[논문]실시간 자동측정유량의 검증 연구

노영신; 김대영; 박현근; 정성원

[국내논문] 실시간 자동측정유량의 검증 연구
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한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집, 2008 May 22, 2008년, pp.329 - 333

노영신 (유량조사사업단 연구개발실) , 김대영 (유량조사사업단 연구개발실) , 박현근 (유량조사사업단 연구개발실) , 정성원 (유량조사사업단)

초록
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본 연구에서는 도플러 방식 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter) 및 이동시간차방식 초음파유속계(UVM, Ultrasonic Velocity Meter)의 유량자료 검증을 위해 두 가지 방식이 적용된 한강대교와 여주대교의 2007년 운영성과를 검토하고 측정된 결과분석을 통해 자동유량측정시설의 유량측정자료를 검증하였다. 측정된 유량의 검증을 위해 평 저수시 유속계 측정 및 이동 ADCP법에 의한 연속 유량측정결과와 비교하였으며, 또한 봉부자를 이용한 측정결과와의 비교를 통해 홍수시 측정결과를 검토하였다. 또한 댐방류량, 하수처리장 방류량, 각종 취수량을 이용한 물수지 분석을 통해 자동유량측정에 의해 산정된 유출량과 비교하였다. ADVM 방식이 적용된 한강대교의 조위영향에 따른 수위변화를 고려하여 한 주기에 대한 측정을 수행하여 이를 비교한 결과, 흐름이 정체되는 일부구간의 측정결과를 제외하면 대부분 상대오차가 10% 내외가 발생하는 것으로 나타났다. 또한 월별 물수지 분석을 수행한 결과, 설치초기 시스템 안정화작업으로 인해 결측이 많이 발생한 $3{\sim}4$월을 제외하면 10%내외의 오차가 발생하였으며, 홍수기인 $6{\sim}7$월 사이에는 $1.9{\sim}5.5%$의 상대오차를 보여 자동유량측정시설의 측정결과가 매우 양호한 것으로 나타났다. 여주대교의 UVM 방식의 경우 측정장비의 안정화가 이루어진 5월부터 9월까지의 측정결과는 수위유량관계곡선으로 산정된 유량과 비교하였을 때 10%내외의 상대오차를 보인 것으로 나타났다. 아울러 월별 물수지 분석결과에서도 결측이 많이 발생한 5월의 23.7%의 오차를 제외하면, $5{\sim}10%$내의 오차를 보인 것으로 나타났으며 홍수기인 $6{\sim}8$월의 경우 5%이내의 오차가 발생한 것으로 나타났다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 유량조사의 효율성 증대 및 선진화를 목적으로 설치된 자동유량측정시설의 현황을 파악하고 각 방식에 대한 측정자료 검증을 위해 한강대교와 여주대교의 ADVM 및 UVM 방식 자동유량측정시설의 유량측정결과를 기존 실측결과와 비교, 유출량 산정을 통한 물수지 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 초음파의 특성을 이용한 ADVM과 UVM 방식의 자동유량측정성과 검증을 위해 ADVM 방식이 적용된 한강대교와 UVM 방식이 적용된 여주대교 지점 자동유량측정시설의 2007년 운영성과를 검토하고 실측치와의 비교, 유출량 분석을 통해 자동유량측정시설 유량측정성과를 검토하였다.

제안 방법

한강대교 지점은 조위영향을 받는 지점이기 때문에 조위영향에 따라 대조와 소조시의 수위변화 주기를 파악하여 다양한 조건하에서 측정을 수행하고 이를 비교하였다.
물수지분석은 10분 간격의 자동유량측정결과로부터 일총유출유량을 산정하고, 그 결과를 댐 방류량 및 대상구간의 취수, 방류 자료, 주요 지천의 유입유량 및 취수방류에 대한 10분 간격 자료로부터 일총유출유량과 비교하였다,
여주대교의 경우 유량측정은 총 33회 이루어졌으며, 이중 유속계 측정은 18회, 봉부자 측정은 13회, 그리고 ADCP는 총 9회를 수행하였다.
자동유량측정시설의 유량측정성과를 검증하기 위해 유속계, 부자 및 이동 ADCP법을 이용한 유량측정을 수행하여 동일시간대의 자동유량측정결과와 비교하였다.

성능/효과

한강대교 및 여주대교 자동유량측정시설로부터 측정된 유량자료에 대한 검증결과, 다양한 방법의 실측치와의 상대적인 오차는, 정상적인 측정이 이루어진 경우에 10% 내외로 양호한 수준인 것으로 나타났다. 또한 자동유량측정시설의 측정된 유출량과 물수지 분석을 수행한 결과, 안정적인 측정이 이루어진 기간 내에서는 5% 내외의 양호한 오차를 보여 안정된 유량측정이 이루어지는 것으로 판단된다.
1%의 오차가 발생하였는데, 이는 이 기간 동안 UVM 센서의 조정 및 위치수정으로 인하여 측정이 원활하게 이루어지지 못하였기 때문인 것으로 판단된다. 반면 7월부터 9월까지의 측정 결과는 모두 5% 이내의 오차를 보여 이 기간 내의 측정이 안정적으로 이루어졌음을 확인 할 수 있다.
이구간의 측정치를 제외하면 평균오차는 8%인 것으로 나타났다. 봉부자 측정은 총 7회가 수행되었는데, 평균오차는 5.6% 이내로 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났다.
12월에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 비교적 큰 결측이 발생한 3^~5월 및 12월을 제외하면 5% 내외의 오차를 보이는 것으로 나타났다. 특히 유출량이 큰 홍수기인 7^~9월에도 평균 5% 내외의 오차를 보이는 것으로 나타나 한강대교 자동유량측정시설은 비교적 안정적으로 측정이 이루어지는 것으로 판단된다.
유속계 측정치와의 평균오차는 10%내외이나 측정시간이 2^~3시간이 소요되었기 때문에 직접적인 비교는 어려울 것으로 판단된다. 이동ADCP법과의 평균오차는 12%로 나타났으며, 만조와 간조가 교차하는 구간의 측정치와의 오차가 비교적 크게 발생하였다. 이구간의 측정치를 제외하면 평균오차는 8%인 것으로 나타났다.
한강대교는 3월~4월 초기 시스템 상의 초기설정 문제로 인해 결측이 발생한 것을 제외하면 비교적 안정적인 측정이 이루어졌다. 총 34,130회의 측정이 이루어졌으며, 결측률은 20.2%가 발생하였다.
분석결과, 비교적 큰 결측이 발생한 3^~5월 및 12월을 제외하면 5% 내외의 오차를 보이는 것으로 나타났다. 특히 유출량이 큰 홍수기인 7^~9월에도 평균 5% 내외의 오차를 보이는 것으로 나타나 한강대교 자동유량측정시설은 비교적 안정적으로 측정이 이루어지는 것으로 판단된다.
한강대교 및 여주대교 자동유량측정시설로부터 측정된 유량자료에 대한 검증결과, 다양한 방법의 실측치와의 상대적인 오차는, 정상적인 측정이 이루어진 경우에 10% 내외로 양호한 수준인 것으로 나타났다. 또한 자동유량측정시설의 측정된 유출량과 물수지 분석을 수행한 결과, 안정적인 측정이 이루어진 기간 내에서는 5% 내외의 양호한 오차를 보여 안정된 유량측정이 이루어지는 것으로 판단된다.

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