유 비 쿼 터 스 기 반 의 지 능 형 수 자 원 시 설 관 리 방 법 개 발 2 0 0 8 12

수자원연구원 KIWE-HRC-08-02 Interim Report 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설관리방법 개발(2차년도) Developmentofubiquitousbasedinteligentwaterresources facilitiesmanagementmethod 2008.12

유 비 쿼 터 스 기 반 의 지 능 형 수 자 원 시 설 관 리 방 법 개 발 2 0 0 8 12

KOREA WATER RESOURCES CORPORATION

유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설관리방법 개발(2차년도) Developmentofubiquitousbasedinteligentwaterresources facilitiesmanagementmethod 2008.12

제 출 문 사 장 귀하 이 보고서를 2008년도 수자원연구원 물정보화연구소에서 수행한 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설 관리방법 개발 연구 의 2차년도 연구보고서로 제출합니다. 2008.12.31

연구개발결과 활용보고서 [과제번호: KIWE-HRC-08-02] (1)연구개발과제명 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설 관리방법 개발(2차년도) 성명 (2)수행부서 (3)연구 책임자 소속 전화번호 E-mail (4)연 구 기 간 (6)협 동 기 관 2008. 1. ~ 2008. 12. (총 12개월) (5)총연구개발비 (천원) 총액 117,400 정부 (7)참 여 기 업 기업 (8)기 술 분 야 수자원통합관리기술 (9)참여 연구원 7 명/ 1년 (10)연구개발목표 1. 연구 총괄 유비쿼터스 환경의 센서모니터링 기술을 이용한 하천 및 수도정보의 실시간상황 모니터링, 시설물관리체계 구축하여 지능형 수자원 및 수자원시설 관리시스템 구축 으로 수자원관리업무의 효율성 제고 및 시설물의 안전 관리 기반 구축 (11)주요연구내용 RFID/USN 이용한 수자원시설 점검 및 관리 기술 확산 (20%) - 취약 수자원시설 조사 분석(수도,댐,하천시설 등) - u-it 적용을 통한 개선 및 관리방법 도출 - 3D 가시화 도구를 이용한 차세대 관리방법 모델링 u-it를 이용한 수자원 관측 방법 개발 (30%) - 댐저수지 수위 및 홍수파 추적 기술 개발 확산 - 수치모형 구축 및 현업활용 방안 제시(매뉴얼 및 운영방법) - USN, CDMA 등을 이용한 계측 및 전송방법 개선 하천제방 안전관리 기술 시범적용 (30%) - 국내외 기술동향 분석 및 취약구간 선정 - 변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 개발 - 센서 적용시 문제점 및 개선방안, 분석방법 정리 업무지원 및 관제시스템 시범 구축 (20%) - 모바일시스템(PDA) 및 RFID 등 이용한 점검관리기능 개발 - 모니터링 정보 통합 관리 가능한 3D GIS 기반 관제시스템 시범구축 - 모바일 및 관제시스템 운영 매뉴얼 개발

(12) 연구결과의 활용 2. 연구 성과 활용 유형 및 주요 연구 성과 구분 실용화 완료 기술실용화 실용화 추진중 실용화 보류(중단) 선행 연구 4 2 (13) 주요 연구성과 및 기술 개발단계 기 술 명 : 유비쿼터스 기술(RFID/USN, CDMA, PDA 등)을 이용한 수자원관측 방법 개선과 수 자원시설 이력관리 및 안전성 확보 기술 기술특성 : 유비쿼터스 기술을 이용한 댐 유입량 산정방식 개선, 홍수도달시간 계측, 자동화된 시설물이력관리 체계 구축, 밸브 실 현장점검자의 안전성을 확보해주는 기술 설계기준, 교육 및 지도 정책활용 시방서, 지침에 활용 기타 기술의 완성도 기초, 탐색연구단계 ( ), 응용연구단계 ( ), 개발연구단계 ( ) 기업화 준비단계 ( ), 상품화 완료단계 ( ) 기술 수명주기 기술개념 정립기 ( ), 기술 실험기 ( ) 기술적용 시작기 ( ), 기술적용 성장기 ( ) 기술적용 성숙기 ( ), 기술적용 쇠퇴기 ( ) 3. 경제적 효과 (14) 현장적용실적 1 공사현장 정보 2 공사 현장별 적용효과 공사명 공사기간 수위관측소개선 08.10.15~10.17 물량 (총물량) 4개소 수자원시설 센서제작 08.10.20~10.25 150개소 RFID,USN이전설치 가. 현장명 구분 기 존 (A) 개 선 (B) 단위효과 (C=A-B) 발주기관 현장 총물량 (D) 시공기관 R&D 참여자 역활 USN기술적용 기술개선 및 설치방법론 정립 향상도 적용현장 총효과 (C D) 공사비 (백만원/m2) 1) 유지관리비 1) (백만원/m2) 4 0.6 3.4 150 85 510 기타비용절감 (백만원/m2) 1) 사고율 (명/UC) 1 0 1 150 100 150 고 용 (명/UC) 공 기 (일/UC) 내구성 ( 年 )

(15) 기술개발목표 달성도 구분 지표명 (단위) 유비쿼터스 기반 수자 기술 원관리기술 성능 지표 개발전 당개발사업 개발결과 현재국내 국내수준 최종목표치 실제달성치 기술수준 세계 최고 기술수준 10 40 40 10 10 4. 기술적 효과 (16) 산업재산권 (발명특허 실용신안 의장 s/w ) 구분 명칭 출원국 출원 및 등록자 특허 특허 USN기반 하천및하 천시설물 관리방법 USN기반 지능형 수자원통합관리 방법 출원 등록 출원일 출원번호 등록일 등록번호 국내 07.12.18 0788833 국내 08.04.28 0827220 특허 USN기반 수도정보 통합관리방법 국내 등록결정 10-2006-0081 (17) 건설신기술 지정 명 칭 출 원 일 고 시 일 보호기간 지정번호 (18) 기타 등록 및 지정현황(상품, 서비스 등록, KT 마크 등) 명 칭 출 원 일 고 시 일 보호기간 기 타 (19) 국내외 전문학술지 게재 구분 논문제목 학술지명 국명 통권, 호 년,월 SCI 학술지 일반 5. 학술지 학술적 (20) 학술회의 발표 효과 논문제목 학술회의 명칭 국 명 연 도 호 유비쿼터스 기술을 이용한 금강 홍수도달시간 계측 용담호 홍수기 댐유입량 산정개선을 위한 수면곡선 추적 한국수자원학회 한국수자원학회 국내 국내 08 학술발표회 08 학술발표회

(21) 법 제도 (설계기준, 시방서, 지침) 등에 활용 구분 명칭 및 조항 1) 시행일시 기 존 내 용 신 규 내 용 법 규정/지침 기준 시방서 (22) 정책수립에 활용 시책명 시책추진 실적 시책추진일시 담당부처 팀 기대효과 6. 공공적 (23) 교육 및 지도에 활용 효과 구분 교육명 교육내용 교육대상 교육시간 교육인원 교육회수 교육훈련 Kwater기술교육 유비쿼터스 공사직원 (유비쿼터스 과정) 개발방법 4 25 1 기술상담 현장기술지도 (24) 사회적 성과 공사는 '06년 u-kwater 구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 수립 하였으나, 실질적인 수자원분야 도입을 위한 과제 도출 및 적용이 이루어지지 못함으로써 도입을 통한 효율성 및 경제적 효과 등을 검토할 수 있는 시범연구를 수행하여, 수자원분야 신규사업 창출 및 해외사업 진출에 있어서 선진 기술 개발을 통해 대외 경쟁력 확보에 기여하였으며, 수자원관측 기술의 고도화 및 수자원시설의 안전성을 확보하여 안전사고 발생을 예방하고 효율적인 업무수행이 가능하도록 하여 유지관리에 소요되는 예산 및 노력이 감소할 것으로 판단됨

요 약 문(1차년도) 1. 연구제목 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설관리방법 개발(1차년도) 2. 연구기간 2007.1.1.~ 2007.12.31. 3. 연구배경 공사는 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 수립 하였으나,실질 적인 수자원분야 도입을 위한 과제 도출 및 적용이 이루어지지 못함으로써 도입을 통한 공사업무의 효율성 및 경제적 효과 등을 검토할 수 있는 시범연구 필요 현재 수자원관리를 위해 다양한 시스템이 개발 운영되고 있으나,센서 및 통신,그 리고 센서정보의 해석에 관한 기술 개발과 도입이 미흡하여,실시간 수자원 및 수 자원시설물 관리에 필요한 실질적인 현장 정보가 턱없이 부족한 실정임 최근 전 분야에서 그 도입이 확대되고 있는 유비쿼터스 신기술을 도입하여 댐 및 저수지,하천과 제방,양배수장 및 수처리시설,수도관로 등 수자원관련 모든 시설 물들로부터 수량과 수질 등에 관한 정보는 물론 시설물의 안전과 기능적 정상유무 등을 파악할 수 있는 기술 도입 절실함 4. 연구목적 유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수지 수위관측 방법 및 홍수파 추척을 통한 홍수 예경보 기술 등 개발하여 실시간 수자원 모니터링이 가능한 관리기술 개발 수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적용 기술을 개발하여 수자원시설의 관리체계의 선진화된 운영기틀 마련 이를 통한,유비쿼터스 기반 하천 및 수도정보의 실시간 상황모니터링,수자원시설 물관리체계 구축 등 u-it 기술을 이용한 지능형 수자원 및 수자원시설관리시스템 구축 -i-

5. 연구내용 본 연구의 내용은 공사 수자원 및 수자원시설 관리체계의 효율성 확보를 위하여 유 비쿼터스 기반 기술의 시범적용을 통한 공사 업무 적용성 및 신뢰성을 검증하고, RFID,USN,CDMA 등의 기술을 수자원분야에 시범 적용하여 취득된 정보를 효율 적으로 활용하기 위한 관리기법 및 운영방법 제시를 포함 <표 1>주요 연구내용 구 분 연 구 내 용 1차년도 ( 07년) 하천 및 수도시설 시범적용 대상지역 선정 -연구사례 분석 -현업부서 수요조사를 통한 시범적용 대상지역 선정 u-it 적용 범위,방법,기술 선정 -u-it 기술 분석 및 수자원분야 적용방법 제시 현장설치 및 시스템 시범운영 -현장시범설치를 통한 시스템 적용성 검증 수자원관리를 위한 중장기 마스터플랜 수립 시스템 확대 및 개선 방안 수립 6. 연구 추진 내용 연구사례 및 사용자 요구분석을 통한 연구 추진 방안 수립 1)연구사례 분석을 통한 공사 유비쿼터스 기술 도입에 따른 합리적인 연구방향 설정 가. 06년 공사 유비쿼터스 전략계획 분석 세계 최상의 물 종합 서비스 기업 구현을 위한 u-korea정책의 수자원분야 유비쿼 터스 전략 방향을 제시하였으며,공사 적용 분야 정의를 위해 수자원분야,수도분야, 단지분야,경영지원 분야로 구분하여 추진 방향을 제안하였음 공사의 경영환경,정보화 방향 및 국가 유비쿼터스 정책 환경분석의 시사점을 정 밀 검토하여 유비쿼터스 전략적 추진 방향을 제시하고,지능형 국가 수자원 통 합관리 구현,프리미엄 물 서비스 구현 및 K-water도시 모델 창출을 위한 분야 별 세부 유비쿼터스 적용 과제를 도출하였음 - i-

나.연구사례 분석 및 현업요구 사항 수렴을 통한 시범연구과제 도출 공사 유비쿼터스 기술 접목을 위해 K-water유비쿼터스 전략계획 및 선진연구사례를 조사 분석을 통하여 우선적으로 도입이 가능한 8가지 분야를 선정하였음 선정된 분야는 크게 수도 및 수자원분야로 세부적으로는 하천,호소수위 유량관 리,제방안전관리,댐안전관리,하천시설물관리,관로매설위치 추적,상하수도 수 질,유량관리,관로누수관리,수도시설관리로 하였음 선정된 분야 중 현재 기술개발 추세와 현업에서 즉시 요구되는 분야를 고려하여 1 차년도 연구에서 중점적으로 추진이 가능 분야를 선정하여 추진하였음 현업 사용자 요구사항 분석은 수자원분야의 경우 조사기획처,물관리센터 등을 대상으 로 하였으며,수도분야는 수도관리처,전북지역본부 등을 대상으로 하였음 조사된 요구사항을 근간으로 현업적용 과제로 선정된 세부 추진내용은 하천,호수 수위 유량관리,하천시설물관리,수도시설관리로 선정하여 추진하였음 <그림 4>1차년도 추진 세부과제 u-it 기술을 이용한 수자원관측 방법 개발 1)홍수기 유입량 산정 개선을 위한 수위관측 기술 적용 가.현황 및 문제점 기존 댐저수지 유입량 산정은 수위-저수량곡선에 댐축에서 측정된 수위를 적용하여 시간당 저수량변화를 계산한 후 방류량을 감안하여 산정하고 있으나 특히 홍수시 저 수지내의 수위가 균일하지 않아 유입량 산정시 오차 원인이 됨 홍수기 댐저수지의 운영에 있어서 가장 큰 불확실도를 가지고 있는 유입량의 정확한 모의 를 위해서는 유역 상류 유입부 유량뿐 아니라 저수지내에서의 수위관측 필요 나.u-IT 기술 적용 내용 u-it 적용 센서 및 기술 - i-

<그림 8> 저수지 유입량 계산방법 개선을 위한 적용센서 및 기술 세부 추진 방안 <그림 9>저수지 유입량 산정 개선을 위한 세부 추진방안 다.추진 내용 공사 수자원시험유역인 용담댐을 대상으로 호내 수위관측망 구축을 위해 저수지 내 4개(죽도교,용평대교,갈두교,사근교)주요교량을 선정하여 설치 호내 수위관측을 위해 선정된 4개지점에 수위 및 온도측정이 가능한 수위계를 설치하였으며,통신방식 개선을 위해 USN Gateway와 CDMA 모듈의 인터페이 스를 조정하여 전송방식을 개선하였음 홍수기 이전 수위계 설치가 완료( 07.8.3)되어 집중호우기 및 태풍 나리 시 관측 망을 운영하였으며,운영결과 USN Gateway와 CDMA 연동을 통한 자료의 원활 한 취득이 가능하였음 수위-저수량 곡선식에 의하여 댐 저수량 산정시 사용되는 수위는 본댐의 수위를 -iv-

사용하고 있으며,본댐의 수위가 저수지 전체에 대하여 일정하다는 가정하에 사 용하고 있는 실정임 하지만 모의 및 실측결과에 나타나듯이 저수지 전체적으로 수두차와 지형에 따 라 저수지 내의 수면고도가 달라지게 됨.그림 3은 4개의 수위표에서 동일한 시 기에 관측된 수위자료를 나타내고 있음 <그림 3> 지점별 실측 수위변화 비교 (2007년 9월) 홍수 유입 전 후 모두 지점별 수위 차는 용담댐 지점에 비하여 저수지 상류의 죽도교 지점의 수위가 평균 1.35m 차이가 발생하였으며,상 하류간의 평균 1.35m의 수위 차 이는 저수량을 산정할 때 막대한 양의 오차를 초래할 수 있으며, 홍수의 유입 전 후의 수위 차이도 일정하지 않으므로 저수량 산정에 사용되는 H-V 곡선식의 수위를 댐 지점의 수위만을 사용하기 보다는 저수지 전체의 수위 를 고려하여 산정하는 것이 바람직 할 것으로 사료됨 이러한 결과는 용담댐 지점으로부터 상류로 갈수록 수위가 상승한다는 것을 의미하며 저수지를 동일한 수면곡선으로 가정하고 산정하는 수위-저수량 곡선식의 수위자료를 전 체적인 저수지 수위를 고려하여 사용해야 할 필요성을 보여주고 있음 -v-

2)홍수 도달시간 계측을 위한 센서기술 적용 가.현황 및 문제점 홍수 방류량 하류 도달시간 산정은 댐운영 및 홍수예경보의 기초자료로 인식되 고 있어 정확한 유하시간 산정 필요 남한강 및 금강 하류부의 경우 86년 한강홍수예경보 자료와 97년 금강홍수예경보 자료를 활용하고 있으나,수치모형 결과 자료로 실측에 의한 검증이 이루어지지 않음 댐 방류수에 대한 하류도달 시간에 대한 실측 기술을 확보하여 실측을 통한 수 치모형의 검증 및 보완 필요 나.u-IT 기술 적용 내용 u-it 적용 센서 및 기술 세부 추진 방안 <그림 20>홍수파 추적을 위한 센서 적용 기술 <그림 21> 홍수파 추적 세부 추진방안 다.추진 내용 본 연구는 댐 방류에 따른 홍수 도달시간 계측을 통하여 수치모형의 예측에 있어 신뢰성을 확보 하는 것이 일차적인 목적으로,적용 대상지역은 충주댐 및 대청댐 하류를 선정하였음 충주댐 및 대청댐 하류 계측을 위하여 주요교량 6개 및 9개 지점을 선정하여 센서 설치 및 인식 방법을 계획하여 주야간 결측으로 인한 자료가 누락되지 않도록 하였음 -vi-

홍수 도달시간 계측을 위한 센서 부자 제작을 위하여 방류용 RF노드,인식노드,지관부자, 제작하였으며,감지노드까지 안정적인 네트워크를 형성할 수 있는 Ad-hoc적용이 가능하고, 외부 인식거리 150m 이상인 USN 센서를 제작하여 실험에 활용하였음 인식노드는 하천에 방류된 센서를 인식하기 위한 인식노드 거치대를 설계 제작하여 교량의 난 간에 설치와 철거가 간편하게 하여 현장에 효율적으로 활용할 수 있도록 하였음 지관부자는 센서를 탑재하여 방류될 부자를 제작하였으며,부자는 친환경형 지관부자 로 방수 밀폐형 센서노드탑재 Case설계 제작,방향타를 설계 제작하였음 홍수 도달시간 계측을 위해 과정 정립 -주야간 인식이 가능한 센서준비,방류센서 투척,인식노드 준비,휴대단말기 이용 도달 시간 자동계측 과정으로 전 구간에 대한 자동계측이 가능하도록 구성하였음 <그림 28> 홍수 도달시간 계측 과정 대청댐,충주댐의 홍수 도달시간 계측을 위해 총 5개 지점에 대해서는 고정식으로 장비를 설치하여 운 영하였으며,상류계측 후 하류로 이동하는 방식으로 전 구간에 걸쳐 실험을 진행하였음 센서부자를 이용한 홍수 도달시간 계측 -금강수계와 남한강수계에 대한 홍수 도달시간 계측을 각 2회에 걸쳐 실험을 수행하였음 -금강의 강우량 및 방류량이 1차는 49.2 mm,65 CMS,2차는 45.2 mm,1,002 CMS로 계측된 누적 도달시간은 24.1시간,13.8시간으로 실측되었으며, -남한강은 1차는 154mm,2,707CMS,2차는 15.5mm,918CMS로 계측된 누적 도달시간은 8.5시간,14.38시간으로 실측되었음 실측자료와 홍수예경보에서 수치모형을 이용하여 분석한 결과와 댐방류수 도달시간은 금강,남한강의 경우 약 4시간,2시간의 차이가 발생함을 확인할 수 있었음 향후 지속적인 시계열 실측자료의 확보와 2차원 수치모형 적용을 통한 하류 유속분포 등을 분석하며,정확한 지류유입량 산정 과정을 보완하여 수치모형의 매개변수를 보 정함으로써 홍수예경보에 활용할 수 있도록 추진하여야 할 것임 -vi-

USN(UbiquitousSensorNetwork)기반 수도시설 안전성 확보 기술 개발 1)현황 및 문제점 수도시설유지관리를 위해 점검작업(일상,순회,정기점검)을 수행하기 위해 점검요원(수공 및 용역사 직원)이 밸브실(지하)에 들어가 점검정비 업무를 수행하고 있음 밸브실 진입시 산소농도 측정기를 휴대하여 밸브실에 진입 후 측정하여 18.5% 이상의 산소 농도 측정시 유지관리업무를 수행 모든 밸브실은 뚜껑을 개방한 즉시는 대기에 비하여 산소가 부족한 상태로 밸브 실 이상 가스 발생 및 산소부족으로 작업자 안전 확보 필요 2)u-IT 기술 적용 내용 가.u-IT 적용 센서 및 기술 나.세부 추진 방안 <그림 39> 안전관리용 적용 센서 <그림 40> 밸브실 안전관리 세부 추진방안 3)추진 내용 논산수도서비스센터 부여운영팀 관할 하에 있는 밸브실 및 신축관실 150여개소 중 전체적인 위험요인으로 산소부족으로 관리되고 있는 15개 지점을 선정하여 실사를 실시하고 센서 설치를 수행하였음 -vi-

모든 수도시설엔 각각 온 습도,CO,CO2,O2를 측정할 수 있는 센서가 설치되어 각 센 서와 USN무선 센서인터페이스 보드가 연결된 USN무선 인터페이스 MOTE가 부착되어 수도시설내 외벽에 장착하였음 현장 작업시 활용하기 위해 PDA 변실 상황 모니터링시스템을 개발하였으며,작업자가 밸브 실 근처에서 PDA의 프로그램을 통하여 맨홀내의 USN 유해가스 모니터링 시스템으로부터 온습도,CO,CO2,O2등의 데이터를 조회하여 점검관리시 활용이 가능함 각 현장의 수도시설물에 설치되어진 USN 환경센서를 통하여 맨홀안의 공기질을 실시 간 모니터링 할 수 있도록 USN 게이트웨이의 CDMA 망을 연동하여 웹기반의 시 범 모니터링시스템을 구축하였음 <PDA로 데이터 수집> <PDA 모니터링 화면> <그림 44> 밸브실의 대기질 모니터링 PDA 화면 -현재 구축된 관제시스템은 그래픽 기반으로 운영되고 있으나 향후 GIS시스템과 연동하여 위험상황 발생시 현장 작업자에게 즉시 통보하여 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 위치정보를 제공할 예정임 RFID를 이용한 수자원시설(하천,수도시설)점검 및 관리기술 개발 1)현황 및 문제점 공사 수자원시설물의 상태를 최상으로 유지하면서 지속적이며 적절히 운영하기 위해 시설물 관리를 정기/비정기적으로 점검을 실시함 점검 매뉴얼에 따라 주기적/비주기적으로 점검 실시 후 점검내용을 점검 현장의 대장에 기입 현장 시설물과 대장에 수록된 위치정보가 일치하지 않아 노후시설 및 교체대상 물 등 시설물 관리에 어려움으로 점검 후 보고서 작성 등 중복 업무 발생 및 장비 이 력 관리의 체계화 시스템화 필요 지하시설물 관리를 위해 유비쿼터스 핵심기술인 RFID 등 신기술,신기법의 적용 필요 GIS와 시설물 정보를 기반으로 시설물의 정보를 신속히 조회하고,통합 관리할 수 있는 시스템 필요 -ix-

2)u-IT 기술 적용 내용 u-it 적용한 업무 프로세스 정립 -현장작업자의 효율적인 업무수행을 위해 RFID,RFID 리더기,PDA 등의 기술접 목을 통해 현행업무 프로세스를 5단계로 구분하여 재정립함으로써 신기술 적용 에 따른 업무의 복잡성이 발생하지 않도록 하였음 -유비쿼터스 기술 적용을 통하여 담당부서에서는 유지보수비용 산정,통계자료 확보,예산계획 등에 있어 체계적인 관리가 가능하며,작업자의 경우 이력정보 및 작업내용 조회,점검내역 입력 등을 효율적으로 수행이 가능함 세부 추진 방안 <그림 50>세부 추진 방안 3)추진 내용 수자원시설물 관리에 적용하기 위하여 RFID 태그를 제작하였으며,무선 주파수 대역은 900Mhz대역으로 방수 및 인식거리 2~5m가 가능한 메탈테그를 적용하였음 밸브실(맨홀내부),수도/하천 시설물에 RFID를 설치하기 위한 주요 고려사항은 아래와 같음 <그림 52>RFID 태그 제작 시 고려사항 공사 RFID 태그 코드체계를 표준화하였으며,RFID 태그의 저장영역은 총 96bit이 며,상세 코드체계 내용은 용도 정보 코드에 태그의 종류,예비 코드에는 관리단 및 사업장 종류 코드를 정의하였음 -x-

<표 11> RFID 태그 코드체계 내부내역 <그림 53>RFID 태그 코드체계 구분 필드명 bit 코드체계 1 Header 8 저장된 RFID 태그 데이터타입 정의 2 용도정보 8 발급된 RFID 태그의 용도정보 정의 -0:하천시설물 -1:수도시설물 3 Serial 32 발급된 RFID 태그 일련번호 4 국가코드 16 발급된 RFID 태그의 국가정보 정의 ISO3166-2표준 정의 한국 :410 5 예비 32 수자원 표준 코드 부여 -관리단 코드 부여 -사업장 코드부여 -종류 코드 부여 RFID Reader기는 Handheld Type으로 주요 특장점으로는 EPC Class1Gen2지원 을 위한 멀티 프로토콜 리더이며,고성능 RFID 리더 기능을 제공함 기존의 바코드를 사용하거나 현황판을 두고 관리하고 있는 공사 장비 중에서 공 사내 RFID적용 대상은 관로상 밸브실이며,밸브실에 위치한 현황판을 RFID로 교체하여 휴대성이 뛰어난 RFID Reader로 맨홀의 뚜껑을 열거나 입구를 열어서 보이는 것으로 정보를 취득할 수 있게 됨 RFID 태그를 현황판에 붙이게 되면 직접 현황판을 읽거나 펜을 사용하여 기입 하는 수고를 덜 수 있고 데이터의 오류 없이 정보를 습득할 수 있음 또한 관리의 정확성이 증가에 비례하여 관리시간이 줄어들어 효율적인 운영이 가능하였으며,RFID MetalTag를 사용하여 반영구적인 데이터 보관과 취약한 환경으로부터 정보를 보호 할 수 있게 되었음 기존 하천 및 수도 시설물의 CMMS와 밸브실의 현황판의 단점을 보완 할 수 있 는 시스템으로서,기존 바코드 시스템과 비교하여 단점인 태그의 구매 및 유지 보 수 비용의 상승은 대량구매 및 사업의 확산에 따라 비용이 절감 될 것으로 사료됨 -xi-

7.연구결과 공사에서는 수자원의 효율적 관리와 관리기술의 선진화를 구현하기 위하여 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 을 수립하였으나,실질적인 수자원분야 도입을 위한 과제 도출 및 적용이 이루어지지 못함으로써 도입을 통한 공사업무의 효 율성 및 경제적 효과 등을 검토할 수 있는 시범연구가 필요하였음 또한 세부적인 업무적용에 있어 수자원관리를 위하여 다양한 시스템이 개발 운영되고 있 으나,센서 및 통신,그리고 센서정보의 해석에 관한 기술 개발과 도입이 미흡하여,실시 간 수자원 및 수자원시설물 관리에 필요한 실질적인 현장 정보가 턱없이 부족한 실정임 이를 위해 본 연구에서는 공사에 유비쿼터스 기술을 체계적으로 도입하기 위하여 국내 외 연구동향 및 현업사용자 요구사항 분석을 통하여 공사 우선 도입을 위한 과업을 선 정하고,유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수지 수위관측 방법 및 홍수파 추척을 통한 홍수예경보 기술 등 개발하여 실시간 수자원 모니터링이 가능한 기술을 개발하였음 또한,수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적 용 기술을 개발하여 수자원시설의 관리체계의 선진화된 운영기틀 마련하여 이를 활용할 수 있는 방안을 제시함으로써 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었음 공사 유비쿼터스 기술 도입을 위해 현업부서에서 즉시 활용이 가능하고 시급하게 요구 되는 사항을 조사하였으며,조사된 분야로는 크게 4개 분야로 나누어지며,첫째 댐 저수 지 수위관측을 통한 댐유입량 산정방법 개선,둘째 홍수 도달시간 계측,셋째 하천 및 수자원시설 유지관리방법 고도화,넷째 수도시설물의 안전성 확보기술 개발로 나타났음 또한,주요부서의 RFID/USN의 현장적용 수요량으로 RFID 약 226,000개,USN 약 57,000개로 조사되어 공사 도입을 위한 적용방법론 및 표준화에 관련한 연구개발 이 절실하게 요구되고 있음 이와 같이 조사된 분야의 연구개발 목표를 달성하기 위해 추진방향과 기술을 정의 하고 현업담당자와 유기적인 협업을 통해 연구 성과로 도출된 결과를 현장에 즉시 적용하고 확대해 나갈 수 있도록 하였음 종래의 댐 유입량은 수위-저수용량 곡선에 댐축에서 측정된 수위를 적용하여 시간당 저 수량 변화를 계산한 후 방류량을 감안하여 산정하고 있으나,특히 홍수시 저수지내의 수위가 균일하지 않아 유입량 산정시 오차 원인으로 나타나고 있음 이에 따라,본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 유비쿼터스 기술인 USN, -xi-

CDMA 등의 센서 및 통신기술을 적용하여 안정적인 실시간 수위모니터링이 가능하도록 호 내 4개(죽도교,용평대교,갈두교,사근교)의 수위관측지점을 확대하였음 또한,홍수기 관측된 수위관측 자료를 활용하여 HEC-RAS모형을 구동하여 홍수기 호내 수위 프로파일을 예측하였으며,홍수 유입 전 후 모두 지점별 수위 차는 용담댐 지점에 비하여 저수지 상류의 죽도교 지점의 수위가 평균 1.35m 차이가 발생하였음 시기별로 살펴보면 홍수 유입 전에는 죽도교 지점이 용담댐 지점에 비하여 1.3m 높았으며 홍수 유입이 진행되는 시기에는 1.39m,홍수 유입이 끝난 후에는 1.35m높게 관측되었음 용담호의 저수용량을 고려해 볼 때 저수지 상 하류간의 평균 1.35m의 수위 차이는 저수량을 산 정할 때 막대한 양의 오차를 초래할 수 있으며 홍수의 유입 전 후의 수위 차이도 일정하지 않 으므로 저수량 산정에 사용되는 H-V곡선식의 수위를 댐 지점의 수위만을 사용하기 보다는 저 수지 전체의 수위를 고려하여 산정하는 것이 바람직 할 것으로 사료됨 현재 공사 및 홍수통제소에서는 홍수 도달시간에 대하여 홍수예경보 자료의 홍수 도달시간 표를 활용하여 대내외 도달시간에 대한 근거자료 제시 및 댐 운영에 활용하고 있으나,실 제 검증이 이루어지지 않았으며 댐 하류 전구간에 걸쳐 실측할 수 있는 기술이 전무하였음 이에 본 연구에서는 전 구간에서 실측할 수 있는 센서기술을 개발하였으며,개발된 센서부자를 이용하여 충주댐하류(남한강)및 대청댐하류(금강)에 대하여 각 2회에 걸쳐 실험을 수행하였음 실험결과는 HEC-RAS모형을 이용한 유하시간 산정 결과와 2~4시간 정도의 도달시 간 차이가 발생하였으며,향후 지속적인 예측을 위해 수치모형의 매개변수를 보정하여 충주댐~팔당댐,대청댐~금강하구 전 구간에 대하여 홍수 도달시간표를 제작하였음 이로써 기존 홍수예경보 자료를 보완할 수 있는 유비쿼터스 기반 실측기술을 개발 하고 이를 적용할 수 있는 기반을 구축함으로써 홍수예경보의 신뢰성을 확보하고 홍수기 댐 운영의 효율성을 확보할 수 있을 것으로 기대됨 HEC-RAS모형을 이용한 유하시간 산정 연구를 통하여 유하시간 산정시 조도계 수의 보정 과정은 유하시간 산정에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였으며 또한, 시계열 실측자료의 확보와 정확한 지류유입량 산정 과정이 선행되어야 정확한 유하시간의 산정이 이루어 질 것으로 판단됨 수도시설의 점검관리를 수행하는 현장관리자의 안전성 확보를 위해 밸브실의 대 기질을 실시간 모니터링 가능하고 휴대용 모바일단말기를 이용하여 조회할 수 있는 유비쿼터스 기술을 개발하였음 개발된 USN 센서기술을 현장 시범 적용을 통하여 공사 수도시설 관리체계 개선 을 위한 검증을 수행하여,향후 유비쿼터스 기반 수도관리체계 구축을 위한 기 -xi-

초 자료로 활용이 가능할 것으로 사료됨 이러한,지능화된 수도관리 체계 구축은 열악한 맨홀내부의 환경에서도 USN 기 술을 이용하여 상수도 설비의 안전관리시스템으로 구현함으로서 현장에서의 편 리성과 안전성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단되며, 나아가,취수장에서 수용가까지 수도 설비 모두를 포함하는 설비안전관리시스템을 확대하고,위치기반서비스와 접목하여 안전하고 효율적인 수도시설물 관리로 안정 적 대국민서비스 제공 및 관리업무의 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료됨 공사의 수자원시설의 체계적인 관리 기법 개발을 위하여 유비쿼터스 기술인 RFID 적용을 검 토하였으며,공산 전분야에 활용이 가능하도록 공사RFID(wRFID)를 제작하였음 제작한 wrfid를 현장에 적용하기 위하여 공사 수자원시설에 대하여 표준코드를 정립하였으며,정립한 표준코드는 RFID 메모리 총 96bit중 Header8bit,용도 (수도,수자원)정보 8bit,태그일련번호 32bit,국가코드 16bit,관리구역코드 32bit 으로 구성하여 향후 다양한 시설에 확대 적용시 표준코드를 활용이 가능하도록 하여 관리 기법의 고도화를 달성 할 수 있도록 하였음 또한,수자원시설 이력관리 구축을 위하여 wrfid 현장에 적용하고,RFID 리더기를 이용하여 시설물의 이력관리 시스템과 연동하여 체계적인 시설관리 기반을 구축하였음 이를 통해 기존 대장으로 관리되어온 시설물의 이력관리 체계를 유비쿼터스 시스템 을 도입을 통하여 체계적이고 효율적인 업무수행이 가능하게 되었으며, 시스템을 통해 관리되는 시설물의 이력정보를 활용하여 설비 교체주기,통계자료 조 회,예산 반영 계획수립 등의 업무에 즉시 적용이 가능할 것으로 판단됨 나아가,유비쿼터스 기술을 이용하여 체계적이고 지능화된 시설물 관리체계 구축 은 관리기술의 선진화 및 효율성을 향상시켜 줌으로써 공사 기술경쟁력 강화에 기 여할 수 있을 것으로 사료됨 -xiv-

요 약 문(2차년도) 1. 연구제목 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설관리방법 개발(2차년도) 2. 연구기간 2008.1.1.~ 2008.12.31. 3. 연구배경 공사에서는 수자원의 효율적 관리와 관리기술의 선진화를 구현하기 위하여 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 을 수립하였으며,그 일환으로 07 년 시범 연구계획을 수립하여 실질적인 수자원분야 도입을 통한 공사업무의 효율성 및 경제적 효과 등을 검토할 수 있는 연구를 진행 시범 연구 수행을 통해 현재 공사에는 수자원관리를 위하여 운영되고 있는 센서 및 통신,그리고 센서정보의 해석에 관한 분석 방법을 도출하고,실시간 수자원 및 수 자원시설물 관리를 위한 센서기술의 정의와 구체적인 설계 필요 또한,RFID,USN,BcN,GIS,LBS,융복합 기술 등 유비쿼터스 IT핵심 기술을 접목하여 수계단위의 수 자원 및 수도 관련 수문 및 시설물 정보 등에 관한 정보는 물론 시설물의 안전과 기능적 정상유무 등을 파악할 수 있는 차세대 수자원 관리기술 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정임 4. 연구목적 본 연구의 목적은 유비쿼터스 기반 하천 및 수도정보의 실시간 상황모니터링,수자원시설물관리체계 구축 등 u-it기술을 이용한 시범적용을 통하여 수자원분야에 확대 적용함에 있어 효율적인 적용이 가능하도록 하여 지능화된 수자원 및 수자원시설관리 방법을 제시하는 것임 이를 위해 1차년도에서는 국내외 연구동향 및 현업사용자 요구사항 분석을 통하여 공사 우선 도입을 위한 과업을 선정하고,유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수지 수위관측 방법 및 댐 방류수 추척을 위한 센서기술을 개발하였음 또한, 수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적용 기술을 개발하였음 -xv-

2차년도에는 전차년도 연구 개발된 센서 기술을 근간으로 실질적인 현장 적용을 통한 운영상 문제점 개선 및 실용화를 위한 체계적인 구축 방안 모색하고자 하며, 또한,이상기후로 인한 홍수재해 경감을 위한 치수시설인 하천제방의 안전성 확보를 위한 센서기술 적용 방안 제시하여 수자원시설의 관리체계의 선진화된 운영기틀 마련 하여 이를 활용할 수 있는 차세대 수자원관리 기술을 개발하고자 함 5. 연구내용 2차년도 주요 연구내용은 u-it를 이용한 수자원 관측방법 개선,RFID/USN을 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 확산,센서기술을 이용한 하천제방 안전기술 설계,업무 지원 및 관제시스템 시범 구축 등 1차년도 연구 과제를 기반으로 현장적용상 문제점 을 도출하고 개선함으로써 확장 및 실용화 방안 제시를 포함 <표 1>주요 연구내용 구 분 연 구 내 용 하천 및 수도시설 시범적용 대상지역 선정 u-it 적용 범위,방법,기술 선정 1차년도 현장설치 및 시스템 시범운영 ( 07년) 수자원관리를 위한 중장기 마스터플랜 수립 시스템 확대 및 개선 방안 수립 2차년도 ( 08년) 3차년도 ( 09년) u-it를 이용한 수자원 관측 방법 개발 -댐저수지 수위 및 홍수파 추적 기술 개발 확산 -수치모형 구축 및 현업활용 방안 제시(매뉴얼 및 운영방법) -USN,CDMA 등을 이용한 계측 및 전송방법 개선 RFID/USN 이용한 수자원시설 점검 및 관리 기술 확산 -취약 수자원시설 조사 분석(수도,댐,하천시설 등) -u-it 적용을 통한 개선 및 관리방법 도출 -3D 가시화 도구를 이용한 차세대 관리방법 모델링 하천제방 안전관리 기술 시범적용 -국내외 기술동향 분석 및 취약구간 선정 -변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 개발 -센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 정리 업무지원 및 관제시스템 시범 구축 -모바일시스템(PDA)및 RFID 등 이용한 점검관리기능 개발 -모니터링 정보 통합 관리 가능한 3D GIS기반 관제시스템 시범구축 -모바일 및 관제시스템 운영 매뉴얼 개발 광대역통신망(BcN)을 이용한 수자원정보 취득 기술 개발 u-it센서 설치 및 시스템 확대 영상기반의 수자원모니터링 방안 수립 u-gis기반 관제시스템 설계 및 구축 -xvi-

체계적인 연구의 수행을 위해 단계별 추진계획을 수립하고,세부 연구목표를 설정 하여 연구성과를 극대화 할 수 있도록 하였음 <그림 1> 단계별 연구 추진계획 6. 연구 추진 내용 u-it를 이용한 수자원 관측 방법 개발 1)홍수기 댐 유입량 산정 개선을 위한 수위관측 기술 적용 가.세부 연구 내용 1차년도 연구에서는 용담댐 저수지에서 운영되고 있는 수위관측소를 포함하여 호내 수위관측 지점을 확대하고 실시간 수위관측이 가능한 통신체계를 구축하였으며,주요 지점의 수면 프로 파일을 구축하기 위하여 호내 유입량 산정에 대한 시범 적용하였음 2차년도 연구에서는 관측된 수위자료의 체계적인 관리 체계 구축을 위해 실시간 모니터링이 가능하고,통신망의 안전성 확보를 통한 결측 자료가 발생하지 않도 록 USN Gateway와 CDMA를 연동하여 통신망을 보완 하며, 또한 수위관측 자료의 신뢰도 확보를 위하여 호내 수위관측소(사근교,갈두교, 용평대교,죽도교)에 대한 정밀 지형 측량을 통하여 정확한 절대 표고를 설정하 -xvi-

