초록 ▼

Ⅰ. 서 론

하천이나 호소 등의 공공수역에서는 유류 저장탱크 유출, 유류 운반차량 및 바지선 전복 등에 의한 유류 오염사고가 매년 발생하고 있다. 이러한 유류 오염 사고 등 수질오염 사고 발생 시 하류 취수장에서의 대응조치와 수생태계의 오염피해 최소화를 위해서는 도달시간과 확산범위 예측이 중요하다.

국립환경과학원은 수질오염사고 대응을 위하여 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모형 기반으로 수질오염사고대응예측시스템(Water pollution Accident Respons

Ⅰ. 서 론

하천이나 호소 등의 공공수역에서는 유류 저장탱크 유출, 유류 운반차량 및 바지선 전복 등에 의한 유류 오염사고가 매년 발생하고 있다. 이러한 유류 오염 사고 등 수질오염 사고 발생 시 하류 취수장에서의 대응조치와 수생태계의 오염피해 최소화를 위해서는 도달시간과 확산범위 예측이 중요하다.

국립환경과학원은 수질오염사고 대응을 위하여 EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 모형 기반으로 수질오염사고대응예측시스템(Water pollution Accident Response Management System: WARMS)을 개발하여 운영 중에 있다. 이 시스템은 수질오염사고 시 댐과 다기능보의 연계운영을 통한 방제시나리오 모델링이 가능하며, 용존성 오염물질의 도달시간 및 확산농도과 유류 오염물질의 도달시간을 예측한다. 또한 로다민 WT와 같은 용존성 추적자나 GPS 부자(Global Position System-equipped drifter)와 같은 부유성 추적자를 이용한 현장 실험결과를 활용하여 수계에 유출된 오염물질의 이송·확산 예측의 정확도 검증과 모델 개선을 지속적으로 추진하고 있다.

유류 오염물질의 이송·확산은 일반적으로 Lagrangian 입자추적기법으로 예측하고 있으며, 인공위성 원격탐사 자료나 표면부자 등을 이용한 추적자 실험자료를 이용하여 검증하고 있다8,9.

해양의 표면 유속 관측, 해수 순환, 유생(Larva)이나 조류(Algae)의 표류, 유류의 이동궤적 추적 등의 연구에 인공위성을 이용한 위치측정 시스템인 GPS 기술이 활용되어 왔다. 최근에는 하천의 유속과 유량 측정, 유류 오염물질의 이송·확산 해석 등에 GPS 기술을 적용한 사례가 증가하고 있다,

GPS 부자는 염료나 방사성 동위원소와 같은 추적자에 비해 위해성이 없고 장기간 추적이 가능한 장점이 있으며5, 수면에서 GPS 부자를 이용한 이송·확산 관련 실험 시 부자에 내장된 GPS 수신기에 연속적으로 기록되는 위치 좌표로서 부자의 이동 궤적을 분석할 수 있다. GPS 부자의 이동속도는 시간에 따른 위치 좌표로부터 계산되는데, GPS의 위치와 속도 정확도에 관한 연구가 독립적으로 진행된 바 있으며, 표면 유속과 부자의 이송속도에 관한 연구도 수행된바 있다

그러나 여기에 사용되는 GPS 부자의 오차 및 정확도 검증에 대하여 구체적으로 분석한 연구는 미비한 실정이다. GPS 부자를 이용하여 하천 및 호소의 수리 특성, 유류 오염물질 거동을 해석하기 위해서는 GPS 부자가 가지고 있는 오차 발생요인의 규명과 정량화가 필수적이다.

본 연구에서는 GPS 부자의 오차검증 실험을 통한 요인별 오차 정량화를 위하여 정속주행 활차를 이용한 GPS 수신기에 기록되는 속도와 실내 실험수로에서 물체감지 레이저 센서를 이용한 GPS 부자 이송속도에 관한 오차를 각각 측정함으로써 요인별 오차 정량화를 최초로 시도하였다. 그리고 GPS 부자의 측정값에 대한 정확도를 검증함으로써 표면흐름 관측과 유류 오염물질의 거동 해석을 위한 GPS 부자의 적용성을 제고하고자 한다.

