Investigation of Near.Transducer Errors in Acoustic Doppler Current Profiler Measurements Using Experimental and Numerical Method

김동수,강부식,Kim, Dong-Su,Kang, Boo-Sik The Korea Academia-Industrial cooperation Society 2011 한국산학기술학회논문지 Vol.12 No.2

본 논문은 ADCP 계측기기 부근에서 음향학적인 그리고 ADCP 계기로 인해 발생하는 흐름의 교란에 기인한 속도 오차에 대한 원인들을 실험 및 수치모의를 통해 고찰한다. 실험실에서의 연구는 선박에 탑재되지 않은 독립된 ADCP에 대해 수행하였고, 수평 및 수직면에서 ADCP에 의해 유발되는 흐름 교란은 ADV를 이용하여 관측하였다. 그리고 ADCP와 ADV의 동시적 측정이 ADCP계측에 있어 추가적인 계측기기 부근의 영향들을 고려하기 위해 수행되었다. 수치모의는 ADCP가 선박에 탑재되었을 때 ADCP 계기 부근에 발생하는 잠재적인 오차에 대해 연구하기 위해 설계되었다. 수치해석 기법 사용된 LES (Large Eddy Simulation)는 선박에 탑재된 ADCP에 작용하는 항력과 계기와 선박의 막음효과에 의해 발생하는 흐름의 교란의 크기와 범위를 모의하였다. 결과로 ADCP에 의해 관측된 속도는 계측기기 하단의 제한된 범위 내에서 일정 정도 오차를 보였고 교란되지 않은 하천의 흐름 조건에 따라 오차가 실질적으로 다르게 나타났다. This paper reports results of a joint experimental and numerical investigation of the causes of near-transducer errors due to the combined effect of acoustic and ADCP-induced flow disturbance near the ADCP transducer. The laboratory study focused on an isolated ADCP (deployment without boat). Measurements of the flow disturbance produced by the ADCP in vertical and horizontal planes were obtained acquiring measurements with an Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Concurrent measurements with ADCP and ADV were made to infer additional near-transducer effects in the ADCP measurements. The numerical investigation was designed to extend the inquiry on the near-transducer potential errors when the ADCP is deployed from a boat. Large Eddy Simulation (LES) was conducted to obtain the extent and magnitude of the disturbances induced by the drag acting on a boat-mounted ADCP and by the blockage effect of the instrument and boat. It is found the velocities measured by the ADCP are biased low and differ substantially from the undisturbed channel flow solution within a limited layer beneath the instrument.

ADCP 정지법 측정 시 미계측 영역의 유량 산정 정확도 분석

김종민,김서준,손근수,김동수,Kim, Jongmin,Kim, Seojun,Son, Geunsoo,Kim, Dongsu 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.7