며,댐 유역의 효율적 관리를 위한 댐 경계표석의 관리 기술 제고를 위하여 u-it 기반 기술 적용 방법을 제시하였음 나아가,댐 저수지 유입량 산정에 대한 재검토를 위한 1차원(HEC-RAS)및 2차원 (SMS-RAM2)수치모형 적용분석하고,실시간 수위관측 방법에 대한 신기술 도입 을 통하여 물관리 부서에 즉시 적용이 가능하도록 유입량 산정 방법과 센서 기술 적용 방법 및 확장성을 제시함으로써 실용성을 제고하였음 나.연구 추진 결과 수위관측 정확도 개선을 위한 지형측량 -1차년도 연구에서는 기존 댐 경계표석을 기준으로 수위관측소 영점 설정하였으 나,수위관측 결과의 신뢰성 확보에 어려움이 있었음 -댐축 기준점을 이용하여 사근교,갈두교 수위계 영점설정하고,죽도교,용평대교 의 경우 교량설계도면의 정확도 검증 후 영점을 설정하였음 <표 2> 수위관측지점 수준측량 현황 1)총 측량구간 :46km -1구간 :편도 15km(30km) -2구간 :편도 8km(16km) 2)측점수 :582개 -1구간 :편도 199개(398개) -2구간 :편도 92개(184개) 3)폐합오차(허용오차 0.027m) -1구간 :0.015m -2구간 :0.009m 4)측량 시행 일정 -1구간 :5.6~5.16(11일간) -2구간 :6.2~6.5(4일간) 1구간 :용담댐~갈두교 2구간 :용평대교~죽도교 -xv i-

-측량결과 검증을 위하여 실측 수위자료 및 경계표석을 이용하여 검증하였으며 그 결과는 다음과 같음 <표 3>실측 수위자료 및 경계표석을 이용한 검증 결과 1) 댐 관측수위를 이용하여 상대적으로 결정(사근,갈두) -댐 수면을일직선으로 가정하여 오차 발생 2)기존 경계표석을 기준으로 영점설정(용평,죽도) -경계표석 관리부실로 인한 기준점 부정확 -약 2m 오차 확인 댐 수위 및 경계표석을 이용한 영점설정 방법은 문제가 있음 -교량설계 도면을 이용하여 검증하였으며,도로관리사무소를 이용하여 사근교,용평대 교 준공도면을 입수하여 측량결과와 비교 검증(약 2cm 오차 확인)하였음 -정밀 지형측량을 통한 관측소별 수위계 절대표고 영점 설정는 표 3과 같음 <표 4> 관측소별 영점 결과 지점명 수준점 관측점(EL.m) 차이 No. EL. 07 08 (m) 비 고 용담댐(본댐) 수준점 268.864 247.290 247.290 - 관측수위 사근교 시점 273.774 272.169 272.084 0.085 교각상단 298 266.883 갈두교 301 281.059 276.954 276.905 0.049 교각상단 299 267.744 용평대교 103 265.519 269.091 268.857 0.234 교각상단 213 272.538 죽도교 212 266.035 270.179 269.856 0.323 교각상단 -xix-

u-it를 이용한 댐 경계표석 및 측량기준점 관리 방법 제시 -공사에서 관리되고 있는 기준점은 위치 참조의 기준이 되는 측점으로서 댐 경 계표석,수도부지 표석 등이 있으며,약 5,000여개의 기준점이 댐유역과 수도관 로 매설 지점에 전국적으로 분포되어 있음 -현재 기준점은 주로 측량과 유역관리 등 다양한 용도로 사용하고 있다.공사 측 량 기준점은 위치정보라는 유용한 정보를 제공할 수 있는 인프라 자원임에도 불구하고 체계적인 관리가 되고 있지 않으며,주로 사면,농경지,숲 등에 설치 되어 있어 사용하는데 어려움이 있음 -유비쿼터스 환경을 대비하여 위치정보서비스를 위한 유비쿼터스 댐 표석 기준점의 개념을 설계하고,체계적인 관리를 위한 시스템 구현 방안을 제시하였음 -u-it를 이용한 경계표석 관리 방안은 1경계표석 설치 고려 사항,2경계표석관리 시스템 설계,3H/W,S/W 구성 방안,4유지관리 방안을 포함하며,향후 공사 전 측량기준점에 적용하기 위해서는 구체적인 연구가 추진되어야 함 <표 5>u-IT 적용 경계표석 설치시 고려 사항 구 분 관리 측면 운영 작동 측면 사용자편의성 측면 설치시 고려사항 영구,고정 시설물에 설치 설치가 용이한 시설물 및 위치에 설치 파손,망실의 가능성이 적은 시설물 및 위치에 설치 전파방해를 일으키는 금속 물체를 배제 전류가 흐르는 도체 시설물 배제 무릎 높이 이상,눈높이 정도에 설치 시야가 뛰어난 시설물 및 위치에 설치 접근성이 용이한 시설물에 설치 <그림 2>RFID를 이용한 경계표석관리시스템 구성도 -xx-

홍수기 호내 홍수파 분석을 위한 통신망 및 관측시설 개선 -안정적인 데이터 송수신 체계구축을 위하여 1차년도 연구에서 구축한 수위계의 태양전지판과 충전용 배터리를 고용량 제품으로 교체하여 부조일수 5일 이상 운영 및 분단위 수위 관측이 가능하도록 하고, -각각 수집되어진 데이터는 Gateway의 CDMA Module을 통하여 원격지 모니터 링 서버로 전송되도록 구축하였음 <그림 3>개선 전 후 각 모듈 비교 <그림 4>수위관측 시스템 구성도 -xxi-

수치모형을 이용한 수면곡선 분석 -기존 수위기준( 07)과 정밀 수준측량( 08)적용 수위변화를 비교하였으며, 07년 실측자료(07.9.14~15,1,200CMS유입)를 이용하여 분석하였음 -각 지점별 수위차는 사근교 0.1m,용평대교 1.6m,죽도교 1.7m로 나타났음 14 15 14 15 (a)사근교 (a)수위기준 적용( 07) 14 15 14 15 (b)용평대교 (b)측량성과 적용( 08) 14 15 (c)죽도교 [지점별 수위변화] (b')수위 상승 구간 [수위변화 비교] -xxi-

-HEC-RAS를 이용한 부정류 모의 결과(모의 수위와 용담댐 수위 일치)과 각 지 점별 모의결과와 실측치 차이는 사근교 10cm,용평대교 및 죽도교는 30cm(기존 1.4m)로 나타났으며, -금년도 연구의 측량성과의 정도가 높음을 감안할 때 사근교까지는 용담댐에 의 한 배수위 영향을 받는 것으로 판단됨 14 15 (a)사근교 (a)홍수 전 후의 지점별 수위('07) 용담댐 사근교 용평대교 죽도교 14 15 (b)용평대교 (b)최심하상고 포함('08) 용담댐 사근교 용평대교 죽도교 14 15 (c)죽도교 [지점별 모의수위 결과] (b )최심하상고 제외 [수면곡선 비교] -유입량 분석 결과는 H-V곡선식 이용 수위차에 따른 유입량 차이를 분석하였으 며,1차년도 연구에서의 측량성과 적용시 죽도교,용평대교는 용담댐 유입량에 비해 35~40CMS정도 크며 사근교 지점에서는 최대 3CMS정도 작은 것으로 분석되었으나,(죽도교와 용평대교는 약 330만톤/day 정도 크며,사근교는 최대 15만톤/day작게 나타남) -2차년도 연구의 측량성과를 적용한 경우,홍수기간 동안 3개 수위표 지점 모두 용 담댐 유입량에 비해 3~10CMS정도 작게 나타남(30만톤~80만톤/day) -xx i-

- 07.9월의 경우 용담댐 유입량의 약 2% 정도에 해당하며 용담댐 저수량이 실제 보다 최대 2% 정도 크게 산정되고 있다고 볼 수 있음 (기존 측량성 (금회 ) 측량성 ) (기존 (금회 ) ) 측량성 측량성 14 15 (a)시간단위 (b)일단위 <그림 5>홍수기간 유입량 차이 비교 -1차원 모형에서는 하천이나 저수지의 각 단면별로 일정한 수위와 유속으로서 모의 하는 반면 2차원 모형에서는 각 단면에서 변화하는 수위와 유속 분포 결과를 추출 이 가능하여 저수지 단면의 수위분포를 작성하고 각 수위관측소에서 관측된 실측 값과 비교 검토 하여 2차원 수리모형의 적용성을 검토하였음 (a)유속 분포 (b)흐름방향 분포 (c)수위 분포 (d)수면고도 분포 <그림 6>홍수기 2차원 수리모의 결과 -xxiv-

2)홍수 도달시간 계측을 위한 센서기술 개발 가.세부 연구 내용 1차년도 연구에서는 USN RF방류노드,USN Gateway및 CDMA 기술,친환경 지관 부자,하류도달 시간 모의를 위한 수치모형(HEC-RAS)시범 적용하였으며, 2차년도 연구에서는 개발된 센서 기술을 무인계측이 가능하도록 H/W,S/W를 개선하여 자동화된 시스템을 구성하였으며,센서 부자의 유선 방향에 적합하게 흐를 수 있도록 개선하고,1차원 및 2차원 수리분석을 통하여 분석 결과의 신뢰 성을 확보하였음 나.연구 추진 결과 홍수파 자동 계측 위한 센서기술 개선 -USN 센서가 지관부자에 장착이 되어 투하되면 센서인식 MOTE가 설치된 곳에 서 USN망이 연결되고 USN 네트워크를 통해서 Gateway나 PDA로 도달시간 계측용 USN 센서정보가 전달되고, -PDA를 통해서 바로 확인할 수 있으며 Gateway에 연결된 CDMA모듈 또는 근거리 통신 무선브리지를 거쳐 Internet에 연결된 서버에서 댐방류수의 하류도달 시간이 자 동 계측될 수 있도록 H/W 및 S/W를 개선하여 시스템을 구성하였음 <그림 7>도달시간 계측용 모바일 시스템 구성 센서부자 모형 개선 -기존 센서부자의 방향타는 가로 127mm로 유하시 유속의 흐름에 일정하게 유하 하는 것이 아니라 특정방향으로 편중되어 유하되는 것을 일부 확인할 수 있었음 -이에 방향타 부분의 크기를 가로 104mm로 크기를 변경하여 휘어짐을 방지하고 보정계수 정량화를 위한 실험을 통하여 유하상의 문제가 발생하지 않도록 하였음 -xxv-

수치모형을 이용한 댐 방류수 유하시간 산정 -남한강 수계에 대하여 HEC-RAS,FLUMEN,센서부자 실측값을 이용하여 댐 방 류수가 하류까지 도달되는 시간에 대하여 구간별 상세 분석하여 홍수예경보 및 댐 운영에 반영될 수 있도록 하였음 -HEC-RAS모형을 이용한 부등류 해석 모의 결과의 검증은 06년부터 07년에 걸쳐 수행한 유하시간 실험결과를 이용하여 검증하였으며,FLUMEN 모형을 이용한 부정류 해석 모의 결 과의 검증은 07년에 수행한 유하시간 실험결과를 이용하여 검증하였음 -HEC-RAS모형을 이용한 부등류 모의를 통하여 대상 구간의 유하시간을 산정하였으며,부 등류 모의를 위하여 하천단면 지형자료는 하천정비기본계획보고서 상의 하천단면 측량자료 를 이용하였으며 유량경계조건은 댐 방류량,지류유입량을 사용하였음 -FLUMEN 모형을 이용한 부정류 모의를 통하여 대상 구간의 유하시간을 산정하 였으며,하천단면 지형자료는 HEC-RAS횡단면의 보간 및 3차원 좌표로의 변환 을 통해 구축하였으며,경계조건은 충주댐 방류량,각 지류의 측방유입량 및 하 류단 수위의 시계열 자료를 이용하였음 -HEC-RAS부등류 모의 결과와 FLUMEN 부정류 모의 결과를 봉부자 추적자 실 측자료를 통한 유하시간 결과를 비교한 결과 충원교 지점에서 여주대교 지점까 지 봉부자 유하시간은 11.5시간으로 산정되었고,HEC-RAS모형과 FLUMEN 모 형의 모의 결과는 각각 12.5시간과 14.0시간으로 산정되어 실측차가 모의치보다 유하시간이 빠른 것으로 나타났음 <표 6>남한강 유하시간 실측 및 모의 비교 주요 지점 2차 실험 결과 HEC-RAS FLUMEN 구간 누적 거리 거리 구간 구간 구간 구간 구간 구간 (km) (km) 평균유속 유하시간 평균유속 유하시간 평균유속 유하시간 (m/s) (hrs) (m/s) (hrs) (m/s) (hrs) 충주댐 0 0 - - - - - 충원교 1.5 1.5 - - 1.39 0.3 2.08 0.2 수행교 4.3 5.8 1.09 1.1 1.02 1.2 1.49 0.8 충주조정지댐 11.4 17.2 1.53 2.1 0.89 3.5 0.77 4.1 목계교 4.6 21.8 1.53 0.8 1.57 0.8 0.91 1.4 남한강교 23.8 45.6 1.45 4.6 1.85 3.6 1.50 4.4 이호대교 14.0 59.6 1.74 2.2 1.47 2.7 1.62 2.4 여주대교 4.0 63.6 1.63 0.7 1.59 0.7 1.23 0.9 -xxvi-

계열 상관 분석법에 의한 댐 방류수 유하시간 추정 -댐 방류수 유하시간은 초기유량이 수위국에 최초로 도달하는 시간이므로 이를 분석하 기 위해 방류량이 일정하다 증가하는 시점과 수위가 일정하다 증가하는 시점을 찾아 그 시간차를 댐 방류수 유하시간으로 결정하는 방법을 적용하였음 -한강수계의 3개 댐 지점(충주댐,소양강댐,팔당댐)의 계열 상관 분석법을 적용 하기 위해 충주댐조정지와 목계 수위관측소,소양강댐과 천전 수위관측소,팔당 댐과 팔당대교 수위관측소를 선정하였음 -수심 상관계수( )의 경우 충주댐조정지~목계 수위관측소는 0.95로 가장 높게 나 타났으며,소양강댐~천전 수위관측소는 0.24로 가장 낮게 나타났다.팔당댐~팔당대교 수위관측소는 0.62로 비교적 높은 정적 상관관계를 보이고 있음 -유하시간 상관계수( )의 경우 충주댐조정지~목계 수위관측소는 -0.70,소양 강댐~천전 수위관측소와 팔당댐~팔당대교 수위관측소는 -0.83으로 3개 댐 지점 모두 높은 부적 상관관계를 보이고 있음 -소양강댐~천전 수위관측소의 경우 수심 상관계수는 0.24로 낮은 정적 상관관계를 보인 반면 유하시간 상관계수는 -0.83으로 강한 부적 상관관계를 보이고 있음 <표 7>한강 수계 년도별 수심 및 유하시간 상관계수 년 도 (year) 충주댐조정지-목계 (4.6km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 소양강댐-천전 (2.6km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 팔당댐-팔당대교 (4.3km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 2007 0.89-0.78 0.48-0.80 0.48-0.74 2008 0.97-0.73 0.42-0.88 0.78-0.95 전체 0.95-0.70 0.24-0.83 0.62-0.83 (a)수심 상관계수 ( ) (b)유하시간 상관계수 ( ) <그림 8>한강 수계 년도별 상관계수 비교 -xxvi-

RFID/USN을 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 개선 1)세부 연구 내용 1차년도 연구에 의해 제작된 RFID를 활용하여 보다 체계적인 관리가 수행될 수 있는 개선 방안을 제시하고자 하며,이를 위해 적용상 문제점과 이를 해결하기 위한 상세방안을 정립하였으며, 수도시설 및 수자원시설에 적합한 RFID 테그 제시 및 이를 이용한 관리시스템을 개 발하여 확대 적용시 비용절감 및 활용에 기술력 확보 방안을 제시하였음 또한 RFID/USN 통합 운영될 수 있는 단말기를 제작 도입하여 시설물점검관리 와 작업자의 안전성을 동시에 확보할 수 있도록 하여 관리기술의 고도화를 도모 할 수 있는 방안을 제기하였음 현재 공사에서 관리하고 있는 광역관로의 밸브실 중 지대한 작업자의 안전을 위협하고 있는 시설에 대하여 조사하였으며,조사된 밸브실은 공기질이 매우 좋지 않은 상태로 점 검자가 업무를 수행할 수 있도록 USN을 이용한 대기질 측정 방법 개선 2)연구 추진 결과 수자원시설물 고유ID 부여 방법 제시 -수자원시설물 유일식별자(wRFID)는 총 8개의 필드로 구성하여 처음에 wrfid를 확 인하는 코드와 버전을 표시하는 코드를 넣고,나머지 7개의 필드로 수자원시설물의 종류,관리부서,일련번호 및 위치정보 및 기타 정보를 수록하였음 <표 8> wrfid 구분 구분 필드명 내용 1 수자원시설물 수자원시설물의 분류 체계 수자원 지리정보의 지형지물 기반 2 관리부서 수자원시설 관리 담당 부서 수자원시설물의 분류 및 부서별 분류기준 3 일련번호 일정구역 내부의 동일 지형지물 분류 임의 지역 표본 조사 및 분석 4 위치정보 수자원시설물의 위치정보 표시 초단위 격자 식별자 선정 5 고도정보 수자원시설물의 고도정보 표시 3차원 수자원시설물 표현방법 6 속성 프래그 수자원시설물의 다른 정보의 유무 다른 DB의 연결 및 추가 속성정보 7 오류확인 ID의 전송오류 확인 및 신뢰성 판단 기존 국내외 사례분석 -xxv i-

RFID를 이용한 시설물관리용 H/W,S/W를 구성 방안을 제시하였으며,지역관리 자,현장작업자,공사연계시스템으로 구성하여 응용,관리,통신 분야가 유기적으로 연계되어 시설물 관리에 체계성 확보가 가능할 것으로 판단됨 <그림 9>RFID 기반 점검관리 시스템 구성도 수자원시설물 적용에 적합한 RFID 테그 분석 <표 9>RFID 테그 비교 분석 종류 규격 장단점 적용분야 Range 단가 이미지 가격이 재고 및 1~1.5m 40~50원 Label -Gen2 저렴하나 홰손 자산관리 이동형리 (10만개 Tag -UHF(900MHz) 가능성이 있음, (종이박스,플 더 기준 이하) 방수안됨 라스틱박스) 70도 이상의 -Gen2 1~1.5m 60~80원 PVC 열에 약함 출입통제용 -UHF(900MHz) 이동형리 (10만개 Tag 금속면 부착시 으로 패용 -Size:86ⅹ54(mm)/2.7T 더 기준 이하) 인식률 저하 -Gen2 금속면에 -UHF(900MHz) 0.4~1m 80~90원 Lundury 활용가능, 철도청등 -Size:45ⅹ41(mm) 이동형리 (10만개 Tag 고리형태 자산관리 -Operationtemperature 더 기준 이하) 제작가능 :-40 ~150 -Gen2 3m(고정형 -UHF(900MHz) 금속면 피부착물이 2,0~3,0 Metal 리더) -Operation 부착가능 금속면인 (10만개 Tag 1m(이동형 temperature 가격이 높음 전분야 이하) 리더) : -30 ~200 -xxix-

RFID 적용은 전북지역본부 오산계통,황등계통,용안계통의 밸브실에 시범 적용 하였으며,밸브실에는 RFID 테그와 함께 주요 밸브실 안전성 평가가 필요한 대 상에 대해서는 USN을 이용하여 공기질 측정센서를 추가적으로 설치하여 운영될 수 있도록 하였음 RFID 기반 점검관리시스템 개발 및 USN 통합모듈 단말기 제작 -모바일 시스템 개발에 있어 H/W 장비는 작업자의 사용 편의를 위해 수자원 안전관리 시스템과 동시에 사용할 수 있는 USN/RFID 통합 리더를 사용하게 되며, -이 장비는 작업자가 수자원 시설물 점검 및 관리 작업을 할 경우 모바일 안전 관리시스템과 RFID 시스템 단말기 2종을 휴대해야 하는 불편을 줄이기 위해 단일 형태의 통합모듈로 휴대성과 활용성을 높인 장점이 있음 <그림 10> USN/RFID 통합모듈 제작 도면 <그림 11> USN/RFID 통합모듈 USN 기반 벨브실 대기질 안전성 확보를 위하여 RFID가 설치되는 전북지역본부의 신 규관로에 설치하였으며,운영상 발생되는 문제점을 개선하고,시스템 활용 방법 등에 대하여 매뉴얼 제작을 통하여 활용성을 높일 수 있도록 하였음 -xxx-

센서기술을 이용한 하천제방 안전관리 방법 개발 1)세부 연구 내용 최근 이상기후로 인하여 매년 하천제방 붕괴로 막대한 홍수피해가 발생하고 있 으며,하천제방 구조물의 안전성에 막대한 위험을 가중시키고 있어, 본 연구에서는 제방 구조물의 안전성을 상시 평가하고 관리할 수 있는 기술을 개발하여 공사 댐하류하천 정비사업 및 하천관리청의 하천정비기본계획 사업에 적용하고자 함 이를 위해,국내외 기술동향 및 사례분석하고,변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 기술 적용 방안 제시,센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법을 제시하였음 2)연구목적 및 세부추진계획 본 연구는 1 u-it 센서기술을 이용하여 제방안전관리 기기 및 적용방법 개발 2 실시간 계측 정보를 이용한 안전성 평가 매뉴얼 및 기법 개발 3 안전이상 발생에 따른 대처 방법 제시 4 하천제방 안전성 정보의 실시간 모니터링 및 운 영기준 개발 5 상용화 및 확산 적용을 위한 표준적용 지침 개발을 목적으로 함 <표 10> 연차별 추진 계획 구 분 추 진 내 용 연구동향 및 사례분석 -국내외 제방안전관리 기술개발 동향 조사 -제방붕괴 피해사례 및 유형분석 하천제방 안전관리체계 구축을 위한 센서기술 시범적용 -취약구간 선정 및 현장여건을 고려한 적용 설계안 도출 -변위발생 기준점 설정을 위한 위치 측량 1차년도 -MEMS기반 변위측정 센서 도입 ( 08년) -간극수압 및 지하수위,강우량 측정용 계측장비 적용 -원활한 전원공급을 위한 Solar장치 설치 적용기술 개선 및 확장 방안 도출 -체계적인 통신(CDMA,USN 등)방법 개발 -안전모니터링을 위한 도입센서의 적정성 분석 -센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 정리 2차년도 ( 09년) 하천제방 안전성 평가 방법 제시 -DataLogger를 활용한 안전성 측정 및 실측값 비교 검토 -실시간 취득된 정보 이용 이상 발생과 연관성 분석 방법 개발 -주변 상황정보와 연계한 안전성 평가 매뉴얼 개발 -안전이상 발생에 따른 대처 방법 제시 미들웨어 및 Web기반의 실시간 안전모니터링 시스템 구축 -미들웨어를 이용하여 자료의 원활한 송수신 체계 수립 -취득 자료의 조회 및 관리,통계분석 등이 가능한 웹시스템 개발 -xxxi-

3)연구 추진 결과 국내외 기술개발 동향 분석 -국내에서 수행된 제방과 관련된 연구는 범람이나 제방 파괴에 의한 홍수파 전파 양상을 수치모의를 통해서 규명된 연구가 몇 차례 수행된 바 있고,제방자체의 파괴양상을 실험을 통해서 모의하여 제방 단면의 기하학적 특성과 축조재료 및 다짐도가 미치는 영향에 대해서 연구된 바 있으며, -구조물 접합부에 대한 관심이 높아졌지만,아직까지 제방 붕괴에 대한 근본적인 문제를 밝혀 대책을 수립하기에는 기초 자료가 부족한 형편이며 국외에서도 제 방과 관련되어 수행된 연구는 아직 한정되어 있음 <그림 12> 제방 및 사면안전관리 동향 국내외 제방설계기준 및 기준안전율,제방붕괴 피해사례 및 유형분류,제방안전 성 평가 방법 등을 조사 분석하여 유비쿼터스 센서를 이용하여 실시간 안전관리 가 가능한 방법론을 정립하였음 센서 기술 적용 방안 제시 -적용 범위 및 시스템 구성도 제방 및 각종 구조물의 안전 관리체계의 효율성 확보를 위하여 유비쿼터스 기반 기술의 시범적용을 통한 하천관리 업무 적용성 및 신뢰성을 검증 USN,CDMA,계측센서 등의 기술을 하천제방에 시범 적용하여 취득된 정보를 효율적으로 활용하기 위한 관리기법 및 운영방법 제시를 포함 -xxxi-

-추진전략 및 방법 <그림 13> 시스템 구성도 1차년도에는 실시간 하천제방안전관리 지침 개발 및 기술적용을 위한 u-it 센서 시범적용을 통한 개선방향을 제시하고,2차년도에는 1차년도 연구성과를 바탕으로 하천제방 안전성 평가 지침 및 실시간 모니터링 기술 개발 하천제방 안전진단 센서기술 및 기법 개발을 통한 과학적이고,선진화된 안전진단이 수행되어질 수 있도록 하여 불안정 제방에 대한 사전 감지가 가능하도록 하여 제방 붕괴의 위험을 감소시킬 수 있도록 함 하천제방의 안전성 확보를 위한 기술 개발을 실용화하기 위한 것이므로 연구결과는 하천관리를 수행하는 지방국토관리청, 지자체와 댐하류하천 정비를 수행하는 공사 댐 유역관리처의 하천정비에 반영될 수 있도록 실무적용 지침을 개발 -설치 방법 제방 안전관리용 계측 센서(2차년 연구에서 실제 적용을 통하여 안전성 평가 방법 도출) 구분 내용 비고 우량계 강우량 계측을 통한 상관 분석 자동경사계 사면활동의 변형위치(전단변형위치)나 변형량 관측 MEMS TDR(TimeDomainReflectometry)지중변위측정,토석류 및 낙석감시 시스템 활용 간극수압계 지반 내의 간극 수압의 증감에 따른 지반의 안정성 파악 신축계(차동트랜스) 지표면의 이동량과 종단 이동현상 및 LandslideBlock추정 지하수위계(차동트랜스)지하수위 상승으로 인한 하단부 침식 영향 관측 -무인 3차원 좌표 측정 시스템(광파) 신규 계측 항목 -광섬유를 이용한 변형 관측,지진계 -GPS를 이용한 변형 관측 -xxx i-

<그림 14> 변위측정 센서 적용 <그림 15>6자유도 센서 적용 <표 11>적용기술 비교 분석 결과 분 류 영상 스캐닝 광케이블 Sensor 6자유도 센서[MEMS]방식 차별화 핵심요소 측정 가능 항목 -화재,붕괴 -내공 변위계,온도계-변위,침하,균열,진동 -단일보드 멀티 센서 지원 -하나의센서로6자유도검출 -이종 센서 다수 탑재 지원 기술적 특성 -영상 분석을 통한 변화 감식 -광섬유센서를 파장 분석 -최신 MEMS기술 진동자 구성 -소형 센서로 다변위 측 통한 -자가전력,통신기술로 원격지 정 데이터 검출 기능 실시간 무선 모니터링 구현 시공 유지보수 편리성 비용 -주기적인 촬영 필요 -설치용이배선이필요없음 -시공 시 광케이블 - 임계치 S/W 설정 -구조물의 훼손 최소화 일렬 고정이 어려움 불가 -Meshnetwork형성 -데이터 로거 장비 1 -측정 장비 1개당 : 개당 :약 1.5억 -직선 1Km 0.7억원 약2.5억 -1Km당 광케이블 1가닥 :3억 -구축 비용 대폭 절감 -유지보수 비용 절감 -사후 복구 비용 절감 -핵심 센서기술 국산화 -수입 대체 비용 절감 기타 장/단 점 및 특징 -데이터로거 불필요 -비 실시간 /사전- 고가의 데이터로고 -미세변위 측정 분석 불가 별도 구매 -임계치 설정이 용이 - 주기적인 스캐닝 -접지 단선서 전체 -일부 유실에도 노드간 비용 발생 데이터 유실 점프가능 -각 노드에 데이터로거 기능 탑재 -실측 데이터 사전/후 감식 및 비교 분석 가능 -xxxiv-

설치 계획 단면도(제방 및 배수통문 인접 설치시) <그림 16> 제방 설치 배치 단면도 <그림 17> 배수통문 설치 배치 단면도 -xxxv-

ugi S기반의 관제시스템 시범 구축 1)세부 연구 내용 본 연구에서는 ui T 기술을 이용하여 수자원 및 수자원시설 관리를 위한 센서기 술을 개발하고,개발된 센서기술을 현장에 적용하여 실시간 취득된 센서 정보를 해석하고 분석하고 모니터링함으로써 관리업무의 과학적인 기반을 구축하고자 함 이를 위해 각 구축대상별 도입된 센서로부터 취득된 정보를 효율적으로 관리하 고 운영할 수 있는 관제시스템이 필요하며,이를 위해 당해 연도 연구에서는 USN,RFI D,CDMA,3 D GI S 등 유비쿼터스 기반 기술을 융합하고 관리할 수 있는 관제시스템을 설계하고 시범 구축함으로써 향후 확대하기 위한 방안을 제 시하고자 함 2)연구 추진 결과 3D GI S기반 관제시스템 구축을 위한 수자원시설물 3D 모델링 -기본 지형시설물과 수자원시설물의 경우 입체적 표현과 효율적인 시설물 관제 기반 구성을 위해서는 주요 시설물에 대한 3D 그래픽을 이용한 모델링이 필요 하며 이를 위해 수자원시설물에 대하여 3 D 모델링하였음 <그림 18>3D모델링( 교량) <그림 19>3D모델링( 배수통문) <그림 20>3D모델링( 댐) <그림 21> 3D모델링( 수도관로) -xxxvi-

시스템 설계 및 구현 -u-gis기반 수자원관제 시범시스템 개발에 필요한 GISDB 항목을 정의하고,정 의된 항목을 기준으로 검색,조회 등이 가능하도록 DB를 설계하였음 <표 12> u-gis시스템 DB 설계 내용 구분 레이어 내용 유형 번호 구분 레이어 레이어명 유형 RIM012 하천제방 선 1 발전용댐 D_BDAM 점 하천제방 RIM013 제방호안 선 2 다목적댐 D_DDAM 점 댐 하천부속물 RIM014 부속물_면 면 3 농업용댐 D_NDAM 점 RIM017 하천,연안구역 면 4 용수전용댐 D_YDAM 점 RIM018 하천예정지 면 5 정수장 F_CLEAR 점 하천자원 RIM019 폐천부지 면 6 상수도 배수지 F_DIST 점 RIM020 고수부지 면 7 시설 가압장 F_PRESS 점 RIM022 홍수범람구역 면 8 취수장 F_GATE 점 지적 RIM023 지적 면 9 저수지 D_RESV 점 RIM024 B 지번 점 10 배수장 F_DRAIN 점 RIM025 B 지형시설물명 점 11 농업수리 집수암거 F_GATH 점 RIM026 B 현하천 선 12 시설 보 F_POOL 선 RIM027 하천중심선 선 13 양배수장 F_PUDR 점 하천관련 RIM028 수위관측소 점 14 양수장 F_PUMP 점 RIM029 횡단측점 점 16 홍수예경보 O_FLOOD 점 RIM030 하천경계 선 17 국가지하수관측소 O_GROUND 점 RIM031 하천표석 점 18 수위관측소 O_LEVEL 점 19 수질관측소 O_QUAL 점 20 우량관측소 O_RAIN 점 - 위성영상은 LandSat(해상도 80m)을 21 기상관측소 O_WEAT 점 이용하여 한반도 전체 영역에 대해 22 늪/습지 T_DAMP 면 23 수자원단위지도-대권역 W_LBND 면 구축하고, 24 관측시설 수자원단위지도-중권역 W_MBND 면 25 유역경계 W_BOUN 면 -IKNOS(해상도 1m)를 사용하여 하천 26 국가하천 W_NATL 면 27 지방1급하천 W_FRST 면 권역별 한강,금강,낙동강,섬진강, 28 지방2급하천 W_SCND 면 영산강을 구축하여 시스템에 반영 29 실폭하천 W_RIVER 면 30 소하천 W_BROOK 선 31 유수방향 W_FLOW 선 37 제방 F_BANK 선 -시스템 구조 설계 및 전체 구성 개념도 <그림 22> 시스템 구조 설계 -xxxvi-

<그림 23>수자원 통합관제시스템 개념도 -시스템 기능 구현(수위분석,특정지점으로부터 영향권 버퍼분석,면적 및 거리계 산,하천 및 지형단면분석 등) <그림 24>공간분석 및 실시간 수자원 모니터링 기능 -xxxv i-

3)향후 개선 방향 본 연구에서는 u-gis 기반 수자원통합 관제시스템을 개발하기 위한 시범시스템 구축을 통한 기반을 구축하였으며,이 시스템을 통해 국내외 GIS 기술 개발 동 향을 고려하여 다양한 융복합 기술 적용을 위한 기틀을 마련해 나가야 할 것임 이를 위해 차년도 과제에서는 3D GIS와 Web2.0접목을 통한 차세대 관리시스 템 개발을 목표로 OpenAPI,Mashup,GoogleEarth,MSVirtualEarth등 최신 웹GIS및 IT 기술을 접목 방안 제시 및 시스템 개발을 추진하고,실시간 수자원 분석 결과 가시화 및 통계분석이 가능한 기능을 개발해야 할 것이며, 또한 RFID,USN 등에 의해 취득된 수자원 정보의 분석 및 통계처리를 위한 관 리기능을 개발하고,웹기반 시설물 관리 및 관제 기술 개발을 위한 H/W,S/W 플랫폼을 설계 개발하여야 할 것임 -xxxix-

7.연구결과 공사에서는 수자원의 효율적 관리와 관리기술의 선진화를 구현하기 위하여 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 을 수립하였으며,그 일환으로 07년 시범 연구계획을 수립하여 실질적인 수자원분야 도입을 통한 공사업무의 효율성 및 경제적 효 과 등을 검토할 수 있는 연구를 진행하였다.시범 연구 수행을 통해 현재 공사에는 수자 원관리를 위하여 운영되고 있는 센서 및 통신,그리고 센서정보의 해석에 관한 분석 방법 을 도출하고,실시간 수자원 및 수자원시설물 관리를 위한 센서기술의 정의와 구체적인 설계가 필요하였다.또한,RFID,USN,BcN,GIS,LBS,융복합 기술 등 유비쿼터스 IT 핵 심 기술을 접목하여 수계단위의 수자원 및 수도 관련 수문 및 시설물 정보 등에 관한 정 보는 물론 시설물의 안전과 기능적 정상유무 등을 파악할 수 있는 차세대 수자원 관리기 술 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 유비쿼터스 기반 하천 및 수도정보의 실시간 상황모니터링,수자원 시설물관리체계 구축 등 u-it 기술을 이용한 시범적용을 통하여 수자원분야에 확대 적용 함에 있어 효율적인 적용이 가능하도록 하여 지능화된 수자원 및 수자원시설관리 방법을 제시하는 것이다.이를 위해 1차년도에는 국내외 연구동향 및 현업사용자 요구사항 분석 을 통하여 공사 우선 도입을 위한 과업을 선정하고,유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수 지 수위관측 방법 및 댐 방류수 추척을 위한 센서기술을 개발하였다.또한,수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적용 기술을 개발하 였다.2차년도에는 전차년도 연구 개발된 센서 기술을 근간으로 실질적인 현장 적용을 통 한 운영상 문제점 개선 및 실용화를 위한 체계적인 구축 방안 모색하고자 하였으며,수자 원시설의 관리체계의 선진화된 운영기틀 마련하여 이를 활용할 수 있는 방안을 제시함으 로써 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1.유비쿼터스 기반 기술은 급속도로 진화하고 있으며,최신 u-it기술을 수자원 및 수자 원관리에 접목하여 공사의 관리기술을 고도화할 수 있는 방안 모색이 시급하다.이에 따라 1차년도 연구에서는 수자원분야 유비쿼터스 기술 적용을 위하여 수요조사 및 시범 적용대 상을 선정하고,선정된 대상에 적용하기 위한 센서기술을 시범 적용하였다.그러나 시범적 용 후 발생하는 문제점과 향후 확장하여 실용화 할 수 있는 기술 검토가 필요하였으며,2차 년도 연구에서는 기 도입된 관리기술에서 발생된 문제점을 개선할 수 있는 방안 마련과 더 불어 센서기술 개선 및 유비쿼터스 기술 운영 지침을 개발하여 현업부서에서 즉시 활용할 수 있도록 실용화를 도모하였다. -xl-

2.1차년도 연구에서는 댐축 수위를 이용하여 유입량 산정하는 문제점을 해결하기 위 하여 유비쿼터스 기술인 USN,CDMA 등의 센서 및 통신기술을 적용하여 안정적인 실시 간 수위모니터링이 가능하도록 호내 4개(죽도교,용평대교,갈두교,사근교)의 수위관측지 점을 확대하였다.그러나 댐유역의 정확한 측량 기준점 부재로 인하여 평수기 댐축의 수 위자료를 환산하여 수위계 영점을 설정함으로써 정확한 수위자료 취득에 어려움이 있었 다.따라서 본 연구에서는 우선적으로 수위계가 설치되어 있는 4개 지점 36km 구간에 대 하여 정밀 노선측량을 수행하여 수위관측의 신뢰성을 확보할 수 있었다.또한 관측된 수 위자료를 이용하여 1차원(HEC-RAS),2차원(SMS-RMA2)수치모형을 적용하여 호내 수면 프로파일 분석을 통한 댐 유입량을 산정하였다.HEC-RAS모형은 1차원 수리모의가 가능 한 모형으로서 저수지 상류로부터 하류까지의 수직적인 수면곡선 분포를 모의할 수 있는 반면 SMS-RMA2모형은 2차원 수리모의가 가능하여 저수지의 각 단면별 수면곡선 및 수 위,유속 분포의 모의가 가능하였다.본 연구에서는 SMS-RMA2모형을 이용하여 용담댐 저수지의 수면곡선을 추적하고 4개의 수위관측소(죽도교,용평대교,사근교,갈두교)가 설 치된 저수지 단면의 수위분포를 작성하고 각 수위관측소에서 관측된 실측값과 비교 검토 하여 2차원 수리모형의 적용성을 검토하였다.댐 저수지 정확한 수치모형 구축을 통하여 홍수 댐 유입량 산정의 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다 3.댐 방류수 추적 기술 개발을 위하여 1차년도 연구에서 USN 방류노드,인식노드,PDA 시스템을 구축하였으며,센서부자를 이용하여 홍수기 댐 방류시 충주댐하류 및 대청댐하류 에 대하여 하류도달시간을 계측하였다.또한 1차원 수치모형을 시범 적용하여 유하시간을 산정하였으나 매개변수 보정 및 지형자료 보완 등 추가적인 모형 개선이 필요하였다.이에 따라 2차년도 연구에서는 하천 전구간에서 센서부자가 유선에 따라 원활하게 흐를 수 있도 록 모형을 개선하였으며,센서부자를 이용하여 무인 자동화된 실시간 계측체계 구축을 위하 여 통신 및 관측 방법 등을 개선하여 계측에 필요한 자원을 최소화될 수 있도록 하였다.또 한,1차원 모형(HEC-RAS)분석의 한계를 개선하기 위하여 2차원 수치모형(FLUMEN)을 적 용하여 하천전구간의 유속분포와 흐름 방향성 등을 분석하였다.이러한 댐 방류수 하도 추 적 기술은 기존 홍수예경보 자료를 보완할 수 있는 유비쿼터스 기반 실측기술로 홍수예경 보의 신뢰성을 확보하고 홍수기 댐 운영의 효율성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 금년도 연구에서는 홍수사상 미발생으로 인하여 댐 방류가 발생하지 않아 실측이 이루어 지지 않았으나,향후 지속적인 시계열 실측자료의 확보와 하천 전구간에 대한 유수흐름 특성을 실측하여 정확한 댐 방류수 유하 특성 분석이 이루어 질 것으로 판단된다.이러한 -xli-

