정확한 강수량의 측정은 댐 및 하천의 운영, 농어촌 및 산림녹화, 안전관리 등 사용분야가 광범위하며, 재난재해를 대비하고 강우발생시 경제적인 효과를 얻기 위해서 필요하다. 본 연구에서는 집수형 강수량계의 성능을 분석할 수 있는 통합검증시스템에 의한 강수량계 종류별 특성시험을 실시하였다. 전도형 강수량계는 0.0041 mm, 무게식 강수량계는 0.0045 mm, 표면장력식 강수량계는 0.0039 mm으로 불확도가 산출되었으며, 강수량계의 종류 및 특성에 따른 불확도는 크게 다르지 않음을 알 수 있었다. 이러한 특성시험을 통하여 강수량계 종류에 따른 기상관측 및 수문관측 데이터의 신뢰성을 확보하고자 하였다.
정확한 강수량의 측정은 댐 및 하천의 운영, 농어촌 및 산림녹화, 안전관리 등 사용분야가 광범위하며, 재난재해를 대비하고 강우발생시 경제적인 효과를 얻기 위해서 필요하다. 본 연구에서는 집수형 강수량계의 성능을 분석할 수 있는 통합검증시스템에 의한 강수량계 종류별 특성시험을 실시하였다. 전도형 강수량계는 0.0041 mm, 무게식 강수량계는 0.0045 mm, 표면장력식 강수량계는 0.0039 mm으로 불확도가 산출되었으며, 강수량계의 종류 및 특성에 따른 불확도는 크게 다르지 않음을 알 수 있었다. 이러한 특성시험을 통하여 강수량계 종류에 따른 기상관측 및 수문관측 데이터의 신뢰성을 확보하고자 하였다.
Precipitation has a wide range of applications, such as the management and operation of dams and rivers, supply of dranking water for urban and industrial complex, farming and fishing, forest greening, and safety management. In order to prepare for disasters and to obtain economical effects in case ...
Precipitation has a wide range of applications, such as the management and operation of dams and rivers, supply of dranking water for urban and industrial complex, farming and fishing, forest greening, and safety management. In order to prepare for disasters and to obtain economical effects in case of flood damage, it is necessary to measure accurate precipitation. In this study, we carried out the characteristics tests for various types of rainfall gauge using integrated verification system, which can analyze the performance of collective type rainfall gauge. The uncertainty for tipping bucket rain gauge was 0.0041 mm, where weight type and surface tension type was 0.0045 mm and 0.0039 mm respectively. Therefore, the uncertainty according to the type and characteristics of the precipitation system is not significantly different. The uncertainty is also influenced greatly by the resolution.
Precipitation has a wide range of applications, such as the management and operation of dams and rivers, supply of dranking water for urban and industrial complex, farming and fishing, forest greening, and safety management. In order to prepare for disasters and to obtain economical effects in case of flood damage, it is necessary to measure accurate precipitation. In this study, we carried out the characteristics tests for various types of rainfall gauge using integrated verification system, which can analyze the performance of collective type rainfall gauge. The uncertainty for tipping bucket rain gauge was 0.0041 mm, where weight type and surface tension type was 0.0045 mm and 0.0039 mm respectively. Therefore, the uncertainty according to the type and characteristics of the precipitation system is not significantly different. The uncertainty is also influenced greatly by the resolution.
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문제 정의
본 연구에서는 보통형, 전도형, 무게식 강수량계 등 집수형 강수량계의 성능을 분석할 수 있는 통합검증시스템에 의한 강수량계 종류별 특성시험을 통한 불확도를 산출하였으며, 이를 통하여 기상관측 및 수문관측 데이터의 신뢰성을 확보하고자 하였다.
따라서 강수량계의 종류 및 특성에 따른 불확도는 크게 다르지 않음을 알 수 있었다. 이러한 특성시험을 통하여 강수량계 종류에 따른 기상관측 및 수문관측 데이터의 신뢰성을 확보하고자 하였다.
제안 방법
14 g에 해당되는 강수량을 측정하는 분해능을 가지고 있다. 10 mm에 해당되는 강수량을 측정하여 그림 9와 같이 데이터를 취득하여 편차 및 불확도를 계산하였다.