Acoustic Doppler Current Profilers(ADCPs) have capability to concurrently capitalize three-dimensional velocity vector and bathymetry with highly efficient and rapid manner, and thereby enabling ADCPs to document the hydrodynamic and morphologic data in very high spatial and temporal resolution better than other contemporary instruments. However, ADCPs are also limited in terms of the inevitable unmeasured regions near bottom, surface, and edges of a given cross-section. The velocity in those unmeasured regions are usually extrapolated or assumed for calculating flow discharge, which definitely affects the accuracy in the discharge assessment. This study aimed at scrutinizing a conventional extrapolation method(i.e., the 1/6 power law) for estimating the unmeasured regions to figure out the accuracy in ADCP discharge measurements. For the comparative analysis, we collected spatially dense velocity data using ADV as well as stationary ADCP in a real-scale straight river channel, and applied the 1/6 power law for testing its applicability in conjunction with the logarithmic law which is another representative velocity law. As results, the logarithmic law fitted better with actual velocity measurement than the 1/6 power law. In particular, the 1/6 power law showed a tendency to underestimate the velocity in the near surface region and overestimate in the near bottom region. This finding indicated that the 1/6 power law could be unsatisfactory to follow actual flow regime, thus that resulted discharge estimates in both unmeasured top and bottom region can give rise to discharge bias. Therefore, the logarithmic law should be considered as an alternative especially for the stationary ADCP discharge measurement. In addition, it was found that ADCP should be operated in at least more than 0.6 m of water depth in the left and right edges for better estimate edge discharges. In the future, similar comparative analysis might be required for the moving boat ADCP discharge measurement method, which has been more widely used in the field. ADCP는 하천의 3차원 유속과 수심 자료를 매우 효율적이고 빠르게 측정할 수 있으며, 그 자료의 공간 및 시간적 해상도는 기존의 전통적인 유속 측정 방법들과 비교하여 매우 정밀하다는 장점이 있다. 하지만 ADCP는 하상 부근과 센서 근처에서의 미계측 영역이 발생하고 이 미계측 영역의 유속을 얼마나 정확하게 산정하느냐에 따라 ADCP 유량 측정의 정확도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 ADCP 유량 산정 시 범용적으로 활용되고 있는 1/6 멱법칙(power law)을 활용한 미계측 영역의 유량 측정 결과의 정확도를 분석하였다. 이를 위해 실규모 직선수로에서 ADCP를 고정시킨 상태에서 측정한 유속 자료를 1/6 멱법칙과 대수 법칙(log law)을 적용하여 외삽 한 유속분포와 유량 산정 결과를 ADV를 이용하여 정밀하게 측정한 결과와 비교하였다. 비교 결과 전체적으로 대수 법칙으로 외삽한 경우가 높은 정확도를 나타냈으며, 수표면 근처 미계측 영역에서는 1/6 멱법칙은 유량을 작게 산정하는 경향을 나타냈고, 하상 근처의 미계측 영역에서는 유량을 크게 산정하는 경향을 나타냈다. 이 결과는 기존 1/6 멱법칙을 활용한 하상 및 수표면 부근 미계측 영역 유량 추정 방법이 오차를 수반함을 의미한다. 따라서 ADCP 정지법 측정 방식을 사용할 경우, 대수 법칙이 1/6 멱법칙보다 정확한 상하부 미계측 유량 추정 결과를 보여주었으므로 대안으로 고려되어야 할 것이다. 또한 제방 근처 미계측 영역의 유량 측정 정확도를 높이기 위해서는 수심이 0.6 m 이상을 확보한 측선을 기준으로 유량을 산정할 경우 신뢰도 높은 유량 측정 결과를 보였다. 향후, ADCP 정지법 측정 방식에 비해 보다 많이 활용되고 있는 보트탑재 이동식 ADCP의 경우도 이와 같은 검증이 필요하다고 하겠다.

ADCP를 이용한 직선 하천의 유속 및 수심 측정 정확도 분석

김종민,김동수,손근수,김서준 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.5

최근 수문관측의 측정 인력과 비용의 절감과 측정 정확도를 높이기 위해 초음파를 이용한 ADCP 유량 측정 방법의 적용이 활발하게 이루어지고 있으며 점점 그 비중이 높아지고 있다. 하지만 ADCP의 유속 및 수심 측정 정확도에 대한 자료가 부족하여 ADCP 측정 결과에 대한 신뢰도를 확신하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 직선하천에서 체계적이고 정밀한 측정을 통해 ADCP의 유속 및 수심 정확도를 분석하였 다. ADCP의 유속 측정 정확도를 분석하기 위해 횡단면에 184개의 측점에서 측정한 ADV 유속 측정 결과와 ADCP의 유속 측정 결과를 비교하여 오차를 계산하였다. 그 결과 바닥을 기준으로 수심비(y/h)가 0.4∼0.8 범위에서는 ADCP가 정확하게 유속을 측정하는 것으로 나타났으나, 수면 근처에서는 유속을 작게 측정하였고, 하상 근처에서는 유속을 크게 측정하여 정확도가 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 ADCP의 수심 정확도를 분석한 결과 하상추적(bottom tracking) 방식이 약 6%의 오차를 보였고, 연직 빔(vertical beam) 방식이 약 9%의 오차를 보여 식생이 활착한 자연하천의 경우 하상추적 방식이 좀 더 정확하게 수심을 측정하는 것으로 확인하였다. 그리고 고정 측정 방법과 이동 측정 방법의 차이를 검토한 결과 두 방법 모두 유사한 정확도를 나타냈다. 이와 같은 연구 결과는 향후 ADCP의 측정 불확도 평가를 위한 기초 자료로 활용한다면 ADCP를 하천에 적용함에 있어 좀 더 정확한 유속 및 수심 측정이 가능할 것으로 기대된다. ADCPs have been highlighted so far for measuring steramflow discharge in terms of their high-order of accuracy, relatively low cost and less field operators driven by their easy in-situ operation. While ADCPs become increasingly dominant in hydrometric area, their actual measurement accuracy for velocity and bathymetry measurement has not been sufficiently validated due to the lack of reliable bench-mark data, and subsequently there are still many uncertain aspects for using ADCPs in the field. This research aimed at analyzing inter-comparison results between ADCP measurements with respect to the detailed ADV measurement in a specified field environment. Overall, 184 ADV points were collected for densely designed grids for the given cross-section that has 6 m of width, 1 m of depth, and 0.7 m/s of averaged mean flow velocity. Concurrently, ADCP fixed-points measurements were conducted for each 0.2 m and 0.02 m of horizontal and vertical spacing respectively. The inter-comparison results indicated that ADCP matched ADV velocity very accurately for 0.4∼0.8 of relative depth (y/h), but noticeable deviation occurred between them in near surface and bottom region. For evaluating the capacity of measuring bathymetry of ADCPs, bottom tracking bathymetry based on oblique beams showed better performance than vertical beam approach, and similar results were shown for fixed and moving-boat method as well. Error analysis for velocity and bathymetry measurements of ADCP can be potentially able to be utilized for the more detailed uncertainty analysis of the ADCP discharge measurement.