자동화된 실측기술은 금년 발생한 낙동강 페놀 유출사건에서와 같이 하류도달시간을 사 전예측하고 실측할 수 있는 분야에 적용이 가능하여 오염원 차단 및 긴급한 상황을 신속 하게 대처할 수 있어 수자원 전문기관으로써 위상을 제고할 수 있을 것으로 기대된다. 4.수자원시설의 체계적인 관리체계 구축을 위하여 1차년도 수자원관리용 RFID 테그 제작 및 수도시설 안전성 확보 기술 개발하여 수도시설의 점검관리를 수행하는 현장관리 자의 업무효율을 향상 시킬 수 있는 기반을 구축하였다.2차년도 연구에서는 기 도입된 RFID 테그와 USN 기술을 현장에 원활하게 활용하기 위하여 개선 방안을 검토하였으며, 검토결과 RFID의 경우 수도시설물 점검관리자가 직접 현장에 출동하여 상세한 점검정비 가 이루어 질 수 있도록 하기 위해 센서 인식거리를 기존 2~5m에서 0.3m내로 단축하였 으며,현장 점검정비 내용을 입력하고 조회하고 저장할 수 있도록 RFID 기반 모바일 시 스템을 시범 구축하였다.또한,기 개발된 시스템의 경우 국내외 통합모듈로 구성된 단말 기가 개발되지 않아 시설물 점검관리에 사용하는 RFID 리더기와 밸브실 안전성 확보를 위한 휴대용 모바일 단말기가 별도로 운영되어 사용자 운영환경에 불편함을 초래하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 수자원시설 점검관리와 밸브실 대기질 정 보를 동시에 조회하고 관리할 수 있는 RFID/USN 통합 리더기를 제작하여 적용함으로써 현장작업자의 관리업무의 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 5.최근 이상기후로 인하여 매년 하천제방 붕괴로 막대한 홍수피해가 발생하고 있으 며,하천제방 구조물의 안전성에 막대한 위험을 가중시키고 있다.본 연구에서는 제방 구 조물의 안전성을 상시 평가하고 관리할 수 있는 기술을 개발하여 공사 댐하류하천 정비 사업 및 하천관리청의 하천정비기본계획 사업에 적용하고자 한다.이를 위해,국내외 기 술동향 및 사례분석하고,변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 기술 적용 방안 제 시,센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 제시 등의 수행하였다.이를 통해 연구성 과 달성을 위한 내용을 구체화하고 홍수피해 경감을 위한 구조적 대책 수립과 현장적용 및 실용화를 달성하기 위한 전략수립이 가능하였으며,이를 기반으로 공사 하천관리 기술 의 기술역량을 강화하여 하천사업 영역 확장에 있어 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 6.차세대 수자원시설의 체계적인 관리기술을 제시하기 위하여 3D 모델링 기술을 이용 한 운영방법 모델링,u-IT 기술을 이용하여 수자원 및 수자원시설 관리를 위한 센서기술 을 개발하고,개발된 센서기술을 현장에 적용하여 실시간 취득된 센서 정보를 해석하고 분석하고 모니터링하여 관리업무의 과학적인 기반을 구축하였다.이를 위해 각 구축대상 -xli-

별 도입된 센서로부터 취득된 정보를 효율적으로 관리하고 운영할 뿐만 아니라,관리자가 의사결정 수립시 지원할 수 있는 관제시스템이 필요하며,이를 위해 당해 연도 연구에서 는 USN,RFID,CDMA,3D GIS 등 유비쿼터스 기반 기술을 융합하고 관리할 수 있는 관제시스템을 설계하고 시범 구축함으로써 향후 확대하기 위한 방안을 제시하였다.3D GIS를 이용한 수자원 및 수자원시설 관제시스템은 현장 적용시 가시적으로 시설물을 조회 하고 관리하게 됨으로써 업무 효율 향상에 기여하고,지속적인 관측 및 예측 기술이 가능하 여 긴급 상황시 신속한 대처가 가능하도록 하여 의사결정지원에 기여할 수 있을 것으로 사 료된다. 7.u-IT기술을 이용한 수자원관측기술,USN을 이용한 하천 및 하천관리기술 개발,USN 을 이용한 수도시설관리 방법 등에 대하여 현업에서 효율적이고 편리하게 활용할 수 있도 록 사용자 매뉴얼을 제작하여 운영방법에 대하여 교육하고,연구성과에 대한 특허,상품등 록,프로그램 등록,기술이전 등을 수행하여 연구성과 실용화 및 상용화될 수 있도록 추진 하였다. -xli-

8. Abstracts K-Waterhad established Ubiquitousstrategicplanforembodyingu-Kwater butin substance productionsand applicationsofa projectforinduction in waterresource filed did notapplied.soithasbeen needed toresearch tostudythetaskeficiency and the economicalefectivenessthrough inducting the ubiquitoustechnology.also curently,forwaterresourcemanagementthevarioussystemsareoperated butthe technology developmentand induction ofthesensornetworking and theanalysisof thesensordatainsuficient,so thehelpfulinformation forrealtimemanagementof water resource and equipments is not enough.besides, recently the ubiquitous technology is applied at al society fields, therefore the development of the technology which can monitorand analyze the quality and quantity ofthe water resourceandthestatusofwatermanagementequipmentsisneedmuchmore. Sothisstudypresentinteligentwaterand waterequipmentsmanagementmethods forusing IT such asrealtime monitoring,the waterresource managementpartof knowledgeand so on.through this,atask fortheinduction wasselected from the trend oftheinsideand outsideofthecountryand thedemand ofend userand real time water monitoring system was developed from dam waterlevelmeasurement method and floodwater survey method using the ubiquitous technology. Also, RFID/USN technology wasdeveloped forsecuring thewaterequipmentmanagement efectivenessand theworkersafety and themethodsforadvanced operating ofthe waterresourcemanagementbodyofknowledgewaspresented -xliv-

목 차 요 약 문(1차년도) ⅰ 요 약 문(2차년도) ⅹⅴ 목 차 44 표 목 차 47 그 림 목 차 53 제 1장 서론 1 1.1연구배경 1 1.2연구목적 2 1.3주요 연구내용 2 1.4유비쿼터스 구축 대상 4 1.5연구 추진 체계 5 제 2장 국내외 기술동향 및 연구 사례 분석 6 2.1국내 외 USN을 이용한 시설물 관리 구축사례 6 2.2유비쿼터스 기술 이용 상 하수도 연구 사례 29 제 3장 u-it 기술을 이용한 수자원관측 방법 개발 34 3.1홍수기 댐 유입량 산정 개선을 위한 수위관측 기술 적용 34 3.1.1현황 및 적용 방향 34 3.1.2수위관측 개선을 위한 수준측량 38 3.1.3u-IT기술을 이용한 댐 유역 경계표석관리 방법 55 3.1.4홍수파 분석을 위한 통신망 및 관측시설 개선 보완 62 3.1.5댐저수지 수위예측 모형 적용 72 3.1.6대상 저수지 및 모형의 입력자료 구축 81 3.1.7저수지 내의 수면곡선 추적 및 고찰 87 -xlv-

3.1.82차원 수면곡선 추적을 위한 SMS-RMA2모형 적용 98 3.2홍수 도달시간 계측을 위한 센서기술 개발 109 3.2.1현황 및 적용 방향 109 3.2.2홍수파 자동계측을 위한 센서기술 개선 112 3.2.3센서부자 모형개선 117 3.2.4댐 방류수의 유하시간 산정 120 제 4장 RFID/USN을 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 개선 178 4.1RFID를 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 개선 178 4.1.1현황 및 적용 방향 178 4.1.2수자원시설물 고유ID 부여 방법 183 4.1.3수도시설적용을 위한 RFID Tag개선 및 이전 설치 186 4.1.4RFID 점검관리용 시스템 개발 190 4.2USN을 이용한 수도시설 안전성 확보기술 개선 195 4.2.1현행업무 및 주요 문제점 195 4.2.2u-IT 기술 적용 방향 198 4.2.3공기질 단말기 현황 조사 200 4.2.4점검관리방법 적용(이동식 점검관리 시스템) 203 제 5장 센서기술을 이용한 하천제방 안전관리 방법 개발 205 5.1개요 205 5.1.1배경 및 필요성 205 5.1.2추진 목적 및 내용 206 5.2기술동향 및 관련 기준 분석 207 5.2.1국내외 기술개발 현황 207 5.2.2하천제방 관련 기준 및 기술 동향 209 5.2.3기준 안전율 212 5.3제방붕괴 피해사례 및 유형분류 216 5.3.1제방피해 현황 216 -xlvi-

5.3.2제방 붕괴 특성 및 피해사례 217 5.3.3제방 붕괴 유형 분류 218 5.4제방 안전성 평가 방법 219 5.4.1제방설계를 위한 안전성 평가 방법 219 5.4.2하천제방 안전진단 기법 및 계측 기기 224 5.4.3실시간 모니터링 방법 226 5.5센서기술 적용 방안 제시 227 5.5.1적용범위 및 시스템 구성도 227 5.5.2센서기술 적용 방안 230 제 6장 u-gis기반의 관제시스템 시범 구축 243 6.1배경 및 필요성 243 6.2기술동향 및 적용기술 분석 244 6.2.1u-GIS기반 관제시스템 동향 244 6.2.2Web2.0및 Mashup기술 252 6.2.33D GIS적용 기술 분석 254 6.33D 수자원시설물 모델링 261 6.3.13D 모델링 기법 개요 261 6.3.2수자원시설물 3D 모델링 263 6.4u-GIS시스템 설계 및 구현 269 6.4.1u-GIS개념 및 시스템 설계 방법 269 6.4.1DB 설계 및 구축 274 6.4.2시스템 기능 설계 276 6.4.3시스템 기능 구현 356 6.5향후 개선 방향 375 제 7장 맺음말 376 참 고 문 헌 380 -xlvi-

표 목 차 <표 1.1> 주요 연구내용 3 <표 2.1> 센서 활용분야 20 <표 3.1> 수위관측지점 수준측량 현황 39 <표 3.2> 실측 수위자료 및 경계표석을 이용한 검증 결과 40 <표 3.3> 관측소별 영점 결과 40 <표 3.4> 용담댐~갈두교 측량 현황 41 <표 3.5> 갈두교~용담댐 측량 현황 45 <표 3.6> 용평대교~죽도교 측량 현황 49 <표 3.7> 죽도교~용평대교 측량 현황 51 <표 3.8> 수준측량 검측 결과(1) 53 <표 3.9> 수준측량 검측 결과(2) 53 <표 3.10> 수준측량 검측 결과(3) 53 <표 3.11> 수준측량 검측 결과(4) 54 <표 3.12> u-it 적용 경계표석 설치시 고려 사항 59 <표 3.13> 태양전지 개요 64 <표 3.14> 배터리 개요 65 <표 3.14> USN GatewayH/W 구성 내용 68 <표 3.15> USN GatewayS/W 구성 내용 69 <표 3.16> 부정류 모의를 위한 흐름경계조건 85 <표 3.17> 천천,동향수위국 지점의 수위-유량곡선식 85 <표 3.18> 경계조건 생성에 이용된 지류 유역면적비 85 <표 3.19> 기존 지관부자 보정계수 118 <표 3.20>센서부자와 지관부자의 실험결과 118 <표 3.21> 한강 유역 특성인자 (건설교통부,2006) 134 <표 3.22> 2차원 지형 격자 생성 결과 141 <표 3.23> 연구 대상 구간 주요 지점의 누가거리 (km) 141 -xlv i-

<표 3.24> 부등류 모의를 위한 흐름 경계조건 142 <표 3.25> 측방유입량 산정을 위한 수위국지점의 수위-유량곡선식 143 <표 3.26> 측방유입량의 본류 합류시간 산정 143 <표 3.27> 자연하천에서의 조도계수 (한국수자원학회,2005) 146 <표 3.28> 남한강 수계의 부등류 모의 결과 149 <표 3.29> 남한강 수계의 부정류 모의 결과 150 <표 3.30> 남한강 유하시간 실측 및 모의 비교 161 <표 3.31> 상관계수의 해석 163 <표 3.32>대상 구간 상관관계 분석에 이용된 방류량별 수심 및 유하시간 자료 165 <표 3.33> 대상 구간 수위관측소별 수심 및 유하시간 상관계수 169 <표 3.34>한강 수계 상관관계 분석에 이용된 방류량별 수심 및 유하시간 자료 172 <표 3.35> 한강 수계 년도별 수심 및 유하시간 상관계수 176 <표 4.1> 수자원시설물의 지형지물 184 <표 4.2> wrfid 구분 185 <표 4.4>RFID 테그 비교 분석 188 <표 4.5> 밸브실 사망사고 개요 196 <표 4.6> 세부 추진 방안 197 <표 5.1> 연차별 연구 내용 206 <표 5.2> 국내외 설계기준 검토 내용 209 <표 5.3> 제방 붕외 사례 211 <표 5.4> 국내 활동에 대한 기준안전율 212 <표 5.5> 일본 활동에 대한 기준안전율 212 <표 5.6> 활동에 대한 안전율 계산 결과-예 213 <표 5.7> 파이핑 기준안전율 213 <표 5.8> 일본의 파이핑에 대한 기준안전율 규정 214 <표 5.9> 파이핑 적용성 검토-예 214 <표 5.10> 침식에 대한 안전성 평가기법 적용 지점 215 <표 5.11> 1980년 이후 홍수 발생 하천 및 피해액(2003년 물가 기준) 216 <표 5.12> 제방 붕괴 유형 분류 218 -xlix-

<표 5.13> 우리나라,일본 및 미국의 제방단면 형상 규정 비교 222 <표 5.14> 한국,일본,미국의 안전성 평가법의 기준치 비교 223 <표 5.15> 제방 사면 안전성 검토를 위한 계측기기 224 <표 5.16> 모니터링 항목 226 <표 5.17> 제방안전관리용 계측 센서 227 <표 5.18> 적용기술 비교 분석 결과 237 <표 5.19> 제품별 이미지 및 단면도 240 <표 6.1> 해외 u-city추진 현황 244 <표 6.2> 개발형태별 u-city대상 분류 248 <표 6.3> 지역별 u-city추진 현황 249 <표 6.4> u-city도시통합운영센터 추진 현황 250 <표 6.5> 지자체별 도시정보시스템 구축 현황 251 <표 6.6>3D GISS/W 특징 비교 255 <표 6.7>3D GISS/W 사양 비교 256 <표 6.8> 3DViz주요 기능 259 <표 6.9> 하천정보(RIMGIS& 우리가람길라잡이)레이어 274 <표 6.10> 기본 지형도 레이어 275 <표 6.11> 사용자 권한의 정의 278 <표 6.12> 모니터링 Total 279 <표 6.13> 경고처리 280 <표 6.14> 지점위치 변경 281 <표 6.15> 지점 모니터링 282 <표 6.16> 센서 세부 정보 283 <표 6.17> 화면 설정 변경 284 <표 6.18> 노드 위치 저장 285 <표 6.19> 배경 이미지 변경 285 <표 6.20> 배경이미지 업로드 286 <표 6.21> 통계데이터 조회 287 <표 6.22> 통계 데이터 엑셀출력 288 -l-

<표 6.23> 노드변경현황 289 <표 6.24> 노드변경 입력 290 <표 6.25> 노드 변경수정 290 <표 6.26> 노드 변경삭제 291 <표 6.27> 기본 환경 저장 292 <표 6.28> 그룹명 수정 293 <표 6.29> 지점추가 294 <표 6.30> 지점명 수정 294 <표 6.31> 지점삭제 295 <표 6.32> 노드설정 저장 295 <표 6.33> 사용자 삭제 296 <표 6.34> 사용자 정보관리 296 <표 6.35> 사용자 정보 수정 297 <표 6.36> 회원가입 298 <표 6.37> 비밀번호 찾기 298 <표 6.38> ID 중복체크 299 <표 6.39> ID 찾기 299 <표 6.40> 로그인 300 <표 6.41> 테이블 목록 301 <표 6.42> 기본설정 테이블 302 <표 6.43> 그룹정보 테이블 303 <표 6.44> 그래프 데이터취합 테이블 305 <표 6.45> 사용자 정보 테이블 307 <표 6.46> 최신센서 정보테이블 307 <표 6.47> 미들웨어 환경설정 테이블 312 <표 6.48> 센서정보 테이블 315 <표 6.49> 노드정보 테이블 317 <표 6.50> 모니터링 Total 319 <표 6.51> 경고처리 320 -li-

<표 6.52> 지점위치 변경 321 <표 6.53> 지점 모니터링 322 <표 6.54> 센서 세부 정보 323 <표 6.55> 화면 설정 변경 324 <표 6.56> 노드 위치 저장 324 <표 6.57> 배경 이미지 변경 325 <표 6.58> 배경이미지 업로드 325 <표 6.59> 통계데이터 조회 326 <표 6.60> 통계 데이터 엑셀출력 327 <표 6.61> 노드변경현황 328 <표 6.62> 노드변경 입력 328 <표 6.63> 노드 변경수정 329 <표 6.64> 노드 변경삭제 329 <표 6.65> 기본 환경 저장 330 <표 6.66> 그룹명 수정 331 <표 6.67> 지점추가 332 <표 6.68> 지점명 수정 332 <표 6.69> 지점삭제 333 <표 6.70> 노드설정 저장 333 <표 6.71> 사용자 삭제 334 <표 6.72> 사용자 정보관리 334 <표 6.73> 사용자 정보 수정 335 <표 6.74> 회원가입 336 <표 6.75> 비밀번호 찾기 336 <표 6.76> ID 중복체크 337 <표 6.77> ID 찾기 337 <표 6.78> 로그인 338 <표 6.79> 테이블 목록 339 <표 6.80> 기본설정 테이블 340 -li-

<표 6.81> 그룹정보 테이블 341 <표 6.82> 그래프 데이터취합 테이블 343 <표 6.83> 사용자 정보 테이블 344 <표 6.84> 최신센서 정보테이블 344 <표 6.85> 미들웨어 환경설정 테이블 349 <표 6.86> 센서정보 테이블 352 <표 6.87> 노드정보 테이블 354 <표 6.88> 로그인 기능구현 356 <표 6.89> 회원가입 기능구현 357 <표 6.90> 아이디 찾기 기능구현 358 <표 6.91> 비밀번호찾기 기능구현 359 <표 6.92> 맨홀 실시간 모니터링 기능구현 360 <표 6.93> 수위/수온 모니터링 기능구현 361 <표 6.94> 통계 및 현황 기능구현 362 <표 6.95> 기본환경설정 기능구현 363 <표 6.96> 노드관리 기능구현 364 <표 6.97> 사용자관리 기능구현 365 <표 6.98> 기본화면 기능구현 366 <표 6.99> 사용자 정보변경 기능구현 367 -li-

그 림 목 차 <그림 1.1> u-kwater유비쿼터스 구축 대상 4 <그림 2.1> 국내의 USN 응용서비스 전망 6 <그림 2.2> 2007년 정보통신부 USN 시범 사업 7 <그림 2.3> 2006USN 현장실험 8 <그림 2.4> 지하수 모니터링 시스템 구성도 9 <그림 2.5> 시스템 구축 개념도 10 <그림 2.6> 기존 업무와 USN 시스템 비교 10 <그림 2.7> 하천생태복원 모니터링 시스템 구성도 11 <그림 2.8> 해양안전관리 시스템 구성도 12 <그림 2.9> 울릉도 하천범람 조기예보시스템 구성도 13 <그림 2.10> 독도 접안시설 지원 시스템 구성도 14 <그림 2.11> ALL-IP기반 USN 관측 시스템 15 <그림 2.12> 콘크리트구조물 양생이력 모니터링 시스템 15 <그림 2.13> 불국사 문화재 관리시스템 구성도 16 <그림 2.14> 현장실험 설치장비 16 <그림 2.15> u-port시스템 구성도 17 <그림 2.16> 고속도로 시설물 관리 시스템 개념도 18 <그림 2.17> 지상시설물 USN 적용예시 19 <그림 2.18> 지하시설물 USN 적용예시 19 <그림 2.19> 센서 활용분야 20 <그림 2.20> 상수도 누설관리 21 <그림 2.21> 전력선 관리 21 <그림 2.22> 도시가스 관리 22 <그림 2.23> 댐,강하천 수위관리 22 <그림 2.24> 하수처리장,지하수 관리 23 <그림 2.25> 소화조 제어 시스템 23 -liv-

<그림 2.26> Geo-fencing서비스의 구동예제 24 <그림 2.27> WirelessPlantMonitoringSystem 구성도 26 <그림 2.28> 모트(Motes)센서와 설치모습 27 <그림 3.1> u-it 적용 수위관측 및 유입량계산 방법 개선 방안 36 <그림 3.2> 저수지 유입량 계산방법 개선을 위한 적용센서 및 기술 37 <그림 3.3> 저수지 유입량 산정 개선을 위한 세부 추진방안 37 <그림 3.4> 대한지적공사에서 개발한 지적전자기준점 57 <그림 3.5> RFID가 설치된 부산광역시 도시기준점 57 <그림 3.6> 일본 고베시에 설치된 인텔리전트기준점 58 <그림 3.7> RFID를 이용한 경계표석관리시스템 구성도 60 <그림 3.8> 수위관측소 설치 현황 62 <그림 3.9> 개선 전 후 각 모듈 비교 63 <그림 3.10> 작업과정 63 <그림 3.11> HS-55W 태양전지 64 <그림 3.12> HI-CA45산업용 배터리 65 <그림 3.13> 모니터링 화면 66 <그림 3.14> 수위관측 시스템 구성도 67 <그림 3.15> USN GatewayPartBlockdiagram 70 <그림 3.16> USN NodeManager구성도 71 <그림 3.17> 흐름의 분기 및 합류 77 <그림 3.18> 대상 저수지 수위관측소 현황 (용담댐 유역) 82 <그림 3.21> 상류단 및 측방 유량 경계조건 86 <그림 3.22> 하류단 수위 경계조건 86 <그림 3.27> 용담댐 수위-저수량 곡선식 94 <그림 3.28> 홍수기간 유입량 차이 (기존 측량성과 적용) 95 <그림 3.29> 홍수기간 유입량 차이 (금회 측량성과 적용) 96 <그림 3.30> 홍수기간 유입량 차이 비교 97 <그림 3.31> 2차원 수리모의를 위한 유한요소망 구축 (용담댐 저수지) 100 <그림 3.32> 흐름관련 매개변수 개념도 101 -lv-

<그림 3.33> 홍수기 2차원 수리모의 결과 103 <그림 3.34> 평상시 2차원 수리모의 결과 104 <그림 3.35> 죽도교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 105 <그림 3.36> 용평대교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 106 <그림 3.37> 갈두교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 107 <그림 3.38> 사근교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 108 <그림 3.39> 홍수 도달시간 계측 방법 개선 방안 110 <그림 3.40> 홍수파 추적을 위한 센서 적용 기술 111 <그림 3.41> 홍수파 추적 세부 추진방안 111 <그림 3.42> 도달시간 계측용 모바일 시스템 구성 112 <그림 3.43> 모바일 계측시스템 구성 113 <그림 3.44> 모바일 계측시스템 연결도 114 <그림 3.45> 모바일 계측시스템을 방수팩에 넣은 모습 114 <그림 3.46> PDA 도달시간 계측 화면 116 <그림 3.47> 센서부자 모형 개선 내용 117 <그림 3.48> 테스트 실험 전경 119 <그림 3.49> 에너지 방정식의 도식화 122 <그림 3.50> 하도단면의 모식도 123 <그림 3.51> FLUMEN 모형의 좌표계 및 변수 126 <그림 3.52> 삼각 격자망 (TriangularMesh) 129 <그림 3.53> 한강 유역도 (건설교통부,2006) 135 <그림 3.54> 남한강 수계 연구 대상 구간 (충주댐~이포대교) 136 <그림 3.55> 남한강 수계의 1차원 지형자료 구축 138 <그림 3.56> 한남한강 수계의 2차원 지형자료 구축 140 <그림 3.57> 상류단 유량 경계조건 143 <그림 3.58> 측방유입 유량 경계조건 144 <그림 3.59> 하류단 수위 경계조건 144 <그림 3.60> 남한강 수계의 흐름특성 분석 148 <그림 3.61> 댐 방류수 유하시간 (충원교,0.2h) 151 -lvi-

<그림 3.62> 댐 방류수 유하시간 (수행교,1.0h) 152 <그림 3.63> 댐 방류수 유하시간 (달천 합류부,3.0h) 153 <그림 3.64> 댐 방류수 유하시간 (충주조정지댐,5.1h) 154 <그림 3.65> 댐 방류수 유하시간 (목계교,6.5h) 155 <그림 3.66> 댐 방류수 유하시간 (남한강교,10.9h) 156 <그림 3.67> 댐 방류수 유하시간 (섬강 합류부,11.1h) 157 <그림 3.68> 댐 방류수 유하시간 (청미천 합류부,11.6h) 158 <그림 3.69> 댐 방류수 유하시간 (이호대교,13.3h) 159 <그림 3.70> 댐 방류수 유하시간 (여주대교,14.2h) 160 <그림 3.71> 남한강 유하시간 실측 및 모의 누적시간 비교 162 <그림 4.1> 수자원시설 점검 업무 흐름도 179 <그림 4.2>RFID 적용을 통한 문제점 개선 방안 180 <그림 4.3> 밸브실 안전관리용 적용 센서 및 기술 181 <그림 4.4> RFID 적용 세부 추진 방안 182 <그림 4.5>RFID 기반 점검관리 시스템 구성도 182 <그림 4.6> 대표적인 RFID의 구성 186 <그림 4.7>RFID 태그와 리더간 에너지와 데이터전송 187 <그림 4.8> USN/RFID 통합모듈 블럭도 191 <그림 4.9> USN/RFID 통합모듈 제작 도면 192 <그림 4.10> USN/RFID 통합모듈 193 <그림 4.11> RFID 기반 시설물관리 업무프로세스 194 <그림 4.12> 현행 업무 흐름도 195 <그림 4.13> u-it 적용 밸브실 관리체계 개선 방안 198 <그림 4.14> 밸브실 안전관리용 적용 센서 및 기술 199 <그림 4.15> 밸브실 안전관리 세부 추진방안 199 <그림 4.16> 대기질 측정센서 200 <그림 4.17> PDA 단말기 202 <그림 4.18> 맨홀내 USN 유해환경 모니터링(GATEWAY연결) 203 <그림 4.19> 맨홀내 USN유해환경 모니터링(PDA 사용) 204 -lvi-

<그림 5.1> 사면안전관리 동향 207 <그림 5.2> 제방단면의 구조와 명칭 220 <그림 5.3> 강우와 하천수의 침투에 의한 하천제방 피해의 발생과정 220 <그림 5.4> 현장설치 구성도 228 <그림 5.5> 현장설치 단면도 228 <그림 5.6> 시스템 구성도 229 <그림 5.7> 가속도원리 이용 직선운동량 검출 231 <그림 5.8> 3축 가속도 벡터센서 232 <그림 5.9> Frequencyoutputcapacitancedetectioncircuit 233 <그림 5.10> 각속도원리 이용 회전운동량 검출 234 <그림 5.11> 변위측정 센서 분류 235 <그림 5.12> 6자유도 센서 구성 236 <그림 5.13> 다중센서 복합처리보드와 제어기 238 <그림 5.14> 간극수압계 단면도 239 <그림 5.15> 지하수위계 단면도 241 <그림 5.16>제방 설치 배치 단면도 242 <그림 5.17>배수통문 설치 배치 단면도 242 <그림 6.1> INTELCITY 통합플랫폼(IOSCP) 246 <그림 6.2> 미국 그린스브로시의 도시정보 통합 연계시스템 247 <그림 6.3> 공간정보를 이용한 시스템 기술동향 252 <그림 6.4> 공간정보기술 개발 추세 253 <그림 6.5> 개방 API를 이용한 Mashup 기술 253 <그림 6.6> 적용 S/W(3DViz)개요 257 <그림 6.7> 3DViz주요 기능 260 <그림 6.8> 3D모델링(댐) 263 <그림 6.9> 3D모델링(조정지댐) 264 <그림 6.10> 3D모델링(수위관측소) 264 <그림 6.11> 3D모델링(배수통문) 265 <그림 6.12> 3D모델링(하천제방) 265 -lvi-

<그림 6.13> 3D모델링(화물선) 266 <그림 6.14> 3D모델링(교량) 266 <그림 6.15> 3D모델링(유람선) 267 <그림 6.16> 3D모델링(밸브실) 267 <그림 6.17> 3D모델링(수도관로) 268 <그림 6.18> 기존 GIS처리 형태 269 <그림 6.19> 유비쿼터스 GIS처리형태 270 <그림 6.20> 유비퀴터스 GIS서버 구조 270 <그림 6.21> 유비퀴터스 GIS서비스 구조 271 <그림 6.22> 유비퀴터스 GIS사용자 시스템 구조 272 <그림 6.23> 수자원 통합관제시스템 개념도 276 <그림 6.24> 시스템 구조 설계 277 -lix-

제 1장 서론 1.1연구배경 정보화의 발달과 함께 최근 유비쿼터스 패러다임이 등장함에 따라 공공부문의 정보화 환경도 변화하여야 한다는 논의가 활발히 진행되고 있으며,공공부문의 경쟁력을 지속적 으로 제고하고 높아지는 서비스 요구수준을 충족시키기 위해서는 새로운 기술의 적극적 인 도입이 필수적이다.이러한 추세에 발맞춰 정부에서는 유비쿼터스를 국가 발전의 미래 IT 전략으로 받아들이면서 u-korea 기본계획( 06) 을 수립하였으며,이 전략에서는 유비 쿼터스 IT가 정부,국가 기반,산업,사회시스템,복지 등 사회 각 분야에 적용하여 선진 한국 구현에 기여하기 위한 방안을 제시하였다.정부 부문에서는 행정 수요에 대한 실시 간 대응 강화 및 공공기관과 국민 간 상시 접속성 강화를 통한 수요자 현장 중심의 행정 서비스 실현이 가능한 기술도입과 국가 기반 부문에서는 상황 인지를 통해 사회 기반 시 설의 상태 파악과 자율 적 판단을 통한 상황 대처가 가능한 기술 개발 계획을 제시하였 다.산업 부문에서는 유비쿼터스 IT를 기반으로 다양한 산업분야 간 융복합 촉진을 통한 시너지 효과 창출하고,사회시스템 부문에서는 실시간 정보 수집 및 과학적 분석에 의한 예측 기능 등을 통한 사전 예방적 정책을 실현하여 사회 안전관리 기능을 강화할 수 있 는 기술을 제시하였다.이러한 정책 수립 과정 속에서 새로운 기술의 적용에 있어 기술발 전에 뒤처지거나 너무 빠른 예측으로 실패하지 않도록 기술발전과 공공부문 정보화 정책 의 조화는 매우 중요하므로 중장기적으로 효율적인 공공정보화 추진을 위해 미래의 기술 및 서비스 도입 현황을 진달하고 평가할 수 있는 분야별 시범연구가 반드시 필요하다. 이에 따라,공사에서는 수자원의 효율적 관리와 관리기술의 선진화를 구현하기 위하여 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 을 수립하였으며,그 일환으로 07 년 시범 연구계획을 수립하여 실질적인 수자원분야 도입을 통한 공사업무의 효율성 및 경제적 효과 등을 검토할 수 있는 연구를 진행하였다.시범 연구 수행을 통해 현재 공사 에는 수자원관리를 위하여 운영되고 있는 센서 및 통신,그리고 센서정보의 해석에 관한 분석 방법을 도출하고,실시간 수자원 및 수자원시설물 관리를 위한 센서기술의 정의와 구체적인 설계가 필요하였다.또한,RFID,USN,BcN,GIS,LBS,융복합 기술 등 유비쿼 터스 IT 핵심 기술을 접목하여 수계단위의 수자원 및 수도 관련 수문 및 시설물 정보 등 에 관한 정보는 물론 시설물의 안전과 기능적 정상유무 등을 파악할 수 있는 차세대 수 자원 관리기술 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. -1-

1.2연구목적 본 연구의 목적은 유비쿼터스 기반 하천 및 수도정보의 실시간 상황모니터링,수자원 시설물관리체계 구축 등 u-it 기술을 이용한 시범적용을 통하여 수자원분야에 확대 적용 함에 있어 효율적인 적용이 가능하도록 하여 지능화된 수자원 및 수자원시설관리 방법을 제시하는 것이다.이를 위해 1차년도에는 국내외 연구동향 및 현업사용자 요구사항 분석 을 통하여 공사 우선 도입을 위한 과업을 선정하고,유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수 지 수위관측 방법 및 댐 방류수 추척을 위한 센서기술을 개발하였다.또한,수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적용 기술을 개발하 였다.2차년도에는 전차년도 연구 개발된 센서 기술을 근간으로 실질적인 현장 적용을 통 한 운영상 문제점 개선 및 실용화를 위한 체계적인 구축 방안 모색하고자 하며,수자원시 설의 관리체계의 선진화된 운영기틀 마련하여 이를 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 1.3주요 연구내용 본 연구는 공사 수자원 및 수자원시설 관리체계의 효율성 확보를 위하여 유비쿼터스 기반 기술의 시범적용을 통한 업무 적용 및 확장성을 검증하고,RFID,USN,GIS,BcN 등의 기술을 수자원분야에 시범 적용하여 취득된 정보를 효율적으로 활용하기 위한 관리 기법 및 운영방법을 제시하고자 하였다.1차년도 주요 연구내용은 연구사례 분석 및 현업 부서 수요조사를 통한 시범적용 대상지역 선정하고,u-IT 적용 범위,방법,기술 선정, u-it기술 수자원분야 적용방법 제시,현장설치 및 시스템 시범운영을 통한 시스템 적용성 검증,수자원관리를 위한 중장기 운영계획 및 시스템 확대 방안 수립이다. 2차년도 주요 연구내용은 u-it를 이용한 수자원 관측방법 개선,RFID/USN을 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 확산,센서기술을 이용한 하천제방 안전기술 설계,업무지 원 및 관제시스템 시범 구축 등 1차년도 연구 과제를 기반으로 현장적용상 문제점을 도 출하고 개선함으로써 확장 및 실용화 방안 제시를 포함한다. -2-

<표 1.1> 주요 연구내용 구 분 연 구 내 용 1차년도 ( 07년) 2차년도 ( 08년) 3차년도 ( 09년) 하천 및 수도시설 시범적용 대상지역 선정 u-it 적용 범위,방법,기술 선정 현장설치 및 시스템 시범운영 수자원관리를 위한 중장기 마스터플랜 수립 시스템 확대 및 개선 방안 수립 RFID/USN 이용한 수자원시설 점검 및 관리 기술 확산 (20%) -취약 수자원시설 조사 분석(수도,댐,하천시설 등) -u-it 적용을 통한 개선 및 관리방법 도출 -3D 가시화 도구를 이용한 차세대 관리방법 모델링 u-it를 이용한 수자원 관측 방법 개발 (30%) -댐저수지 수위 및 홍수파 추적 기술 개발 확산 -수치모형 구축 및 현업활용 방안 제시(매뉴얼 및 운영방법) -USN,CDMA 등을 이용한 계측 및 전송방법 개선 하천제방 안전관리 기술 시범적용 (30%) -국내외 기술동향 분석 및 취약구간 선정 -변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 개발 -센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 정리 업무지원 및 관제시스템 시범 구축 (20%) -모바일시스템(PDA)및 RFID 등 이용한 점검관리기능 개발 -모니터링 정보 통합 관리 가능한 3D GIS기반 관제시스템 시범구축 -모바일 및 관제시스템 운영 매뉴얼 개발 광대역통신망(BcN)을 이용한 수자원정보 취득 기술 개발 u-it센서 설치 및 시스템 확대 영상기반의 수자원모니터링 방안 수립 u-gis기반 관제시스템 설계 및 구축 -3-

1.4유비쿼터스 구축 대상 본 연구에서는 크게 수자원 및 수도분야에 u-it 기술 적용을 통한 차세대 수자원관리 기술 개발을 목표로 하고 있으며,시범적용을 통하여 공사 적용을 위한 방법론을 제시하 는 것이다.시범 적용 대상은 수자원분야는 댐 저수지 유입량 산정개선을 위한 수위관측 방법 개발,홍수기 댐 방류수 추적 기술 개발,센서기술을 이용한 하천제방 안전성 평가 기술 개발이며,수도분야는 RFID를 이용한 시설물 유지관리 기술개발,USN을 이용한 수 도시설 안전성 확보 기술 개발을 대상으로 한다. 시범연구를 통해 개발된 기술을 이용하여 공사 수자원분야,수도분야,단지사업분야,관 리분야 등에 접목할 수 있는 기술지침을 제작하고,이를 통해 공사 전분야에 확대해 나감 으로써 차세대 수자원관리 기술 선진화에 기여하고자 한다. <그림 1.1>u-Kwater유비쿼터스 구축 대상 -4-

1.5연구 추진 체계 연구 추진은 차세대 수자원시설관리 방법개발,u-IT 이용한 수자원관측 방법 개발,업 무지원 및 관제시스템 시범 구축의 3개 영역으로 구분하여 분야별 현업부서와 공동으로 추진하고,현장에 필요한 센서 기술 적용을 위하여 현장업무 담당자와 총괄 기획을 담당 하는 담당부서 직원을 겸직연구원으로 연구진을 구성하여 연구성과를 극대화할 수 있도 록 하였으며,실용화 및 현장적용을 통한 확대가 원활히 이루어 질 수 있도록 하였다. 주관기관 수자원연구원 차세대 수자원시설관리 방법 개발 취약수자원시설 조사분석 u-it 적용 개선 및 관리 방법 도출 3D 가시화 도구를 이용한 차세대 관리방법 모델링 하천제방 안전성 확보 기 술 개발 연구원 댐유역관리처 물관리 센터 수도관리처 u-it 이용한 수자원관측 방법 개발 수위, 유량측정 방법 등 개발 및 확산 센서부자를 이용한 댐방 류수 도달시간 계측 방법 개발 USN,CDMA 등을 이용한 계측 및 전송방법 개선 연구원 조사처 물관리센터 <그림 1.2> 업무지원 및 관제시스템 시범 구축 모바일시스템 및 RFID 등 이용한 점검관리기능 개발 모니터링 및 점검정보 통합 관제시스템 시범구축 시스템 운영 업무매뉴얼 개발 연구원 수도관리처 조사 기획처 정보관리실 -5-

제 2장 국내외 기술동향 및 연구 사례 분석 본 장에서는 1차년도 조사 분석된 국내외 연구동향 및 정부정책 방향,공사 유비쿼터스 전략계획 등의 내용에 보완적으로 유비쿼터스 기반시설물 관리 및 상하수도 관리 사례를 추가적으로 상세 조사하여 연구개발에 적용하였다.또한 각 장별 주요한 연구동향에 대해서 는 각 장별 별도 수록하여 연구개발에 적용될 수 있도록 사례분석을 정밀하게 수행하였다. 2.1국내 외 USN을 이용한 시설물 관리 구축사례 2.1.1국내사례 정보통신부는 2005년도부터 USN 기술을 통해 향후 USN 기반의 다양한 유비쿼터스 서 비스의 활성화를 위해서,관련 기술의 현장 적용 및 실용성에 기반을 둔 다양한 사업을 추 진하고 있다.특히,USN 기반의 다양한 유비쿼터스 서비스 모델을 발굴,추진함으로써 기업 들의 제품 개발 착수를 촉진하여 세계 수준의 기술력 및 생산능력을 확보할 수 있는 계기 를 마련하는 것에 중점을 두고 있다. <그림 2.1> 국내의 USN 응용서비스 전망 -6-

