔버를 이용하여 최저 –20℃와 최고 50℃를 적용하였으며, 각각의 조건에서 I/O포트 및 통신포트에 대한 무부하 및 최대 부하 시험을 그림 11과 같이 구성하여 실시하였다.
따라서 수위·우량 관측소, 경보방송시스템을 모의 운영하여 축적된 데이터들을 조사하고 분석하여, 지자체 및 해외 사업화시 현 시스템의 문제점을 도출하고, 이를 개선하기 위하여 새로이 적용되는 시스템의 데이터를 생성하고 비교분석 하고자 그림 3과 같이 수문관측 성능시험센터를 구축하였다.
또한 수문관측설비 대하여 장비의 특성 분석 및 유지 보수 내역, 이력관리 등의 종합적인 검증체계 구현을 위하여 수문관측설비 성능시험 프로그램을 개발하였으며, 전력분석기를 통한 시험대상설비 전원 및 소모전력 분석과 온도챔버를 통한 온도 변화에 따른 시험대상설비 특성시험, 통신상태 분석 등을 통한 데이터 리포팅 기능 등을 수행하도록 하였다.
성능시험 S/W의 주 화면은 그림 7과 같으며, 그림 8과 같이 피측정 장비에 대한 소모전류 측정 시험, 디지털/아날로그 입출력 신호에 대한 분석, 통신포트 분석, 온도챔버에 의한 극한 상황에서의 온도 시험, 각종 서버에 대한 CPU 부하율 및 메모리 사용율 등의 변수 설정을 하도록 하였으며, 그림 9～10처럼 실시간으로 모니터링하고 저장할 수 있도록 구성하였다. 또한 표 3과 같이 성능시험 성적서 양식에 의하여 결과를 제공할 수 있도록 하였다.
성능시험 S/W의 주 화면은 그림 7과 같으며, 그림 8과 같이 피측정 장비에 대한 소모전류 측정 시험, 디지털/아날로그 입출력 신호에 대한 분석, 통신포트 분석, 온도챔버에 의한 극한 상황에서의 온도 시험, 각종 서버에 대한 CPU 부하율 및 메모리 사용율 등의 변수 설정을 하도록 하였으며, 그림 9～10처럼 실시간으로 모니터링하고 저장할 수 있도록 구성하였다. 또한 표 3과 같이 성능시험 성적서 양식에 의하여 결과를 제공할 수 있도록 하였다.
통신 포트에 대한 최대 부하 시험은 RTU의 통신 여건에 맞게 Timeout을 1000 ms, Send rate를 500 ms로 설정하여 시험을 실시하였으며, 그림 14와 같이 496,721개의 데이터를 송신하는 동안 496,720개의 데이터를 수신하여 수신율 2×10-6를 기록하였다.
대상 데이터
개발된 성능시험 프로그램을 이용하여 수문관측설비 중 대표적으로 RTU에 대하여 극한온도에서의 극한 I/O 부하시험 및 통신시험을 실시하고 데이터를 분석하였다. RTU 시료는 K-water에서 수문관측용으로 많이 사용하고 있는 국내 A사의 B 모델을 사용하였다.
우량, 수위, 경보, 수질, AWS 등의 관측요소로 구성되며, 총 547개의 관측장비로 구성되며, 관측 Data별 현황은 표 1과 같다[7].
성능/효과
I/O 포트에서의 무부하시 –20℃ 및 50℃에서의 소모전력은 그림 12와 같으며, –20℃에서 소모되는 전력은 3.23~3.26 W이며, 50℃에서 소모되는 전력은 3.10~3.18 W로, 온도가 낮을 때가 높을 때 보다 평균 0.1 W 정도 소모되는 전력량이 더 크다는 것을 알 수 있다.
또한 무부하시와 I/O포트에 대한 최대 부하 시 시험 결과에서 –20℃에서 소모되는 전력은 무부하시 3.23~3.26 W이며, I/O 포트 최대 부하 시 3.40~3.65 W로 최대 부하시 0.2 W 더 소비되는 것을 확인 하였으며, 50℃에서 소모되는 전력은 무부하시 3.10~3.18 W, I/O 포트 최대 부하 시 3.26~3.34 W로 최대 부하 시 0.2 W 더 소비되는 것을 확인하였으며, 결론적으로 온도가 낮을때가 높을 때 보다, 무부하시 보다 최대 부하시 전력소모가 더 크다는 것을 성능시험을 통해 알 수가 있었다.