GUM 표준안 기반 ADCP 지점 측정 방법 유량 측정 불확도 분석

김동수,김종민,변현혁,강준구 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.8

음향 도플러 유속계(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCPs)는 하천의 유량측정에 널리 사용되고 있으나, 유량 측정성과의 불확도를 평가하는 방 법에 대하여 진행된 연구는 부족한 현실이며, 이는 실제 하천에서 유속 및 유량 등의 수리량을 조절하는 것이 현실적으로 불가능하여 ADCP의 불확도 요인 별 실험 및 분석이 어렵기 때문이다. 유량 및 수리량의 측정 불확도를 평가하기 위하여 과학 및 공학 분야에서는 다양한 연구들이 진행되어 왔으며, 그 중 국 제적으로 공인받고 있는 방법 중 하나가 GUM (Guide to the Expression of Uncertainty Measurement)이다. 본 연구에서는 GUM 표준안을 기반으로 ADCP의 유량 측정 불확도를 평가하기 위한 연구를 수행하였다. ADCP의 유량 측정 불확도 요인별 분석을 수행하기 위하여 유량 공급의 조절이 가능한 실 규모 수로를 보유하고 있는 하천실험센터에서 실험을 진행하였으며, ADCP의 측정 정확도에 영향을 미치는 수심, 측정 지점에서 하안까지의 거리, ADCP 의 잠김 깊이, 유속 오차, 측정 시간, 반복 횟수, 하상 조건 등에 대한 측정 정확도 평가 실험을 수행하였다. ADCP로 유량을 측정하는 방법은 지점측정방식 을 기반으로 유속-면적법을 통해 산정하는 방법과 일반적으로 사용되는 이동측정방식이 있으며, 본 연구에서는 ADCP의 지점측정방식을 통해 유량을 산정 하는 Section-by-Section 방법으로 산정된 유량의 불확도를 평가하였다. 모든 측정 결과는 요인별 불확도 평가를 수행하기 위하여 유속은 ADV, 수심은 광 파기로 측정된 결과와 비교하였다. Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs) have been widely utilized for assessing streamflow discharge, yet few comprehensive studies were conducted to evaluate discharge uncertainty in consideration of individual uncertainty components. It could be mostly because it was not easy to determine which uncertainty framework can be appropriate to rigorously analyze streamflow discharge driven by ADCPs. In this regard, considerable efforts have been made by scientific and engineering societies to develop a standardized theoretical framework for uncertainty analysis in hydrometry. One of the well-established UA methodology based on sound statistical and engineering concepts is Guide to the Expression of Uncertainty Measurement (GUM) adopted widely by various scientific and research communities. This research fundamentally adapted the GUM framework to assess individual uncertainty components of ADCP discharge measurements, and subsequently provided results of a customized experiment in a controllable real-scale artificial river channel. We focused particularly upon sensitivities of uncertainty components in the GUM framework driven by ADCPs direct measurements such as depths, edge distance, submerged depth, velocity gap, sampling time, repeatability, bed roughness and so on. Section-by-Section method for ADCP discharge measurement was applied for uncertainty analysis for this study. All of measurements were carefully compared with data using other instrumentations such as ADV to evaluate individual uncertainty components.