현재 USN을 기반으로 하여 2005년 현장시험 과제 추진을 통해 u-해양,u-건설,u-농촌, u-병원 등 USN 응용 서비스 모델을 발굴하였으며,이에 대한 기술적,사업적,경제적 타당 성 검증을 수행하고 있고,USN 시범 서비스를 위해서 정부에서는 RFID 확산 82억 원, USN 시범 사업에 30억 원을 투자하여,향후 RFID/USN 인프라 구축 후 본격 확산이 가능 한 과제를 선정하여 집중 추진 하고자 한다.완성된 성공 모델을 창출할 수 있는 사업과 추 진의지가 강한 기관을 우선 선정하여 해당 부처 및 관련 전문가 등으로 구성된 사업 추진 화를 통해 사업을 지원할 예정이고,2007년부터는 USN 서비스 사용화 촉진을 위해 21개의 지원 대상 과제 중 USN 시장창출과 대 국민 파급효과가 큰 USN 유망분야 7개의 과제에 대한 시범 서비스를 진행 중에 있다.(그림 2.2~2.3) <그림 2.2>2007년 정보통신부 USN 시범 사업 -7-

<그림 2.3> 2006USN 현장실험 향후 RFID/USN 산업 활성화 및 민간의 RFID/USN의 본격 도입을 촉진하기 위해 RFID/USN 확산에 초점에 중점을 두어 추진할 예정이다. 가.환경 분야 1)u-GEMS:USN기반 지하수 모니터링 시스템 u-gems는 제주도 상수원인 지하수의 취수량,수질,기상 환경 등의 수자원 관련 정보를 실시간 모니터링하고 취수량을 제어하는 시스템으로 2007년 5월부터 11월까지 약 7개월 동 안 총사업비 58억 원의 예산으로 제주시와 대우정보시스템 컨소시엄이 사업을 수행 하였다. 제주도의 주 취수원인 4개소 (광평리,수망리,하례리,성읍리)에 USN을 활용하여 저장 -8-

탱크 내 먹는 물 수온,PH,전기전도도 탁도,잔류엽소 등 수질정보를 실시간으로 모니터링 하고 취수량을 제어한다.도입된 USN 수질관리 시스템으로 취수장 및 먹는 물의 수질 관리 효율성 증대 및 안전한 물 공급을 위한 시스템의 기반을 마련함으로써,재난으로 인한 비용 의 약 50%를 절감 및 관리 경비의 약 5%를 감소 가능하다. <그림 2.4> 지하수 모니터링 시스템 구성도 2)소양강 상류 하천 수질관리를 위한 정보수집 시스템 소양강 상류 하천 수질관리를 위한 정보수집 시스템은 수질 오염을 실시간으로 확인하기 위해 USN을 이용한 실시간 수질정보를 바탕으로 식수원 관리 기초자료로 활용 하고자 하 는 목적으로 구축하여,기존 시스템에서는 상황 원인 분석의 어려움과,현장 수집의 어려움 등 수질정보를 분석하기 위한 기초자료활용의 한계점이 있다.이를 극복하기 위해 USN서비 스를 도입하여,실시간으로 하천의 오염도를 측정하고,재해 당시 하천의 수질 데이터를 축 적함에 따라 수질 정보 분석을 위한 기초 자료 활용 및 수질 관리를 통해 각종 오염원을 실시간으로 관리하였다(그림 2.5). CDMA 기능이 포함되어 있는 중계 노드 적용,센서 노드로부터 수집된 정보를 유선망으 로 접속하기 위한 인터페이스를 통해 관련 정보를 수집,분석하여 기준치 초과 시 경보를 관리자에게 통보한다. -9-

<그림 2.5> 시스템 구축 개념도 현장에 맞는 2.45GHz대역의 ZigBee센서 노드의 구현과 수집정보 관리를 위한 네트워 크 및 시스템의 구축으로 SMS와 인터넷을 통해 관리 가능하다.USN 기반의 소양강 상류천 수질관리를 위한 정보시스템을 구축함으로써,기상 상태의 급격한 변화와 하천 오염의 증대 에 따른 하천 생태의 변화 및 음용수 정정도 보장을 위해 하천의 상태를 지속적으로 실시 간 관리가 가능해졌다.소양강에서의 현장 실시를 통해 수질정보 분석을 위한 기초 자료로 의 활용이 가능해 짐에 따라 향후 골프장 및 공장지대의 오염지역 관리,전국적인 오염원에 대해 과학적이고 체계적 관리 가능할 것으로 보인다(그림 2.6). <그림 2.6> 기존 업무와 USN 시스템 비교 -10-

3)3대 하천 생태복원 모니터링 시스템 3대 하천 생태복원 모니터링 시스템은 대전 3대 하천의 주요지점(7개 교량)에 USN 기반 의 하천 생태감지센서를 설치하여 하천생태 사고대응 및 복구 체계 시스템을 구축 한 것이 다.구성도는 그림 2.7과 같다.실시간 하천 생태 정보데이터 활용으로,대덕대교의 LED전 광판에 u-welbeing정보 서비스를 제공한다. 2007년 1월부터 10월까지 약 10개월 동안 총사업비 54억 원의 예산으로 대전광역시 첨단 산업 진흥재단과 대우정보 컨소시엄이 사업을 진행하였다.3대 하천 생태복원을 위한 환경 모니터링 시스템 및 효율적인 업무 체계를 위한 USN 인프라 구축하여,이를 통해 하천 오 염원 탐지 업무를 전산화하여 연간 약 280억 원의 예산절감 효과와 대전 생태복원 조성사 업의 연계를 통한 u-welbing도시 건설 확대의 효과를 가져 올 수 있다. <그림 2.7> 하천생태복원 모니터링 시스템 구성도 -11-

4)해양안전관리 시스템 능동형 RFID와 GPS기술을 활용하여 선박과 지역관할해양경찰청 간에 능동형 RFID 기반 의 선박 출 입항 자동화 및 선박 운항정보 실시간 모니터링을 위한 해양안전관리 시스템(그 림 2.8)이다.2007년 6월부터 11월까지 약 6개월 동안 총사업비 41억 원의 예산으로 해양 경찰청과 에스원 컨소시엄이 사업을 진행하였다.능동형 RFID로 수집된 선박정보를 활용하 여 해군과 해수부 등 관련 기관 간 정보 연계를 통해 선박 출 입항 관리 자동화 시스템 구 축하였다.동해 해양경찰서 관할 파출장소 25개,경비함정 15개 선박 600개를 대상으로 실 시하였으며,선박 입출항 정보,선박위치정보,선박관련 신상정보,긴급신호 정보 및 면세 유 지급 정보 등을 측정/관리하였다.USN선박 출 입항절차 간소화와 해상범죄,해양사고 최소화를 위한 신속 조난체계로 바다의 안전망 구축 및 국민편익 증대를 목적으로 한다. <그림 2.8> 해양안전관리 시스템 구성도 -12-

나.기상분야 1)u-울릉도 독도 재난/재해 조기예보시스템 구축 u-울릉도 독도 재난/재해 조기예보시스템은 USN 첨단 IT기술을 기반으로 하여 울릉도 전 지역과 독도 접안시설의 수위,유속,온도 감지 센서 구축을 통하여 데이터를 실시간 관 리할 수 있는 시스템으로 2007년 5월부터 11월까지 약 7개월 동안 총사업비 57억 원의 예 산으로 경상북도와 일진 네트워크 컨소시엄이 사업을 추진하였다.해일 등 기상이변의 실시 간 관측을 통하여 동해안 지역 피해의 최소화 및 안전한 지역 생활을 가능하게 하고,울릉 도 내 모든 하천에 하천 범람 사전 예보 시스템을 구축하여 해당 부서 간 정보 공유와 주 민에게 실시간상황 전달하여 울릉도내 하천 정보를 분석하여 하천 범람에 대한 조기 예보 를 실시한다(그림 2.9).독도 접안시설에 센서노드 구축을 통해,울릉도 및 내륙에 실시간으 로 수집된 정보를 전송하여 여행객에게 사전에 독도접안 가능성을 제공,방문객의 편의 제 공뿐만 아니라 재난/재해 현장 및 유관기관,국민 간의 재난정보 공유 가능하게 하였다(그 림 2.10). <그림 2.9> 울릉도 하천범람 조기예보시스템 구성도 -13-

<그림 2.10>독도 접안시설 지원 시스템 구성도 2)USN 기반 기상/해양 관측 시범망 구축 및 시범서비스 USN 기반 기상/해양 관측 시범망 구축 및 시범서비스는 IP-USN을 활용하여 다양한 기 상/해양 관측 시범망을 실제 구축하여 실시간 기상정보를 수집하여 기상예보 및 어로선박 에 필요한 기상/해양 정보서비스를 제공하는 시스템이다.이 USN 기반 기상/해양 관측 시 범망 구축 및 시범서비스 시스템은 2007년 5월부터 11월까지 약 7개월 동안 총사업비 39억 원의 예산으로 국립 해양조사원과 KT미래기술 연구소가 공동으로 사업을 추진하였다. 국립해양조사원과 기상청의 기존 관측망의 개선을 위해 IP-USN을 활용하여 제주도 및 이어도 실제 관측 지역에 시범망으로 구축하였다.IP-USN과 WirelessMesh Network를 도 입함으로써,향후 USN기반의 관측 망 구축을 위한 기본 인프라 확보하였다.기상정보(기온, 습도,풍향,풍속,강우량),해양 정보(풍향,풍속,기온,기압,해류,수온,염분 등)의 정보를 수집하여 효율적인 기상 관측 업무 수행 및 관측 데이터의 질적 향상으로 기상예보의 품질 향상 및 대국민 기상정보 서비스 강화하였다. -14-

<그림 2.11>ALL-IP기반 USN 관측 시스템 다.건축 분야 1)콘크리트 구조물 양생이력 관리 시스템 건축분야는 2005년에 경기도 일산 건설기술연구원에서 USN 기반의 콘크리트 구조물 양 생이력 관리시스템의 현장실험을 진행하였다.양생 이력 관리시스템은 현장 관리자가 콘크 리트 구조물의 양생이력을 모니터링 하여 작업 상황을 파악하고 건축 일정을 계획하며 현 장기기를 제어할 수 있는 시스템이다(그림 2.12).현장에서는 2.45Ghz대역의 Zigbee센서와 CDMA 모뎀을 통해 원거리에서 구조물 콘크리트의 양생이력 및 강도 등의 현장정보를 파 악,현장 기기를 제어할 수 있다. <그림 2.12>콘크리트구조물 양생이력 모니터링 시스템 -15-

2)불국사 문화재 관리 시스템 불국사 문화재 관리 시스템은 USN 기술을 기반으로 불국사 및 국보급 문화재 보호에 필요한 정보를 실시간으로 분석함으로써,화재,부식,균열 등의 손상유무를 사전에 파악하 고 예방하는 시스템이다.USN 기술을 이용하여 새로운 문화제 관리 모델을 제공함으로써 주요 손상요인인 온도,습도,기압,조도 등의 안정관리 데이터 표준을 마련하였다.센싱 정 보는 크게 문화재 손상요인 분석과 화재방지를 목적으로 문화재 건물의 온도,습도,기압, CO센서와 카메라를 통해 수집하도록 되어 있다. <그림 2.13> 불국사 문화재 관리시스템 구성도 <그림 2.14> 현장실험 설치장비 -16-

라.물류/항만 분야 위치추적(RTLS:RealTimeLocation Services)기술 및 센서(USN)를 이용한 컨테이너 업 무 자동화,위험물 컨테이너 추적 감시시스템의 구축을 통하여 적하 작업의 생산성 및 위험 물 컨테이너 관리의 안전성 확보를 위한 u-port시스템의 구성도는 (그림 1.34)과 같다.2007 년 5월부터 11월까지 약 7개월 동안 총사업비 78억 원의 예산으로 해양수산부와 현대 UNI 컨소시엄이 사업을 추진하였다.RTLS시스템 도입으로 기존 대비 25~30% 업무 효율성의 증 대,국제적인 컨테이너 검열 제도 강화에 대비한 국내 제조업체의 경쟁력 강화 가능하게 되 었다. <그림 2.15> u-port시스템 구성도 -17-

마.구조물 관리 USN 기반의 고속도로 시설물 관리 시범사업은 청계터널부터 판교구간까지 도로재난 상 황을 감시하기 위해 USN을 적용하고,강우/온도/안개 센서를 설치하고 터널 내에는 화재 감지 센서를 설치하여 위험 상태를 감지하고,감지된 상황 정보를 효율적으로 전달한다(그 림 1.35).2007년 6월부터 10월까지 약 5개월 동안 총사업비 63억 원의 예산으로 한국도로공 사와 삼성 SDS가 공동으로 사업을 추진하였다.휴게소 내에는 차량출입감지센서를 설치하 여 휴게소 혼잡도 등을 차량 운전자에게 실시간으로 제공하고,기존의 교통안전시설과 연동 하여,저비용 고효율의 안전관리시스템을 구축하였다. <그림 2.16> 고속도로 시설물 관리 시스템 개념도 -18-

바.u-City도로기반시설물의 USN u-city도입에 의한 USN 적용사례는 국내의 경우 이미 국내 많은 지역들이 u-city건설 로 표방하고 있다.부산시의 u-port를 중심으로 한 u-city구축,인천 송도의 경제자유구역, 용인 흥덕,경기 파주 등 새로 건설되는 신도시들은 너나할 것 없이 USN을 적용한 u-city 모델을 추구하고 있다.이렇듯이 USN은 이미 u-city환경 구현을 위한 밑바탕 기술로 인식 되고 있으며 지상시설물 및 지하시설물 모니터링 USN기술로 세분화되고 있다. <그림 2.17>지상시설물 USN 적용예시 <그림 2.18>지하시설물 USN 적용예시 -19-

<그림 2.19>센서 활용분야 u-city활용분야로는 지하시설물 관리,교통/물류시스템,환경관리,기관시설물 관리,재 난 소방관리,공공서비스 등 다양한 기반 서비스로 활용할 수 있는 기술이 개발 추진되고 있다. <표 2.1> 센서 활용분야 지하시설물 관리 교통/물류시스템 환경관리 시스템 기관시설물 관리 재난/소방관리 계량제어 관리 공공서비스 U-Healthcare 상하수도,전력선,통신선,송유관,가스관,주유저장 관리 교통신호,차량운행,지하철,주차,항만 관리 수자원,기상,자연환경,대기오염,환경오염배출 관리 빌딩,관공서,학교,체육관,터널,교량 관리 홍수,태풍,지진,폭설,폭우,가스폭발물,건물화재,산불화재 차량 및 선반화재,지하철 화재관리 전기,수도,가스,통신,온수,가로등,하수 관리 민원서류,의료서비스,공과금,금융,교육,전자상거래,정보통신 원격진료,홈헬스케어,병원,약국,구명,조난,혈액 관리 -20-

<그림 2.20>상수도 누설관리 <그림 2.21>전력선 관리 -21-

<그림 2.22>도시가스 관리 <그림 2.23>댐,강하천 수위관리 -22-

<그림 2.24> 하수처리장,지하수 관리 <그림 2.25> 소화조 제어 시스템 -23-

2.1.2국외사례 가.구조물 및 산업기기 제어 1)Geo-FencingService,미국 Geo-Fencing은 공간경계 트리거로 일정 지역 이탈 방지 및 출입을 감지하는 역할을 수 행한다.미국에서는 지하 가스 파이프라인 파손으로 인한 대형 사고를 막기 위한 Crossbow 사의 솔루션으로 BP사의 gaspipelines에 구축된다(그림 2.26).Detection Zone은 200feetX 1000feet이며,출입금지 영역 내에 진입 시,파이프라인에 가까움을 작업자나 진입자에게 경 고하고,작업자나 진입자가 무단 침입지역(Encroachmentzone)에 진입 시,즉시 작업을 멈 추고 철수 할 것 또한 경고한다. 런던에서도 사용량 및 혼잡도가 높은 도로 공간을 인지하여,교통량을 줄이고 시민에게 다른 교통수단을 권하는 시스템을 2002년 2월부터 적용한바 있다.이외에도 Geo-fencing은 다양한 응용서비스도 활용되고 있으며,이미 GPS애완견 추적 모델의 상용화에 성공한 바 있다.예를 들면,애완견 또는 고양이가 집에서 500미터를 벗어난 경우,SMS경고 메시지를 전송하는 방식이다. <그림 2.26> Geo-fencing서비스의 구동예제 -24-

2)Robbieinanindustrialautomationproductline ABB는 산업 자동화 제품라인에서 성공적으로 WSN 시스템을 구현함으로써,2002년 월 스트리트 저널에 의해 인정받은 바 있다.Robbie는 성능 데이터가 중앙 컴퓨터로 전송되는 무선 센서에 맞춰져 있는 조립 라인으로,전력으로 생성되는 자장 에너지를 가진 기존의 케 이블과 상이한 무선 전원 공급이다.센서들은 제조영역 내 positioning 장치를 컨트롤하고 있는 PLC에 피드백 제공한며,제조영역의 센서들은 inductivecoil의 자기장에 둘러싸여 있 어,센서들은 블루투스 transceiver를 탑재하고 있다. 나.건물 및 홈오토메이션 제어 1)TheSensorScopeProject,스위스 스위스 로잔 연방 공과 대학에서 long-running시스템을 통해,실제 배치의 제약을 이해 하기 위한 프로젝트로 빌딩자동화 어플리케이션의 상업화 및 WAN의 개념을 제공하였다. EPFL 캠퍼스 건물 내에 빛,기온,음향 등의 다양한 센서가 장착된 mote를 설치하였으며, 센서보드의 혼합으로 노드를 구성되어 있다.MTS310은 sounder와 같이 빛의 강도,온도,음 향 센서들과 2-axisaccelerometer,2-axismagnetometer센서로 구성되었으며,TinyOS기반 의 소프트웨어와 stacks,tinyosmultiplerouting implementation등의 컴포넌트 등을 사용 하였다. 2)WSN forintrusionmonitoring,스웨덴 WSN forintrusion monitoring시스템은 Saabsystems와 스웨덴 연구기관(SICS)이 개발 하였다. 침입 모니터링 시스템은 인적이 드문 시간대의 빌딩 내 움직임을 탐지하는 것으 로,움직임 탐지 등의 이벤트에 대해 보안 관련 중앙센터에 알람을 전송한다.보안팀은 PDA를 이용하여,빌딩 모니터링 내역의 로그를 제공한다.WSN 네트워크는 센서가 leaf node로 연결되어진 백본으로 구성되어,하드웨어는 베를린 FreieUniversity의 ESB 센서 보 드로 구성되고,모션 탐지 센서들은 60kilobytesFlash ROM,2kb RAM,RF Monolithics TR1001single-chip transceiver,texasinstrumentsmsp430의 저전력 마이크로 컨트롤러로 구성되며,이외 센서노드들은 SICS의 Contikioperationsystem 운영된다. -25-

다.농업 및 환경 모니터링 1)무선 식물 생장 모니터링,이스라엘 식물 생장 모니터링을 통해 성장량을 자동으로 측정하여 관수 주기,관수량 등의 재배법 개선에 활용하였다.본 솔루션은 과수 및 임목에 대한 연구에 사용하여 수확량 예측장비로 활용하며,일반 센서들은 토양의 습도,온도,대기습도 등의 재배환경을 측정하고,식물에 부착된 센서들은 5분~10분 간격으로 정보를 수집하여 유무선 네트워크를 통해 재배자의 컴 퓨터로 전송한다.파이토크(Phytalk)사의 무선 식물 생장 모니터링 솔루션은 이스라엘 오렌 지 농장과 네덜란드 온실재배지에 적용 된다.이스라엘 오렌지 농장에 적용하여 30분 간격 으로 환경정보를 측정하여 관수 방법을 개선한 결과,톤당 $700의 소득 증가효과를 가져왔 다.식물의 정확한 생리학적 상태의 모니터링과 스트레스 감지를 통해 작물 생산성 증가 및 재배 오류감소 효과 창출한다. <그림 2.27>WirelessPlantMonitoringSystem 구성도 -26-

2)대기 온도 모니터링 시스템,캐나다 캐나다의 농무성과 인텔연구소는 BritishColumbia의 50에이커 포도농장에 WSN 기반의 대기온도를 측정하는 시스템을 구축하였다.포도넝쿨을 지탱하는 시렁에 모트(Mote)센서를 6미터 간격으로 설치되어,무선 네트워크를 통해 센싱 정보를 농장주 PC에 전달한다.온도 측정 센서의 활용은 냉해로부터의 수확피해를 방지한다. 농장 내 온도가 높거나 낮은 지역을 감지하여,적정량의 물 공급을 통해 물을 절약할 수 있고,수집된 데이터는 저장 및 분석되어,살충제 살포량을 줄이고,포도 생산량을 높이는 효과를 창출한다.분석된 정보를 기반으로 최적 시기의 포도 정밀수확(PrecisionHarvesting) 을 구현하여,고급 브랜드의 와인생산을 가능하게 한다. <그림 2.28> 모트(Motes)센서와 설치모습 3)센서 활용 비료 소요량 계산 현장시험,미국 기존의 비료량 산출방법으로 사용되고 있는 전년도 수확량 기준의 예측방법은 정확성이 떨어지고,장소에 따른 비료 사용량을 인지하지 못하는 문제점이 발생한다.또한 농경지에 다량으로 살포된 비료는 강우량이 많은 여름 빗물에 씻겨 미시시피 강으로 유입되며,이를 통해,질소 성분이 강물의 용존 산소를 고갈시켜 Dead Zone'을 형성하는 문제가 발생할 수 있다.이러한 문제를 인지하여,미국 농림부는 작물에 필요한 질소량을 정확히 계산 해주는 센서를 개발하여 12개 장소(500헥타르)의 농작물 재배지에서 현장 시험을 추진하였다.센서 는 재배자의 트랙터에 장착되어,작물 잎의 적색 펄스와 적외선 조사를 통해 반사되는 빛을 감지하여 경작지의 비료사용량을 감소시켜,경작비용 절감효과 창출하였다.네브래스카의 -27-

13헥타르 크기의 옥수수 재배지를 대상으로 한 실험에서 헥타르 당 100kg이상의 비료사용 량을 절감시킨다.시스템 도입 비용은 2,000~3,000달러 수준으로 미국에서의 비료 가격이 kg 당 60센트 정도이므로 비용 회수가 빠를 것으로 예상되며,하천으로 흘러가는 질소량을 줄 여 수질 오염이 감소되어 잎의 건강상태를 근거로 작물의 생산량 예측에 이용 가능하게 되 었다. 4)낙농 생산 이력추적 관리 시스템,일본 홋카이도 농협그룹은 생유를 착유하여 농약 및 항생물질의 잔류검사 외에 유업 기업 등 에 정보를 제공하여,농장단계에서 유온 등을 밝히는 생산이력 추적관리 시스템 확립을 목 표로 2006년 가을에 도입 실험을 실시하기 위해 2006년 4월,각 지역 별 낙농관련 기관 및 단체에 추진조직을 설치하여 낙농가에 적절한 농약 사용법 및 기록 보관을 지도하여 연 1 회 이상의 농약 사용실태 조사를 통해,홋카이도 유질 개선협의회에 위탁하여 위험 평가의 수정 및 검토하였다.농약 및 항생 물질의 잔류검사는 일본 낙농유업협회가 전국적으로 통 일된 검사를 실시하는 것 이외에 농협그룹의 독자적 추출 검사로 시행하여,유업 메이커 등 에 정보 제공하였다. 5)AdconTelemetry Adcon Telemetry는 환경 모니터링 시장에서 확립되고 있으며,생산라인은 WSN 이익의 좋은 케이스가 된다.초기 시스템은 토양 모니터링 시스템과 함께 농업운영에 맞춰져 있다. 최근 골프코스,스태디엄,리조트 그리고 규모가 있는 영리적인 토지를 포함한 세부적 운영 에 맞춰 설계한 작은 시스템들을 가지고 있으며,센서들은 기온,습도,강수량,바람,방열, 기압,수분,수성정도,전도성,산성정도를 동시에 체크할 수 있으며 모아진 정보는 15분마 다 컴퓨터로 전송된다. -28-

2.2유비쿼터스 기술 이용 상 하수도 연구 사례 2.2.121세기 최첨단 친환경 정수장 서울 지역에 수돗물을 공급하는 6개 정수장 중에서 가장 하류에 위치한 영등포정수장이 가장 먼저 최첨단 친환경 시설로 거듭나기 위해 29일 14시 기공식을 갖는다.오는 2010년 3 월 완공 예정으로 재건설 공사를 시작한다.이날 기공식에는 오세훈 서울시장,이치범 환경 부장관,박주웅 서울시의회의장 등 서울시,자치구,정부부처 관계자 50명 및 영등포,양천, 강서구 지역주민 약 250여명이 참석,주요 내빈의 기공발파와 특수효과 중장비 퍼포먼스 등 다양한 기공식 세러머니가 있을 예정이다.오세훈 시장은 "앞으로 2014년까지 서울의 6개 정 수장을 모두 친환경 최첨단 시설로 개선하게 되면,상하수도 서비스 국제 표준화(2008년 10 월 예정)를 통해 한 걸음 다가온 물시장 개방에도 효과적으로 대처할 수 있을 것"이라고 말 했다.이번에 재건설되는 영등포정수장에는 기존정수처리공정에 숯으로 한번 더 거르는 고도 정수처리 시설과,최근 미국,유럽 등 선진국에서 도입하고 있는 막여과 시설이 도입된다. 고도정수처리시설은 30만톤 규모로 입상활성탄(GranularActivated Carbon)을 써서 수돗 물 특유의 맛과 냄새를 제거한다.입상활성탄은 숯의 일종인데,흡착력이 강한 미세한 구멍 을 수없이 가지고 있어 불순물을 강력하게 빨아들인다.국내 최대인 5만톤 규모로 도입되는 막여과 시스템은 기존의 정수처리 과정인 침전 모래여과보다 더 세밀한 여과가 가능해 미세 한 부유물질 등을 보다 완벽하게 제거하게 된다.또한 막여과 시설은 차지하는 면적이 좁아 정수장 건설에 필요한 부지면적이 50%이상 획기적으로 줄어들고,정수처리 시 소요되는 약 품소모량도 감소하여 경제성 또한 높은 것으로 확인됐다.새로운 정수장에서는 우리나라의 앞선 IT기술을 접목해 수돗물 생산 전 공정이 인터넷으로 제어되는 유비쿼터스 공정관리 시 스템도 도입된다.영등포정수장은 시민고객들의 녹지에 대한 수요가 늘어남에 따라 다양한 녹지공간을 포함하고 있고,서울 한 복판의 한강 옆에 위치한 공간적 특성을 살려,건물 디 자인에 있어서 한강과 관련된 여러 요소를 형상화해 상징성을 높였다. 한강을 조망할 수 있는 아리수전망대는 황포돛배의 세련된 모습을 형상화했고,정수장을 컨트롤하는 관리본관은 아리수 물방울을 닮게 디자인됐다.정수장 상부를 활용 녹화하여 자 연 속에서 운동 할 수 있는 '하늘운동장'을 조성(체육,야외공연 등 다목적 공간)하고,영등 포정수장의 중심 공간에는 한강의 물결과 색깔을 테마로 한 바닥분수,무지개 연못,태양광 블록 등 시민고객들의 휴식 공간을 제공할 예정이다.친환경적 이미지 제고 및 국가의 에너 지 정책에 부응하기 위해 침전지와 여과지 상부에(10,560m2 약 3,200평)용량 845kW 태양광 -29-

발전설비를 설치,정수장 운영에 소요되는 전기의 2%를 무공해 태양광 에너지로 공급하게 된다.이 부분은 또한 한강의 굽이치는 물결을 형상화한 무지개색 디자인을 도입해 기능성 뿐만 아니라 미적 조화도 함께 추구했다.수돗물이 생산되는 과정을 시민고객들이 직접 눈 으로 볼 수 있도록 정수지 내부를 투명하게 설계하였으며,아리수 전망대를 통하여 한강 뿐 아니라 정수장의 모든 것을 한눈에 볼 수 있도록 하고,전망대 내에 정수시스템 운영을 실 시간 관람할 수 있도록 모니터를 설치하게 된다. 특히 '아리수 뮤지엄'에는 물 환경과 관련된 체험관,주전시실,영상관 등이 갖춰지는데, 학생들을 위한 다양한 체험학습 프로그램을 통해 물과 환경의 중요성을 깨달을 수 있는 교 육의 장으로서 자리매김 할 것으로 보인다.박명현 서울시 상수도사업본부장은 "이번에 재 건설하는 영등포정수장은 이전에는 없었던 신개념 정수장"이라며 "시민고객들께 고품질의 수돗물 '아리수'를 공급할 뿐 아니라,지역의 문화 중심 역할을 톡톡히 할 것"이라고 말했다. 현재 영등포정수장에서 생산되는 아리수의 공급지역은 양천,강서,금천,구로 4개구 74개동 의 160만명이다. -30-

2.2.2상 하수도의 유비쿼터스 구현 기존 정보시스템과 새로운 유비쿼터스 시대 개막 환경부 산자부 정통부까지 협력이 성 공 관건 얼마 전까지만 해도 단어 앞자리에 e- 자를 붙이는 게 대세였다. e-money e-clean 등.하지만 언제부터 대세는 U 로 기울어졌다.바로 유비쿼터스의 U 가 전 분야에 걸쳐 각광받고 있음을 의미하는 것이다.기술집약의 첨단사회에 걸맞은 개념이지만 이제 막 발을 딛는 상황에서 환경 분야 유비쿼터스의 성공은 정부의 지원과 더불어 각계 관계자들 의 관심 여부에 달리지 않았을까.과연 환경,특히 상하수도 분야에 있어서의 유비쿼터스의 나갈 방향을 살펴본다. 각종 관제시스템으로 수질은 물론 대기까지 원격 관리하고 있다.최근 유비쿼터스 접목 의 활성화로 u-city가 신거주개념으로 자리 잡은 상황에서 환경부문에도 유비쿼터스 개념의 필요성이 요구되고 있다.도시지역의 재해예방이나 홍수관리 등 상하수도의 효율적인 관리 를 위해 유비쿼터스 기술 적용이 절실한 시점에 직면한 것이다.유비쿼터스(Ubiquitous)란 라틴어로 도처에 널려 있다 언제 어디서나 동시에 존재한다 는 의미로 언제 어디서나 정 보통신망과 전산단말기를 이용해 컴퓨팅 기능을 사용할 수 있는 환경을 말한다.즉 유비쿼 터스 환경은 현실의 물리적인 공간과 가상의 전자공간이 통합되는 것으로 각각의 관로 및 시설물에 부착된 저장장치에 정보를 입력시키고 정보통신망과 전산단말기를 이용해 언제 어디서나 시설물에 대한 정보를 직접 조회 및 검색이 가능한 환경을 말한다. 정보통신부는 내년 U(Ubiquitous)-Korea 진입을 목표로 하고 있으며 서울시 역시 U-Seoul추진을 위한 마스터플랜을 수립 중에 있어 현재 상암동에 건설 중인 뉴타운에 유 비쿼터스 환경을 시범적으로 적용할 계획이다.사회적 약자를 위한 원격진료,다양한 단말 기를 통한 실시간 맞춤형 정보 제공,각종 시설물 원격관리 등은 물론 환경부분에 있어서도 환경 생태 오염정보의 실시간 모니터링,폐기물의 RFID(무선인식기)관리까지 다방면으로 이뤄지게 된다.이러한 공공영역뿐만 아니라 U-Home(통합 원격제어),U-Learning(모바일 원 격교육 협동학습),U-Shopping(RFID 기반 상품정보 제공 전자화폐),U-Healthcare(지능형건 강관리시스템 병원진료 정보 공유 응급지원 시스템)등 민간영역에 있어서도 유비쿼터스 개 념 도입을 추진 중이다.상수도 유비쿼터스로 관리하는 유비쿼터스 도입의 전초 단계로 볼 수 있는 서울시의 상수도시설관리시스템(GIS)을 살펴보면 지난 3년간 182억원을 투입해 서 울시 전역에 대한 상수관로 및 부속시설물에 대한 데이터베이스를 구축했으며 이와 함께 응용프로그램과 전산장비 도입도 완료했다. 기존에 개발된 상수도 GIS프로그램 기능향상 및 사용자들의 보완 요구에 대응하기 위 -31-

해 올해까지 4년에 걸쳐 790백만원을 투입해 유지 관리 사업을 추진 중이다.현재 4차년도 유지 관리 사업이 진행 중이며 주요 과업은 모바일 상수도 GIS시스템 기반을 마련하는 것 이다.현재 SeoulWater-Now,유량감시시스템 등의 정보시스템을 운용하고 있으며 전자는 정수장 배수장 및 수도꼭지에 설치돼 있는 수질정보 센서에 의해 탁도 ph 잔류염소 수은 등을 실시간 감지한다.수질정보 센서는 총 65개 지점에 온라인으로 연결돼 5분마다 각 센 서에서 감지된 수질정보를 SeoulWater-Now 웹페이지에 제공하고 있다.수질에 문제가 발 생하면 사전 등록된 휴대전화기에 경보 문자를 발송하는 등 신속하게 대처할 수 있다.또한 유량감시시스템은 정수장 유량계를 온라인으로 연결해 실시간으로 유량을 감시할 수 있는 시스템으로 각각의 유량계는 전용망으로 연결돼 있어 유량 정보를 유량감시 웹페이지에 전 송한다. 상수도시설관리-U 어떻게 접목할까 유비쿼터스 개념의 활용을 위해서는 무엇보다 기술이 중요하며,그중 빠질 수 없는 게 바로 RFID(무선인식기)다.이는 어떤 사물에 대해 무선 자동으로 인식할 수 있는 기술로 바코드와 비슷한 기능을 하지만 그보다는 훨씬 진화 된 기술로 볼 수 있다.현재 RFID는 주로 식품 유통과정의 추적 물류 도서관관리 분야 등에 활발히 적용되고 있지만 최근에는 하천의 모니터링이나 제방의 안전도 모니터링,상하수도 의 유량모니터링 등 다양한 물관리를 위한 센서 제작에도 활용되고 있다.특히 상수관로 밸 브 등 부속시설물에 RFID 태그를 부착해 태그 리더기로 해당 시설물의 정보나 유지관리 이 력을 조회하고 지하에 있는 상수관로나 부속시설물을 굴착하지 않고 태그 리더기를 이용해 지상에서 재질 형식 등 정보를 손쉽게 조회할 수 있으며 대략의 시설물 위치를 파악할 수 있다.또한 기존 현장업무를 위해 가지고 다녔던 도면이나 대장이 필요 없이 언제든지 시설 물들의 정보를 조회할 수 있다.SeoulWater-Now나 유량감시시스템 등 센서를 이용한 시스 템들은 향후 상수도의 안전한 급수를 위해 더욱 확대할 필요가 있으며 이로써 최적의 취수 량을 조절하고 정수강도와 약품살포량 조절,배수량 파악 및 조절을 할 수 있다.또한 올해 수행하고 있는 상수도 GIS유지관리 사업의 주요과업이 모바일 상수도GIS 인 만큼 태블릿 PC에서 상수도 GIS를 사용할 수 있도록 프로그램을 개발 중에 있다.현재는 무선통신망 미 비로 실시간 정보를 조회할 수 없으나 향수 무선통신망이 구축되면 현장에서 수행된 업무 가 실시간으로 반영될 수 있다.현재 유선전화기 자동음성을 통해 단수 정보를 홍보하는 과 정에서 발생하는 문제(부재중 단수정보를 못 받는 등)를 해결할 수 있게 된다.현실성 있는 U 위한 선결과제 현재 환경부에서는 환경과 유비쿼터스의 연계에 대한 개념조차 정의하지 못하고 있는 상황이다.이러한 정보화 부분을 정확히 알고 있는 인력조차 전무한 게 사실이 다.기껏해야 전산 관련 공무원 몇몇이 정보화에 대한 개념을 이해할 뿐이다.그렇다고 모 든 업체에서 이러한 부분을 이해하고 수용하는 상황도 아니다.정부와 마찬가지로 이제야 서서히 알고 도입해 가는 시점이기에 말뿐인,또한 현실과는 괴리된 개념으로 와전되고 있 -32-

는 것 또한 사실이다. 환경부에서는 이러한 현실과의 괴리를 좁혀가는 게 앞으로의 과제라고 말하고 있는 만큼 각계에서 보다 활발한 논의가 이뤄져야 할 부분이다.업체 차원에서 정부의 투자가 가장 시 급한 일이라고 강조하고 있지만 기술적인 측면에서의 선결과제는 크게 두 가지로 나눌 수 있다.그 첫째는 RFID 태그 제작기술의 발전이다.현재의 RFID 태그는 지하에 부착돼 있을 경우 지상에서 리더기로 통신할 수 없다.따라서 RFID 태그 제작기술이 발전해 지하에 부 설돼 있는 상수관로나 부속시설물에 부착된 태그와 통신이 가능해야 본격적인 유비쿼터스 환경을 이용한 시설물관리가 이뤄질 것이다.그 다음은 무선통신망의 구축이다.현재의 무 선통신망의 사용비용은 고가이며 종류도 다양하지 못하다.각종 시설물에 부착된 센서들과 의 통신을 위해서는 다양하고 저렴한 무선통신 인프라 구축이 시급하다.현재 시스템 등 유 비쿼터스 환경에 대한 대비는 이뤄지고 있다고 볼 수 있지만 보다 정성적인 방법으로 기존 정보시스템과 새로운 유비쿼터스 기술을 접목했을 때 진정한 시설물관리를 이뤄낼 수 있을 것이다. -33-

제 3장 u-it기술을 이용한 수자원관측 방법 개발 본 장에서는 사용자 요구분석에 의해 선정된 수자원관측 기술 개발 분야의 적용방법론 도출을 위하여 시급성이 요구되는 수위관측 기술과 홍수 도달시간 계측 기술 개발 관련 2가 지의 시험연구 과제를 대상으로 u-it적용 방법과 적용 후 취득된 수문자료를 활용하여 수치 모형을 적용하여 보다 향상된 수자원관측 기술 및 분석 방법을 개발하고 제시하고자 한다. 3.1홍수기 댐 유입량 산정 개선을 위한 수위관측 기술 적용 3.1.1현황 및 적용 방향 가.현황 및 주요 문제점 기존 댐저수지 유입량 산정은 수위-저수량곡선에 댐축에서 측정된 수위를 적용하여 시 간당 저수량변화를 계산한 후 방류량을 감안하여 산정하고 있으나,특히 홍수시 저수지내 의 수위가 균일하지 않아 유입량 산정 시 오차 원인이 되고 있다.저수지 수위 변동에 따 른 문제점은 식( ± )와 같은 물수지방정식을 이용하여 저수지 유입량을 산정하고 있는 상황에서 방류량(사용수량,여수로 방류량,상류 취수량)과 저수지 수위변 동에 따른 저류용량의 변화로부터 유입량을 계산하기 때문에 저수지 수위의 정밀한 관측 여부에 따라 유입량의 계산 값이 크게 변동된다는 점이다. 예를 들어,충주댐의 경우 저수지의 수위 1cm에 해당하는 저류용량은 평균 650,000 이 되므로,이를 초당 유량으로 환산하면 180 가 되어 유입량이 작게 되는 비홍수 시에 유입량을 산정하면 미세한 저수지 수위의 변화에도 큰 차이를 유발하게 된다.그렇 지만 저수지에서의 물은 다양한 힘,즉 바람,선박운항,발전방류,여수로방류,Coriolis 힘,달의 인력 등의 작용으로 정수면을 유지하지 못하는 불안정한 상태를 반복하기 때문 에 정밀한 저수지 수위를 관측한다는 것은 현실적으로 어려운 실정이다. 또한 저수지 수위 관측 오차를 유발하는 원인중의 하나로서 관측지점의 부적절성을 지적할 수 있다.우리나라에 설치된 대부분의 수위계의 관측지점이 수위관측의 목적에 의 해서 지점 선정이 되지 못하고,다른 목적을 위한 구조물에 부착하여 설치됨에 따라서 수 위관측 지점으로서 부적합한 지점을 선정함에 따른 관측오차를 유발시키고 있는 실정이 -34-