(출처:본문 Ⅰ. 서 론 p.8)

Abstract ▼

When oil spill accident occurs in the river, the accurate real-time prediction of oil-spill’s arrival time and movement direction is very important to estimate its downstream environmental impacts for the response which can be taken to minimize damage of aquatic ecosystem. National Institute of Envi

When oil spill accident occurs in the river, the accurate real-time prediction of oil-spill’s arrival time and movement direction is very important to estimate its downstream environmental impacts for the response which can be taken to minimize damage of aquatic ecosystem. National Institute of Environmental Research (NIER) has been operating Water pollution Accident Response Management System (WARMS) to make a prediction of spilled oil transport by Lagrangian particle tracking simulation of EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code). Trajectory experiment using Global Position System(GPS)-equipped surface drifter is useful to analyze advection and diffusion of oil contaminants, because GPS drifter has no harm to ecosystem and could be available for tracing spilled oil and determining surface flow velocity.

In this study, the error estimates from GPS drifter are evaluated by measuring each error components, which are GPS receiver-driven velocity error and GPS-drifter’s advective velocity error. The former is estimated bycomparing the velocity of GPS with the speed of moving cart running at a fixed speed. The latter is estimated by comparing the drifter velocity with flow velocity in the indoor artificial waterway, in which the drifter velocity is measured by the object detecting sensor module.

From static observation in the integrated control point (U-Kimpo19), GPS distance error showed 0.04 ∼3.80 m in 10 minutes, which means it could be practical to initially stabilize the GPS-receiver before collecting GPS data. The averaged errors between GPS receiver’s velocity and fixed running moving cart and between the velocity of GPS-drifter and surface flow are –0.0062 m/s and 0.0068 m/s at the 95% confidence level, respectively, indicating small errors having good accuracy and precision. These results showed that GPS drifter-using experiment could be useful to trace transport of spilled oil and measure flow velocity.

(출처:Abstract p.7)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 표목차 ... 4
• 그림목차 ... 5
• Abstract ... 7
• Ⅰ. 서 론 ... 8
• Ⅱ. 연구내용 및 방법 ... 10
• 1. GPS 부자의 오차요인 분석 ... 10
• 2. 정속주행 실험활차를 이용한 GPS 속도 오차 측정 ... 10
• 가. GPS 수신기의 위치 정확도 평가 ... 10
• 나. 실험활차의 정속주행을 통한 GPS 속도 오차 측정 ... 11
• 3. 실험수로에서의 유속 및 부자 이송속도 측정 ... 12
• 가. GPS 부자 제작 ... 12
• 나. 정상상태 유량에 대한 표면 유속 및 수심별 유속 측정 ... 13
• 다. 물체감지 레이저 센서를 이용한 수중에서의 부자 이송속도 측정 ... 18
• Ⅲ. 연구결과 및 고찰 ... 20
• 1. 정속주행 실험활차를 이용한 GPS 속도 오차 측정결과 분석 ... 20
• 가. GPS 수신기의 위치 정확도 평가 ... 20
• 나. 실험활차와 GPS 속도 비교 ... 21
• 다. GPS 속도 오차 분석 ... 22
• 2. 실험수로에서의 GPS 부자 이송속도 오차 측정결과 분석 ... 24
• 가. 표면 유속 및 수심별 유속 측정 결과 ... 24
• 나. 유속과 부자 이송속도 비교 ... 29
• 다. 부자 이송속도 오차 분석 ... 31
• 라. 부자 이송속도의 바람영향 ... 32
• 4. GPS 속도 및 부자 이송속도 오차의 정량화 ... 33
• 가. GPS 속도 오차의 정량화 ... 33
• 나. 부자 이송속도 오차의 정량화 ... 33
• 다. GPS 속도 및 부자 이송속도 오차의 분산 ... 34
• Ⅳ. 결 론 ... 35
• 참고문헌 ... 38
• 끝페이지 ... 39