회전식유속계와 ADCP를 이용한 유속측정의 검증 및 적용

김응석,최현일 한국방재학회 2009 한국방재학회논문집 Vol.9 No.3

우리나라의 경우 1990년대 후반부터 ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)가 도입되기 시작하였으나 아직까지는 ADCP를 이용한 유량측정 기법과 현장 적용성 문제가 충분히 검토되지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구의 목적은 회전식 유속계와 ADCP를 이용한 유속측정의 검증 및 적용에 관한 것이다. 검증방법은 실험실에서 측정된 유속 값을 이용하였다. ADCP와 회전식 유속계를 이용한 유속측정의 차이는 2.1% 이내로 이는 ADCP을 현장에 적용해도 무방한 것으로 나타났다. 검증을 실시 후 ADCP를 실제 하천에 적용하였다. 현장적용 대상하천으로는 매곡천을 선정하여 ADCP의 유속 및 회전식 유속계의 유속을 비교하였다. 결과에서 ADCP에 의한 유속측정 값은 기존에 전통적으로 사용되는 회전식 유속계의 측정과 비교해서 평균 10.5% 이내의 오차로 잘 일치하는 것으로 나타났다. ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler) have been introduced and utilized for flow measurements since the end of 1990's, in-situ behavior performance of ADCP at stream gauging stations has not been evaluated in Korea. The purpose of this study is for verification and application of velocity measurements using a price meter and ADCP. The verification of measured velocities was carried out in a laboratory open-channel. The differences of velocity values measured by a pirce meter and ADCP are within 2.1%, which means that ADCP can be used at stream gauging stations. After verification, ADCP was applied to the Maekok stream, which was selected as the test sites for application. The test application was performed by comparison of velocity results measured by ADCP and a price meter. Results show that the velocity values obtained by using ADCP coincide well with those by using conventional devices with the average measurement discrepancy of 10.5%.

한국 하천의 지역별 유사특성의 군집화와 H-ADCP 기반 부유사 농도 관측 기법에의 활용 방안

노효섭,손근수,김동수,박용성 한국수자원학회 2022 한국수자원학회논문집 Vol.55 No.1

Advances in measurement techniques have reduced measurement costs and enhanced safety resulting in less uncertainty. For example, an acoustic doppler current profiler (ADCP) based suspended sediment concentration (SSC) measurement technique is being accepted as an alternative to the conventional data collection method. In Korean rivers, horizontal ADCPs (H-ADCPs) are mounted on the automatic discharge monitoring stations, where SSC can be measured using the backscatter of ADCPs. However, automatic discharge monitoring stations and sediment monitoring stations do not always coincide which hinders the application of the new techniques that are not feasible to some stations. This work presents and analyzes H-ADCP-SSC models for 9 discharge monitoring stations in Korean rivers. In application of the Gaussian mixture model (GMM) to sediment-related variables (catchment area, particle size distributions of suspended sediment and bed material, water discharge-sediment discharge curves) from 44 sediment monitoring stations, it is revealed that those characteristics can distinguish sediment monitoring stations regionally. Linking the two results, we propose a protocol determining the H-ADCP-SSC model where no H-ADCP-SSC model is available. 유사량 계측 기술의 발달로 초음파 도플러 유속계(ADCP)의 산란도가 부유사 농도와 관계가 있다는 특성을 이용해 부유사의 농도를 짧은 시간 간격으로 계측하여 부유사 관측의 비용과 위험 문제를 극복하고자 하는 노력이 지속되고 있다. 국내에는 자동 유량 관측소에 횡방향 ADCP (H-ADCP)가 설치되어 있어 실시간으로 부유사 농도를 계측하는 기술의 적용이 가능하지만 자동 유량 관측소와 부유사 관측소의 위치가 항상 일치하지는 않아 모든 관측소에서의 모형 개발은 불가한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하기 위해 H-ADCP가 설치된 유사량 관측소 9개소에 대해 부유사 농도를 계측하는 H-ADCP-SSC 관계식을 개발하고 그 결과의 적용성에 대해 고찰하였다. 그리고 부유사 관측소별로 나타나는 특징에 대해 알아보기 위해 한국 하천의 부유사 관측소 44개소의 유역면적, 부유사와 하상토의 입도분포, 유량-유사량 관계식 등의 유사특성 자료를 이용해 비지도 기계학습 기법인 가우시안 혼합 모형(GMM)으로 군집분석을 수행하였다. 군집화 결과, 유사량 관측소를 공간적으로 구분해낼 수 있었으며, 특히 하천의 본류와 지류의 유사 특징을 구분해낼 수 있었다. 결과적으로, H-ADCP-SSC 관계식과 부유사 관측소의 군집분석 결과를 종합해 H-ADCP-SSC 관계식이 개발되지 않은 자동 유량 관측소에서 관계식을 적용하는 부유사 농도를 실시간으로 계측할 수 있도록 하는 프로토콜을 제안하였다.