다.수위관측의 고유한 목적을 달성하기 위해서는 수위관측 지점의 선정시 신중한 고려를 하여 정밀한 수위관측이 가능한 최상의 입지조건을 갖추고 있는 지점을 선정하는 노력이 필요하다.예를 들어 충주댐의 경우 저수지 수위관측 지점이 제1번 발전 취수구에 바짝 붙어 있어서 댐상류에서 강우가 없거나 적을 때 발전차단기의 개폐에 의한 수위차가 1시 간당 최대 20cm 까지 측정된 바 있으며,수위의 진폭도 발생하여 대략 30분 정도의 주기 를 나타내었다.이때 발전을 중지한 후 진폭의 파고는 점차로 줄어 1cm 이내의 움직임으 로 안정화되는 경향이 있으며,댐 상류에 강우가 발생하여 저수지 수위가 지속적으로 증 가하는 경우에 수위의 진폭현상은 매우 적게 나타나는 것으로 과거 연구결과에서 발표된 바 있다(한국수자원공사,1993). 홍수기 댐 저수지의 운영에 있어서 가장 큰 불확실도를 가지고 있는 유입량의 정확한 모의를 위해서는 유역 상류 유입부 유량뿐만 아니라 저수지내에서의 수위관측 필요하며, 또한 기존 방법에 의한 유입량 계산의 오차 규명 필요하다.이러한 문제점을 해결하기 위 해서는 GIS를 이용한 저수지의 저수위-저류량곡선 개선 및 댐저수지 구간별 수위관측을 통한 실시간 홍수 유입량 산정 시스템 도입이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이에 따라,1차년도 연구에서는 용담댐 저수지에서 운영되고 있는 수위관측소를 포함 하여 호내 수위관측지점을 확대하고 실시간 수위관측이 가능한 통신체계를 구축하였으 며,주요 지점의 수면 프로파일을 구축하기 위하여 호내 유입량 산정에 대한 시범 적용을 수행하였다.2차년도 연구에서는 관측된 수위자료의 체계적인 관리 체계 구축을 위해 실 시간 모니터링이 가능하고,통신망의 안전성 확보를 통한 결측 자료가 발생하지 않도록 USN Gateway와 CDMA를 연동하여 통신망을 보완 한다.또한 수위관측 자료의 신뢰도 확보를 위하여 호내 수위관측소(사근교,갈두교,용평대교,죽도교)에 대한 정밀 지형 측 량을 통하여 정확한 절대 표고를 설정하며,댐 유역의 효율적 관리를 위한 댐 경계표석의 관리 기술 제고를 위하여 u-it 기반 기술 적용 방법을 제시한다.나아가,댐 저수지 유입 량 산정에 대한 재검토를 위한 1차원 및 2차원 수치모형 적용분석하고,실시간 수위관측 방법에 대한 신기술 도입을 통하여 물관리 부서에 즉시 적용이 가능하도록 유입량 산정 방법과 센서 기술 적용 방법 및 확장성을 제시함으로써 실용성을 제고하고자 한다. -35-

나.u-IT 기술 적용 방향 위에서 제기한 기존 댐 저수지 유입량 산정 및 데이터 전송방식에 따른 문제점을 효 율적으로 해결하기 위하여 호내 수위관측 지점을 확대하여 설치 운영하고,취득된 수위 자료를 활용하여 수치모형(HEC-RAS,SMS-RMA2)을 적용하여 수면곡선에 대한 정밀 분 석을 통하여 저수지 홍수유입량에 대한 오차를 규명하고자 한다.또한 오차 규명을 통하 여 향후에는 실시간 수위자료를 활용하여 댐 유입량에 대한 재산정 알고리즘 및 예측 방 법을 개발하여 물관리에 있어 신뢰성 향상시킬 수 있도록 할 것이다. 통신망 구축에 있어 차세대 통신망인 광대역통신망(BcN)과 연동하여 안정적인 자료전 송을 통한 수자원관리에 중요한 수자원정보의 손실이 발생하지 않고,유지관리 및 통신망 증설로 인한 소요비용이 추가적으로 발생하지 않도록 USN 적용기술을 개발하고자 한다. 또한,u-IT를 적용함으로써 기술적인 선진화뿐만 아니라 물관리 업무에 활용하고 확대해 나감에 있어 표준 기술 적용이 선행되어야 할 것이다. <그림 3.1>u-IT 적용 수위관측 및 유입량계산 방법 개선 방안 본 연구에서 적용할 u-it 적용 센서 및 기술은 크게 4가지로 수위측정기술,데이터저 장기술,USN망 연동기술,수치모형(HEC-RAS,SMS-RMA2)을 이용한 유입량산정 기술로 분류된다(그림 3.2).세부적인 기술 적용방법과 적용에 따른 문제점 및 개선방안,분석결 과에 대해서는 다음 장에서 상세하게 정리하고자 한다. -36-

<그림 3.2> 저수지 유입량 계산방법 개선을 위한 적용센서 및 기술 u-it 적용을 위한 세부 추진 방안으로 크게 3단계로,1단계 저수지 유입량 산정 개선, 2단계 확산 방안 수립,3단계 기존 시스템과 연계로 구분된다.1차년도 연구에서는 우선 1,2단계 중 유입량산정과 확장방안에 대한 검증과 추진계획을 정립하고,2차년도 연구에 서는 1,2단계 내용을 보완하여 홍수기 댐 운영에 필요한 유입량을 정밀 분석하여 결과물 을 도출하여 기존 시스템과 유기적인 연계를 통하여 업무에 활용할 수 있도록 추진해 나 가고자 한다. <그림 3.3> 저수지 유입량 산정 개선을 위한 세부 추진방안 -37-

3.1.2수위관측 개선을 위한 수준측량 가.수준 측량의 필요성 홍수기 댐저수지의 운영에 있어서 가장 큰 불확실도를 가지고 있는 유입량의 정확한 모의를 위해서는 유역 상류 유입부 유량뿐 아니라 저수지내에서의 수위관측이 필요하다. 이를 위해,용담호에 위치하고 있는 사근교,갈두교,용평대교,죽도교를 대상으로 압력식 수위계와 USN센서를 이용한 하천수위 관측시 수위표에 대한 정확한 표고값을 결정하기 위해 노선측량이 필요하였다. 1차년도에 연구에서는 용담호의 수위계 영점을 조정하기 위하여 국가 수준점을 이용 하여 측량계획을 수립하였다.현지조사 결과 용담호내 기준점은 댐 저수가 이루어지기 전 총 3개가 존재하였으나 망실되고 2개가 존재하고 있다.또한 댐의 저수구역 설정에 있어 기준으로 사용된 경계표석은 수준측량을 통해 표석이 매설되어 관리되고 있으나 현지 조 사결과 수위계 영점 설정하는데 있어 경계표석을 활용하는데 문제가 있었다.주요한 문제 점으로 일부 경계표석의 경우 기 측량된 성과물이 금번 측량한 결과와 일치하였으나,대 부분의 경계표석의 경우 노선측량을 통해 확장해 검증해 보았으나 측량결과와 5m 이상 의 차이점이 나타나는 표석도 발생되었다.이러한 이유로 국가 기준점을 최대한 활용하여 노선측량을 통한 수위계 영점을 설정하고,국가기준점을 활용하여 노선측량을 수행한 관 측지점은 죽도교,용평대교이며 측량구간은 왕복 22km를 수행하였다.용담호 본댐의 기 준점을 활용한 지점은 사근교,갈두교이며,두 지점은 본댐 수위값을 이용하여 교각상단에 기준점을 잡아 수위계의 영점을 조정하였다.그러나,측량결과를 이용하여 수위계의 영점 을 설정하여 분석한 결과 상류와 하류의 수면 표고의 오차가 1~2m 정도 발생하여 본댐 의 수위를 이용하여 영점을 설정한 결과에 대해 신뢰성을 확보하는데 어려움이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 2차년도에서는 본댐에 설치된 기준점을 기준으로 하 여 수위계가 설치된 4개지점에 대하여 정밀 지형(수준)측량을 실시하였다.총 측량 구간 은 36km 구간으로 관측점수는 639개(측점 582개,검측 57개)에 대하여 15일간 수행하여 측량결과의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다. -38-

나.정밀 수준측량 결과 1)수준 측량 구간 1차년도 연구에서는 기존 댐 경계표석을 기준으로 수위관측소 영점 설정하였으나,수 위관측 결과의 신뢰성 확보에 어려움이 있었다.댐축 기준점을 이용하여 사근교,갈두교 수위계 영점설정하고,죽도교,용평대교의 경우 교량설계도면의 정확도 검증 후 영점을 설정하였다. <표 3.1> 수위관측지점 수준측량 현황 1)총 측량구간 :46km -1구간 :편도 15km(30km) -2구간 :편도 8km(16km) 2)측점수 :582개 -1구간 :편도 199개(398개) -2구간 :편도 92개(184개) 3)폐합오차(허용오차 0.027m) -1구간 :0.015m -2구간 :0.009m 4)측량 시행 일정 -1구간 :5.6~5.16(11일간) -2구간 :6.2~6.5(4일간) 1구간 :용담댐~갈두교 2구간 :용평대교~죽도교 -39-

2)검증 방법 실측 수위자료 및 경계표석을 이용하여 검증하였으며 그 결과는 다음과 같다. <표 3.2>실측 수위자료 및 경계표석을 이용한 검증 결과 1) 댐 관측수위를 이용하여 상대적으로 결정(사근,갈두) -댐 수면을일직선으로 가정하여 오차 발생 2)기존 경계표석을 기준으로 영점설정(용평,죽도) -경계표석 관리부실로 인한 기준점 부정확 -약 2m 오차 확인 댐 수위 및 경계표석을 이용한 영점설정 방법은 문제가 있음 교량설계 도면을 이용하여 검증하였으며,도로관리사무소를 이용하여 사근교,용평대 교 준공도면을 입수하여 측량결과와 비교 검증(약 2cm 오차 확인)하였다. 3)관측소별 영점 결과 <표 3.3>관측소별 영점 결과 지점명 수준점 관측점(EL.m) 차이 No. EL. 07 08 (m) 비 고 용담댐(본댐) 수준점 268.864 247.290 247.290 - 관측수위 사근교 시점 273.774 272.169 272.084 0.085 교각상단 298 266.883 갈두교 301 281.059 276.954 276.905 0.049 교각상단 299 267.744 용평대교 103 265.519 269.091 268.857 0.234 교각상단 213 272.538 죽도교 212 266.035 270.179 269.856 0.323 교각상단 -40-

4)수준측량 상세 야장 신뢰성 높은 수위관측을 위해여 총 36km 구간에 대한 노선측량을 수행하였으며 구간 별 상세 측량 결과는 표 3.4와 같다. -용담댐~갈두교 측량 현황 <표 3.4> 용담댐~갈두교 측량 현황 수 준 측 량 야 장 (용담댐~갈두교) 일시 :2008년 5월 15 일 순번 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 1 BP-1 1.163 268.864 2 1.480 1.490 268.537 3 1.238 1.399 268.618 4 1.779 1.431 268.425 5 1.500 1.493 268.711 6 A 1.720 1.759 268.452 선착장입구 7 2.341 1.134 269.038 8 2.435 0.658 270.721 9 1.612 1.173 271.983 10 B 1.382 1.620 271.975 댐도로와국도 교차점(오르막시작) 11 2.719 0.625 272.732 12 2.392 0.628 274.823 13 2.195 0.713 276.502 14 2.232 0.947 277.750 15 2.609 0.910 279.072 16 3.738 0.049 281.632 17 3.852 0.423 284.947 18 3.398 0.185 288.614 19 C 1.183 0.670 291.342 오르막에서내리막 중간(내리막시작) 20 0.442 2.920 289.605 21 0.144 4.095 285.952 22 0.137 3.794 282.302 23 0.549 3.341 279.098 24 0.817 2.549 277.098 25 0.731 2.269 275.646 26 0.631 2.065 274.312 27 0.806 2.299 272.644 28 D 2.883 1.129 272.321 오르막길시작 (굴곡부) 29 3.843 0.144 275.060 30 4.180 0.145 278.758 31 3.767 0.113 282.825 32 3.403 0.162 286.430 33 0.838 1.019 288.814 내리막시작 34 0.294 2.571 287.081 35 0.172 3.675 283.700-41-

36 0.762 2.955 280.917 37 E 2.038 1.993 279.686 38 3.092 0.313 281.411 39 1.075 1.049 283.454 40 0.092 3.232 281.297 41 0.110 3.693 277.696 42 0.199 3.861 273.945 51 F 0.187 3.713 270.431 52 0.851 2.933 267.685 53 1.479 2.211 266.325 54 2.586 1.380 266.424 55 2.474 1.070 267.940 56 2.455 1.190 269.224 57 2.179 1.086 270.593 58 월계교 2.368 1.246 271.526 59 2.381 1.113 272.781 60 2.808 1.221 273.941 61 1.691 1.412 275.337 62 0.809 1.844 275.184 63 1.301 3.236 272.757 64 2.488 2.014 272.044 3.805 65 2.468 0.984 273.548 66 G 1.560 1.780 274.236 커피하우스 (운일암반일앞도로경계) 67 0.796 2.434 273.362 68 1.334 2.089 272.069 69 1.742 1.380 272.023 70 1.436 2.168 271.597 71 1.265 2.185 270.848 72 1.224 1.984 270.129 73 1.339 1.840 269.513 74 1.350 1.894 268.958 75 1.258 2.046 268.262 76 H 1.510 1.797 267.723 월계마을 입구 77 1.925 1.711 267.522 78 1.694 1.872 267.575 79 1.735 1.223 268.046 80 2.195 1.036 268.745 81 1.719 1.147 269.793 82 I 1.800 1.191 270.321 용담대교 83 1.949 1.085 271.036 84 1.932 1.082 271.903 85 1.887 1.018 272.817 86 1.833 0.979 273.725 87 1.990 0.944 274.614 88 1.028 1.391 275.213 89 1.633 1.454 274.787 90 J 0.953 2.031 274.389 호암교 91 0.961 1.931 273.411 92 0.913 2.171 272.201 93 0.875 2.034 271.080 94 2.873 1.775 270.180 95 3.787 0.721 272.332-42-

96 3.513 0.175 275.944 97 0.613 0.673 278.784 98 0.015 3.605 275.792 99 0.144 3.787 272.020 100 0.552 3.065 269.099 101 3.170 0.884 268.767 102 K 3.570 0.293 271.644 물꼬리 옆 103 3.465 0.139 275.075 104 2.033 0.242 278.298 105 0.195 2.230 278.101 106 0.268 3.138 275.158 107 0.034 3.329 272.097 108 1.359 2.519 269.612 109 3.312 0.354 270.617 110 3.506 0.088 273.841 111 2.375 0.153 277.194 112 1.222 1.178 278.391 113 L 0.692 2.260 277.353 수위계(사근교) 114 M 0.717 2.201 275.844 수위계(사근교) 115 0.775 2.198 274.363 116 0.764 2.259 272.879 117 0.811 2.279 271.364 118 0.769 2.150 270.025 119 0.898 2.122 268.672 120 1.276 1.842 267.728 121 1.721 1.424 267.580 122 2.291 0.964 268.337 123 2.074 0.614 270.014 124 N 2.153 0.940 271.148 두곡교 125 2.210 0.673 272.628 126 2.360 0.456 274.382 127 2.952 0.099 276.643 128 3.722 0.207 279.388 129 3.452 0.077 283.033 130 2.825 0.207 286.278 131 0.749 1.381 287.722 132 0.040 3.629 284.842 133 0.660 3.550 281.332 134 1.186 3.012 278.980 135 1.774 2.328 277.838 136 O 1.540 1.680 277.932 모정교(시작) 137 1.560 1.364 278.108 138 1.565 1.370 278.298 139 1.599 1.363 278.500 140 1.541 1.391 278.708 141 P 1.826 1.140 279.109 모정교(끝) 142 2.584 1.001 279.934 143 2.935 0.491 282.027 144 3.921 0.112 284.850 145 3.942 0.580 288.191 146 3.389 0.198 291.935 147 2.084 0.521 294.803-43-

148 0.919 1.615 295.272 149 0.145 2.955 293.236 150 0.320 3.475 289.906 151 0.079 2.582 287.644 152 0.301 2.662 285.061 153 0.742 2.613 282.749 154 1.285 1.996 281.495 155 Q 2.250 1.432 281.348 운장산자연휴양림(간판) 156 3.030 1.353 282.245 157 3.006 0.493 284.782 158 3.184 0.317 287.471 159 2.948 0.255 290.400 160 3.102 0.404 292.944 161 2.585 0.270 295.776 162 1.540 0.950 297.411 163 R 0.902 1.510 297.441 용정버스정류장 164 0.341 2.234 296.109 165 0.248 2.761 293.689 166 0.305 2.622 291.315 167 0.304 2.766 288.854 168 0.295 2.842 286.316 169 0.086 3.049 283.562 170 0.770 2.992 280.656 171 0.319 3.506 277.920 172 0.330 2.945 275.294 173 0.275 2.788 272.836 174 0.335 2.828 270.283 175 1.135 2.379 268.239 176 1.545 1.635 267.739 177 1.915 1.455 267.829 178 1.724 1.741 268.003 179 S 1.719 1.300 268.427 모텔전누락앞 (200m전) 180 1.500 1.226 268.920 181 1.646 1.221 269.199 182 S' 1.870 1.015 269.830 용담호모텔 183 2.384 0.473 271.227 184 2.392 0.804 272.807 185 2.462 0.926 274.273 186 2.612 1.225 275.510 187 2.199 0.911 277.211 188 2.421 0.609 278.801 189 2.359 0.675 280.547 190 2.041 0.664 282.242 191 1.495 1.155 283.128 192 1.324 1.658 282.965 193 T 1.240 1.566 282.723 장음교 194 1.262 1.631 282.332 195 1.259 1.668 281.926 196 1.326 1.616 281.569 197 1.289 1.625 281.270 198 U 1.269 1.752 280.807 갈두교 199 1.640 280.436-44-

-갈두교~용담댐 측량 현황 <표 3.5> 갈두교~용담댐 측량 현황 수 준 측 량 야 장 (갈두교~용담댐) 일시 :2008년 5월 15일 순번 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 1 1.592 280.436 2 U 1.689 1.225 280.803 갈두교 3 1.635 1.225 281.267 4 1.600 1.341 281.561 5 1.644 1.238 281.923 6 1.683 1.242 282.325 7 T 1.579 1.289 282.719 장음교 8 1.698 1.341 282.957 9 1.142 1.530 283.125 10 0.763 2.030 282.237 11 0.679 2.453 280.547 12 0.694 2.427 278.799 13 0.954 2.280 277.213 14 1.185 2.660 275.507 15 1.102 2.419 274.273 16 0.860 2.572 272.803 17 0.551 2.437 271.226 18 S' 0.909 1.949 269.828 19 1.231 1.534 269.203 20 1.225 1.504 268.930 21 S 1.399 1.713 268.442 22 1.718 1.823 268.018 23 1.392 1.891 267.845 24 1.610 1.480 267.757 25 2.234 1.107 268.260 26 2.744 0.214 270.280 27 2.816 0.190 272.834 28 3.073 0.362 275.288 29 3.321 0.448 277.913 30 3.324 0.584 280.650 31 3.023 0.417 283.557 32 2.944 0.269 286.311 33 2.959 0.405 288.850 34 2.811 0.498 291.311 35 2.925 0.432 293.690 36 2.293 0.506 296.109 37 R 1.534 0.962 297.440 38 0.814 1.561 297.413 39 0.241 2.448 295.779 40 0.132 3.074 292.946 41 0.200 2.676 290.402 42 0.271 3.128 287.474 43 0.234 2.963 284.782 44 1.098 2.772 282.244 45 Q 1.501 2.005 281.337 46 2.119 1.356 281.482-45-

47 2.681 0.864 282.737 48 3.043 0.369 285.049 49 2.819 0.462 287.630 50 3.595 0.559 289.890 51 2.961 0.266 293.219 52 1.601 0.920 295.260 53 0.468 2.067 294.794 54 0.227 3.332 291.930 55 0.309 3.971 288.186 56 0.490 3.649 284.846 57 0.303 3.314 282.022 58 1.019 2.395 279.930 59 P 1.238 1.848 279.101 60 1.412 1.640 278.699 61 1.392 1.620 278.491 62 1.395 1.594 278.289 63 1.375 1.584 278.100 64 O 1.686 1.552 277.923 65 2.010 1.772 277.837 66 2.875 0.870 278.977 67 3.746 0.514 281.338 68 3.426 0.239 284.845 69 1.379 0.540 287.731 70 0.144 2.823 286.287 71 0.164 3.390 283.041 72 0.058 3.419 279.786 73 0.254 3.195 276.649 74 0.538 2.516 274.387 75 0.809 2.290 272.635 76 N 0.951 2.290 271.154 77 0.654 2.089 270.016 78 1.001 2.334 268.336 79 1.423 1.755 267.582 80 1.870 1.276 267.729 81 2.303 0.921 268.678 82 2.199 0.950 270.031 83 2.303 0.858 271.372 84 2.250 0.786 272.889 85 2.205 0.768 274.371 86 M 2.171 0.729 275.847 87 L 2.264 0.662 277.356 88 1.197 1.223 278.397 89 0.089 2.395 277.199 90 0.143 3.444 273.844 91 0.550 3.371 270.616 92 2.812 1.552 269.614 93 3.544 0.330 272.096 94 3.606 0.477 275.163 95 1.964 0.672 278.097 96 0.475 1.768 278.293 97 0.088 3.704 275.064 98 K 0.223 3.518 271.634-46-

99 0.949 3.101 268.756 100 3.185 0.618 269.087 101 3.922 0.265 272.007 102 3.750 0.155 275.774 103 임시추가 0.759 0.766 278.758 104 0.116 3.588 275.929 105 0.891 3.730 272.315 106 1.725 3.048 270.158 107 2.081 0.824 271.059 108 2.143 0.960 272.180 109 1.963 0.931 273.392 110 J 2.210 0.983 274.372 111 임시추가 1.936 1.991 274.591 휴게소 112 1.376 1.326 275.201 113 1.046 1.982 274.595 114 1.004 1.936 273.705 115 1.033 1.914 272.795 116 1.048 1.947 271.881 117 1.110 1.915 271.014 118 I 0.973 1.824 270.300 119 임시추가 0.979 2.133 269.140 120 1.213 1.877 268.242 121 1.488 1.901 267.554 122 1.594 1.539 267.503 123 H 1.659 1.394 267.703 124 1.803 1.116 268.246 125 1.826 1.105 268.944 126 1.873 1.272 269.498 127 1.928 1.259 270.112 128 2.133 1.206 270.834 129 2.076 1.387 271.580 130 1.401 1.648 272.008 131 2.050 1.356 272.053 132 2.225 0.756 273.347 133 G 1.774 1.349 274.223 커피하우스 (운일암반일암) 134 0.919 2.461 273.536 135 1.817 2.419 272.036 136 2.853 1.105 272.748 137 임시추가 1.706 0.421 275.180 138 1.005 1.555 275.331 139 0.849 2.402 273.934 140 0.789 2.011 272.772 141 월계교 0.901 2.041 271.520 142 0.849 1.834 270.587 143 0.692 2.216 269.220 144 0.869 1.981 267.931 145 1.322 2.381 266.419 146 2.108 1.424 266.317 147 2.892 0.746 267.679 148 F 3.845 0.147 270.424 149 4.055 0.328 273.941 150 3.919 0.302 277.694-47-

151 3.233 0.312 281.301 152 1.198 1.076 283.458 153 0.257 3.241 281.415 154 E 2.634 1.983 279.689 155 2.611 0.495 281.828 추가점 156 3.953 0.732 283.707 157 2.902 0.572 287.088 158 1.164 1.170 288.820 159 0.144 3.549 286.435 160 0.115 3.744 282.835 161 0.088 4.188 278.762 162 0.109 3.788 275.062 163 D 1.191 2.848 272.323 164 2.277 0.866 272.648 165 2.329 0.608 274.317 166 2.418 0.995 275.651 167 2.731 0.965 277.104 168 3.738 0.730 279.105 169 4.068 0.531 282.312 170 4.213 0.414 285.966 171 3.085 0.536 289.643 172 C 0.925 1.350 291.378 173 0.107 2.419 289.884 174 0.265 3.661 286.330 175 0.139 3.529 283.066 176 0.485 2.720 280.485 177 0.994 2.191 278.779 178 1.124 1.986 277.787 179 0.919 2.000 276.911 180 0.951 2.185 275.645 181 0.730 2.295 274.301 182 0.477 2.312 272.719 183 B 1.430 1.192 272.004 184 1.520 1.484 271.950 185 1.366 1.463 272.007 186 0.945 1.910 271.463 187 0.890 1.935 270.473 188 0.835 1.880 269.483 189 1.288 1.624 268.694 190 A 1.531 1.505 268.477 191 1.430 1.295 268.713 192 1.482 1.452 268.691 193 1.375 1.444 268.729 194 1.398 1.554 268.550 195 1.263 1.299 268.649 196 1.425 1.375 268.537 197 1.355 1.389 268.573 198 BP-1 1.049 268.879-48-

-용평대교~죽도교 측량 현황 <표 3.6> 용평대교~죽도교 측량 현황 수 준 측 량 야 장 (용평대교~죽도교) 일시 :2008년 6월 16일 순번 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 1 수준점 (NO.104) 0.249 265.697 104번 2 3.247 0.873 265.073 3 4.211 0.252 268.068 2.995 4 H 1.377 1.372 270.907 용평대교 (1P교대중앙) 5 1.665 1.544 270.740-0.167 6 1.959 1.271 271.134 7 2.330 1.030 272.063 0.929 8 2.714 0.887 273.506 9 2.653 0.514 275.706 10 2.288 0.774 277.585 11 1.806 1.040 278.833 1.248 12 1.450 1.505 279.134 13 1.315 1.886 278.698-0.436 14 G 1.213 1.947 278.066 교량끝 15 1.260 1.886 277.393 16 1.232 1.853 276.800 17 1.292 1.821 276.211 18 1.227 1.785 275.718 19 1.226 1.874 275.071 20 1.221 1.814 274.483 21 1.240 1.859 273.845 22 1.254 1.865 273.220 23 1.251 1.851 272.623 24 1.239 1.833 272.041 25 F 2.811 1.521 271.759 26 3.819 0.047 274.523 27 3.226 0.125 278.217 28 E 2.434 0.691 280.752 월포휴게소 29 2.299 1.047 282.139 30 2.005 1.200 283.238 31 1.392 1.488 283.755 32 1.065 1.903 283.244 33 0.891 2.229 282.080 34 D 0.839 2.359 280.612 한증막 35 0.980 2.461 278.990 36 0.880 2.321 277.649 37 0.915 2.384 276.145 38 0.879 2.283 274.777 39 0.908 2.440 273.216 40 1.495 2.005 272.119 41 2.320 1.133 272.481 42 2.917 0.855 273.946 43 C 3.944 0.164 276.699 양지궁지입구 -49-

44 3.121 0.100 280.543 45 3.280 0.602 283.062 46 2.678 0.512 285.830 47 3.471 0.290 288.218 48 2.593 0.241 291.448 49 1.620 1.245 292.796 50 0.668 2.015 292.401 51 B 0.793 2.559 290.510 터널출구 52 0.842 2.056 289.247 53 0.825 2.296 287.793 54 0.791 2.055 286.563 55 0.770 1.803 285.551 56 A 0.439 2.354 283.967 터널입구 57 0.624 2.596 281.810 58 0.745 2.569 279.865 59 1.250 2.124 278.486 60 1.723 1.521 278.215 61 1.861 1.304 278.634 62 1.849 1.091 279.404 63 1.730 1.283 279.970 64 1.639 1.345 280.355 65 1.801 1.409 280.585 66 1.732 1.372 281.014 67 1.930 1.349 281.397 68 1.721 1.188 282.139 69 1.673 1.271 282.589 70 1.366 1.492 282.770 71 호내(시작점) 0.948 1.540 282.596 72 0.318 4.782 278.762 73 0.348 4.433 274.647 74 0.189 4.734 270.261 75 0.526 4.408 266.042 76 2.168 3.347 263.221 77 0.276 4.501 260.888 78 BP1 1.312 2.809 258.355 79 0.380 4.828 254.839 80 0.508 4.343 250.876 보(시작) 81 BP2 2.714 4.090 247.294 82 BP3 1.685 1.446 248.562 83 1.761 1.390 248.857 84 2.219 1.085 249.533 85 3.831 1.320 250.432 86 2.539 0.834 253.429 87 4.915 0.215 255.753 88 4.714 0.328 260.340 89 2.351 0.024 265.030 90 4.025 0.626 266.755 91 화장실 1.203 269.577-50-

-죽도교~용평대교 측량 현황 <표 3.7> 죽도교~용평대교 측량 현황 수 준 측 량 야 장 (죽도교~용평대교) 일시 :2008년 6월 16일 순번 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 1 화장실 1.203 269.577 2 0.603 4.022 266.758 3 0.057 2.326 265.035 4 0.259 4.744 260.348 5 0.211 4.849 255.758 6 0.303 2.540 253.429 7 1.297 3.302 250.430 8 1.089 2.189 249.538 9 1.305 1.761 248.866 10 BP3 1.395 1.599 248.572 11 BP2 4.151 2.661 247.306 12 4.471 0.571 250.886 보(시작) 13 4.947 0.511 254.846 14 BP1 3.140 1.428 258.365 15 4.411 0.600 260.905 16 3.296 2.090 263.226 17 4.767 0.477 266.045 18 4.891 0.553 270.259 19 4.675 0.503 274.647 20 4.808 0.557 278.765 21 호내(시작점) 1.553 0.973 282.600 22 1.471 1.381 282.772 23 1.320 1.654 282.589 24 1.179 1.768 282.141 25 1.411 1.921 281.399 26 1.372 1.792 281.018 27 1.404 1.802 280.588 28 1.360 1.632 280.360 29 1.285 1.743 279.977 30 1.135 1.850 279.412 31 1.276 1.905 278.642 32 1.514 1.695 278.223 33 2.091 1.242 278.495 34 2.411 0.711 279.875 35 2.435 0.468 281.818 36 A 2.415 0.276 283.977 터널입구 37 2.189 0.833 285.559 38 2.153 1.175 286.573 39 2.188 0.925 287.801 40 2.329 0.732 289.257 41 B 2.382 1.070 290.516 터널출구 42 1.893 0.489 292.409 43 1.024 1.499 292.803-51-

44 0.412 2.372 291.455 45 0.255 3.641 288.226 46 0.380 2.640 285.841 47 0.465 3.145 283.076 48 0.076 2.983 280.558 49 C 0.371 3.915 276.719 양지궁지입구 50 0.675 3.124 273.966 51 1.140 2.142 272.499 52 2.020 1.501 272.138 53 2.280 0.924 273.234 54 2.326 0.718 274.796 55 2.242 0.960 276.162 56 2.226 0.736 277.668 57 2.382 0.885 279.009 58 D 2.270 0.760 280.631 한증막 59 2.174 0.804 282.097 60 1.852 1.010 283.261 61 1.422 1.341 283.772 62 1.001 1.939 283.255 63 0.887 2.101 282.155 64 E 0.499 2.275 280.767 월포휴게소 65 0.031 3.034 278.232 66 0.060 3.724 274.539 67 1.455 2.822 271.777 68 1.725 1.172 272.060 69 1.757 1.142 272.643 70 1.795 1.161 273.239 71 1.809 1.171 273.863 72 1.775 1.172 274.500 73 1.757 1.186 275.089 74 1.702 1.112 275.734 75 1.733 1.208 276.228 76 1.833 1.145 276.816 77 1.868 1.240 277.409 78 G 1.905 1.195 278.082 교량끝 79 1.799 1.274 278.713 80 1.425 1.359 279.153 81 1.040 1.725 278.853 82 0.760 2.288 277.605 83 0.606 2.640 275.725 84 0.861 2.808 273.523 85 1.150 2.302 272.082 86 1.268 2.075 271.157 87 1.583 1.661 270.764 88 H 1.183 1.412 270.935 용평대교 (1P교대중앙) 89 0.148 4.022 268.096 90 0.873 3.139 265.105 91 104 0.249 265.729 104번 -52-

4)검측 결과 전체 측량구간 중 허용오차 이상 발생한 구간에 대하여 검측을 수행하여 측량결과의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다. <표 3.8> 수준측량 검측 결과(1) 수 준 측 량 야 장 -수위계(사근,갈두)검측 일시 :2008년 5월 13일 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 L 0.499 277.353 수위계(사근교) 2.171 275.681 교량상판 -3.998 271.683 교각상판 199 1.349 280.436 수위계(갈두교) 0.892 280.893 교량상판 -4.009 276.884 교각상판 <표 3.9> 수준측량 검측 결과(2) 수 준 측 량 야 장 (12시수위:248.430) 일시 :2008년 5월 9일 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 N 0.465 271.148 1 0.072 3.633 267.980 2 0.434 4.504 263.548 3 0.275 4.384 259.598 4 0.338 4.764 255.109 5 0.167 4.062 251.385 수위 3.230 248.322 수위차= -0.108 <표 3.10> 수준측량 검측 결과(3) 수 준 측 량 야 장 (시수위 :247.920) 일시 :2008년 5월 9일 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 N 0.504 271.148 1 0.104 3.668 267.984 2 0.026 3.573 264.515 3 0.427 3.675 260.866 4 0.138 3.639 257.654 5 0.038 3.710 254.082 0.521 3.296 250.824 수위 3.527 247.818 수위차= -0.102-53-

<표 3.11> 수준측량 검측 결과(4) 수 준 측 량 야 장(용평대교,죽도교) 일시 :2008년 5월 13일 순번 측점 B.S F.S I.H G.H 비 고 1 화장실 1.164 269.577 2 1.385 269.356 수위계(죽도교) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 수준점 (NO.104) 265.697 12 P8 272.123 13 0.645 272.768 14 3.667 269.101 15 1.613 0.107 268.994 16 0.137 268.857 센서상단 17 18 19 P8 272.023 20 0.645 272.668 21 3.667 269.001 22 1.613 0.107 268.894 23 0.137 268.757 센서상단 -54-

3.1.3u-IT기술을 이용한 댐 유역 경계표석관리 방법 가.현황 및 필요성 댐 건설시 수몰지 및 저수구역 관리를 위하여 경계표석을 설치하였으며 이를 관리하 기 위하여 댐관리단에서는 관리대장을 이용하여 표석을 관리하고 있다.그러나 경계표석 의 설치는 안정된 지반에 매설하여 표석의 위치적인 변화가 없도록 하여야 하나,댐 유역 의 지형적인 특성으로 인해 사면이나 밭,숲 등 매우 연약한 지반에 설치되어 있는 게 현 실이다.이러한 댐 경계표석의 불확실한 위치정보는 지속적인 댐 저수지 관리시(댐 퇴사 량조사 등)효율적이고 체계적인 관리함에 있어 어려움이 있다.또한 유역의 절대적인 측 량 기준점의 망실로 인한 댐 퇴사량 조사사업 수행시 불필요한 재측량을 수행함으로써 경제적인 부분에 있어서 막대한 손실을 가져 올 수 있다. 이에 따라,댐 유역의 효율적인 관리에 활용할 수 있는 측량 기준점의 체계적인 관리 가 방안 마련이 시급한 실정이며,향후 댐 건설함에 있어 경계표석의 체계적인 설치 및 관리가 가능한 방법을 마련하고,이러한 방법을 기반으로 공사에서 관리하고 있는 수도시 설의 경우 표석 등에도 적용하여 공사 부지관리 및 보상 등 다양한 업무에 활용할 수 있 는 기술 개발이 절실이 요구되고 있다. 공사에서 관리되고 있는 기준점은 위치 참조의 기준이 되는 측점으로서 댐 경계표석, 수도부지 표석 등이 있으며,약 5,000여개의 기준점이 댐유역과 수도관로 매설 지점에 전 국적으로 분포되어 있다.현재 기준점은 주로 측량과 유역관리 등 다양한 용도로 사용하 고 있다.공사 측량 기준점은 위치정보라는 유용한 정보를 제공할 수 있는 인프라 자원임 에도 불구하고 체계적인 관리가 되고 있지 않으며,주로 사면,농경지,숲 등에 설치되어 있어 사용하는데 어려움이 있다.또한 기준점 정보는 지역본부,관리단 등에서 대장으로 관리하고 있기 때문에 현장에서는 기준점과 관련된 정보를 획득할 수 없다.기존의 측량 기준점 또는 위치참조를 위한 기준점 정보를 RFID(Radio Frequency IDentifier)태그 또 는 2차원 바코드에 기록하여 소형화 한다면,유비쿼터스 환경에서 현장부서 관리자들이 쉽게 기준점으로부터 위치정보와 체계적인 관리 수행할 수 있다.이를 통하여 위치정보의 취득이 용이한 환경을 조성할 수 있으며,이에 따라 위치정보 제공 서비스 수준을 향상시 킬 수 있다.따라서 본 연구의 목적은 유비쿼터스 환경을 대비하여 위치정보서비스를 위 한 유비쿼터스 댐 표석 기준점의 개념을 설계하고,체계적인 관리를 위한 시스템 구현 방 안을 제시하는 것이다. -55-

나.사례 분석 1)RFID을 이용한 국가기준점 원격모니터링 시스템 우리나라에서는 IT-839정책,초고속 인터넷 망 확산,e비즈니스 활성화 등을 통해 IT 기술이 급속도로 발전하였으며,유비쿼터스 기술의 원천기술 및 응용기술을 다양한 분야 에서 개발하고 있다.특히 건설교통부는 지난 2006년부터 VC-10이라 는 이름의 대형 연 구개발 과제를 발굴하였고,이 중 지능형국토정보기술혁신사업 과 u-ecocity기술개발사 업 은 대표적인 건설분야의 유비쿼터스 응용기술 개발 연구과제이다.이와 같이 기반기술 이 마련되어 있는 시점에서 국가기준점의 사용 편리성을 증대시키고,관리 및 운용 효율 성을 향상시키기 위한 기술개발이 필요하다.특히,우리나라는 2010년부터 지난 1세기 넘 게 사용한 동경측지 좌표계에서 세계측지 좌표계로 변환한다.따라서 전국의 모든 기준점 의 좌표는 변경되며,좌표계 변환에 따른 혼란을 방지하기 위해서는 변경되는 시점부터 변경된 정보를 모든 사용자에게 제공할 수 있는 기술이 필요하다. 또한,우리나라에는 약 22,000개의 국가기준점이 전국적으로 설치되어 있다.그러나 위 치라는 중요한 정보를 제공하는 시설물임에도 불구하고 위치정보를 확인하기 위해서는 관리기관(일반적으로 국토지리정보원)에서 기준점 성과표를 발급받아야 하며,야외에 설 치되어 있고 보호시설이 없기 때문에 관리에 어려움이 있다.이러한 문제를 해결하기 위 하여 RFID 및 모바일 Web기술을 사용하여 기준점 상태 및 사용 현황을 모니터링 하고 관리할 수 있는 시스템을 개발하였다. 2)지적전자기준점 및 부산광역시 도시기준점 우리나라의 RFID를 이용한 위치관련 정보제공 연구 사례는 대한지적공사의 지적전자기준 점과 부산광역시의 도시기준점 시범 적용이 대표적이다.물론 모비온(모바일RFID사업)서비스 중 위치기반서비스가 있으나,위치 정보 제공을 주목적으로 하는 서비스는 아직 개발한 사례 가 없다.대한지적공사의 지적전자기준점은 RFID를 이용한 지적측량용 기준점으로서 지적기 준점 및 지적도근점의 정보를 현장에서 제공할 수 있는 기준점이다.도로 등에 설치한 지적 기준점 또는 도근점을 관리하고 지적측량의 효율성을 높이고자 개발 중에 있다.대한지적공 사에서는 향후 전국의 100만 여개에 달하는 지적 도근점을 지적전자기준점으로 대체하려는 계획을 하고 있다.그림 3.4는 대한지적공사에서 시제품으로 개발한 지적전자기준점이다. -56-

