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LSPIV기법을 이용한 탄천(대곡교) 유량측정
The Discharge Measurement of Tancheon using LSPIV 원문보기

한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집, 2007 May 17, 2007년, pp.911 - 915  

김서준 (명지대학교 토목환경공학과) ,  윤병만 (명지대학교 토목환경공학과) ,  류권규 (동의대학교 토목공학과) ,  주용우 (명지대학교 토목환경공학과)

초록
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영상측정기법을 적용하여 경제적이고 효율적인 유속 측정 방법에 대하여 많은 연구들이 진행되어 왔다. 현재 이동식 LSPIV 시스템은 실험실의 수리모형실험과 현장의 국부적인 유속측정에 효율적으로 이용되고 있지만, 고정식 LSPIV 시스템의 적용에는 많은 문제점들이 있어서 현장 적용이 미루어져왔다. 고정식 LSPIV 시스템은 수문분석에 많이 의존하고 있는 현재의 홍수량 산정에 좀 더 정확한 유속과 수위를 동시에 고려할 수 있는 하천유량측정 시스템이다. 이는 과거 하천유량측정 시 많은 비용과 인력 그리고 위험성들을 대폭 줄일 수 있는 현장 모니터링 시스템의 구축을 가능하게 해줄 수 있다. 본 연구에서는 LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) 시스템을 탄천(대곡교)에 설치하여 연속적으로 유량 측정을 하였다. 탄천(대곡교)에 적용된 고정식 LSPIV 시스템은 유속측정을 위한 디지털 카메라 2대와 컴퓨터 그리고 수위 측정을 위한 DCU1104 초음파 수위계로 구성된다. 위의 현장 장비들에서 들어온 실시간 영상과 수위자료는 CDMA 무선통신을 이용하여 서버컴퓨터로 들어와서 인터넷에서 손쉽게 받아 볼 수 있다. 이와 같이 실시간으로 들어온 입력 자료는 LSPIV 프로그램을 이용하여 언제 어디에서나 비교적 정확한 유량을 산정할 수 있다. 또한 실시간으로 들어오는 하천 영상을 통해 실시간 현장 모니터링도 가능하게 되고 시간적으로 연속적인 영상을 얻을 수 있기 때문에 하천 유량 변화를 쉽게 알 수 있다. 따라서 과거 현장에서 어렵게 측정하여 얻을 수 있던 유속자료를 간단한 실시간 영상 분석만으로 구할 수 있으므로 앞으로 유량조사에 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 입체 영상) 입체영상은 영화에서 시작되었으나, 20c후반기에 들어서면서 애니메이션 분야와 모바일, 광고 패널, 텔레비전등의 매체를 이용한 입체 영상의 개발로 인하여 특정 분야에 한정 시킬 수 없으므로 영상으로 칭한다. 입체 영상은 21c에 들어서면서 영상매체의 한 분야로 급부상하고 있다. 1900년 무렵부터 연구된 입체영화(3-Dimensional motion Picture)는 In여 년이 지난 지금 대중화를 눈앞에 두고 있다. 국내에서는 놀이 동산이나 박물관등에서 흔히 볼 수 있다. 하지만 앞으로는 HDW등의 대중화로 화질의 발전을 이룬 텔레비전 분야 등에서 실용화 될 전망이다. 국제적인 흐름과 함께 국내에서도 입체 영화에 대한 연구가 활성화 되어 영상산업의 한 주류로서 대두되고 있다. 이러한 상황에서 입체영상에 대한 이해와 콘텐츠(Contents)의 개발은 기술적인 진보에 발맞추어 준비되어야 한다. 본 논문은 이러한 기술적인 계보에 발맞춘 영상 콘텐츠 개발에 박차를 가하고자 앞으로의 발전분야에 대한 기술적인 면과 기법적인 면을 제시하여 기술만 앞서고 내용은 수입하는 수입국이기 보다는 미리 준비하여 비전문가나 타국의 기술에 선점 당하지 않는 분야로 성장할 수 있는 진보적인 영상 인들의 관심과 지속적인 연구를 독려하고자 한다.시민의 휴식 및 여가선용 공간으로 활용하기 위한 사업의 기초자료로 활용되며 이미 설계검토가 시작되었다. 본 연구결과는 유수지 및 저수지의 환경개선 사업의 선두적인 성공사례로 국내 타 지역의 유사한 사업에 있어 벤치마킹을 할 수 있는 훌륭한 사례가 될 것이다.요 생산이 증가하자 군신의 변별(辨別)과 사치를 이유로 강력하게 규제하여 백자의 확대와 발전에 걸림돌이 되었다. 둘째, 동

