[논문]다전극 대지저항률 측정시스템

김황국; 최재성; 장운용; 박대원; 길경석

다전극 대지저항률 측정시스템
Soil Resistivity Measurement System using Multi-auxiliary Electrodes 원문보기

김황국 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 최재성 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 장운용 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 박대원 (한국해양대학교 전기전자공학부) , 길경석 (한국해양대학교 전기전자공학부)

This paper describes the design and fabrication of a soil resistivity measurement system using 9 auxiliary electrodes; 6 potential-, a reference-, a current-, and a ground- electrode. The measurement system is composed of a current source (300 [Vrms], 5 [A], Sine-wave, 45 $\sim$ 500 [Hz]), a data acquisition (400 [kS/s], 16 bit, 16 Ch.), and an operating program based on a graphical software of National Instrument Co. The proposed system is convenient for choosing the position of electrodes because the soil resistivity is calculated having no concern with the length and the spacing between electrodes.

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문제 정의

이러한 경우, 측정 영역을 세분화하여 4 전극법으로 재측정이 필요하므로 비경제적이고, 극간거리에 따른 측정값의 오차가 커지게 된다. 따라서 본 논문에서는 보다 간편하고 정확하게 대지저항률을 분석하기 위해 9 개의 전극(6 전위극, 기준전극, 전류극 및 접지극)을 이용하는 대지저항률 측정시스템을 설계 및 제작하였다.
본 논문에서는 보조극의 주변 대지저항률과 전체 평균대지저항률을 동시에 측정할 수 있는 다전극 대지 저항률 측정시스템을 설계.제작하고 1 [kQ] 에 대한 교정실험 후 대지저항률에 대한 성능평가를 실시한 결과는 다음과 같다.

가설 설정

어렵다. 따라서 본 논문에서는 다층구조의 대지를 단층구조로 해석하기 위해 측정대지를 균일한 대지로 가정하고, '측정전류가 전극의 배치간격보다 더 깊은 영역을 통과할 수 없다'는 Gish와 Roony 규칙을 적용하여 보조극 주변의 대지저항률과 평균대지저 항률의 측정법을 모의하였다 [3].

제안 방법

1 [kQ] 양단에 춭력전압을 인가한 후 6개의 측정표트에 대한 교정실험을 하였다. 광대역변류기 (1 [H끼 - 20 [MHz], 0.
매설되어야한다[5] . 그림 1(a)과 같이 E-C극의 50 [%] (Vrefl)과 61.8 [%] (Vref2)지점을 기준전극 위치로 모의하여, 정현파전원장치 (32 [Vrms], 128 [Hz])로 전압을 인가한 후 OSC로 전위차 및 인가전류를 측정하였다. 측정된 전위차는 [V4-Vref2] 영역이 16.
대지 에서의 성능평 가가 필요하다[7]. 따라서 실험계 (7 [m] )를(3극의 방향으로 1 [m] 씩 ① ~ ⑧의 순서로 옮겨 종거리 14 [m]에 대한 대지저항률을 측정하였다. 출력전압(50[Vrms], 128 [Hz])을 인가하고 정확도를 평가하기 위해 OSC와 비교하였다.
따라서 실험계 (7 [m] )를(3극의 방향으로 1 [m] 씩 ① ~ ⑧의 순서로 옮겨 종거리 14 [m]에 대한 대지저항률을 측정하였다. 출력전압(50[Vrms], 128 [Hz])을 인가하고 정확도를 평가하기 위해 OSC와 비교하였다. 그림 8은 측정 ②에 대한 pl의 측정파형이다.
)는 6 개의 전압 Port(ChO~5)와 1 개의 변류기(Ch6)로부터 Data를 전송받고 디지털 형식으로 변환하여 PC에 전송한다. 출력전압의 제어를 위해 SSR(Soild State Relay)을 DAQ의 DIO(5 [V])에 연결하였다. PART m의 PC는 소프트웨어를 구동시키고 측정값을 화면에 나타내는 역할을 한다

대상 데이터

앞서 제안한 두 측정법을 이용하여 실험계를 구성하면 그림 7과 같다. 8개의 전극을 등거리 (l[m]) 로설치하여 전위간섭을 최소화 시킨 후 실험계의 양끝 전극인 E, C 극의 61.8 [%]지점에 기준전극을 매설한다. 제작된 다전극 대지저항률 측정시스템에 E와 C극을 연결하여 대지로 전압을 인가시킨다.

이론/모형

평균대지저항률은 Schlumberger법을 이용하여 그림 2와 같이 실험계를 구성한다. 실험계의 중심에 가상의 0 점을 두고 E-0, 0 -C의 거리 (a [m])와 E-C극에 가장 가까운 [V2-V3] 사이의 거리 (b [m])을 식 (6)에 대입하여 평균대지저항률을 측정한다.

성능/효과

(3) 본 논문에서 제안한 다전극 대지저항률 측정시스템은 전극의 길이와 간격에 무관하게 측정이 가능하므로 보조극의 위치 선정이 편리하며, 평균대지저항률과 보조극 주변의 대지저항률을 분석할 수 있는 특징이 있다.

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