<그림 3.4>대한지적공사에서 개발한 지적전자기준점 부산광역시에서는 U-인텔리전트 도시기준점 관리를 통한 측량기준점 첨단화 계획에 따라 2006년부터 RFID를 이용한 U-인텔리전트 도시기준점 관리 사업을 추진 하였다.우리 나라 좌표계가2010년부터 동경측지 좌표계에서 세계측지 좌표계로 변경되는 것을 계기로 부산광역시 관할내 40개 도시기준점에 (그림 4.38)와 같이RFID 태그를 부착하여 RFID 리 더기만 있으면 누구나 위치정보를 알 수 있도록 하였다.바코드는 기준점의ID만 가지며, 자세한 정보는 RFID에 저장되어있다. <그림 3.5>RFID가 설치된 부산광역시 도시기준점 -57-

2)유니버설 디자인(일본) RFID와 같은 전자태그를 이용하여 위치를 기반으로 하는 각종 정보를 제공하는 시스 템은 일본의 유니버설 디자인이 가장 대표적이다.유니버설 디자인의 기본적인 철학은 유 니버설이라는 단어에서 유추할 수 있듯이 누구나 원하는 정보를 또는 원하는 서비스를 자유롭게 제공받을 수 있도록 하는 사회 시스템이다.일본은 2005년부터 (그림 4.35)에서 보는 바와 같이 전국 8개 지역에서 유니버설 디자인 프로젝트로 수행중인 각종 서비스에 대한 실증실험을 진행하고 있다. 특히 고베시에서는 공항,철도 등 공공교통기관과의 연계서비스 및 인텔리전트 기준점 에 대한 실증 실험을 통해 통신기술을 적용해 보고 서버관리 및 운용 방법에 대한 검증 실험을 수행하고 있다.그림 3.4는 고베시에 설치된 인텔리전트 기준점이다. <그림 3.6> 일본 고베시에 설치된 인텔리전트기준점 일본은 이 외에도 인텔리전트 기준점의 정보 전달 방식과 동일한 방식을 이용하여 표 준화된 정보 전달을 통하여 측량이외에도 장애인 보행,외국인 관광 안내,자전거 주행 등 다양한 실증 실험과 일반인을 대상으로 하는 체험 서비스를 통하여 서로 다른 분야의 서비스를 유비쿼터스 기술을 이용하여 통합할 수 있는 기반을 마련하고,일반인들의 이해 와 관심을 일으키기 위한 시도를 하고 있다. 이상의 일본 및 국내사례에서 보는 것과 같이 RFID 등 최신 IT 기술을 이용하여 기준 점의 활용도를 높이고,더 나아가 기준점을 이용한 다양한 서비스 모델을 개발하려는 노 력이 국내외에서 시도되고 있다. -58-

다.u-IT 기반 경계표석 관리 방안 1)u-IT 적용 경계표석 설치 방안 경계표석점이 댐 유역관리를 위한 위치정보 주요 요소로 역할을 하기 위해서는 적절 한 지역을 선점하는 것과 더불어 적절한 설치 위치와 설치 시설물을 찾는 것은 매우 중 요하다.원활한 사용기반 환경 조성을 위해서는 경계표석은 주로 안정된 지반과 접근이 용의한 지역에 설치되어야 하며,파손 또는 망실의 가능성이 없도록 하여 경제적 손실이 발생하지 않도록 설치 계획을 수립하여야 한다. <표 3.12> u-it 적용 경계표석 설치시 고려 사항 구 분 관리 측면 운영 작동 측면 사용자편의성 측면 설치시 고려사항 영구,고정 시설물에 설치 설치가 용이한 시설물 및 위치에 설치 파손,망실의 가능성이 적은 시설물 및 위치에 설치 전파방해를 일으키는 금속 물체를 배제 전류가 흐르는 도체 시설물 배제 무릎 높이 이상,눈높이 정도에 설치 시야가 뛰어난 시설물 및 위치에 설치 접근성이 용이한 시설물에 설치 경계표석의 적절한 설치를 위해서는 표 3.3과 같이 기준점의 관리,운영 작동,사용의 편의성에 대한 세 가지 측면을 고려해야겠다.경계표석은 단독으로 설치할 수도 있으나 효율적인 관리를 위해서는 교량,표석과 같은 영구적인 시설물이나 도로 표지와 같은 고 정 시설물에 설치되어야 한다.또한 금속의 시설물이나 전류가 흐르는 도체가 주위에 있 는 경우,라디오 주파수를 사용하는 RFID 전자태그의 인식 오류 및 전파방해를 일으킬 수 있기 때문에 가능한 설치를 배제하여야 한다.또한 현장 작업자들이 경계표석을 편리 하게 사용하기 위해서는 무릎 이상,눈높이 정도 높이로 설치되어야 하며,접근성과 시인 성이 뛰어난 시설물에 설치되어야 하겠다.실제 경계표석의 설치시에는 현행 공사 시설물 의 설치 및 관리에 관한 규정을 마련하여 설치될 수 있도록 제도적 장치 또한 필요할 것 으로 판단된다. -59-

2)경계표석 관리시스템 설계 경계표석의 체계적인 관리를 위하여 모바일 Web기반 관리시스템은과 같이 경계표석 현장관리 시스템과 통합관리 웹 시스템 등 두 부분으로 나눌 수 있다. <그림 3.7>RFID를 이용한 경계표석관리시스템 구성도 경계표석 현장관리 시스템의 하드웨어는 PDA에 RFID 리더기,GPS 수신기,CDMA 모듈로 구성되며,GPS 신호를 수신하여 단말기의 위치를 지도상에 표현할 수 있으며, CDMA 모듈을 통해 통합관리서버와 데이터를 송수신 할 수 있도록 한다.경계표석 통합 관리 시스템은 모바일 웹 서버와 경계표석 DB로 구성되며,인터넷이나 모바일 웹 환경에 서 접속이 가능하도록 하여야 한다. 경계표석 현장관리 시스템의 시나리오는 현장 사용자는 GPS를 이용하여 현재 위치 정보와 데이터베이스에 저장되어 있는 경계표석 정보를 검색하여 손쉽게 원하는 기준점 으로 접근할 수 있다.경계표석의 위치를 사용자 측면에서 쉽게 이해할 수 있도록 지도상 에 표시된다.이후 단말기의 CDMA 모듈을 이용하여 HTTP 프로토콜로 경계표석 관리 서버시스템과 연결하고 경계표석에 설치되어 있는 RFID 태그를 인식하여 경계표석 ID 정보를 경계표석 관리 서버시스템으로 전송한다.경계표석 현장관리 시스템에는 측량목 적,측량기사,측량 시작시간,기준점 사용기관 등 관련 기록들이 실시간으로 저장된다. -60-

3)향후 추진 방향 유비쿼터스 시대의 도래를 대비하기 위해서는 공사의 다양한 측량 기준점에도 센서를 부착해야 하며,1차적으로 RFID를 부착하여 기준점의 기능을 향상해야 할 것이다.더불 어 위치정보에 대한 요구가 증대되고 있는 만큼 기준점 이외에 다른 위치정보가 필요한 시설물과의 호환을 위하여 유비쿼터스 시대에 적합한 위치정보의 표준을 정립해야 할 것 이다.이를 위해서는 우선 한 단계 높은 전산 관리가 가능하도록 기준점 정보를 개선할 필요가 있으며,위치정보를 가지는 수많은 시설물의 등록을 대비하여 기준점을 통합 관리 할 수 있는 관리센터를 구축하여 향후 각종 플랫폼과의 연동 및 호환이 가능한 시스템 구축이 필요할 것이다. 그러나 아직 RFID 등 IT 기술은 완전하지 않기 때문에 계속 발전하고 있는 추세이다. 특히,RFID는 정보통신부의 u-it839정책에서 볼 수 있듯이 국가 IT 산업의 추축이 될 전 망이지만 아직 실용화 전 단계이기 때문에 기준점과 같이 부착환경이나 인식거리 등이 기존 RFID 수요처와는 다른 상황의 경우 특수목적에 맞는 기술 개발이 필요하며,RFID 사용방법에 관한 개념이 동일한 모비온 서비스는 아직 시범사업 중이다.또한,단말기 보 급이 활성화 되지 않았고,RFID의 국가 표준이 확정되지 않는 등 현실적인 사용에는 아 직 해결해야 하는 문제점이 존재한다.그러나 IPv6의 실용화를 앞두고 있는 인터넷 분야 의 경우 위치정보 요구가 앞으로 증가할 전망이며,소프트웨어 기술은 이미 많이 발전하 였기 때문에 현 수준으로도 충분하다.따라서 기준점용 RFID 기술 등 몇 가지 하드웨어 기술에 대하여 연구개발을 통해 해결한다면 공사의 표석 및 측량기준점의 RFID 적용기 술은 빠른 시간 내에 실용화 될 수 있을 것이다. -61-

3.1.4홍수파 분석을 위한 통신망 및 관측시설 개선 보완 가 수위관측소 태양 전지 및 배터리 용량 개선 용담호의 호내 수위 관측소 설치 대상인 갈두교,죽도교,사근교,용평대교의 4개 교량 에 적합한 관측지점을 선정하였고 정확한 수위 측정을 위해 수위 관측소 설치를 위한 수 준 측량을 한 후에 수위 관측소 설치를 했으며,수위계설치와 고정을 위해서 각 교각에 기초공사가 먼저 이루어 졌으며 기초공사 후에 수위계를 매달고 파이프를 통해 수위 센 서의 연결선을 보호 했으며 움직이지 않게 고정하는 작업을 하였다.또한 목자판을 지지 기둥에 설치하였으며 교각 중간에 제작한 데이터 로거함을 설치하였다.이 데이터 로거함 에는 데이터 로거 와 Gateway,정전압/정전류 저장장치,데이터 전송 모뎀 등이 설치되 어 있다.또한 태양열 모듈과 충전 가능한 배터리를 사용하여 전원공급의 안정성을 높이 고 유지보수가 편리하도록 설치하였다. <그림 3.8> 수위관측소 설치 현황 -62-

지속적인 운영 결과,수위 관측 데이터 수집 간격을 실시간으로 할 경우 배터리 용량 의 부족으로 부조일수 5일을 만족하지 못하고,약 3~4일 정도의 부조일수 운영 결과를 보였다. 안정적인 데이터 송수신 체계구축을 위하여 1차년도 연구에서 구축한 갈두교,사근교, 용평대교,죽도교 수위계의 태양전지판과 충전용 배터리를 고용량 제품으로 교체하여 부 조일수 5일 이상 운영이 가능하도록 하고,각각 수집되어진 데이터는 Gateway의 CDMA Module을 통하여 원격지 모니터링 서버로 전송하게 된다. <그림 3.9>개선 전 후 각 모듈 비교 <그림 3.10> 작업과정 -63-

1)태양전지 (HS-55W) <그림 3.11> HS-55W 태양전지 <표 3.13> 태양전지 개요 항목 내용 비고 모델명/제조사 SolarCels FrontCover Connection Pmax/Voc/Isc Vop/Iop Dimension Weight HS-55W/해성쏠라 단결정 및 다결정 태양전지 저철분 강화 유리(3.2T) 36Series 55W/21.4V/3.2A 17.1V/3.0A 826X 546X 40mm (AL frame구조) about6kg -64-

2)배터리 (HI-CA45) <그림 3.12> HI-CA45산업용 배터리 <표 3.14> 배터리 개요 항목 내용 비고 모델명/제조사 AH Dimension HI-CA45/델코 45(20HR) 238X 128X 202mm 가)제품특징 -증류수 보충이 필요 없음 특수 합금 재질의 기판은 사용중 전해약 감소를 재래식 배터리의 1/10 이하로 줄여 수명이 다할 때 까지 액보충이 전혀 필요 없음 -자가방전이 거의 없음 칼슘 합급의 극판과 저저항 격리판 사용으로 시동성을 20% 이상 향상 시켰으며,특 히 폭서 및 혹한에 성능 발휘 -자가방전이 거의 없음 칼슘 합금의 극판은 장기 저장 후에도 전압을 유지함 -긴수명으로 경제적 임 특수 압연 방식으로 제조된 기판을 사용,내부식성이 우수하여 수명이 더욱 향상 -방폭형 필터 구조,열 융착 카바 사용으로 안전 -65-

위와 같이 교량에 개량 설치된 수위관측 시스템은 기존의 방식에 비해 부조일수 5일 이상의 운영을 기대할 수 있게 하여,USN Gateway와 CDMA를 연동하여 통신망의 안정 성확보를 통한 결측 자료가 발생하지 않는 실시간 모니터링이 가능하도록 개선되었다. <그림 3.13>모니터링 화면 -66-

나.USN Gateway운영방법 적용된 수위 관측장비는 크게 수위관측 센서부,데이터 전송부,전원부로 나눌 수 있 다.전체적인 구성은 교각에 설치된 수위 센서가 데이터로거와 USN Gateway에 연결되 어 데이터를 CDMA망을 통해 인터넷에 전달되고 데이터 수집 서버에 관측된 값이 실시 간으로 저장이 되고 그것을 서버에서 어플리캐이션을 통해 직접현장에 나가지 않아도 실 시간 모니터링이 가능하다. <그림 3.14>수위관측 시스템 구성도 데이터로거와 RS-232프로터콜로 통신하여 데이터를 실시간으로 수집하는 Gateway는 센 서의 SensingDate를 수집하여 이기종 네트워크 (CDMA,HSDPA,WLAN)로 연동하여 local host및 원격 Server와 같은 상위 시스템에 전송하기 위한 Interface를 제공 하며,혹은 CDMA 를 통해 BcN망과 연동 상위 Server와 통신할 수 있는 경로를 제공한다.본 시스템은 CDMA를 통하여 데이터를 전송하게 된다.USN Gateway는 대중적이고 개발 편의성이 좋은 Embedded 용 Processor을 선정기준으로 삼았다.이러한 USN Gateway의 특징으로는 다양한 주변 디바 이스와의 Interface지원 구조를 가지고 있고,충분한 Clockspeed를 가진 Embedded용 CPU인 -67-

Arm 계열의 SRM9(940T)를 선정하여 고성능을 구현하였고,MultiProcessing기능과 보안성, 다양한 Networkdemon및 서버기능을 수행 할 수 있는 OS인 LinuxVersion 2.4.20을 탑재 하 였다,대표적인 Interface로는 Serial(UART),USB등이 있고 이것으로 통신을 담당하게 된다. USNGateway의 구성내용은 표3.14와 같다 <표 3.14>USNGatewayH/W 구성 내용 H/W Processor BootROM Flashmemory EEPROM SDRAM Ethernet Mini-PCI PCMCIA/CardBus USB UART 구성 내용 SAMSUNG S3C2510(ARM940T)Core166MHz,Bus 133MHz 29LV010 29LV160/29LV320 1K/4K Byte(I2C serial,optional) 16M ByteSDRAM 2*10/100MbpsEthernet 2*BusInterface(33/66MHz) 1PC Card SocketInterface HostBusInterface 1ChannelRS-232Console -68-

<표 3.15> USN GatewayS/W 구성 내용 구 분 항 목 Kernel LinuxKernelVer2.4.22& No-MMU architecture support)stack(tcp,udp,ipv4,ipv6,icmp, IGMP,ARP,RARP,etc) Linux Application Drivers RootDisk Library System Utility ShelUtility FileUtility Network Utility Ethernetdevice CIA device Mastet/Slavedevice H/W DES/3DESdevice(option) device(nor flash) eeprom device RAM Disk(InitialRAM filesystem) Run-timelibrary dard C library,standard mathlibrary) initagetylogininetd sheldumpexpand kilps dffreereboot basenamedatedirnameechofalselognametrue unamewhichwhoamiyes catchgrpchmodchowncmpcpddgrepllnls mknod mountmoremvrm rmdirsync arpifconfigpingroutenetstatrarpslatach plipconfigiptunnelipmaddrnameif BIOS Utility Toolchain TFTP support(load imagebyethernet)uncompressingsupport boot(from flash,tftpserver)and manualbootsupport elf2flt GNU CrossCompilerBinutils Document SoftwareDeveloper'sManualfore-linux -69-

<그림 3.15> USN GatewayPartBlockdiagram 아울러 기존 수위센서의 전송방법은 SDI-12기반의 M to M 양 방향 전송체계로 Gateway로 전송체계의 변경작업을 수행 하였다.변경작업의 내용은 아래와 같다 -데이터로거의 수위정보 수집 및 센싱 인터벌 등 데이터로거 Control을 위한 Command 개발 및 적용 -SDI-12의 DataFormat의 RS-232DataFormat으로 변환 작업 -Gateway와 CDMA Interface의 원격전송기능 제공 -DB 및 MiddleWare변경 및 수정 작업 USN Gateway와 데이터 로거,그리고 PS1압력센서의 전원은 태양열 집열판을 사용하 여 전력을 생산하며 여기서 생성된 전력이 PowerControlUnit인 PCU-12을 통하여 시 스템에 12V를 공급하게 된다.이 전력이 12V 연축전지를 계속 충전하고 있으며 태양열이 없는 상황에서는 배터리에 충전되었던 전기를 사용하여 시스템이 끊이지 않고 동작하게 된다. -70-

다.원격 Control기능 설계(설계내용 보완) 용담호 호내 수위 관측을 위해 갈두교,죽도교,사근교,용평교 4지점에 수위센서와 함 께 데이터 전송용 USN 노드와 Gateway를 설치하였다.한번 설치된 USN 노드의 기능의 변환 즉 수위 데이터 센싱 주기,Wake-up& Sleep 주기 변경,센서 레벨값 변경 등을 변 환하기 위해서는 USN 노드 관리 툴의 구현이 시급하다.현재 USN 노드의 기능 변환을 위해서 사용자는 직접 USN이 구축된 현장에 나가 노트북 등을 이용하여 USB 또는 Serial인터페이스를 통해 노드의 프로그램을 변경하고 재 설치하는 과정을 반복하고 있 으며 이는 많은 시간과 비용의 낭비를 초래하고 있다. 노드 관리를 위한 NodeManagerS/W는 노드의 센싱주기,Sleep Time등 프로그램을 원격지에서 무선으로 각각의 노드의 프로그램을 업데이트하거나 교체할 수 있는 Node Manager기능 설계를 필요로 한다. NodeManager의 기능요소를 살펴보면 다음과 같다. -센서 노드 상태(network점검,RF세기 등)의 로컬 모니터링 센서 노드 송신 센싱 측정 정보 현장 모니터링 -무선 통신을 이용한 소프트웨어 업그레이드 기술 Node의 추가/삭제/변경 등 망 관리를 쉽게 할 수 있는 PDA NodeManager기술 <그림 3.16> USN NodeManager구성도 -71-

3.1.5댐저수지 수위예측 모형 적용 가.HEC-RAS모형의 개요 HEC-RAS(RiverAnalysisSystem)모형은 미육군공병단이 개발한 하천 해석 모형으로 수면곡선을 분석하는 HEC-2모형의 확장된 시스템이다.HEC-2모형이 자연하천이나 인 공하천에서의 정상류 상태의 점변류 수면곡선을 계산하기 위해 개발되었다면 HEC-RAS 모형은 정상류뿐만 아니라 부정류,유사현상 해석 기능까지 포함하는 종합 하천 해석 시 스템으로 발전하였다. HEC-RAS모형은 사용자의 편리기능과 자료 입 출력도구,모의결과의 도시 등을 통한 작업시간의 최소화를 목적으로 설계된 GUI를 활용한다.입력 및 출력 자료의 쉽고 다양 한 화상처리,자동 오류 검색기능 그리고 다양한 On-line도움말 등이 대표적 예이다.따 라서 사용자는 흐름과 흐름의 상태를 더욱 자세히 확인할 수 있게 되었고,하천형상에 대 한 3차원 도시도 가능하게 되었으며,상류 및 사류 모의가 가능하고,교량,수문,암거 등 에 대한 부등류 및 부정류해석도 처리할 수 있게 되었다.특히,하나의 과제에 대한 입력 자료들을 일괄적으로 처리할 수 있어 자료관리,결과도시,애니메이션 기능 등이 편리하 게 구성되어 있다.또한,HEC-HMS,GIS 등 다른 프로그램과의 연계성도 강화되었다. HEC-RAS 모형과 관련 자료는 Website(htp://www.hec.usace.army.mil)에서 download 받을 수 있다. 미육군공변단에서는 기존의 정상류 흐름해석 모형에 복잡한 하도망에 대해 부정류모 의를 수행할 수 있는 UNET 모형을 추가하여 HEC-RAS4.0을 제공하고 있다.이 모형은 적용에 있어 하천 횡단면 및 하도의 개수에 제한이 없으며,수문,여수로,교량,보 등 하 천 수리구조물의 영향을 고려할 수 있다.특히 복잡한 하도망에 많은 횡단면이 있는 경우 의 흐름해석에 매우 효과적이다. 나.부정류 기본 방정식 HEC-RAS모형의 부정류 기본 방정식은 자연하천에서 흐름의 1차원 부정류 해석에 이 용되는 동역학적 방정식으로서 연속방정식과 운동방정식으로 구성된다.연속방정식은 시 스템 내에서의 질량보존 개념이며 식 3.1과 같이 기술된다. -72-

3.1 여기서, =수로에 따른 거리 =시간 =유량 =단면적 =단위 거리당 측방 유입량 위 방정식은 주수로와 홍수터에 대해 각각 표현이 가능하며 식 3.2와 3.3과 같이 기술 할 수 있다. 3.2 3.3 여기서,아래첨자 c와 f는 주수로와 홍수터를 나타내고, 은 홍수터 단위 길이당 측방 유입량이며 은 홍수터 단위 길이당 측방 유입량이며 와 는 주수로와 홍수터 사이의 물의 교환을 나타내고 있다. 식 3.4,3.5는 음해형 유한차분법을 적용해서 식 3.4와 3.5로 근사화된다. 3.4 3.5 여기서, 주수로와 홍수터 사이의 질량 교환량은 같고 방향이 반대이므로 이다.따라서 위 식들을 다시 정리하면 식 3.6으로 기술된다. 3.6-73-

여기서, 은 평균 측방 유입량이다. 운동량 방정식은 운동량의 변화가 시스템에 작용하는 외력과 같다는 것에 기초로 하 며,단일수로에 대해서 식 3.7과 같이 기술할 수 있다. 3.7 여기서, =중력가속도 =마찰경사 =유속이다. 식 3.7은 주수로의 홍수터에 대하여 식 3.8과 3.9로 기술할 수 있다. 3.8 3.9 여기서 와 는 각각 주수로와 홍수터 사이에서 교환되는 단위 길이당 운동량 흐 름율을 나타낸다. 식 3.8,3.9를 유한차분기법을 이용하여 근사화하면 식 3.10~3.11과 같이 기술된다. 3.10 3.11 여기서 이다. -74-

음해형 유한차분 방정식을 선형화시키기 위하여 다음의 가정들이 적용되었다. 1 만일 라면, 이다. 2 만일 라면 는 Taylar급수에 첫 번째 항에 의해 근사화 될 수 있다. 3.12 3 만일 가 작은 값이라면 어떤 변수들은 양해적으로 다루어질 수 있다.즉, 이고, 이다. 가정 2는 마찰경사 와 면적 A에 적용된다.가정 3은 이송항의 속도,유속분포 인자,등가 흐름 경도 및 흐름 분포인자 에 적용된다. 유한차분 근사화는 연속방정식과 운동량방정식에 대해서 각각 식 3.13~3.14와 같은 선 형방정식을 얻게 된다. 3.13 3.14 다.경계조건 1)내부경계조건 하나의 하도망은 M개의 개별 구간의 조합으로 구성된다.내부경계방정식들은 구간사 이의 연결부를 정의하기 위해 필요하다.구간 합류점의 유형에 따라 두 방정식 중의 하나 가 사용된다. 1 흐름의 연속성 3.15 여기서, =합류점에 연결된 구간의 수 -75-

= 가 상류 구간에 연결되어 있으며 -1 가 하류 구간에 연결되어 있으면 +1 =구간 에서의 유량 식 3.15의 유한차분형태는 아래와 같다. 3.16 여기서, 이다. 2 수위의 연속성 3.17 여기서,구간 의 경계에서의 수위인 는 중요한 합류점에서 모든 수위 경계조건들 과 공통되는 수위인 와 같다고 지정한다.식 3.17의 유한차분형태는 다음과 같다. 3.18 여기서, 이다. 2)상류단 경계조건 상류단 경계조건은 다른 구간이나 저류영역에 연결되어 있지 않은 모든 구간의 상류 단에서 필요로 한다.상류단 경계조건은 시간에 대한 유량의 수문곡선으로 적용된다.구 간 에 대한 유량 수문곡선의 식은 다음과 같다. 3.19-76-

여기서, 는 구간 의 상류단 절점이다.식 3.19의 유한차분형태는 다음과 같다. 3.20 여기서 이고, 이다. <그림 3.17> 흐름의 분기 및 합류 3)하류단 경계조건 하류단 경계조건은 다른 구간이나 저류 영역에 연결되어 있지 않은 모든 구간의 하류 단에서 필요로 한다.하류경계 조건들의 4가지 형태는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 수위 수문곡선 유량 수문곡선 단일관계의 수위-유량조건 운동량방정식과 Manning식의 간단한 형태를 사용하여 HEC-RAS에 의해 계산된 loop형 수위-유량 곡선 1 수위수문곡선 수위가 조석 활동에만 단지 영향을 받거나,상대적으로 일정한 수위를 갖는 호수로 유 입되는 만 또는 하구와 같이,하천이 하류수위의 영향을 받는다면 시간에 대한 수위수문 -77-

곡선이 하류경계조건으로서 이용될 수 있다.시간간격 에서 수 수문곡선으로부 터의 경계조건은 다음과 같이 주어진다. 3.21 식 3.21의 유한차분 형태는 다음과 같다. 3.22 여기서, 이다. 2 유량수문곡선 기록된 계기 자료가 유용하고 모형이 하나의 특정한 홍수 사사에 대하여 검증된다면, 유량수문곡선이 하류단 경계조건으로서 사용될 수 있다.시간간격 에서 유량수 문곡선으로부터의 경계조건은 유한차분 방정식으로 주어진다. 3.23 여기서, 이다. 3 단일 관계의 수위-유량곡선 단일 관계의 수위-유량곡선은 수위와 유량간의 단조함수이다.이러한 형태의 곡선은 정상등류 수위-유량곡선이다.단일 관계의 수위-유량곡선은 폭포와 같은 자유방류지점과 여수로,위어,갑문,댐 운영 등과 같은 수리 조절 구조물의 수위-유량 관계를 정확히 기 술하는데 사용될 수 있다.이 경계조건은 하류단 경계 위치에서 상류부로 멀리 떨어진 곳 의 해석에 있어 오차가 도입될 수 있는 자유 흐름 하천이 아닌 곳에서는 그 적용을 피하 여야 한다. 시간에서 경계조건은 다음과 같이 주어진다. -78-

3.24 여기서, 번째 유량 좌표, 번째 수위 좌표이다. 방정식의 좌측항에 미지항들을 정열하면,식 3.24의 유한차분 형태는 식 3.25로 나타낼 수 있다. 3.25 여기서, 4 Loop형 수위-유량곡선 시간에 따라 변화하는 마찰경사를 가진 Manning의 식을 사용하여 자연 하천에서 Loop형 수위-유량곡선의 근사화를 이끌어내게 된다.이러한 경계의 형태는 파가 하류로 전달될 수 있는 장점을 가지는 반면에,근사화가 실제의 Loop형 수위-유량곡선을 정확히 반영하지 않을 수도 있다는 점을 고려하여 적용되어야하면 한다.Butler(1991)는 매우 평 탄한 경사와 급격히 상승하는 홍수파를 가진 시스템에서 이와 같은 적용은 정상 등류 상 태의 수위-유량곡선과 동일하고 거의 loop형이 아닌 수위-유량곡선을 얻게 된다. Manning의 식은 식 3.26과 같이 주어진다. 3.26 여기서 는 통수능을 나타내고 는 마찰경사이다. Taylor급수의 첫 번째 항을 이용하여 시간대에서 이 경계조건은 다음과 같 이 나타낼 수 있다. -79-

3.27 식 3.27의 유한차분 형태는 식 3.28로 기술 될 수 있다. 3.28 여기서, 이다. -80-

3.1.6대상 저수지 및 모형의 입력자료 구축 가.수위관측 기술 적용을 위한 대상 저수지 저수지 내의 수위관측 및 수면곡선 분포 모의를 위하여 용담댐 유역의 용담댐 저수지 를 선정하였다.용담댐 유역은 동경 127 18 49 ~ 127 44 47,북위 35 34 50 ~ 36 1 37 사이에 위치하며,행정구역으로는 전라북도 진안군,무주군,장수군 1도 3군이 일부 또는 전체가 포함되어 있다.유역면적은 금강유역(9,914.01km2)의 9.39%에 해당하는 930.43km2 이다.2001년 10월에 준공한 용담댐은 한국수자원공사에서 관리하는 다목적댐이 며 댐 높이는 70m이고 댐 정상표고는 해발고도 268.5m 이다.용담댐의 완공으로 생성된 용담호는 지방1급하천인 금강에 포함되며 저수면적은 36.2km2이고 연평균 유입량은 24.2CMS이다.용담호의 상수만수위는 263.5m이고 이때의 상수만수용량은 약 7억 4천만 톤이며 연간용수공급계획량은 약 6억 5천만톤으로 설계되었다.계획 홍수위는 265.5m이 고 저수위는 228.5m,용수공급가능수위는 226.5m,유효저수량은 약 6억 7천만톤,설계홍 수량은 100억톤이다.용담댐의 용수 공급은 농업용수 및 하천유지용수로 이용되며,농업 용수는 연간 492.70백만m3,하천유지용수는 157.70백만m3이다.발전시설용량은 24,400만 kw이며,연간발전량은 198,553,000GWh이다. 용담호로 유입되는 주요 지천으로는 지방2급하천인 금강,진안천,구량천이 상류로부 터 유입된다.지류유입량을 산정할 수 있는 수위관측소는 금강에 천천수위관측소,구량천 에 동향수위관측소가 있다.천천수위관측소는 한국수자원공사에서 관리하고 있으며 1999 년 6월부터 관측을 개시하여 현재까지 시수위 및 일수위 자료가 확보되고 있으며 수위- 유량 곡선식을 이용한 일유량 자료가 산정되고 있다.동향수위관측소 역시 한국수자원공 사에서 관리하고 있으며 1999년 6월부터 관측을 개시하여 현재까지 시수위 및 일수위 자 료,일유량 자료가 관측되고 있다. 용담호 내의 수위 변화를 관측하기 위하여 저수지 내에 4개의 수위관측소를 설치,운 영하고 있다.2007년 9월 19일부터 댐 제체로부터 상류방향으로 사근교,갈두교,용평교, 죽도교에 수위관측소를 설치하여 현재까지 30분 간격으로 수위를 관측하고 있다.죽도 수 위관측소는 지방2급하천인 금강 및 구량천이 유입된 후 수위를 관측하고 있으며 댐으로 부터 약 20.2km 떨어져 있으며 사근 수위관측소는 댐에 가장 가까이 설치되어 있는 관측 소로서 댐으로부터 약 8km에 위치하고 있다.그림 3.18은 용담댐 유역에 수위관측소 현 황을 나타내고 있다. -81-

<그림 3.18> 대상 저수지 수위관측소 현황 (용담댐 유역) <그림 3.19> 용담댐 유역 법정하천 모식도 (건설교통부,2006) -82-

나.모형의 입력자료 구축 HEC-RAS와 같은 1차원 수치모형을 이용하여 하천의 흐름을 해석하기 위해서는 지형 자료,흐름경계조건,조도계수 등이 필요하다.단면 지형자료는 금강 하천정비기본계획 보 고서 및 수치지형도,수심도 등을 이용하여 구축하였다.용담호의 단면 지형자료는 1개의 본류구간과 2개의 지류유입구간으로 나누어 구축하였다.본류구간은 지방2급하천인 금강, 구량천이 유입된 이후의 합류부지접부터 용담댐지점까지 설정하여 지형자료를 구축하였 으며,2개의 지류구간은 본류구간의 상류로부터 마조천,내동천,정자천이 유입되는 구간, 하류부의 무릉천,호암천,주자천이 유입되는 구간으로 나누어 구축하였다.그림 3.20은 HEC-RAS부정류 모의를 하기위한 용담호의 지형단면자료를 구축한 것이다. (a)하천단면 구축 현황 -83-

(b)단면별 지형자료 구축 <그림 3.20> 용담호 지형자료 구축 HEC-RAS와 같은 수치모형의 부정류 해석을 위해서는 시계열 유량수문곡선 및 수위수 문곡선과 같은 상 하류단 경계조건이 필요하다.경계조건 입력을 위해 선정한 홍수사상 은 2007년 9월 14일 01시 ~ 2007년 9월 27일 24시까지 335시간의 수문곡선이다.본류 구 간의 상류단 경계조건은 천천 및 동향수위국 지점의 시유량을 선택하였으며,선정된 홍수 사상과 수위국 지점의 수위-유량 곡선식의 유 무를 고려하여 2007년도의 시수위자료를 2006년도에 작성된 수위-유량곡선식을 이용해 시유량으로 변환하였다.지류의 경우 본류 와 마찬가지로 상류단 경계조건으로 유량수문곡선을 선택하였다.그러나,지류 구간에 하 천유량을 관측할 수 있는 수위관측소가 없어 용담댐 유역면적 중 본류구간 최상류단까지 의 유역면적(485.83 )에 대한 각 지류의 유역면적비를 산정하고,이를 본류구간 상류단 경계조건에 적용하여 각 지류에 대한 시계열 유량 수문곡선을 산정하였다.지류 중 진안 천과 신지천의 경우 면적비가 작아 단순 측방 유입량으로 고려하여 모의하였다.하류단 경계조건으로 본류구간 용담댐지점의 시수위 자료를 이용하였다.표 3.16은 부정류 모의 를 위하여 사용된 상 하류단의 흐름경계조건을 정리한 것이다. -84-

<표 3.16> 부정류 모의를 위한 흐름경계조건 경계 조건 상류단 측방유입 구간 유량 조건 유량 출처 유입하천 본류 유량수문곡선 천천,동향 수위 금강,구량천 지류1 유량수문곡선 면적비 유량 정자천,마조천,내동천 지류2 유량수문곡선 면적비 유량 주자천,무릉천,호암천 측방1 유량수문곡선 면적비 유량 진안천 측방2 유량수문곡선 면적비 유량 신지천,화성천 하류단 본류 수위수문곡선 용담댐 수위 금강 본류 <표 3.17> 천천,동향수위국 지점의 수위-유량곡선식 관측 소명 적용 기간 수위범위 수위-유량곡선식 영점 표고 자료출처 천천 2006 2.460 H 5.175 2.840 한국수문조사연보 (2006,건설교통부) 동향 2006 2.020 H 2.736 2.736<H 4.150 1.960 한국수문조사연보 (2006,건설교통부) <표 3.18> 경계조건 생성에 이용된 지류 유역면적비 지 점 유역면적 ( ) 최상류단 (천천+동향) 진안천 정자천 신지천 주자천 485.83 89.40 143.52 30.00 126.72 면적비 1 0.184 0.295 0.062 0.261 그림 3.21와 3.22는 모형에 적용된 상류단 및 하류단 경계조건을 나타낸 것으로 천천 및 동향수위국 지점의 상류유입량은 24일과 25일에 각각 1,000CMS와 400CMS정도의 첨 두 유량이 나타나고 있다.용담댐지점의 수위는 상류유입량의 영향으로 총 3m정도가 상 승하였다. 흐름 모의를 위한 흐름계수는 단면의 확대/축소계수,manning 조도계수 등이 있는데 단면 확대/축소계수는 각각 0.3과 0.1을 사용하였고 조도계수는 저수지 내에서의 흐름모 의라는 특수성을 가만하여 본류구간의 신지천 합류 후 단면(No.9)~용담댐지점 단면(No. 1)에는 0.1을 나머지 본류구간 및 지류구간에는 0.07을 적용하였다. -85-

<그림 3.21> 상류단 및 측방 유량 경계조건 <그림 3.22> 하류단 수위 경계조건 -86-

3.1.7저수지 내의 수면곡선 추적 및 고찰 용담호 내에 4개의 수위표를 설치하여 2007년 9월부터 현재까지 운영하고 있다.4개의 수위표 중에서 죽도교,용평대교,사근교에 설치된 3개의 수위표는 본류구간에 위치해 있 으며,갈두교에 설치된 수위표는 지류(정자천)에 위치해 있다.기존 경계표석을 기준으로 각 수위표에 적용한 실측 수위( 07)와 정밀 수준측량의 결과를 각 수위표에 적용한 실측 수위( 08)를 비교하였다.기존의 경계표석을 기준으로 한 실측 수위와 금회 실시한 정밀 수준측량 결과를 기준으로 한 실측 수위를 비교하기 위하여 2007년 9월 14일 01시 ~ 2007 년 9월 27일 24시까지 335시간의 홍수 사상을 적용하였다.그림 3.23은 본류구간에 위치한 3 개 수위표 지점에서 홍수 유입 기간의 수위를 비교한 것이다. 본류구간에 위치한 3개 수위표(죽도교,용평대교,사근교)지점 모두 기존 수위에 비해 낮아졌다.죽도교와 용평대교의 경우 각각 약 1.7m와 1.6m정도 낮아졌으며,용담댐과 가 장 가까운 거리에 위치하고 있는 사근교의 경우 약 0.1m정도 낮아졌다. 14일 15일 (a)죽도교 -87-

14일 15일 (b)용평대교 14일 15일 (c)사근교 <그림 3.23>홍수 유입기간의 수위 변화 그림 3.24에서 보는 바와 같이 2007년 9월의 지점별 실측 수위 변화를 비교한 결과, 기존의 실측 수위 결과는 죽도교와 용평대교의 수위가 용담댐 수위보다 높게 나타났으나 금회 실측 수위 결과는 용담댐 수위 보다 낮게 나타났다.금회 실측 수위 변화를 분석한 결과 용담댐의 수위가 가장 높게 나타났으며,상류쪽으로 갈 수록(사근교,용평대교,죽도 교 순)수위가 낮게 나타났다.홍수 유입기간의 각 지점별 실측수위의 변화가 가장 큰 기 간을 분석한 결과 용담댐의 경우 1,200CMS가 유입한 07~08시 사이에 수위변화가 가장 -88-

컸으며,죽도교의 경우 07~08시,용평대교와 사근교의 경우 06~07시 사이에 가장 큰 수위 변화를 보여 용담댐의 수위변화 패턴을 크게 벗어나지 않는 것으로 나타났다. 14일 15일 (a)기존 측량성과 적용 14일 15일 (a)금회 측량성과 적용 -89-

(b)수위 상승 구간 <그림 3.24>지점별 실측 수위변화 비교 (2007년 9월) 기존 경계표석 기준 실측 수위와 금회 정밀 수준 측량 기준 실측 수위를 HEC-RAS부 정류 모의 결과와 비교하였다.그림 3.25는 홍수 유입기간의 수치모의 결과를 본류 구간 수위표 지점별로 나타낸 것이다.기존의 수치모의 입력자료 중 지형 단면자료 및 경계조 건을 수정하여 부정류 모의를 실시한 결과,사근교의 수위 상승부에서 모의 수위와 용담 댐 수위가 다소 차이를 보이고 있으나 전체적으로 모의 수위와 용담댐 수위가 거의 일치 하는 것으로 나타났다.이러한 현상은 용평대교 및 죽도교 지점 모두 동일하게 나타나고 있으며,이는 홍수기의 용담댐 수위가 3개 수위표 지점의 수위변화에 영향을 미친 것으로 판단된다.그러나,실측 수위의 경우 기존의 성과와 금회의 성과 모두 용담댐 및 수치모 의 수위와 차이를 보이고 있어 부정류 모의의 보정이 필요할 것으로 판단된다. -90-

