하이드로지오폰을 이용한 소류사 계측에관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Measurement of Bed Load Discharge Using a Hydrophone

토사 재해의 방지ㆍ경감이나 산지에서 하구로 연결되는 유사계의 종합적인 토사 관리를 위해서는 하천 요소에서의 소류사량을 파악할 필요가 있다. 현재 우리나라에서는 소류사량 파악을 위해 소류사 채취기를 이용한 직접계측방법이 이용되고 있다. 그러나 이러한 방법은 실제 현장에서의 계측이 용이하지 않고 많은 비용과 인력, 시간이 소요된다. 특히 연속적인 계측의 어려움으로 시계열적인 소류사량의 변화를 파악하는 것은 불가능한 상황에 있다. 이처럼 우리나라는 소류사 계측에 대한 기술의 부족으로 소류사량의 정확한 계측이 어려운 상황에 있으며 소류사량을 기초자료로 활용하는 연구분야는 그 실적이 미진한 상태에 있다. 한편 국내외 연구진에 의해 소류사의 충돌음으로 소류사량을 간접 계측하고 분석하는 방법이 제안되었다. 하상에 설치한 구조물에 충돌 또는 통과 시 발생하는 음향 또는 진동을 마이크로폰이나 가속도계 등으로 계측하여 소류사량을 추정하는 방법이다. 본 연구는 소류사가 이동할 때 발생하는 충돌음향을 신호 처리하여 소류사량을 추정하는 계측기기인 하이드로지오폰을 이용하여 기존 소류사량의 계측 방법을 개선하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 하이드로지오폰을 적용한 수리모형실험 장치를 구축하고 현장에서 취득한 시료 중 대표시료로 분류된 몇 가지 입자에 대해서 수리조건 변화에 따른 충돌음향을 계측 및 분석하였다. 연구결과 입자크기 및 수리조건 변화에 따른 하이드로지오폰의 인지특성을 파악할 수 있었고 소류사 충돌음과 연관성 높은 주파수 대역을 분리하여 소류사 충돌음을 판독할 수 있는 계측 알고리즘을 제시하였다.