AI 본문요약
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제안 방법

  • LSPIV기법을 이용하여 얻은 유속값을 검증하기 위해서 현장측정을 수행하였다. 2006년 11월 17일에 영상분석을 통하여 최적의 유속 측정단면을 선택하여 2m간격으로 1차원유속계를 가지고 유속을 측정하여 표 1과 같은 결과를 얻었다.
  • LSPIV 시스템을 이용하여 2007년 2월, 3월, 4월의 유량을 측정하였다. 하루에 한번씩 연속적으로 측정된 유량은 그림 7~9와 같다.
  • LSPIV 시스템은 예전 이동식 LSPIV가 일회성 장비인 것과 다르게 교량 위에 고정시킴으로써 연속적인 유량값을 얻을 수가 있다. 고정된 LSPIV 시스템을 만들기 위해서 본 연구에서는 다중카메라 기법과 초음파수위계를 이용한 수심측량 방법을 적용하였다. 뿐만 아니라 실시간으로 정지영상과 대상지점의 수위값을 인터넷에서 손쉽게 얻을 수 있도록 유비쿼터스적인 유량조사시스템을 구축하였다.
  • 본 연구에서는 향후 유량측정의 새로운 대안으로 LSPIV 시스템을 2006년 9월 탄천(대곡교)에 설치하여 유량측정을 수행하였다. 그 결과로 LSPIV 시스템을 구축하면서 생기는 문제점에 대한 분석과 개선책을 찾는 노력을 하였으며, 현장 모니터링을 통하여 얻은 1차원 유속계를 이용한 유량산정 결과와 비교하고, 과거 수위-유량 관계곡선과 비교하여 유량측정의 타당성을 검토해보았다.
  • 마찬가지로 DCU1104 초음파수위계에서 측정된 수위값도 실시간으로 인터넷에 전송하여 영상과 마찬가지로 언제나 손쉽게 얻을 수 있도록 시스템을 구축하였다. 그러므로 촬영된 영상과 수위값은 유비쿼터스 적인 환경을 구축하여 언제 어디서나 원하는 시간대의 영상을 이용하여 유량분석을 할 수 있도록 하였다. 다음 그림 5는 LSPIV 시스템의 개념도이다.
  • 그리고 LSPIV 기법을 이용한 유량측정시 영상보정을 위하여 그림 3과 같이 6개의 기준점을 선정한 후 측량을 통하여 각 점의 상대좌표를 획득하였으며, 그림 4와 같이 유량측정 단면의 횡단면 측량을 통하여 유량 산정시 수위 변화에 따른 수심값의 얻을 수 있도록 수위표의 표고를 포함하는 횡단면 좌표를 획득하였다.
  • 서버컴퓨터에 들어온 영상은 인터넷에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하였다. 마찬가지로 DCU1104 초음파수위계에서 측정된 수위값도 실시간으로 인터넷에 전송하여 영상과 마찬가지로 언제나 손쉽게 얻을 수 있도록 시스템을 구축하였다. 그러므로 촬영된 영상과 수위값은 유비쿼터스 적인 환경을 구축하여 언제 어디서나 원하는 시간대의 영상을 이용하여 유량분석을 할 수 있도록 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 2대의 디지털카메라를 사용하여 하천 전체의 영상을 획득하였다. 먼저 2대의 디지털카메라를 사용하여 유량측정 단면을 좌안과 우안으로 나누어 영상이 겹칠 수 있도록 하였다. 그림 4~5는 2대의 디지털카메라를 사용하여 촬영하여 유량측정 단면을 표시한 영상이다.
  • 즉, 고정식 LSPIV 시스템은 좀 더 정확한 분석 기술 개발과 시스템 구축에 대한 준비 과정 등을 거쳐야 한다. 본 연구에서는 향후 유량측정의 새로운 대안으로 LSPIV 시스템을 2006년 9월 탄천(대곡교)에 설치하여 유량측정을 수행하였다. 그 결과로 LSPIV 시스템을 구축하면서 생기는 문제점에 대한 분석과 개선책을 찾는 노력을 하였으며, 현장 모니터링을 통하여 얻은 1차원 유속계를 이용한 유량산정 결과와 비교하고, 과거 수위-유량 관계곡선과 비교하여 유량측정의 타당성을 검토해보았다.
  • 고정된 LSPIV 시스템을 만들기 위해서 본 연구에서는 다중카메라 기법과 초음파수위계를 이용한 수심측량 방법을 적용하였다. 뿐만 아니라 실시간으로 정지영상과 대상지점의 수위값을 인터넷에서 손쉽게 얻을 수 있도록 유비쿼터스적인 유량조사시스템을 구축하였다. LSPIV 시스템의 설치함으로써 얻은 유량값과 1차원유속계를 이용한 유량값의 오차가 약 9 % 정도임을 확인하였다.
  • 이에 본 연구에서는 LSPIV 기법을 이용한 유량측정 방법을 하나의 시스템으로 구축하여 현장에 적용하여 보았다. 최근 영상기술과 IT기술의 발달로 정지영상의 획득 과정을 자동화할 수 있었으며, 획득된 영상을 언제 어디서든 분석하여 확인할 수 있도록 유비쿼터스적인 시스템을 구축하였다.