14일 15일 (a)죽도교 14일 15일 (b)용평대교 -91-

14일 15일 (c)사근교 <그림 3.25> 홍수 유입기간의 수치모의 결과 그림 3.26에서 보는 바와 같이 홍수기간 중 용담댐 유입량이 가장 컸던 9월 15일 05시 의 용담호 전 구간에 대한 수면곡선을 작성하여 분석한 결과,용담댐에서 사근교 지점까 지는 기존 실측수위와 금회 실측수위가 모의수위와 10cm 이내의 차이를 보이고 있다.그 러나,용평대교와 죽도교 지점의 경우 기존 실측수위는 모의수위보다 약 1.4m 정도 높게 나타나는 반면 금회 실측수위는 모의수위보다 약 30cm 정도 낮게 나타났다.이는 금회 측량 성과의 정도가 높은 것을 감안할 때 사근교 까지는 용담댐에 의한 배수위의 영향을 받는 것으로 판단된다.또한 기존 실측수위는 용담댐 지점으로부터 상류로 갈수록 수위가 상승하였으나,금회 실측수위는 상류로 갈 수록 수위가 하강하였다.이는 용담댐 지점의 수위를 저수지 전체의 수위와 동일한 것으로 가정하고 산정하는 수위-저수량 곡선식의 수위자료를 저수지의 전체적인 수위를 고려하여 사용해야 할 필요성을 보여주고 있다. -92-

용담댐 사근교 용평대교 죽도교 (a)최심하상고 포함 용담댐 사근교 용평대교 죽도교 (b)최심하상고 제외 <그림 3.26> 용담호 수면곡선 (2007년 9월 15일 05시) -93-

수위-저수량 곡선식에 의하여 댐 저수량 산정시 사용되는 수위는 본댐의 수위를 사용 하고 있으며 본댐의 수위가 저수지 전체에 대하여 일정하다는 가정하에 사용하고 있는 실정이다.현재 용담댐 저수지의 H-V곡선식은 이며 그 림 3.27과 같다. <그림 3.27>용담댐 수위-저수량 곡선식 용담댐 유입량 산정에 이용되는 기존 수위-저수량 곡선식을 적용하여 용담댐 지점과 각 수위표 지점별 수위차에 따른 유입량 차이를 분석한 결과 기존 측량성과를 적용한 경 우,홍수기간 동안 죽도교와 용평대교 지점에서는 용담댐 유입량에 비해 35~40CMS정 도 크며 사근교 지점에서는 최대 3CMS정도 작은 것으로 나타났다.이를 일단위 유입 량으로 환산하면 죽도교와 용평대교 지점에서는 용담댐 유입량에 비해 약 330만톤/day 정도 큰 것이며,사근교 지점에서는 최대 15만톤/day정도 작은 것이다.반면 금회 측량 성과를 적용한 경우,홍수기간 동안 3개 수위표 지점 모두 용담댐 유입량에 비해 3~10 CMS정도 작은 것으로 나타났다.이를 일단위 유입량으로 환산하면 3개 수위표 지점에 서 용담댐 유입량에 비해 약 30만톤~80만톤/day정도 작은 것이다.이 양은 용담댐 유입 량의 약 2% 정도에 해당하며 현재의 용담댐 저수량이 실제보다 최대 2% 정도 크게 산정 되고 있다고 볼 수 있다.용담호의 저수용량을 고려해 볼 때 저수지 상 하류간의 평균 0.25m의 수위 차이는 저수량을 산정할 때 무시할 수 없는 양이며,홍수 유입 전 후의 수위 차이도 일정하지 않으므로 저수량 산정에 사용되는 수위-저수량 곡선식의 수위를 댐 지점의 수위만을 사용하기 보다는 저수지의 전체적인 수위를 고려하여 산정하는 것이 바람직 할 것으로 판단된다. -94-

14일 15일 (a)시간단위 (b)일단위 <그림 3.28> 홍수기간 유입량 차이 (기존 측량성과 적용) -95-

14일 15일 (a)시간단위 (b)일단위 <그림 3.29> 홍수기간 유입량 차이 (금회 측량성과 적용) -96-

(기존 측량성과) (금회 측량성과) 14일 15일 (a)시간단위 (기존 측량성과) (금회 측량성과) (b)일단위 <그림 3.30>홍수기간 유입량 차이 비교 -97-

3.1.82차원 수면곡선 추적을 위한 SMS-RMA2모형 적용 HEC-RAS모형은 1차원 수리모의가 가능한 모형으로서 저수지 상류로부터 하류까지의 수직적인 수면곡선 분포를 모의할 수 있는 반면 SMS-RMA2모형은 2차원 수리모의가 가 능하여 저수지의 각 단면별 수면곡선 및 수위,유속 분포의 모의가 가능하다.즉,1차원 모형에서는 하천이나 저수지의 각 단면별로 일정한 수위와 유속으로서 모의하는 반면 2 차원 모형에서는 각 단면에서 변화하는 수위와 유속 분포 결과를 추출할 수 있다.본 연 구에서는 SMS-RMA2모형을 이용하여 용담댐 저수지의 수면곡선을 추적하고 4개의 수위 관측소(죽도교,용평대교,사근교,갈두교)가 설치된 저수지 단면의 수위분포를 작성하고 각 수위관측소에서 관측된 실측값과 비교 검토 하여 2차원 수리모형의 적용성을 검토하 고자 한다. 가.SMS-RMA2모형의 기본이론 본 연구에서 사용한 수치 모형인 SMS(SurfacewaterModelingSystem)는 1차원,2차 원, 그리고 3차원 동수역학적 모형으로서 미국 육군공병단의 WES (Waterways ExperimentStation)와 미연방도로국(U.S.FederalHighway Administration)이 연계하여 Brigham Young University의 EMRL (EnvironmentalModeling Research Laboratory)에 서 개발하였다.SMS는 2차원 수리학적 현상을 모의하기 위한 전처리,분석,후처리 과정 을 윈도우즈 상에서 편리하게 운영할 수 있도록 개발되었다.전처리는 모형의 실행을 위 한 입력 자료인 지형파일 및 경계조건파일을 작성하는 것과 ASCI형태나 DXF 파일을 자료로 불러들여 기본 자료로 구축하는 것을 말하며,후처리는 실행 결과를 여러 가지 형 태의 그림으로 나타내는 것을 말한다. RMA-2모형은 2차원 동수역학적 모형을 해석하기 위해서 수심평균을 취하여 혼합보 간 기법을 적용한 유한요소 프로그램으로서 미국 RMA의 Norten,King과 Orlob에 의해 개발되어 현재는 WES에 의해서 지속적으로 수정,보완되고 있다.수리모형인 RMA-2의 전처리 단계에서는 GFGEN(Geometry FileGENeration)이 텍스트 파일로 구성되어진 지 형파일을 binary 파일로 전환한다.GFGEN은 유한요소망을 구성한 절점과 요소에 관한 정보를 읽어 들여 사용자가 구성한 유한요소망의 오류 또는 계산수행시간의 절감을 위한 절점번호의 재정렬을 수행하게 된다.RMA-2는 GFGEN의 출력자료로 수역을 대표하는 유한요소망의 각 격자점에서의 수위 및 유속을 계산한다(U. S. Army, Engineering Reasearchand DevelopmentCenter,2002). -98-

RMA-2의 특징은 다음과 같다.첫째,정상류 및 부정류를 모의할 수 있다.실제 홍수시 대부분의 하천 흐름들은 사실상 부정류이다.둘째,격자에 대해서 변화하는 경계에 대해 서 변화하는 경계의 마찰과 난류의 특성들이 고려된다.셋째,운동량 교환효과를 조합할 수 있다.따라서,RMA-2는 홍수터로의 물의 전달과 계속해서 수로로 되돌아오는 것을 모 의할 수 있다.또한,수평으로 움직이는 흐름경계를 모의하고,wet/dry에 대해서 격자유 역을 허용하며 이러한 두 가지 상태에서 부드러운 천이영역을 모의 수행할 수 있다. RMA-2 모형은 2차원 질량 연속방정식과 2차원 Navier-Stokes의 힘-운동량 방정식에 대한 Reynolds형태로 표시된다.마찰력은 Manning방정식의 조도계수나 Chezy 방정식 의 평균유속계수로 계산되며,와점성계수(eddy viscosity coeficient)는 난류의 특성을 정 하는데 사용되며,정상류뿐만 아니라 부정류에서도 모의 가능하다.지배 방정식은 수심을 적분한 유체의 연속방정식과 2차원 운동량 방정식을 사용한다. (식 3.29) (식 3.30) (식 3.31) 여기서 h= 수심,u,v= 직교좌표계에서의 유속,x,y,t= 직교좌표계와 시간,ρ = 유 체의 밀도,E = 난류교환계수(xx= x방향 평면의 법선 난류교환계수,yy= x방향 평면의 법선 난류교환계수,xy,yx= x,y방향 평면의 접선 난류교환계수),g= 중력가속도,a= 하상표고,n= Manning's조도계수,ζ = 바람 응력계수,Va= 풍속,ψ = 풍향,ω = 지구 자전 각속도,φ = 위도이다. 위의 식은 가중잔차 Galerkin 방법의 유한요소법에 의해 풀리며,요소는 1차원 또는 2 차원 사각형 또는 삼각형이 하천이 될 수 있으며,곡선이 하천의 한 변으로 사용될 수 있 다.형상함수는 유속에 대해서는 2차함수이며,수심에 대해서는 1차함수이다.공간에 대 한 적분법은 Gaussian 적분법이 사용되며,시간에 대한 미분은 비선형 유한차분 근사법 에 의해 계산되고,변수들은 많은 각 초과시간간격에 의해 추정된다.해는 완전음해법에 -99-

의해 계산되고 각 시간단계에서의 방정식은 Newton-Raphson 비선형 반복법에 의해 결 정된다. 나.용담댐 저수지 모의구간의 유한요소망 구성 대상하천구간 내에 유한요소망의 구성을 위해 KoreaTM 좌표를 갖는 RIMGIS의 횡단 측량성과에서 GIS분석 소프트웨어인 ArcView Extension 중 CRWR(CenterforResearch inwaterresources)vector를 이용하여 XY좌표를 ASCI형식으로 추출하였다.ASCI형 식으로 추출된 정보를 SMS에 직접 입력하여 5,848개의 Node와 1,841개의 Element의 유 한요소망을 구축하였다 (그림 3.31).모의 대상구간의 최고 고도는 266.5m 이고 최저 고 도는 208m로 나타났다. <그림 3.31>2차원 수리모의를 위한 유한요소망 구축 (용담댐 저수지) -100-

다.경계조건 자료의 생성 홍수기 용담댐 저수지의 수면곡선을 추적하기 위하여 2007년 9월 15일 08시의 용담댐 최대 유입량 자료를 사용하였다.또한 평수기 때의 수면곡선을 추적하여 홍수기의 수면곡 선과 비교하여 용담댐 저수지의 홍수기 수면곡선 변화를 검토하고자 한다. 평상시 용담댐 저수지로 유입되는 유입량은 약 25CMS 이며 이때 용담댐 수위는 257.74m이고 2007년 홍수기의 최대 유입량은 약 1,200CMS 이며 이대 용담댐 수위는 261.69m로 나타났다.평상시 때의 용담댐 저수지 수면곡선과 홍수기 수면곡선을 추적하 기 위하여 부등류 2차원 모의를 위한 상류단 유입량 자료로서 25CMS및 1,200CMS를 사 용하였다. SMS RMA-2 모형에서 가장 대표적인 매개변수는 하상의 조도계수를 나타내는 Manning'sn 값과 유체의 밀도,속도구배,구조 등 여러 가지의 유체조건에 따라 변하는 성질인 난류교환계수로 요약할 수 있다.이 두 가지 매개변수는 유한요소망 분석시 경계 조건과 함께 하상재료특성의 정의로 모형에 입력된다.Manning`sn값은 하상의 물리적인 특성과 특정한 지형에 대한 고려에 근거하여 선정하여야 한다.Chow (1959)와 미국 지질 조사국은 하천의 여러 가지 n값을 제시하였다. SMS는 유한요소망별로 Material생성을 통한 구간별 조도계수 및 와점성계수의 입력이 가능하다.그러나 각 Material에 대한 경계측량자료가 없고 경계가 모호하여,본 연구대상 지역의 조도계수는 하천설계기준을 적용하여 안성천 수계 하천정비기본계획서(2002)에서 제시한 실측자료인 0.027을 일괄적으로 적용하였다.난류교환계수(Turbulent Exchange Coeficient)는 와점성계수(Eddy Viscosity)라고도 하며 xy 각 방향에 대한 접선 및 법선 인 4개의 난류교환계수는 일반적으로 같은 값을 갖으며,모형에서 난류교환계수가 갖는 의미는 매우 크다. 난류교환계수는 일반적으로 계산과정 중 안정성에 문제가 생기지 않는 범위 내에서 낮은 값을 취해야 하는데 그 이유는 난류교환계수가 너무 높으면 안정된 계산이 가능하 지만 적합한 흐름 분포를 나타내지 못하는 경향이 있고 너무 낮은 경우에는 계산이 불안 정해진다.SMS에서는 Peclet의 수를 15~40의 범위를 권장하지만,본 연구대상지역의 난 류교환계수는 유속변화의 단계마다 적용하는 Peclet의 수를 적용하지 않고,흐름이 안정 될 때까지 값을 변화시켜 적용한 결과 1000N sec/m2 으로 결정하였다.또한 동적인 흐 름 특성을 파악하기 위해서 wet/dry 처리 과정을 거쳐야 하므로 자동으로 MP(Marsh Porosity)기법을 적용하여 주는 DA카드를 입력하였다.RMA-2매뉴얼에 따라 근사기법 에 의한 절점의 wet/dry곡선을 그리게 된다.이 때,지형자료(GFGEN)로부터 계산된 표 -101-

고의 평균값(A0)은 8.1m,분포 변화에 대한 기울기(AC2)는 1.037m,최소 표면 흐름 인자 (AC3)는 모델에서 제공되는 0.02m,표고의 최소값(AC4)은 0m을 적용하였다 (그림 3.32). <그림 3.32> 흐름관련 매개변수 개념도 라.저수지 수면곡선 추적 용담댐 저수지로 유입되는 평상시 유입량과 2007년 9월 홍수기 유입량을 이용하여 평 상시 및 홍수기의 저수지 수면곡선을 추적하였다.2차원 모형인 SMS-RMA2모형을 이용 하여 용담댐 저수지 전체의 수면곡선 및 유속,수위 분포도를 작성하였고 4개의 수위관측 소가 위치한 지점의 단면 프로파일을 작성하였다. 홍수기 유량경계조건으로 모의한 결과 저수지 전체의 유속분포는 0.001m/s부터 최대 약 5m/s이상까지 분포하였으며 대부분의 저수지에서 약 0.1m/s부터 3m/s까지의 분포 를 나타내었다.댐축 인근에서의 최고 수위는 약 60m로 모의되었고 상류로 갈수록 낮은 수위 분포를 나타내었다.수면고도는 약 259m에서 260m까지의 분포를 나타내었고 최고 고도는 260.68m로 모의되었다. 평상시 유량경계조건으로 모의한 결과 저수지 전체의 유속분포는 0.001m/s부터 최대 약 5m/s이상까지 분포하였으며 대부분의 저수지에서 약 0.1m/s부터 1m/s까지의 분포 를 나타내었다.댐축 인근에서의 최고 수위는 홍수기와 비슷한 약 60m로 모의되었고 수 면고도는 약 256m에서 257m까지의 분포를 나타내었고 최고 고도는 257.18m로 모의되었 다.그림 3.33과 그림 3.34는 평상시 및 홍수기 모의 결과를 나타내는 것이고 그림 3.35~ 그림 3.36은 홍수기 수위관측 지점의 단면별 모의 결과를 나타낸 것이다. -102-

(a)유속 분포 (b)흐름방향 분포 (c)수위 분포 (d)수면고도 분포 <그림 3.33> 홍수기 2차원 수리모의 결과 -103-

(a)유속 분포 (b)흐름방향 분포 (c)수위 분포 (d)수면고도 분포 <그림 3.34> 평상시 2차원 수리모의 결과 -104-

(a)유속분포 (b)수위분포 (c)수면곡선 <그림 3.35>죽도교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 -105-

(a)유속분포 (b)수위분포 (c)수면곡선 <그림 3.36>용평대교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 -106-

(a)유속분포 (b)수위분포 (c)수면곡선 <그림 3.37>갈두교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 -107-

(a)유속분포 (b)수위분포 (c)수면곡선 <그림 3.38> 사근교 수위관측소 지점의 단면 수리특성 -108-

3.2홍수 도달시간 계측을 위한 센서기술 개발 3.2.1현황 및 적용 방향 가.현행업무 및 주요 문제점 홍수 방류량 하류 도달시간 산정은 댐운영 및 홍수예경보의 기초자료로 인식되고 있 어 정확한 유하시간 산정이 필요하다.공사에서는 댐 방류에 따른 하류도달시간을 댐운영 실무편람( 06)에 있는 자료를 활용하여 대내외 도달시간에 대한 근거자료 제시 및 댐 운 영에 활용하고 있다.남한강 및 금강 하류부의 경우 86년 한강홍수예경보 자료와 97년 금강홍수예경보 자료를 활용하고 있으나,수치모형 결과 자료로 실측에 의한 검증이 이루 어지지 않았다. 댐 방류수에 대한 하류도달 시간에 대한 실측 기술을 확보하여 실측을 통한 수치모형 의 검증 및 보완 필요하며,보정된 수치모형을 이용한 홍수도달시간 실시간 예측을 통한 댐운영의 효율성 확보 및 대내외 검증된 결과 제시가 요구되고 있다. 현재 댐 방류에 따른 하류도달 시간에 대한 실측이 요구되고 있으나,관련 기술에 대 한 국내외 개발 및 적용 사례가 전무한 실정으로 본 연구에서 현장계측과 수치모형을 연 계한 신뢰성 높은 도달시간을 분석하는 기술을 개발하고 한다.이를 위해 장구간 내에서 홍수의 흐름과 동일하게 하천에 흘러갈 수 있는 부유물이 개발되어야 하며,주야간에 상 관없어 주요 계측지점에서 도달시간 산정을 위해 자동 인식될 수 있는 센서기술이 필요 하다.또한,인식된 센서를 안정적으로 통신망에 연동하여 실시간 계측이 가능하여야 하 며,GIS기반의 원격 모니터링이 가능하도록 시스템 구성이 필요하다.나아가.기존 수치 모형에 의존하여 예측된 도달시간 산정방법을 개선하기 위하여 수치모형의 매개변수를 검보정을 위한 시계열 및 지속적인 자료취득이 요구된다. 이러한 센서기술,모니터링기술,분석기술을 융합하여 향후 매개변수를 보정한 홍수도 달시간 수치모형을 이용하여 신뢰성 높은 예측결과를 홍수예경보 및 댐 운영에 있어 활 용함으로써 홍수 재해로부터 안전성을 확보하고 물관리의 효율화를 달성할 수 있을 것으 로 판단된다. -109-

나.u-IT 기술 적용 방향 기존 홍수 도달시간 예측의 문제점을 해결하기 위하여 도달시간을 실측할 수 있는 센서 기술을 설계 제작하고,제작된 센서부자를 활용하여 지속적인 실험을 수행하고 실험을 통 해 계측된 도달시간을 이용하여 기존 댐 운영에 활용되고 있는 홍수예경보 자료에 대한 검 증을 수행하고자 한다.또한,실측된 자료를 수치모형의 매개변수 조정에 활용하여 신뢰성 높은 홍수 도달시간표를 제작하여 댐 운영업무에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 센서기술 적용에 있어 홍수시 방류된 센서부자는 수거가 불가능하므로 친환경적인 소 재를 사용하여 자연상태에서 분해될 수 있도록 하며,최소의 인력 투입될 수 있는 계측 체계를 구축하여야 한다.또한,센서의 인식은 주야간에 상관없이 주요 계측지점에서 지 능화된 네트워크(Mesh 네트워크 또는 Ad-hoc 네트워크)를 형성하여 센서인식 거리 (100~150m)내외에서 자동인식 될 수 있는 상황인식 기술 개발이 필요하다. <그림 3.39>홍수 도달시간 계측 방법 개선 방안 1차년도 연구에서는 USN RF 방류노드,USN Gateway 및 CDMA 기술,친환경 지관 부자,하류도달 시간 모의를 위한 수치모형(HEC-RAS)시범 적용하였으며,2차년도 연구 에서는 개발된 센서 기술을 무인계측이 가능한 시스템으로 구성하고,센서 부자의 유선 방향에 적합하게 흐를 수 있도록 개선하며,1차원 및 2차원 수리분석을 통하여 분석 결과 의 신뢰성을 확보하고자 한다. -110-

<그림 3.40>홍수파 추적을 위한 센서 적용 기술 u-it 적용을 위한 세부 추진 방안으로 크게 3단계로,1단계 홍수파 추적 기술 개발,2 단계 확산 방안 수립,3단계 기존 시스템과 연계로 구분된다.1차년도 연구에서는 우선 1,2단계 중 홍수파 추적기술 개발과 확장방안에 대한 검증과 추진계획을 정립하고,2차년 도 연구에서는 1,2단계 내용을 보완하여 지속적인 도달시간 계측과 매개변수 보정 연구를 수행하여 신뢰성 높은 홍수 도달 시간표를 제작하여 홍수예경보 및 홍수기 댐 운영 업무 에 활용할 수 있도록 추진해 나가고자 한다. <그림 3.41>홍수파 추적 세부 추진방안 -111-

3.2.2홍수파 자동계측을 위한 센서기술 개선 가.도달시간 계측용 모바일시스템 도달시간 계측용 USN 센서가 지관부자에 장착이 되어서 떠내려 오면 센서인식 MOTE가 설치된 곳에서 USN망이 연결되고 USN 네트워크를 통해서 Gateway나 PDA로 도달시간 계측용 USN 센서정보가 전달된다.PDA를 통해서 바로 확인할 수 있으며 Gateway에 연결된 CDMA모듈 또는 근거리 통신 무선브리지를 거쳐 Internet에 연결된 서버에 데이터가 저장된다.후에 모니터링 PC에서 데이터를 확인 할 수 있다.특히 야간 이나 안개가 많거나 비가 많이 오는 악천후 에서도 데이터 유실 없이 측정 가능한 시스 템이다.작업자가 지키고 있지도 않아도 되기에 인력손실을 막을 수 있다.그에 대한 구 성도는 그림 3.42와 같다 <그림 3.42> 도달시간 계측용 모바일 시스템 구성 Gateway를 통한 모바일시스템은 투척지에서 도달시간 계측용 USN 센서가 지관부자 에 장착되어 전원이 켜지면서 센싱한 데이터를 최초 방류시간으로 정의하여 Gateway에 연결된 CDMA모듈을 거쳐 Internet에 연결된 서버에 데이터가 저장된다. -112-

각 측정지점마다 설치된 Gateway가 센서인식 Mote에서 도달시간 계측용 USN 센서 가 인식됨 과 동시에 원격지 서버로 데이터를 전송하면 서버에서 최조의 투척시간과 거 리를 환산하여 홍수파 속도를 알 수 있게 된다. Gateway내에는 배터리가 내장되어 약 12시간 정도 센싱을 지속 할 수 있는 구조로 되어 있으며,교각 상단에 설치하여,작업자가 대기할 필요 없이 원격으로 데이터를 전송 하게 되며,센싱 작업이 종료된 후 작업자는 장비 수거를 하여 다음 측정 지점으로 이동 만 하면 된다. PDA를 이용한 모바일 시스템은 아래그림과 같이 PDA,BASE MOTE,방수팩으로 구 성된다.PDA에는 모바일 계측 프로그램이 설치되어있다.커넥터를 사용하여 PDA와 BASE MOTE를 연결 후 PDA의 프로그램을 실행하면 PDA와 BASE MOTE가 연결되고 이때부터 데이터를 측정가능하다.방수팩은 작업자가 악천후에 있을때 PDA와 BASE MOTE를 보호하기 위해 사용된다. <그림 3.43>모바일 계측시스템 구성 -113-

<그림 3.44>모바일 계측시스템 연결도 <그림 3.45> 모바일 계측시스템을 방수팩에 넣은 모습 -114-

PDA에서 실행되는 모바일 계측 프로그램은 도달시간 계측용 USN 센서가 감지되었 을 때의 정보를 보여주며 이때 투하시간과 거리를 설정하면 유속을 바로 확인할 수 있는 프로그램이다.프로그램을 실행시키면 아래그림과 같은 화면이 보이게 된다.위에서부터 수자원공사로고가 보이며 그 밑에 WaterSpeed Program이라는 문구가 보이는데 추후에 도달시간 계측용 USN 센서를 감지하게 되면 이곳에 감지했다는 문구가 나오게 된다.그 밑에 'DATA 탭과 'NETWORK'탭이 보이는데 'DATA'탭은 유속정보를 포함한 도달시간 계측용 USN 센서의 경로와 시간을 보여주게 된다. NETWORK 탭을 선택하면 그림 (b) 와 같은 화면이 보이고 이는 도달시간 계측용 USN 센서로부터 들어오는 시간정보와 전 압정보를 얻을 수 있게 된다.그 밑에 있는 시간정보와 거리정보를 입력하는 칸이 보이는 데 여기에 도달시간 계측용 USN 센서를 투척한 시간과 투척지점으로부터 관측지점이 얼 마나 떨어져 있는지를 설정한 후에 옆에 있는 SAVE버튼을 누르면 그림 (d)와 같은 화면 이 나오며 시간정보가 저장된다.후에는 정확한 유속데이터를 계산하여 디스플레이 하게 된다.프로그램을 실행시킨 후 BASE MOTE와 연결되기 위해서는 밑에 START버튼을 눌 러야 한다.그러면 그림 (c)의 화면처럼 메시지가 나오며 연결이 된다.그 옆에 있는 SAVE버튼은 조금전 언급했던 시간정보저장과는 달리 START를 선택했을 때 부터 현재 까지의 들어온 도달시간 계측용 USN 센서정보를 파일로 저장하는 기능을 갖는다.그림 (e)의 마지막으로 연결을 종료하고 싶을 땐 CLOSE를 누르면 그림 (f)와 같이 연결이 종 료 된다. (a)시작화면 (b)네트워크 설정 -115-

(c)연결설정 (d)자료취득 <그림 3.46>PDA 도달시간 계측 화면 -116-

3.2.3센서부자 모형개선 가.센서부자 개선사항 기존 센서부자의 방향타 부분의 크기는 가로 127mm 였다.크기의 문제로 인하여 보 관시 방향타 부분이 휘어짐 현상이 발생하였고 이로 인하여 유하시 유속의 흐름에 일정 하게 유하하는 것이 아니라 특정방향으로 편중해 유하하는 모습이 간혹 발견되었다.이에 방향타 부분의 크기를 가로 104mm로 크기를 변경해 실험해 본 결과 보관상의 문제나 유하상의 문제가 발견되지 않았다. <그림 3.47> 센서부자 모형 개선 내용 -117-

나.센서부자 보정계수 정량화 1)기존 지관부자 보정계수 <표 3.19>기존 지관부자 보정계수 부자번호 1 2 3 4 5 수심 (m) 0.7이하 0.7~1.3 1.3~2.6 2.6~5.2 5.2이상 흘수 (m) 표면부자 0.5 1.0 2.0 4.0 보정계수 0.85 0.88 0.91 0.94 0.96 2)실험결과 -장소 :낙동강 진동수위표(6.11,구간 50m,흘수 1.4m) -측정결과 <표 3.20>센서부자와 지관부자의 실험결과 측정장비 비고 1회 2회 3회 4회 5회 비고 센서부자 시간 1분17초 1분04초 1분13초 1분15초 1분19초 유속 0.65m/sec 0.78m/sec 0.69m/sec 0.67m/sec 0.63m/sec 0.67m/sec 지관부자 시간 1분21초 1분19초 1분18초 1분17초 1분15초 유속 0.62m/sec 0.63m/sec 0.64m/sec 0.65m/sec 0.67m/sec 0.64m/sec 유속 0.674m/sec 수심 0.2m 유속계 (프로펠라) 유속 0.561m/sec 수심 0.8m -118-

프로펠라 유속계의 구간평균 유속과 비교시 센서부자가 하천의 유속을 그대로 반영하 고 있으며,지관부자는 상대적으로 작은 유속을 반영하였으며,기존 지관부자의 보정계수 적용시 구간 평균유속보다 작은 유속을 나타냄으로 일류적인 보정계수 적용은 의미가 없 는 것으로 판단된다.또한 댐방류량 도달시간 계측의 목적상 전체 하천구간의 조도계수를 모두 반영하여 보정계수를 산정하는 데는 한계가 있는 것으로 판단된다. <그림 3.48> 테스트 실험 전경 -119-

3.2.4댐 방류수의 유하시간 산정 가.적용 모형 및 기본 이론 1)HEC-RAS모형 (htp://www.hec.usace.army.mil) HEC-RAS(RiverAnalysisSystem)모형은 미육군공병단이 개발한 하천 해석 모형으로 수면곡선을 분석하는 HEC-2모형의 윈도우형 버전이라 할 수 있으며 1차원 정상부등류 해석 뿐 아니라 부정류와 유사현상 해석 기능까지 포함한 종합 하천 해석모델이다.주요 기능으로는 상류,사류 및 복합 흐름처리,흐름 단면의 자동보간 삽입,HEC-2의 입력자료 이용 및 HEC-2형 출력자료,HEC-18의 교량세굴 채택,교량에 걸리는 검불에 대한 영향 검토,다양한 형태의 암거 계산(하천개수계획 검토 및 출력),GIS/CAD자료 이용 및 출 력,다양한 형식의 그림 파일 이용을 들 수 있다.특히,하나의 과제에 대한 입력 자료들 을 일괄적으로 처리할 수 있어 자료관리,결과도시,애니메이션 기능 등이 편리하게 구성 되어 있다. HEC-RAS 모형의 특징으로는 GUI(GraphicalUserInterface),수리계산 모듈,그리고 자료관리 모듈로의 구성을 들 수 있다.사용자의 편리와 자료입력과 계산결과 분석,시간 의 최소화를 목적으로 설계된 최신의 GUI로 Mouse의 위치에 따른 도움말,on-line사용 자 설명서,HEC-2의 후속모델로 개발된 이 모형은 HEC-2에 비하여 항상된 기능을 갖추 고 있으며 기존의 HEC-2와 거의 완벽한 호환성을 유지한다.HEC-2자료를 직접 읽어 들 여 최소한의 자료수정만으로도 수리계산을 수행할 수 있으므로 기존의 HEC-2입력자료 활용이 가능하다.또한,HEC-HMS,GIS등 다른 프로그램과의 연계성도 강화되었다. 미육군공변단에서는 기존의 정상류 흐름해석 모형에 복잡한 하도망에 대해 부정류모 의를 수행할 수 있는 UNET 모형을 추가하여 HEC-RAS4.0을 제공하고 있다.이 모형은 적용에 있어 하천 횡단면 및 하도의 개수에 제한이 없으며,수문,여수로,교량,보 등 하 천 수리구조물의 영향을 고려할 수 있다.특히 복잡한 하도망에 많은 횡단면이 있는 경우 의 흐름해석에 매우 효과적이다. 가)부등류 기본 방정식 HEC-RAS모형에서의 부등류 해석은 기존의 HEC-2모형의 해석과정을 그대로 사용하 -120-

고 있다.HEC-2모형은 미육군공병단에서 1970년대부터 개발되어 왔으며 부등류 해석과 정은 다음과 같은 기본가정을 기초로 모의된다. 1 흐름은 정상류이다. 2 흐름은 부등류이다. 3 흐름은 1차원이다 (즉,흐름방향이외의 속도성분은 고려하지 않는다). HEC-RAS내에서 각 단면에서의 미지의 수위를 계산하기 위해서 식 3.32에서와 같이 표준축차 계산법에 의해서 상류부(첨자2)와 하류부(첨자1)단면에 대해 반복적으로 계산 한다. 3.32 3.33 여기서,WS 1,WS 2 =구간의 양단에서 수위 V 1,V 2 =구간의 양단에서 평균속도(유량/단면적) α 1,α 2 =구간의 양단에서 유속 및 속도와 에너지 보정계수 g=중력가속도 h e =에너지 손실수두 L=구간거리 S f=구간의 대표 마찰경사 C =단면확대 및 축소손실계수 기본 방정식의 에너지 방정식에는 시간 미분항을 포함하지 않고,각 단면에서는 정수 압상태가 존재한다는 가정에 근거를 두고 있으므로 흐름은 정상부등류로 가정하고 있다. 또한,식 3.32은 하나의 단면내의 모든 점에 대해서 총 에너지수두는 동일하다는 가정에 근거를 두고 있으므로 흐름은 1차원으로 가정한 것이다.이동경계를 처리하는 능력이 없 으며 에너지 손실을 식 3.33에 포함된 항으로 정의할 수 있어야 한다는 제한성을 가지고 있다. -121-

<그림 3.49> 에너지 방정식의 도식화 유량 가중구간거리 L은 구간의 양단에서 좌측 홍수터,주수부 및 우측 홍수터에서의 각각 유량을 이용하여 계산된다.마찰경사는 통상 식??를 이용하지만 산술평균,기하평 균,조화평균을 이용한 값을 적용할 수도 있다. 3.34 여기서,K₁,K₂는 구간 상하류부에서의 통수능을 의미한다.통수능은 Manning식으 로 다음과 같이 표현한다. 3.35 한 단면에서 총 통수능은 좌측과 우측 홍수터 그리고 주수로부에서의 통수능의 합으 로 얻어진다.에너지 및 속도 보정계수는 다음 식으로부터 구할 수 있다. 3.36 여기서,T는 전체단면,LOB는 좌측홍수터,CH는 수로,ROB는 우측홍수터이다. -122-

<그림 3.50> 하도단면의 모식도 나)흐름 계산과정 임의의 한 단면에 대한 수위는 식 3.34과 식 3.35의 반복 해석으로 결정되는 데미지의 수위에 대한 계산절차는 다음과 같다. 1 상류 단면에 수위를 가정한다 (가정수위 ΔWS=(Q/K) 2 L). 2 가정된 수위를 이용해서 상류단면에서의 총통수능과 속도수두를 계산한다. 3 2단계의 값을 이용하여 마찰경사 S f 를 계산하고 손실수두h e 를 식 5.2를 이용해서 계 산한다. 4 2,3단계값을 이용하여 식 5.1로 WS₂를 계산한다. 5 계산된 WS₂값과 1단계에서 가정한 값을 비교하고 그 차이가 허용 오차이내가 될 때까지 1 5단계를 반복 수행한다. 반복계산에 사용되는 최초 가정수위는 두 단면으로부터의 마찰경사에 기초한 것이다. 두 번째 가정수위는 처음 시행에서 계산된 수위와 가정수위의 산술평균값을 적용 한다. 일단 하나의 단면에 대한 적절한 수위를 산정하게 되면,계산된 수위가 한계 수위에 대해 올바른 위치에 있는 지를 점검하게 된다.그렇지 않은 경우에는 그 단면에 대해서 한계수 심을 가정하고,그 영향에 대한 메시지가 제공된다.대부분의 경우 이러한 현상은 보통 -123-

계산구간의 거리나 흐름단면적의 문제로 주로 나타난다.상류 수면곡선에 있어서,적정흐 름영역에 대한 예비검증은 다음 식을 통해서 이루어진다. 3.37 여기서, =계산된 수위에서 한계조건이 존재하는 경우 나타나는 속도수두 A t=총 흐름단면적 T=수면폭 만약 계산된 속도 수두 가 의 94%보다 작으면,계산된 수위는 그 단면 에 적합한 것으로 판단할 수 있다.그러나 이 값들이 크게 되면 앞에서 언급한 대로 한계 수위를 결정하여 계산수위와 한계수위를 비교하여야 한다.사류수면곡선에 있어서는 한 계수심은 모든 단면에 대해서 자동적으로 계산되며,계산수위와 한계수위의 직접비교가 가능하다.하나의 단면에 대한 한계수심은 다음과 같은 경우에 결정된다. 1 사류 흐름영역이 규정 되었을 때 2 한계수심의 계산이 요구될 때 3 처음 단면에서 시작조건으로 한계수심이 규정되었을 때 임의의 한 단면에서의 총에너지 수두는 다음과 같이 정의한다. 3.38 여기서,H는 총에너지수두,WS는 수위, 는 속도수두이다. 한계수위는 총에너지 수두가 최소일 때의 수위이다.한계수위의 결정방법은 식 3.38에 서 수위(WS)를 가정하고 이에 상응하는 H값이 최소값이 될 때까지 반복 계산하여 결정 한다.반복 계산과정을 빠르게 하기 위해서는 포물선 보간기법이 이용될 수 있다. -124-

2)FLUMEN 모형 (htp://www.fluvial.ch/index.html) 2차원 수치해석 모형인 FLUMEN(FLUvial Modeling Engine) 모형은 스위스의 Befa(1999)에 의해 개발된 모형으로 수심적분된 2차원 비선형 천수방정식(shalow water equation)을 기본방정식으로 사용하며 격자형 및 불규칙삼각망에 대해 적용이 가능하고 유한 체적법을 채택하고 있어 하천의 합류부 또는 만곡부와 같이 수리학적으로 복잡한 수리해석에도 적용이 가능한 상용모형이다.또한,상류(subcriticalflow)뿐만 아니라 사류 (supercriticalflow)에서도 적용가능하며 교량,보,암거,수문 등 하천 내 구조물을 고려 한 모의 수행도 가능하다(Befa,2004). 또한,FLUMEN 모형은 1차 양함수 시간적분법을 이용한 수치모형으로 하도에 대해 dry 상태에서의 모의 시작도 가능하며 경계의 이동이 가능하여 wet/dry 의 모든 조건 에서 모의를 수행할 수 있다.또한,파제 등에 의한 유사의 침식,퇴적 등의 하상변동을 모의할 수 있을 뿐만 아니라 Linux의 X-window상에서 GUI(GraphicUserInterface)을 지원함으로써 지형자료의 수정 및 생성이 가능하며,모형 수행 중 또는 완료 후의 수심 (flow depth),수위(waterlevel),유속(velocity),유량(flow),유속벡터 등의 도시가 가능하 다(윤석화,2006). 이와 같은 장점을 수반하는 FLUMEN 모형은 홍수모의(Flood Modeling),홍수위험평 가(Hazard Assessment),거주지역평가(HabitatAssessment),흐름해석(Flow Analysis)등에 적용되고 있다. 가)지배방정식 비압축성 유체의 3차원 연속방정식은 식 (3.39)과 같이 나타낼 수 있다. (3.39) 식 (3.39)을 수심평균 유속을 이용하여 하상에서 수면으로 연직방향에 대하여 적분하면 식 (3.40)와 같은 2차원 질량보존식을 나타낼 수 있다. -125-

U V h z y z b x <그림 3.51> FLUMEN 모형의 좌표계 및 변수 (3.40) (3.41) (3.42) 여기서, :x방향 수심 평균 유속( ) :y방향 수심 평균 유속( ) :하상고( ) :수심( ) 3차원 비압축성 유체의 Reynolds운동량 방정식에서 수로 바닥은 한 구간 내에서 경 사가 일정한 평면이라고 가정하여 수심 방향으로 적분하면 식 (3.43),(3.44)와 같은 x,y 방향 운동량 방정식을 유도할 수 있다(우효섭,2004). -126-

x방향 : (3.43) y방향 : (3.44) 여기서, :하상전단응력(bedshear) :유체밀도 :중력가속도 하상경사가 작은 흐름에서 수심 평균한 2차원 부정류 천수방정식을 식 (3.40)과 (3.43), (3.44)를 이용하여 행렬식으로 표현하면 식 (3.45)및 (3.46)과 같이 나타낼 수 있다. (3.45),,, (3.46) 여기서, :보존형 변수 벡터(variablevector), :각각 x,y방향에 대한 물리벡터(fluxvector) :생성항(sourcevector), :각각 x,y방향에 대한 단위폭당 유량( ) :하상고도(bedlevel) :하상전단응력(bedshear) 식 (3.46)의 생성항(sourcevector)S에서 2행과 3행의 하상 전단 응력은 수심 평균 유 속에 대하여 식 (3.47)과 같이 나타낼 수 있다. -127-