하상재료에 따른 ADCP의 유량측정 비교 분석

최진우(Jin-Woo Choi),홍창수(Chang-Su Hong),신경용(Kyung-Yong Shin),이진욱(Jin Uk Lee),김정애(Jeong-ae Kim),조용철(Yong-Chul Cho),유순주(Soon-Ju Yu) 응용생태공학회 2018 Ecology and resilient infrastructure Vol.5 No.3

본 연구는 하상재료에 따른 ADCP의 측정 적합성을 평가하기 위해 하상 재료가 다른 자갈 하상과 모래 하상인 지점에서 ADCP의 유속, 수심 및 유량 자료를 ADV의 측정 결과와 비교 분석하였다. 연구결과 자갈 하상과 모래 하상에서의 ADV와 ADCP를 이용한 유속 분포와 수심 측정 자료는 비슷하게 나타났다. 유량측정 결과 자갈 하상에서 평균 3.5 - 4.8%, 모래 하상에서 평균 0.02 - 3.2%의 상대오차 범위를 나타내어 USGS에서 제시한 평균 오차 5%의 범위보다 작아 신뢰가 높은 결과인 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 향후 ADCP의 하천 적용성에 대한 기초자료로 활용될 수 있으며 ADCP의 불확도 평가에 중요한 자료로 이용될 것으로 판단된다. This research aimed at analyzing comparison results between in gravel and sand bed with respect to the detailed Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) measurement in a velocity, depth, and flow rate data based on Acoustic Doppler Velocimeter (ADV) measurement result. Conclusionally, similar results were shown for gravel and sand bed in velocity, depth and flow rate data using ADV and ADCP measurement. The results of the flow rate show a relative error mean of 3.5 - 4.8% in the gravel bed and 0.02 - 3.2% in the sand bed, which is better performance than the mean error of 5% suggested by United States Geological Survey (USGS). The results can be used as a basis data for the measurement of ADCP and potentially able to be utilized for the more detailed uncertainty analysis of ADCP flow rate measurement.

초음파 도플러 유속계 교정 시설 현황

이정한,황근춘,김은수 한국해양과학기술원 2011 Ocean and Polar Research Vol.33 No.2

Despite technological developments and application advances of Acoustic Doppler Current Profilers (ADCPs), no standard procedure has been adopted or accepted for calibration of ADCPs. Limitations of existing facilities for calibrating ADCPs, the complexity of ADCP instruments, and rapid changes in ADCP technology are some of the reasons why a standard procedure has not been adopted. However, there is increasing realization of the need for effective Quality Assurance (QA) and as part of that the importance of standardized calibration. In this study, the significance of calibration and QA plans for ADCPs is discussed and the calibration facilities for ADCPs at home and abroad are reported. Furthermore, the method for calibrating ADCPs using a towed car and its limitations are discussed. This study contributes to discussions surrounding the establishment of standard procedures for calibrating ADCPs and QA plans, and the construction of calibration facilities in the future.

ADCP 표층유속 자료처리방법 개선을 통한 영산강 하구 표층 방류수 이류속도 산정

신현정,강기룡,이관홍,Shin, Hyun-Jung,Kang, Kiryong,Lee, Guan-Hong 한국해양학회 2014 바다 Vol.19 No.3