대상 데이터

  • 이에 따라 대상 하천에 대한 유량 측정장소를 선정하였다. 본 연구에서 사용한 지점은 그림 1과 같이 탄천 하류에 위치한 성남 수위-우량관측소로 선정하고, 교각에 의한 흐름 영향을 받지 않도록 교각과 약 100m정도 떨어진 위치에 유량측정 단면을 선정하였다. 이 지점은 서울특별시(2006)에서 운영하는 수위관측소가 있다.
  • 먼저 흐름 특성이 변하지 않는 직선 구간으로 선정하고 하상 변동이 심하지 않은 곳을 선정하는 것이 유리하다. 이에 따라 대상 하천에 대한 유량 측정장소를 선정하였다. 본 연구에서 사용한 지점은 그림 1과 같이 탄천 하류에 위치한 성남 수위-우량관측소로 선정하고, 교각에 의한 흐름 영향을 받지 않도록 교각과 약 100m정도 떨어진 위치에 유량측정 단면을 선정하였다.
  • 어렵다. 이에 본 연구에서는 2대의 디지털카메라를 사용하여 하천 전체의 영상을 획득하였다. 먼저 2대의 디지털카메라를 사용하여 유량측정 단면을 좌안과 우안으로 나누어 영상이 겹칠 수 있도록 하였다.
  • 현재 탄천(대곡교) 지점의 LSPIV 시스템은 하루 중 8시, 12시, 16시, 18시에 총 4번 촬영을 하여 영상을 획득하고 있다. 이는 빛이 없는 야간이나 일출, 일몰시에 빛의 반사 때문에 분석 가능한 영상을 획득하기 어렵기 때문이다.

데이터처리

  • 그림 4~5는 2대의 디지털카메라를 사용하여 촬영하여 유량측정 단면을 표시한 영상이다. 이와 같이 획득된 영상을 이용하여 새로 개발된 실시간용 LSPIV 프로그램을 이용하여 분석을 하게 된다. 향후 다중카메라 기법을 이용한다면 폭이 넓은 하천에서의 LSPIV 시스템 적용도 가능할 것이라 판단된다.

이론/모형

  • LSPIV기법을 이용하여 얻은 유속값을 검증하기 위해서 현장측정을 수행하였다. 2006년 11월 17일에 영상분석을 통하여 최적의 유속 측정단면을 선택하여 2m간격으로 1차원유속계를 가지고 유속을 측정하여 표 1과 같은 결과를 얻었다.
  • 수자원계획 수립과 홍수예측 등에 대한 대책 마련을 위한 하천 유량측정은 매우 중요하다. 본 연구에서는 탄천 (대곡교)지점에 LSPIV 시스템을 적용하였다. LSPIV 시스템은 예전 이동식 LSPIV가 일회성 장비인 것과 다르게 교량 위에 고정시킴으로써 연속적인 유량값을 얻을 수가 있다.
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