강우강도 20 mm/h를 기준으로 하여 무게식 강수량계에 대한 성능시험을 실시하였다. 무게식 강수량계는 0.
분해능에 따른 신호가 발생할 때마다 수조의 질량, 수온, 온도, 습도, 대기압을 측정한다. 버켓이 전도될 때마다 데이터를 측정하며, 9회 반복하며, 마지막 10회 전도가 완료되면 저울값이 안정화될 때까지 30초의 지연시간을 거친 후, 데이터를 측정한다. 표준분동을 추가하여, 표준분동을 포함한 수조의 질량을 측정한 후, 표준분동을 제거한 후, 설정한 강우강도에 대한 불확도를 계산하고, 측정을 종료한다
불확도를 추정하는 방법으로는 A형 및 B형 불확도를 추정하여 합성불확도를 구한다. A형 불확도의 추정은 유한 반복 측정값에 대한 평균 및 실험표준편차를 통하여 구하며, B형 불확도의 추정은 통계적으로 직접 구하지 않는 모든 불확도를 말하며, 제작자의 규격, 교정 및 기타 인증서에 주어진 데이터 등을 이용하여 구한다[11,12,13,14].
K-water융합연구원에서 운영중인 ISO 17025 국제공인 강수량계 교정시스템은 전도형 강수량계를 대상으로 교정을 하는 시스템이다. 이 시스템을 보완하여 전도형 강수량계를 포함하여 무게식, 표면장력식, 부자식, 보통식 등 모든 종류의 강수량계의 성능을 검증할 수 있는 시스템을 그림 4와 같이 구축하였다[6,7,8,9].
강우강도 20 mm/h를 기준으로 하여 전도형 강수량계에 대한 성능시험을 그림 7과 같이 실시하였다. 전도형 강수량계는 좌우 티핑 버켓에 담겨지는 물의 양(강수량)을 측정하는 것이기 때문에 좌우 각각 5회 씩 총 10회를 그림 8과 같이 측정하여 좌우 티핑 버켓의 편차 및 불확도를 계산하였다
전도형 강수량계의 세부 성능시험 방법은 그림 6과 같다. 전도형 강수량계의 측정에 필요한 파라메타인 버켓의 전도횟수(10회, 20회, 30회, 임의), 강우 강도(20,50, 100, 임의 mm/h), 데이터 저장 파일명 등 측정에 필요한 값을 설정하여 측정준비를 완료하고, 측정에 필요한 물을 수조에 공급하여 측정에 필요한 물의 양이 적정한지를 판단하고, 만약 물의 양이 모자라면 적정량을 추가 공급한다. 측정을 시작하여 정속펌프를 이용하여 수조의 물을 설정한 강우강도로 피교정 강수량계에 공급하며, 버켓이 젖어있는 상태가 좌우가 같도록 각 한번씩 2회 전도되도록 하고, 저울값이 안정화될 때까지 30초의 지연시간을 거친 후, 수조의 질량, 수온, 온도, 습도, 대기압 등의 데이터를 측정한다.
전도형 강수량계의 측정에 필요한 파라메타인 버켓의 전도횟수(10회, 20회, 30회, 임의), 강우 강도(20,50, 100, 임의 mm/h), 데이터 저장 파일명 등 측정에 필요한 값을 설정하여 측정준비를 완료하고, 측정에 필요한 물을 수조에 공급하여 측정에 필요한 물의 양이 적정한지를 판단하고, 만약 물의 양이 모자라면 적정량을 추가 공급한다. 측정을 시작하여 정속펌프를 이용하여 수조의 물을 설정한 강우강도로 피교정 강수량계에 공급하며, 버켓이 젖어있는 상태가 좌우가 같도록 각 한번씩 2회 전도되도록 하고, 저울값이 안정화될 때까지 30초의 지연시간을 거친 후, 수조의 질량, 수온, 온도, 습도, 대기압 등의 데이터를 측정한다. 분해능에 따른 신호가 발생할 때마다 수조의 질량, 수온, 온도, 습도, 대기압을 측정한다.
