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전자파표면유속계의 개발 현황 및 이를 이용한 실시간 홍수유량측정 게시글의 제목, 학술지명, 저자, 발행일, 작성내용을 보여줌
전자파표면유속계의 개발 현황 및 이를 이용한 실시간 홍수유량측정
학술지명 수문조사 심포지엄 저자 이현석,김영성
발표일 2011-04-07

하천의 유량을 측정하기 위해서 예로부터 수많은 방법이 시도되고 있고 측정기기의 개발도 병행되었다. 유량측정의 고전적인 방법은 프로펠러유속계-권양기 체계이다. 이 방법은 유속계와 추를 매달아 물속에 넣어서 프로펠러의 회전수에 의하여 유속을 측정하는 것으로 이 방법은 평수기나 갈수기의 유속 1 m/s 이하에서는 유속측정에 문제점이 없으나 우리 나라의 홍수기 같이 유속이 2~3 m/s에 이르는 경우에는 센서가 물 속에 위치함에 따라 물에 의한 항력을 일으켜서 유속계를 운영하는 측정자들의 안전이 위협받는 실정이다. 기존에 홍수량 측정을 하는 방법은 부자를 이용하는 것이다. 홍수시 측정방법으로써 봉부자 측정 방법이 여러 가지 오차발생 요인을 내포하고 있으나, 다른 대안이 없었기 때문에 지속적으로 사용하여 오고 있는 실정이다. 이러한 홍수유량측정상의 한계점을 극복하고자 한국수자원공사에서 1993년도부터 홍수유량측정을 위한 신기술 개발을 위한 연구를 시작하였다. 그간의 많은 실험을 연구성과를 바탕으로 1996년도에 하천의 유속을 비접촉식으로 측정할 수 있는 홍수용 전자파표면유속계를 개발하여 특허출원하였고, 1999년도에는 특허가 등록되었으며, 이의 상용화 보급을 시작하게 되었다. 홍수용 전자파표면유속계는 물과 비접촉한 상태에서 물표면의 이동을 도플러 효과를 이용하여 관측함으로써 유량을 산정하는 안전하고 효율적인 기기이다. 현장 유량측정실무자들의 홍수용 전자파표면유속계 개선요구에 따라 편각용 전자파표면유속계 시제품을 개발하였으며, 이는 임의의 한 지점에 설치한 한 대의 장비로 좌우 여러 측선의 유속을 동시에 측정할 수 있는 다점 측정기능을 갖도록 성능을 개선하였다. 이에 따라 홍수시 유량측정에 소요되는 시간이 줄어들어 신속하게 유량측정을 완료할 수 있는 계기를 마련하였다. 이와 더불어 유속측정 범위를 확장하여 홍수시의 고유속 뿐만 아니라 0.5 m/s 이하의 저유속까지 측정할 수 있는 범용 전자파표면유속계의 시제품을 추가로 개발하였다. 이 장비는 최저유속 0.03 m/s의 측정성능을 실내시험을 통하여 입증하였다. 전자파표면유속계의 장점이 물과 비접촉한 상태로 주야간의 구분없이 유속 측정이 가능하다는 점이다. 이러한 장점을 최대한 활용하기 위하여 전자파표면유속계를 이용한 실시간 홍수유량측정시스템을 개발하였다. 실시간 홍수유량측정시스템은 고정식 전자파표면유속계 3대와 초음파수위계 한 대로 구성되며, 측정지점의 횡단측량 성과를 이용하여 홍수발생시 수위의 변화에 따라 유량을 산정하게 된다. 실시간 홍수유량측정시스템은 운용초기인 2001~2002년도에 대전 갑천의 회덕수위표 지점에서 홍수유량을 실시간 관측한바 있다. 회덕지점에서의 실시간 유량측정 결과, 홍수기에 동일 수위에 대해 수위 상승기와 하강기 유량의 차이를 반영한 유량을 측정함을 파악하였다. 반면에 수위-유량곡선식에 의해 환산한 유량은 유속의 감소를 반영하지 못하고 있었다. 또한 실시간 홍수유량측정시스템은 용담댐 상류의 동향지점에 이전설치되어 2007년부터 홍수기 실시간 유량측정을 실시하고 있다. 실시간 홍수유량측정의 결과, 동향지점에서는 수위 3.8 m에서 1번과 2번 전자파표면유속계로 측정한 표면유속이 역전되는 현상을 발견하였다. 이러한 현상은 수위상승시 및 하강시 동일 수위에서 발생함을 확인하였다.

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