연안에서 관측된 Acoustic Doppler Current Profiler(ADCP) 유속자료의 10-20%는 음향반사 측면효과로 인하여 일반적으로 사용하지 않는다. 본 연구는 ADCP의 사용되지 않았던 자료를 복구하여 영산강 하구에서 저조시 방류되는 담수의 경계면 이류속도를 구하고 이를 통해 담수 유량과 수층의 역학적 안정도를 보다 정확하게 계산하여 하구 내 혼합 환경을 잘 이해하고자 한다. 현장관측은 2011년 8월 영산강의 하구언 전면과 고하도 부근 두 정점에서 한달 동안 실시하였으며, 방류수의 이류속도는 유효 유속 판정에 상관도, 퍼센트굿, 그리고 유속 히스토그램의 엄격한 기준을 적용한 ADCP 후처리방법을 적용하여 복원하였다. 또한, 같은 수로에 위치한 두 정점에서 이류하는 퇴적물의 농도피크시간을 토대로 퇴적물의 이류속도(Sediment Advection Speed)를 계산하여 방류수 이류속도를 비교 검증하였다. 퇴적물의 이류속도를 방류시 ADCP의 표층유속과 비교하였을 때, 방류량이 $2.0{\times}10^7$톤 보다 크면 두 속도값이 유사하고, 그보다 적을 경우에는 퇴적물의 이류속도가 약간 크게 산정되는 것을 볼 수 있었다. 방류가 발생할때 담수이류속도(Freshwater Advection Speed)는 바닥으로부터 $0.8{\times}$수심의 유속보다 평균 0.8 m/s 정도 크기 때문에, 방류가 증가하는 시기에 새롭게 계산된 방류수의 속도를 포함한 순유출량(=수심 및 조석주기로 적분된 흐름)을 계산하면, 그 방향이 하구언으로 들어오는 방향에서 빠져나가는 방향으로 바뀌는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표층 담수의 속도가 더해짐으로써 표층 속도쉬어와 리차드슨 수의 분포가 바뀜을 관찰할 수 있었기 때문에 표층 해수의 안정도를 해석함에 있어 실제 방류수 유속의 중요성을 알 수 있었다. 향후 유속과 함께 수온과 염분의 장기적인 관측이 수행된다면 담수 방류에 따른 성층의 생성과 소멸, 그리고 관련 부유퇴적물의 변동에 대해서도 보다 정확하게 파악할 수 있을 것으로 생각된다. It has been customary to exclude top 10-20% of velocity profiles in the Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) measurement due to side lobe effects at the boundary. To better understand the mixing in the Yeongsan estuary, the freshwater advection speed (FAS) was recovered from highly contaminated ADCP data near the surface. The velocity profiles were measured by using ADCP at two stations in the Yeongsan estuary during August 2011: one was located in front of the Yeongsan estuarine dam and the other was deployed near Goha Island. The FAS was recovered from the ADCP data set by applying rigorous post-processing methods and compared with the sediment advection speed (SAS). The SAS was determined by the peak time difference of suspended sediment concentration between two stations in the channel, divided by the distance of two stations. The FAS and the SAS showed very similar value when the freshwater discharge was greater than $2.0{\times}10^7$ ton and the SAS was a bit greater when the freshwater discharge was smaller. Since the FAS was on average about 0.8 m/s greater than the velocity at 0.8 of water depth from the bottom, the net discharge, estimated with recovered FAS and integrated over water depth and tidal cycle, was directed seaward during the high discharge contrary to the onshore direction of the net discharge estimated with 0.8 of water depth from the bottom. Moreover, the velocity shear and Richardson number changed when the FAS was used. Thus, the importance of the true FAS is appreciated in the investigation of the surface layer stability. If currents, temperature and salinity were observed for longer time in the future, it could be possible to more accurately understand the formation and decay of stratification as well as the suspended sediment transport processes.

ADCP를 이용한 유량측정에서 side-lobe현상 개선 연구

정승교(Jeong, Seung Gyo),황재성(Hwang, Jae Sung),이신재(Lee, Sin Jae) 대한토목학회 2020 대한토목학회 학술대회 Vol.2020 No.10

ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler)는 유수의 흐름을 방해하지 않으면서 수중에 발사된 음파의 도플러 효과를 이용하여 3차원 유속 측정이 가능한 초음파 유량측정장비이다. 이에 최근 국내에서는 ADCP를 이용한 유량측정이 증가하고 있다. 하지만 ADCP를 이용한 유속 또는 유량측정을 수행하다 보면 수중 식생에 의한 오측 및 결측 등이 발생하여 측정된 자료의 불확도가 증가하게 된다. ADCP에서 수중에 발사한 음파 중 식생에 부딪친 강한 반사파의 노이즈로 side-lobe현상에 의한 오측 및 결측이 발생한다. 현재 오측 및 결측 자료는 ADCP 제조사별 자료 취득 소프트웨어의 기능에 의존 하거나, USGS의 OSW(Office of Surface Water) Hydroacoustics의 QRev를 이용하여 후처리 과정을 거쳐 측정 자료로 정리하고 있다. 이에 본 연구에서는 노이즈로 인한 side-lobe현상을 물리적인 방법으로 제거하기 위해 음향 녹음 과정에서 노이즈를 물리적인 방법으로 제거하는 윈드실드와 팝 필터를 고려한 ADCP필터를 개발하여 적용하였다. 그 결과 side-lobe현상에 의한 오측 자료들이 많이 개선되는 결과를 보였다.