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초음파 유량측정 시스템에 의한 유량측정
Discharge Measurement by Ultrasonic Discharge Measurement System 원문보기

한국수자원학회 2004년도 학술발표회, 2004 May 01, 2004년, pp.1198 - 1202  

김치영 (한국건설기술연구원 수자원환경연구부) ,  윤광석 (한국건설기술연구원 수자원환경연구부) ,  김동구 (한국건설기술연구원 수자원환경연구부) ,  김원 (한국건설기술연구원 수자원환경연구부)

초록
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초음파를 이용한 측정은 하천의 반대편에 흐름방향에 경사지게 초음파를 발사하여 다시 반사되어 오는 시간차를 기록함으로써 주어진 길이에서 유속을 연속적으로 측정하는 것이다. 하류로 내려가는 음파는 음향 측선(acoustic path)과 평행한 유속 성분 때문에 상류로 올라가는 음파보다 빠른 속도를 가진다. 탄천 및 괴산댐에 초음파 유량 측정시스템을 시험 설치하고 운영 결과를 검토하였다. 시험적용결과 연속적인 유량자료 획득이 가능하였으며, 기존 유속면적법 대비 $4.21\%$의 상대오차를 지니고 있어 기존 방법과 비교적 일치하는 측정결과를 나타냈다. 또한 지표유속(Index Velocity)를 활용한 단일회선 유량산정법을 검토한 결과, 다회선에 의해 운영한 결과와 평균 $2.9\%$의 상대오차를 지니고 있었다. 이 방법은 조석구간 및 배수영향을 받는 구간에서 작은 비용으로 연속유량자료를 획득할 수 있는 방법으로 판단된다. 시험적용 결과 개선해야 할 사항으로는 안정적인 자료 획득을 위한 초음파 변환기의 개선, 자료의 필터링 기술의 정밀화, 그리고 유량산정 방법에서 정확도 향상 기술 개발 등이 도출되었다. 초음파 유량 측정시스템은 자료의 연속성을 확보할 수 있는 점에서 매우 중요한 의미를 지니고 있다. 지금까지의 연속 유량 산출법은 연속적인 수위를 측정하고 각 수위에 따른 유량 측정 후 수위-유량관계를 통하여 연속적인 유량을 산출하였다. 그러나 초음파 유량 측정 시스템은 직접 유속과 수위를 측정하여 연속유량이 산출되기 때문에 연속유량 산출에 비교적 간편하다고 할 수 있다. 또한 정확도 면에서 기존 유량 측정법인 유속-면적법의 불확실도 $5\%\~10\%$에 비교하여 $5\%$ 내외의 정확도 수준을 지니고 있어 정확도 향상을 기대할 수 있다. 경제적인 측면에서도 매년 측정사업에 소요되는 비용과 비교하였을 때 장기적으로는 경제적인 방법이 될 수 있다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 시험설치하여 운영하고 있는 초음파 유속계의 정확도를 분석하여 활용성을 검토하고자 한다. 또한 현재 운영상 발생하는 문제점을 분석하고 이에 대한 개선방안을 도출하고자 한다.
  • 본 연구는 시험설치하여 운영하고 있는 초음파 유속계의 정확도를 분석하여 활용성을 검토하고자 한다. 또한 현재 운영상 발생하는 문제점을 분석하고 이에 대한 개선방안을 도출하고자 한다.
  • 본 연구에서 탄천 및 괴산지점에 초음파 유량 측정시스템을 시험 설치하고 운영 결과를 검토하였다. 시험적용결과 연속적인 유량자료 획득이 가능하였으며, 기존 유속면적법 대비 4.
  • 최근에 자동 유량측정 기법에 의해 연속적인 유속측정이 가능해지면서 수위-유속-유량관계로부터 연속적인 유량을 산정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 이러한 방법은 기존 수위-유량관계가 일대일 대응으로 설명될 수 없는 복잡한 흐름에서 유량을 산정하기 위해 개발되었다. 이 방법은 수위에 따른 면적관계로부터 수위에 따른 통수면적을 구하고, 그림 8과 같이 유속-면적법 등에 의해 측정된 평균유속과 초음파에 의해 측정된 지표유속과의 관계를 수립하여 지표유속에 대응하는 평균유속을 산출한다.
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