수신불량인 1개 데이터에 대한 이유는 데이터 송수신 명령후 운영 PC에서 다른 프로그램을 수행시키면서 발생한 명령 과부하 오류이다. 이를 감안하면 통신포트 최대부하 시험은 에러가 최소화되는 것을 확인 할 수 있었다.
후속연구
또한 수문관측설비에 대하여 시험항목, 시험절차서, 시험 기준값 등의 성능시험 표준가이드라인을 개발하여 설비의 표준검증체계를 구축하여 설비 운영의 기준을 마련하고, 설비의 규격, 설치 방법에 대한 기준을 정할 수 있으며, HMI(Human Machine Interface)와 같은 통합운영시스템과 같은 제어시스템의 필요한 기능과 체계적인 운영 방안을 마련할 수 있다. 또한 향후 진행되는 사업에 적용하여 표준화된 시스템을 구축할 수 있으며, 지능형 관측 시스템의 패키지화 및 교육 자료로 활용할 수 있다.
이를 통하여 수문관측 설비에 대한 성능보증 방안 및 지자체의 홍수재해시스템 확대구축 기반을 마련하고, 추후 정부 3.0에 기반한 홍수재해 통합관리사업 및 유관기관간 자료연계를 하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
물 관리에 대한 중요성이 증대되는 배경은?
최근 세계적으로 지구온난화에 따른 기상이변 및 집중호우가 빈번하게 발생함에 따라 물 관리에 대한 중요성이 증대되고 있고, 재난재해에 관련하여 어느 때보다도 국민들의 관심이 고조되고 있는 상황이다.
국내 수문관측 설비에 대한 종합 성능시험기관의 실태는 어떠한가?
국내외 관련 기술의 개발 현황을 살펴보면 국내 수문관측 설비에 대한 종합 성능시험기관이 전무하다. 즉, 일부 통신설비 및 관측설비 등에 대한 적합인증 및 안정인증과 같은 형식승인은 행해지고 있으나, 성능시험을 통한 설비의 신뢰성, 적용성 판단 등에 대한 시험절차나 방법은 없는 실정이다. 또한 지자체 및 공공기관별 재난재해 관련 시스템이 상이하여, 표준화된 H/W 및 홍수재해모니터링 기준수립 등의 운영 방안과 사용자 관점에서 다루기 쉬운 사용자 프로그램이 필요하다[2-5].
지구온난화에 의해 우리나라에 생긴 강수량 변화는?
우리나라의 경우 지구온난화에 따른 기후 변화로 국내 연평균 강수량이 1900년대 1,155.6mm에서 2000년대 1,375.4mm로 약 19%가 증가하였으며, 최근 10년간 1일 100mm 이상 집중호우 발생 횟수는 385회로 70～80년대에 222회에 비해 무려 1.7배 증가했으며, 호우피해로 인해 최근 10년간 (2004～2013) 발생한 재해로 인명피해 28명, 재산 피해는 약 8,329억원으로 집계되었다[1].
참고문헌 (10)
National Emergency Management Agency, "Annual Report on Disaster", 2013.
KIWI-GTRC-09-01, A Development of Reliability Estimation & Renewal Decision Method for Power Facilities, Kwater, 2009.
KIWE-FE-12-05, ICT Facility Assessment and Decision Making, K-water, 2012.
KIWE-WFRC-14-03, Optimal Observation Modelling by Flood Monitoring Simulator, K-water, 2014.
Sung-Hun Lee, Kwang-Ho Lee, Hong-Gyun Oh, Hyun-Sung Song, "Failure Probability Prediction based on probabilistic and stochastic methods in generating units," KIEE, 2010 summer conference, pp. 168-169, 2010.
Civil glossary, related terms, compiled by the Commission civil, 01.02.1997, book publishing tamguwon.
S.T Hong, G.W Shin, S.W Jang, S.S Park, "The Construction and Performance Test of High-Speed Satellite Network Pilot System for Hydrological Observations", The Journal of Korea Information and Communications Society, Vol.35, No.7, pp 715-724, 2010.
G.W Shin, S.T Hong, "Condition evaluation method of satellite communication facilities for hydrological observation", JKIICE, Vol. 17, No. 12, pp. 3030-3037, 2013.
S.T Hong, G.W Shin, "Performance test methods for Hydrological Observation Facility", Korea Information and Communications Society, Summer General Conference, pp 162-163, 2014.
S.T Hong, G.W Shin, "Development of performance test program for Hydrological Observation Facility", Korea Information and Communications Society, Summer General Conference, pp 698-699, 2015.
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