버켓이 전도될 때마다 데이터를 측정하며, 9회 반복하며, 마지막 10회 전도가 완료되면 저울값이 안정화될 때까지 30초의 지연시간을 거친 후, 데이터를 측정한다. 표준분동을 추가하여, 표준분동을 포함한 수조의 질량을 측정한 후, 표준분동을 제거한 후, 설정한 강우강도에 대한 불확도를 계산하고, 측정을 종료한다
성능/효과
강수량계는 댐 및 하천의 운영, 농어촌 및 산림녹화, 안전관리 등 사용분야가 광범위하며, 재난재해를 대비하고 홍수피해시 경제적인 효과를 얻기 위해서는 정확한 강수량의 측정이 필요하다. 본 연구에서는 집수형 강수량계의 성능을 분석할 수 있는 통합검증시스템에 의한 강수량계 종류별 특성시험을 실시하였으며, 전도형강수량계는 0.0041 ㎜, 무게식 강수량계는 0.0045 ㎜, 표면장력식 강수량계는 0.0039 ㎜으로 불확도가 산출되었다. 따라서 강수량계의 종류 및 특성에 따른 불확도는 크게 다르지 않음을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
강수량계란 무엇인가?
강수(水)량은 비, 눈, 안개, 우박 등이 대기로부터 땅에 떨어지는 양을 뜻하고, 강우(雨)량은 순수하게 비만 내린 것을 측정한 양으로 단위는 ㎜를 사용한다. 강수량계는 비 뿐만 아니라 눈을 포함한 고체형태로 지면에 내리는 공기 중 수증기를 측정할 수 있는 계측기를 의미한다.
강수량계를 교정하는 일반적인 방법은 무엇인가?
강수량계를 교정하는 일반적인 방법은 계량컵에서 쏟아진 물을 우량승(우량측정 실린더)으로 부피를 측정하여 강우량으로 환산하거나 교정된 자동피펫에 물을 담아 강수량계에 천천히 배출시켜 계량컵의 측정횟수와 비교하고 있다. 이러한 방법은 물로 교정된 실린더나 자동피펫을 사용하는 것으로 실린더나 자동피펫을 교정해야 하는 번거로움이 따른다.
강수량계는 어떻게 분류되는가?
표 1과 같이 강수량 측정방식에 따라 깊이 측정, 무게 측정, 기타 측정으로 분류 할 수 있으며, 측정 원리에 따라 보통형, 전도형, 무게식, 사이펀식, 레이다식, 압전식, 광학식으로 세분화 된다[3,4].
참고문헌 (16)
National science and technology council, "Climate technology roadmap," 2016.
Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Korea Annual Hydrological Report, 2013.
Current Status of Precipitation System for Meteorological Observatory, Korea Meteorological Administration, 2015.
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S. T. Hong et al, Surface tension type rain gauge and method for measuring a rainfall, KR Patent 10-1736678, Korean Intellectual Property Office, Daejeon, 2017.
G. W. Shin and S. T. Hong, "Development of Standard Calibration System for the Rain Gauges by Weighting Method", Journal of Control, Automation and Systems Engineering, vol. 12, no. 8, pp. 818-823, August 2006.
S. T. Hong, I. H. Kim, H. H. Lee and G. W. Shin, "Integrated Verification System for Rainfall Performance test," in Proc. KICS Summer Conf., pp. 17-18, Jeju Island, Korea, June 2017.
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S. T. Hong, G. W. Shin, J. R. Kim, H. H. Lee, I. H. Kim and G. H. Yoo, Development of new measurement method to improve the reliability of hydrological data, K-water, 2016.
Korea Research Institute of Standards and Science, Guidelines for the presentation of measurement uncertainty, KRISS/SP-2010-105.
ISO 4373:2008(E), Hydrometry - Water level measuring devices, International Standard Organization, 2008.
WMO-No. 8, Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation, World Meteorological Organization, 2008.
ISO/IEC GUIDE 98-3:2008, Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement(GUM:1995), KRISS/SP-2010-105.
Kwater Insutitute, Accuracy improvement for water level.rain gauge, KIWE-WFERRC-06-07, Kwater, ch 2, pp. 42-53, 2006.
I. H. Kim, S. T. Hong, G. H. Yoo and J. R. Kim, "Analysis of Performance test results for Weighted Precipitation," in Proc. KICS Summer Conf., pp. 552-553, Jeju Island, Korea, June 2017.
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