음향신호를 이용한 소류사 계측 방법에 관한 실험적 연구

Experimental Study on Bedload Measurement Method Using Acoustic Signal

본 연구에서는 산지하천에서의 소류사량 추정을 위해 다양한 소류사 입경에 대한 하이드로폰의 충돌음향 임계값 범위 산정을 위한 실험을 수행하였다. 하이드로폰은 스테인리스 파이프 내에 마이크로폰이 내장되어 있는 음향센서로, 소류사 입자가 하이드로폰에 충돌 또는 통과 시 발생하는 음향을 계측하여 소류사량을 간접적으로 추정하는 계측장비다. 하이드로폰을 이용한 소류사량 추정 방법은 음향신호의 연속량에 대해서 임계값을 설정하고, 이산화하여 소류사의 충돌 횟수(펄스)를 필터링하는 방법이 주로 이용되고 있다. 그러나 현재 이러한 방법은 다양한 입경을 가진 소류사를 하나의 대표적인 임계값을 기준으로 나타내기 때문에 소류사의 개별입자 크기별 음향특성을 반영하기에는 한계가 있다. 즉 기존의 방법은 소류사량의 상대적인 크기만 추정할 수 있을 뿐 소류사량을 정량화할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 정량적인 소류사량 추정이 가능하도록 소류사 입경별 충돌음의 데시벨(dB)과 주파수대역을 기준으로 입경별 충돌음을 효과적으로 필터링할 수 있는 개선된 방법을 제시하기 위한 실험을 수행하였다. 연구결과 소류사 입경과 수리조건 변화에 따른 하이드로폰의 인지 특성을 파악할 수 있었고, 소류사 충돌음을 판독하는데 있어서 기존에 제시된 방법보다 효과적인 것으로 나타났다. 분석 결과는 추후 하이드로폰을 이용한 소류사량 산출을 위한 인지범위 설정에 대한 기초 자료로 활용될 것으로 기대한다.