, (3.47) 여기서, : ( ) : ( ) :마찰계수(frictionfactor) 마찰계수(frictionfactor)는 식 (3.48),(3.49)과 같은 경험적인 마찰법칙에 의하여 계산한다. Manning-Strickler: (3.48) Logarithmicfrictionlow : (3.49) 여기서, :Manning조도계수 :K-strickler계수 :등가모래조도계수이다. 나)수치해법 1 유한체적법 유한체적법은 지배방정식을 적분형으로 표시하고 검사체적(controlvolume)에 대해서 발산정리(divergencetheorem)를 적용함으로써 선적분이나 면적분의 형태로 계산을 수행 하게 되며 임의의 형상의 결자에 대해 크게 구애받지 않음으로써 구조화되지 않은 격자 나 특이성을 갖는 격자에 대해서 쉽게 적용할 수 있으며,유동의 불연속이 있는 곳에서도 물리적 보존법칙을 잘 만족시키는 장점을 갖고 있다 (정훈,1992). FLUMEN 모형은 불규칙삼각망을 사용하여 수치해석 계산을 위한 영역을 구축하며, 셀 중앙의 값을 취하는 i번째의 삼각형으로의 유한체적법 공식은 식(3.50)과 같이 적분형 으로 나타낼 수 있다. -128-

(3.50) 여기서 A i : 번째 삼각형요소의 면적 면적분에 대한 발산정리(divergencetheorem)를 이용하여 경계체적을 따라서 선적분으 로 변환하면 다음과 같이 사용할 수 있다. (3.51) 선적분은 midpointquadraturerule로 근사화 될 수 있다.즉 수치물리량은 edges의 중앙점에서 계산된다. (3.52) 다음 그림에서 면은, 와 관련된 삼각형의 공통 edge이고,길이는, 이 edge의 중앙점에서 법선방향으로의 물리량이다. <그림 3.52>삼각 격자망 (TriangularMesh) -129-

천수파방정식이 2차원방정식의 해에 대하여 1차원의 국부 좌표체계를 적용할 수 있고, 만약 각 방향(x,y)의 단위 법선이, 라면 이 된다.회전불변의 조건은 다 음을 만족한다. (3.53) (3.54) 국부 좌표계의 속도는 각각 다음과 같이 된다. (3.55) (3.56) 각 셀면상의 물리량 F n (U)은 1차원방정식 해로부터 알 수 있다. (3.57) 2 수치물리량 유한체적법을 이용한 기법은 격자 경계를 통해 출입하는 Flux항들을 어떻게 처리하 느냐에 따라서 중심차분법과 풍상차분법으로 구분할 수 있다.중심차분법은 풍상차분법 에 비해 간단하고 2차 정확도를 가지는 등의 장점이 있다.그러나 격자간의 홀짝 분리현 상(even-odd decoupling)과 충격파와 같은 불연속적인 곳에서 수치진동을 발생시킨다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Roe(1981)는 물리량 계산에 대하여 상류가 중치(Upstream Weighting)를 부여하는 물리차분 분할기법(FDS:FluxDiferenceSpliting -130-

Scheme)을 제안하였다. 본래 물리 차분 분할기법은 Euler방정식에 대하여 개발된 것으로서 물리 차분 분할기 법은 점성흐름 특성에 탁월한 성능을 보여 주었다.또한 이 기법은 본질적으로 쌍곡선 특 성을 갖는 천수파방정식에 적용 가능한 것이다.풍상차분법은 중심차분법에 비하여 많은 계산시간이 요구되나 충격파와 같은 불연속적인 면이 발생하는 유동장에서 충격파을 비 교적 정확히 계산할 수 있다. Roe의 수치물리량 기법을 셀 면에 따라서 적용하여 쓰면 다음과 같다. (3.58) 여기서,, :셀의 왼쪽과 우측면의 값 A :물리량벡터의 Jacobian(A= ) 상기 식(3.58)은 부가되는 물리량의 산술평균과는 차이가 있는 것으로 우측과 좌측의 물리량의 차( )와 비례한다., 는 셀면을 통과하는 파의 전파(propagation)에서 발생되는 불연속성의 좌측,우 측의 상태를 고려할 수 있다. 3 시간 간격 지배 방정식은 시간 이산화를 통하여 해를 구하며,시간 이산화 기법으로는 음해법 (Implicit)과 양해법(Explit)이 있다.양해법은 시간 종속 방정식의 수치 시간 적분과정에서 (n)시간 단계의 유동 값을 이용하여 (n+1)시간 단계의 값들을 예측하는 방법이다.따라 서 양해법은 계산이 간단하고 계산량이 적은 반면에,시간 간격을 크게하면 정확도가 감 소되고 수렴이 불안정하게 되므로 CFL 안정조건에 의해 시간 간격이 제약을 받는 단점 이 있다.또한 격자 크기가 작아질 수록 CFL 조건에 의해 시간 간격도 제한되어 수렴속 도가 현저하게 느려진다. 음해법(Implicit)은 (n+1)시간 단계에서 전체 유동장의 해를 동시에 구하기 때문에 시 간 간격의 제약을 거의 받지 않아 시간 간격을 크게하여 수렴을 빠르게 할 수 있는 장점 이 있다.그러나 전체 유동장의 해를 동시에 구하기 위해서는 큰 행렬의 역을 계산해야 -131-

하므로 시간 간격 당 계산량이 많아지는 단점이 있다. FLUMEN에서는 시스템방정식을 풀기 위해서 양해시간 적분방법을 사용하였다. (3.59) 여기서,H :이산화 지배방정식의 미분공간연산자로서 벡터 가장 단순한 방법으로서 양해적인 Euler방법은 다음과 같다. (3.60) 여기서, :새로운 시간 단계에서의 값 :기존 시간 단계에서의 값 : Euler방정식의 정확도는 시간에 대하여 1차 정확도를 갖는다.2차 정확도는 Runge -Kuta와 같은 형식의 예측자-수정자를 이용하여 획득할 수 있다.예측자로서 오일러 방 법이 사용되고 그것을 정의하면 다음과 같다. (3.61) 식(3.60)과 식(3.61)은 시간간격의 크기를 제한하는 CFL(Courant-Friedrichs-Lewy)조건 을 고려해야만 한다.x,y방향에 대한 CFL수에 대한 것은 다음과 같다. (3.62) -132-

(3.63) 여기서, :시간간격(timestep), :격자 크기 CFL조건에 대하여 다음 식(3.64)과 같이 다시 쓸 수 있다(Hirsch,1988). (3.64) -133-

나.수리학적 모형의 구축 1)유역의 개황 한강유역은 북위 36 28 20 ~ 38 30 6,동경 126 31 00 ~ 128 59 56 에 걸쳐 한반도의 중아부에 위치하며 유역면적은 23,292.83km2(임진강유역 제외), 유로연장은 482.98km로 유역평균폭은 48.23km,유역형상은 1.95인 우리나라 최대하천유역으로 휴전 선 이남지역의 전체 면적 23,292.83km2(2001년 현재,통계청)의 약 23%를 차지하고 있다. 또한 유역형상은 수지상( 樹 枝 狀,dendritic)과 선상( 扇 狀,fanshaped)이 혼합된 복합상 (multitype)유역의 형상을 나타내고 있다.행정구역으로는 서울특별시,인천광역시,경기 도,강원도,충청남 북도,경상북도 등 1특별시,1광역시,5도를 포함하고 있으며,한강유 역에 위치하고 있는 국가하천은 한강,안양천,중랑천,경안천,섬강,달천,북한강,소양강 등 13개소(임진강,문산천 제외)659.06km(임진강,문산천 포함시 761.76km)이며,지방1급 하천은 한강,인북천,소양강,홍천강,청계천,섬강,평창강,달천 등 8개소(임진강유역의 한탄강,김화남대천,영평천,사천의 4개소 제외)429.82km이고,지방2급하천은 592개소 5,101.60km(임진강유역 포함시 677개소 5,768.46km)이다.한강유역의 원형비와 세장률은 각각 0.23과 0.35로 대체로 좁고 긴 유형의 유역임을 알 수 있다.섬세비는 유역내 하천망 의 거칠고 섬세한 정도를 나타내는 것으로,한강유역은 1.70으로 비교적 거친 하천망을 가지고 있음을 알 수 있다.형상인자는 정사각형이나 원형유역의 경우 0.79~1.0의 값을 가지는데 한강유역은 0.1의 값을 가지고 있다. <표 3.21> 한강 유역 특성인자 (건설교통부,2006) 유역면적 (km2) 유로연장 (km2) 유 역 형 상 유역 평균폭(km) 유역 평균표고(m) 유역평균 경사(%) 23,292.83 482.98 48.23 405.95 18.81 원형비 (L2/L2) 세장률 (L/L) 섬세비 (L/L) 형상인자 (L2/L2) 형상계수 (L/L) 0.23 0.35 1.70 0.10 1.95-134-

<그림 3.53>한강 유역도 (건설교통부,2006) -135-

2)연구 대상 구간 <그림 3.54> 남한강 수계 연구 대상 구간 (충주댐~이포대교) 댐 방류량에 따른 유하시간을 산정하기 위한 연구 대상 구간은 한강 수계의 충주댐 지점부터 이포대교까지 총 79.6km에 이르는 남한강 본류 구간이다.그림 3.54에서 보는 바와 같이 주요 계측 지점은 충주댐 지점부터 수행교,충주조정지댐,목계교,남한강교, 이호대교,여주대교 및 이포대교까지 총 6지점이다.지류유입량을 산정할 수 있는 수위관 측소는 상류에서부터 달천에 달천수위관측소,섬강에 문막관측소,청미천에 청미수위관측 소가 있다.달천수위관측소는 한국수자원공사에서 관리하고 있으며 1985년 8월부터 관측 을 개시하여 현재까지 시수위 및 일수위 자료가 관측되고 있다.또한,수위-유량 곡선식 을 이용한 일유량 자료가 산정되고 있다.문막수위관측소는 국토해양부에서 관리하고 있 으며 1980년 6월부터 관측을 개시하여 현재까지 시수위 및 일수위 자료가 관측되고 있다. 이곳 역시 수위-유량 곡선식을 이용한 일유량 자료가 산정되고 있다.청미수위관측소 역 시 국토해양부에서 관리하고 있으며 1985년 1월부터 관측을 개시하여 현재까지 시수위, 일수위자료 및 수위-유량 곡선식에 의한 일유량 자료가 산정되고 있다.충주댐에서 63.6km지점의 여주대교에는 여주수위관측소가 있으며 국토해양부에서 관리하고 있다.이 곳은 1913년 3월부터 관측을 개시하여 현재까지 시수위 자료가 관측되고 있다. -136-

3)지형 자료 구축 자연하천 상태에서의 흐름을 해석하기 위해서는 전 모의 구간에 대하여 각 단면별 하 천단면의 종 횡단 측량자료가 입력되어야 하는데 본 과업에서는 하천정비기본계획상의 측량자료를 이용하였다.종단면은 선정된 횡단면과 횡단면 사이의 측정된 거리로서 설정 되며 횡단면은 하천 단면을 따라 설정된 간격을 두고 위치하게 되며 하천의 유량 소통 능력과 인접 홍수터를 산정하는데 사용된다.횡단면 자료가 필요한 지점으로는 전 하천구 간을 대표할 수 있는 위치와 유량,하상경사,형상,조도계수 등이 변화하는 지점,제방의 시점과 종점,교각 및 위어와 같은 하천 구조물이 있는 지점 등이다. 수치모형을 이용하여 하천의 흐름을 해석하기 위한 지형자료의 구축은 한강수계치수 기본계획(건설교통부,1992) 의 측량자료를 이용하였다.1차원 모형의 지형자료는 그림 3.55에서 보는 바와 같이 전반적인 수리특성 분석을 위하여 충주댐 지점(No.272단면)부 터 팔당댐 지점(No.0단면)까지 약 0.1~0.5km간격으로 372개의 하천단면 자료를 구축하 였다. 2차원 모형의 지형자료는 그림 3.56에서 보는 바와 같이 HEC-RAS횡단면 자료 중 충 주댐 지점부터 여주대교 지점까지 제내지를 제외한 제외지만을 추출하고 이를 3차원 좌 표(x,y,z)로 변환하여 구성하였다.격자 구성 시 HEC-RAS횡단면의 절점을 그대로 3차 원 좌표로 변환하는 경우 구간거리에 비해 하상변화가 심하면 지형의 과도한 솟음이나 꺼짐 현상이 발생할 우려가 있다.또한,하폭에 비해 단면간 거리가 먼 경우 삼각망 생성 시 절점간 간섭이 심해지고 생성된 삼각망의 대부분 한 내각이 매우 작아지게 된다.이를 방지하기 위해 HEC-RAS횡단면 절점을 등간격으로 변환하는 프로그램을 개발하여 적용 하였으며,HEC-RAS모형 내 단면 보간 기능을 이용하여 총 656개의 하천단면 자료를 구 축하였다.HEC-RAS모형은 단면 보간 시 단면간 좌 우측 제방점과 최심하상점을 기준 으로 보간 단면이 생성되기 때문에 이를 3차원 좌표로 변환하면 RMA-2 모형의 interpolation 기능에 의한 격자 구성에 비해 실제 하도 형상과 가까운 지형자료를 만들 수 있다. -137-

(a)하천단면 구축 현황 (b)하천단면 구축 예 (272번 단면) <그림 3.55> 남한강 수계의 1차원 지형자료 구축 -138-

여주대교 섬강 청미천 충주댐조정지 충주댐 달천 (a)전구간 (b)달천 합류부 (상류 구간) -139-

(c)충주조정지댐 (상류 구간) (d)섬강 및 청미천 합류부 (하류 구간) <그림 3.56> 남한강 수계의 2차원 지형자료 구축 -140-

<표 3.22> 2차원 지형 격자 생성 결과 격자구성 절점의 수 삼각망 수 전체면적( ) 제외지 15,318 37,823 33.014 <표 3.23> 연구 대상 구간 주요 지점의 누가거리 (km) 주요 계측 지점 충주댐 충원교 수행교 충주조정지댐 목계교 남한강교 이호대교 여주대교 이포대교 남한강 수계 0 1.5 5.8 17.2 21.8 45.6 59.6 63.6 79.6 유량 경계조건 지점 (댐 및 지류 합류부) 충주댐 달천 충주조정지댐 섬강 청미천 양화천 복하천 0 11.8 17.2 46.2 49.1 70.7 73.4 4)경계 조건 하천구간에서 수면곡선의 계산은 기지 또는 가정된 계산에 의한 기점주위 조건으로부 터 시작하며 흐름이 상류( 常 流 )인 경우는 상류방향으로 사류( 射 流 )인 경우에는 하류방향 으로 모의된다.계산된 수면곡선은 상류 상태인 경우 한계수심 또는 그 이상의 수심으로 제한되며 사류상태인 경우 한계수심 또는 그 이하의 수심으로 제한된다.교각 해석문제를 제외하고는 수면곡선이 한계수심과 교차하는 것,즉 상류에서 사류 혹은 그 역으로 변하 는 것은 허용하지 않는다. 부등류 해석의 경우 단일 유량에 대한 수면곡선을 계산하기 위해서는 최상류단의 유 량,취수나 지류의 유입과 같은 유량변화가 생기는 단면에서의 유량,최하류단에서의 수 위와 같은 경계조건을 입력하게 된다. 남한강 수계의 경우 충주댐 지점부터 팔당댐 지점까지 국가 하천 및 지방2급 하천을 포함하여 총 37개의 지류(4개 국가하천:달천,섬강,청미천,복하천,33개 지방2급하천: 조동천~하정천)가 유입된다.1차원 부등류 모의는 2006년 7월 28일(충주댐 방류량:716 CMS)과 2007년 8월 7일(충주댐 방류량:680CMS)의 충주댐 방류조건에 대하여 유하시간 을 모의하였다.이는 센서가 내장된 봉부자를 이용한 유하시간 실험 구간 및 기간과 동일 한 조건에 대하여 모의하기 위함이다.유량 경계조건은 하천구간에서 유량이 현저하게 변 -141-

화되는 지점을 대상으로,즉 충주댐 지점,달천 유입부,충주조절지댐 지점,섬강 유입부, 청미천 유입부,양화천 유입부,복하천 유입부,흑천 유입부로 8개의 유량조건을 구축하였 다.남한강 수계의 흐름조건은 양화천을 제외하고 지류 유입부 근방의 수위관측소 관측 유량값을 사용하였다.표 3.24은 남한강의 실험구간에 대한 HEC-RAS 부등류 모의를 위 한 흐름 경계조건을 나타낸 것이다. <표 3.24> 부등류 모의를 위한 흐름 경계조건 수계 날짜 지점명 남 한 강 HEC-RAS 단면번호 방류량 및 유입량 (CMS) 누적값 (CMS) 유량출처 충주댐 272 716 716 충주댐 방류량 달천 합류부 242 2,561 3,277 달천 수위관측소 충주조정지댐 224 2,707 5,984 조정지댐 방류량 1차 실험 (2006.07.28) 섬강 154 1,642 7,626 문막 수위관측소 청미천 146 1,846 9,472 청미 수위관측소 양화천 92 113 9,585 유역면적비 유량 복하천 86 193 9,778 흥천 수위관측소 충주댐 272 680 680 충주댐 방류량 달천 합류부 242 143 823 달천 수위관측소 충주조정지댐 224 918 1,741 조정지댐 방류량 2차 실험 (2007.08.07) 섬강 154 217 1,958 문막 수위관측소 청미천 146 148 2,106 청미 수위관측소 양화천 92 9 2,115 유역면적비 유량 복하천 86 16 2,131 흥천 수위관측소 2차원 부정류 모의를 위해 선정한 홍수사상은 2007년 8월 7일 15시~2007년 8월 8일 14시까지 24시간의 수문곡선이다.본류 구간의 상류단 경계조건은 충주댐 방류량을 선택 하였으며,충주조정지댐 방류량은 pointsource로 입력하였다.지류의 경우 선정된 홍수사 상과 수위국 지점의 수위-유량 곡선식의 유 무를 고려하여 2007년도의 시수위자료를 2006년도에 작성된 수위-유량 곡선식을 이용해 시유량으로 변환하였다.변환된 수문곡선 은 표 3.25에서 보는 바와 같이 각 합류부 지점까지의 거리와 평균유속을 고려해 합류시 간을 산정하여 이를 지체시켜 측방유입량으로 입력하였다. -142-

<표 3.25> 측방유입량 산정을 위한 수위국지점의 수위-유량곡선식 관측 소명 적용 기간 수위범위 수위-유량곡선식 영점 표고 자료출처 달천 2006 0.040 H 6.640 71.187 한국수문조사연보 (2006,건설교통부) 문막 2006 0.40 h 0.95 0.95<h 2.78 50.938 한국수문조사연보 (2006,건설교통부) 청미 2006 1.48<h 3.92 51.146 한국수문조사연보 (2006,건설교통부) <표 3.26> 측방유입량의 본류 합류시간 산정 관측소명 합류부까지 거리 (km) 평균유속 (m/s) 합류시간 (hr) 달천 10.0 0.7 4.0 문막 11.0 0.8 3.8 청미 16.0 1.0 4.4 그림 3.25~3.26는 FLUMEN 모형에 적용된 상류단 및 하류단 경계조건을 나타낸 것으 로 충주댐 및 충주조정지댐의 방류량은 각각 680CMS와 930CMS를 나타내고 있다. <그림 3.57> 상류단 유량 경계조건 -143-

<그림 3.58> 측방유입 유량 경계조건 <그림 3.59> 하류단 수위 경계조건 -144-

5)흐름 관련 계수 HEC-RAS모의를 위한 흐름관련 계수는 에너지 손실계수,manning 조도계수,단면의 축소/확대 계수가 있다.여러 가지 형태의 수두손실을 계산하기 위해서 HEC-RAS 모형 에서는 마찰손실을 고려한 manning조도계수 또는 통수능,천이손실을 고려하기 위한 단 면 축소/확대 손실계수,웨어의 형식,교각의 형상,압력흐름 및 유입과 유출조건에 관련 된 손실 등을 고려한 손실계수를 이용하여 수두손실을 계산하게 된다. 조도계수는 원래 하상재료의 조도(roughness)를 나타내는 척도로서 하상재료 및 하상 표면의 특성에 의해 결정되지만 실제 흐름계산에서는 식생,하천구조물,사행도,단면형 태, 단면변화양상 등 하도의 상황뿐만 아니라 유량이나 수위에 의해서도 변화한다 (French,1985).조도계수는 수로바닥의 형상 또는 단면변화의 변화,제방 등 비탈면에서 의 수목의 상태,장애물의 영향,만곡의 영향,과손실( 過 損 失 )등으로 인한 수로에서의 흐 름의 저항을 나타내게 되는데,주로 Manning의 n값이 사용된다. 그러나 하천과 같이 연속적으로 물이 계속적으로 흘러가는 곳에서의 하상바닥에서는 유사의 퇴적과 세굴과 같은 하상변화가 계속 진행되고 있으며,특히 홍수 시 그 정도는 매우 심하게 된다.이와 같은 자연현상으로 인한 물리적인 하상의 변화와 함께 수변식물 과 같은 생물적인 요인,제방이나 고수부지에서의 인위적인 요인과 같은 여러 가지 변화 가능성으로 인해 하천에서의 조도계수를 수학적인 표현에 의한 확정적인 값으로 사용하 거나 구간에 대한 고정값을 결정하는 것은 거의 불가능하다.그러므로 조도계수를 산정하 기 위해서는 대상 하천에 대한 많은 경험과 실험을 통해서 적절한 값을 추정하는 것이 일반적인 방법이 될 것이다.그러나 이렇게 추정된 조도계수는 그 과정에서 존재하는 많 은 불확실한 요인과 가정이 포함되어 있기 때문에 여러 가지 방법을 이용하여 추정 된 값에 대한 보정과 검증이 필요할 것이다. 일반적으로 조도계수를 결정하는 방법으로 수위표지점에 대한 수위-유량곡선에 의한 추정방법과 홍수흔적조사를 실시하여 부등류계산에 의한 산정방법,하도상황 및 하상재 료에 의한 추정방법 등이 있다(한국수자원학회,2005). 표 3.27은 자연하천의 식생과 하상재료에 따른 조도계수의 범위를 나타낸 것이다. -145-

<표 3.27> 자연하천에서의 조도계수 (한국수자원학회,2005) 하 천 상 황 (자연하천) 조도계수(n)의 범위 평야의 소하천(잡초없음) 0.025~0.033 평야의 소하천(잡초와 관목이 있음) 0.030~0.040 평야의 소하천(잡초 많음,잔자갈 하상) 0.040~0.055 산지하천(호박돌) 0.030~0.050 산지하천(큰호박돌) 0.040이상 큰하천(점토,사질하상,사행이 적음) 0.018~0.035 큰하천(자갈하상) 0.025~0.040 Manning 조도계수의 계산에는 식생의 형태와 양,수로의 형상과 수위와 같은 인자에 영향을 받는데 다양한 조도계수의 지정을 위해서 3개의 조도계수 값으로 수로 내의 조도 계수,좌안 및 우안 홍수터의 조도계수 값을 입력하였다.본 연구에서는 한강수계치수기 본계획(건설교통부,1992) 에서 현지조사 시 판단된 하상상태,하천 종 횡단 측량성과 등 을 종합적으로 고려하여 3개의 조도계수 값을 모두 0.03으로 설정하였다. 단면의 확대/축소 계수는 수로 단면의 변화에 따라 흐름이 축소,확대 되는 구간에서 의 에너지 손실을 고려하기 위하여 입력된다.두 단면 사이의 속도 수두차의 절대값에 이 계수를 곱하여 천이부에서 발생하는 에너지 손실을 계산하게 된다.축소 계수로서 0.1을 사용하였으며 확대 계수로서 0.3을 사용하였다. -146-

다.모형의 적용 및 분석 1)남한강 수계 유하시간 비교 분석 일반적으로 하천에서 홍수 도달시간이라 함은 상류에서 물덩어리가 하도를 흘러 하류 의 임의 지점에 도달할 때까지 걸리는 시간을 의미한다.홍수관리 측면에서 대부분의 경 우 홍수 도달시간은 홍수수문곡선의 도달시간 특히 첨두유량의 도달시간을 의미한다.첨 두유량 도달시간은 하천정비기본계획을 수립하거나 홍수예경보 시스템을 구축하는 경우 혹은 댐 운영 방안을 수립하는 경우에 집중호우에 의한 댐으로부터의 홍수 방류량이 하 류부까지 도달하는 시간을 산정하여 댐운영이나 홍수예경보의 기초자료로 활용하고 있 다.그러나 본 연구에서 실시한 댐 방류수의 봉부자 추적실험에서 산정된 도달시간은 위 의 첨두유량 도달시간과는 다르며 엄밀히 말해 유하시간이라고 할 수 있다.유하시간은 측정하고자 하는 하도의 단면에서 첨두유량이 발생하는 시간이 아니라 초기유량의 물 입 자가 도달하는 시간이다. 본 연구에서는 유하시간 실험 구간 및 기간과 동일한 조건으로 모의함으로서 모형을 보정하기 위한 실측 유하시간 자료가 확보된 상태이며 이러한 실측자료를 토대로 보정된 모형의 매개변수를 이용함으로서 대상 수계의 방류량별 유하시간을 산정하는데 정확성을 제고할 수 있을 것이다.유하시간 실험은 센서가 내장된 봉부자를 최초 시작지점에 투척 하여 주요 교량에서 봉부자를 관측하여 최초 투척된 시간으로부터 교량을 통과하는 시간 을 관측하는 방법을 사용하였다. HEC-RAS모형을 이용한 부등류 해석 모의 결과의 검증은 2006년부터 2007년에 걸쳐 수행한 유하시간 실험결과를 이용하여 검증하였으며,FLUMEN 모형을 이용한 부정류 해 석 모의 결과의 검증은 2007년에 수행한 유하시간 실험결과를 이용하여 검증하였다. HEC-RAS모형을 이용한 부등류 모의를 통하여 대상 구간의 유하시간을 산정하였다. 부등류 모의를 위해서는 대상 구간의 하천단면 지형자료,유량경계조건,흐름 계수 자료 가 필요하다.하천단면 지형자료는 하천정비기본계획보고서 상의 하천단면 측량자료를 이용하였으며 유량경계조건은 댐 방류량,지류유입량을 사용하였다.단면의 축소 계수는 0.1을 확대계수는 0.3을 적용하였고 manning조도계수는 모든 구간에 대하여 0.03으로 동 일하게 적용하였다.분석에 이용된 구간은 충주댐부터 여주대교까지 총 63.6km이고 164 개 단면으로 나누어 각 단면에 대하여 흐름특성을 분석하였으며 그림 3.28과 표 3.29는 남한강의 부등류 모의결과를 나타낸 것이다. -147-

(a)구간별 유속분포 (b)구간별 유하시간 <그림 3.60> 남한강 수계의 흐름특성 분석 -148-

<표 3.28>남한강 수계의 부등류 모의 결과 1차 실험 (2006년 7월 28일) 2차 실험 (2007년 8월 7일) 주요 지점 누적거리 (km) (충주댐 방류량:716CMS) 구간 평균유속 (m/s) 누적 유하시간 (hrs) (충주댐 방류량:680CMS) 구간 평균유속 (m/s) 누적 유하시간 (hrs) 충주댐 0 - - - - 충원교 1.5 1.39 0.3 1.36 0.3 수행교 5.8 1.44 1.6 1.60 1.5 충주조정지댐 17.2 1.23 4.8 1.01 5.0 목계교 21.8 2.65 5.3 1.76 5.8 남한강교 45.6 2.25 7.9 1.65 9.4 이호대교 59.6 2.22 9.7 1.46 12.1 여주대교 63.6 2.53 10.1 1.58 12.8 남한강 수계의 부등류 모의 결과 충주댐으로부터 여주대교까지 총 63.6km에 대하여 1차 방류량(716 CMS)의 유하시간은 약 10시간,2차 방류량(680 CMS)은 약 13시간으로 산정되었다.유속분포를 살펴보면 1차 모의실험에서 충주댐으로부터 약 18km와 56km 부근의 유속이 3.5m/s이상으로 갑자기 빨라지는 것을 보이는데 18km 부근의 유속은 약 2,700CMS의 충주조정지댐 방류량에 의하여 증가한 것이며 56km 부근은 상 하류 단면에 비해 통수단면적이 현저하게 줄어들어 유속이 증가한 것으로 판단된다. FLUMEN 모형을 이용한 부정류 모의를 통하여 대상 구간의 유하시간을 산정하였다. 하천단면 지형자료는 HEC-RAS횡단면의 보간 및 3차원 좌표로의 변환을 통해 구축하였 으며,경계조건은 충주댐 방류량,각 지류의 측방유입량 및 하류단 수위의 시계열 자료를 이용하였다.manning 조도계수,단면의 축소 및 확대계수는 HEC-RAS 모형과 동일하게 적용하였다.표 3.29은 남한강의 부정류 모의 결과를 정리한 것이다. -149-

<표 3.29> 남한강 수계의 부정류 모의 결과 주요 지점 구간거리 (km) 누적거리 (km) 홍수 수문 곡선 (2007년 8월 7일 15시~2007년 8월 8일 14시) 구간 평균유속 (m/s) 구간 유하시간 (hrs) 누적 유하시간 (hrs) 충주댐 - 0 - - - 충원교 1.5 1.5 2.08 0.2 0.2 수행교 4.3 5.8 1.49 0.8 1.0 달천합류부 6.0 11.8 0.83 2.0 3.0 충주조정지댐 5.4 17.2 0.71 2.1 5.1 목계교 4.6 21.8 0.91 1.4 6.5 남한강교 23.8 45.6 1.50 4.4 10.9 섬강합류부 0.6 46.2 0.83 0.2 11.1 청미천합류부 2.9 49.1 1.61 0.5 11.6 이호대교 10.5 59.6 1.72 1.7 13.3 여주대교 4.0 63.6 1.23 0.9 14.2 FLUMEN 모형은 dry조건에서 부정류 모의를 수행할 경우 초기 유량이 임의의 지점에 도달하는 시간을 알 수 있다.그림 3.61~그림 3.70은 FLUMEN 부정류 모의 결과 도출된 단위 폭당 유량도와 유속벡터도를 도시한 것이다. -150-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.61>댐 방류수 유하시간 (충원교,0.2h) -151-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.62>댐 방류수 유하시간 (수행교,1.0h) -152-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.63> 댐 방류수 유하시간 (달천 합류부,3.0h) -153-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.64>댐 방류수 유하시간 (충주조정지댐,5.1h) -154-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.65>댐 방류수 유하시간 (목계교,6.5h) -155-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.66> 댐 방류수 유하시간 (남한강교,10.9h) -156-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.67> 댐 방류수 유하시간 (섬강 합류부,11.1h) -157-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.68> 댐 방류수 유하시간 (청미천 합류부,11.6h) -158-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.69> 댐 방류수 유하시간 (이호대교,13.3h) -159-

(a)단위 폭당 유량도 (지형 격자망 포함) (b)단위 폭당 유량도 (c)유속벡터 <그림 3.70> 댐 방류수 유하시간 (여주대교,14.2h) -160-

표 3.30와 그림 3.71에서 보는 바와 같이 HEC-RAS부등류 모의 결과와 FLUMEN 부 정류 모의 결과를 봉부자 추적자 실측자료를 통한 유하시간 결과를 비교한 결과 충원교 지점에서 여주대교 지점까지 봉부자 유하시간은 11.5시간으로 산정되었고 HEC-RAS모형 과 FLUMEN 모형의 모의 결과는 각각 12.5시간과 14.0시간으로 산정되어 실측차가 모의 치보다 유하시간이 빠른 것으로 나타났다.구간별로 살펴보면 HEC-RAS 모형의 결과는 수행교~충주조정지에서 1.4시간 느리게,목계교~남한강교에서 1.0시간 빠르게 모의되었으 나 나머지 구간에서는 실측치와 대체로 일치하였다.FLUMEN 모형의 결과는 수행교~충 주조정지에서 2.0시간 느리게 모의되었으며,나머지 구간에서는 실측치보다 전반적으로 약간씩 느리나 비슷하게 모의되었다. <표 3.30> 남한강 유하시간 실측 및 모의 비교 주요 지점 구간 거리 (km) 누적 거리 (km) 2차 실험 결과 HEC-RAS FLUMEN 구간 평균유속 (m/s) 구간 유하시간 (hrs) 구간 평균유속 (m/s) 구간 유하시간 (hrs) 구간 평균유속 (m/s) 구간 유하시간 (hrs) 충주댐 0 0 - - - - - 충원교 1.5 1.5 - - 1.39 0.3 2.08 0.2 수행교 4.3 5.8 1.09 1.1 1.02 1.2 1.49 0.8 충주조정지댐 11.4 17.2 1.53 2.1 0.89 3.5 0.77 4.1 목계교 4.6 21.8 1.53 0.8 1.57 0.8 0.91 1.4 남한강교 23.8 45.6 1.45 4.6 1.85 3.6 1.50 4.4 이호대교 14.0 59.6 1.74 2.2 1.47 2.7 1.62 2.4 여주대교 4.0 63.6 1.63 0.7 1.59 0.7 1.23 0.9-161-

<그림 3.71>남한강 유하시간 실측 및 모의 누적시간 비교 -162-

2)계열 상관 분석법에 의한 댐 방류수 유하시간 추정 봉부자 추적자 실험의 대상 구간 및 한강수계의 3개 댐 지점(충주댐,소양강댐,팔당 댐)에 대하여 댐 방류량과 유하시간과의 상관관계를 분석하였다.앞서 기술한 바와 같이 댐 방류수 유하시간은 초기유량이 수위국에 최초로 도달하는 시간이므로 이를 분석하기 위해 방류량이 일정하다 증가하는 시점과 수위가 일정하다 증가하는 시점을 찾아 그 시 간차를 댐 방류수 유하시간으로 결정하는 방법을 적용하였다.각 수위관측소의 시계열 수 위는 영점표고를 뺀 수심을 적용하였다.상관계수 분석 대상은 댐 방류량과 수심,댐 방 류량과 유하시간이며,상관계수 추정공식은 식 3.65와 같다. 3.65 상관계수는 정적 상관과 부적 상관으로 해석할 수 있다.정적 상관은 0과 1사이의 값 이며 1에 가까울 수록 강한 정적 상관관계가 되며 부적 상관은 -1과 0사이의 값이며 -1에 가까울 수록 강한 부적 상관관계가 된다. <표 3.31> 상관계수의 해석 0.90~ 1.00 상관이 아주 높다 0.70~ 0.90 상관이 높다 0.40~ 0.70 확실히 상관이 있다 0.20~ 0.40 상관이 있기는 있으나 낮다 0.00~ 0.20 상관이 거의 없다 봉부자 추적자 실험 대상 구간의 계열 상관 분석법을 적용하기 위해 남한강 본류 구 간의 충주댐조정지와 목계교의 목계 수위관측소,청미천 합류부의 강천 수위관측소,(구) 남한강교의 우만 수위관측소 및 여주대교의 여주 수위관측소를 선정하였다.목계 수위관 측소는 충주댐조정지로부터 4.6km, 강천 수위관측소는 30.8km, 우만 수위관측소는 -163-

34.8km,여주관측소는 42.4km 떨어진 지점에 위치해 있다.시계열 상관관계를 분석하기 위해 2000년부터 2008년까지의 댐방류량 및 수위자료를 이용하였다.각 시계열 자료는 2000년~2003년의 경우 1시간 간격이며 2004년~2006년의 경우 30분 간격,2007과 2008년 의 경우 10분 간격으로 구성되어 있으며,상관관계 분석 대상은 방류량과 수심( )및 방류량과 유하시간( )이다.계열 상관관계 분석 시 강천 수위관측소의 경우 청미천 합류부에 위치하고 있고 상류 3km지점에서 섬강이 합류하고 있어 방류량과 관측수위와 의 상관관계를 도출하기 어려워 분석에서 제외하였다. 계열 상관관계 분석 결과 1시간 간격 자료(2000년)와 30분 간격 자료(2006년)의 는 각각 0.91과 0.98로 강한 정적 상관관계를 나타냈으나, 는 각각 -0.41과 -0.21로 약한 부적 상관관계를 나타내었다.이는 충주댐조정지와 직하류에 위치하고 있는 목계 수 위관측소와의 구간거리가 4.6km로 짧아 댐 방류량별 유하시간이 적절히 산정할 수 없어 나타난 결과로 판단된다.따라서 충주댐조정지의 댐 방류량에 따른 유하시간 분석은 2007 년과 2008년의 자료를 이용하였다. 표 3.32은 2007년과 2008년의 10분 간격 충주댐조정지 방류량과 각 수위관측소의 관측 수심 자료를 분석하여 상관관계를 도출하기 위해 선별된 방류량별 수심 및 유하시간 자 료이며,그림 4.72과 그림 4.73은 각 수위관측소의 충주댐조정지 방류량에 대한 수심 및 유하시간을 상관시켜 도시한 것이다. 전체적으로 방류량이 500CMS이내의 자료가 대부분인데 이는 방류량이 증가하는 시 점과 수위가 증가하는 시점에 대한 자료이기 때문이다.방류량과 수심과의 상관관계도를 살펴보면 결정계수( )가 0.54~0.62로 비교적 높게 나타나고 있으며,방류량과 유하시간 과의 상관관계도의 경우 결정계수( )가 목계를 제외하고 0.50~0.56으로 비교적 높게 나 타나고 있다.충주댐조정지~목계 수위관측소의 경우 결정계수가 0.14로 낮게 나타나고 있 다. -164-

<표 3.32>대상 구간 상관관계 분석에 이용된 방류량별 수심 및 유하시간 자료 No. 방류량 (CMS) 수심(m) 유하시간(hr) 목계 우만 여주 목계 우만 여주 1 95 0.40 0.07 1.09 0.7 7.5 10.5 2 102 0.50 0.09 1.02 1.3 6.7 9.3 3 129 1.51 0.09 1.20 0.5 7.0 8.5 4 151 0.58 0.88 1.86 0.7 5.7 6.3 5 159 0.45 0.35 1.35 0.5 6.2 7.5 6 165 0.63 1.11 2.15 0.7 6.5 8.7 7 166 0.57 0.69 1.80 0.3 4.8 5.8 8 169 0.64 0.32 1.42 0.7 6.2 6.8 9 176 0.61 0.57 1.47 0.5 7.2 9.2 10 178 0.63 0.26 1.35 0.5 6.2 6.8 11 190 0.64 0.35 1.43 0.5 6.0 6.7 12 202 0.70 0.34 1.40 0.5 4.2 6.7 13 208 0.71 0.60 1.50 0.7 5.8 7.2 14 209 0.54 0.37 1.45 0.5 5.7 6.7 15 218 1.57 0.39 1.56 0.5 5.5 7.5 16 233 0.62 0.44 1.43 0.3 5.5 6.2 17 249 1.58 0.30 1.44 0.5 5.0 6.5 18 260 0.76 0.64 1.77 0.5 5.3 6.8 19 264 0.74 0.50 1.34 0.5 5.3 6.2 20 289 1.59 0.51 1.27 0.5 5.0 5.5 21 296 0.76 0.78 1.89 0.3 5.5 6.2 22 302 0.76 0.76 1.83 0.3 5.2 5.7 23 307 1.66 0.52 1.70 0.5 5.5 6.5 24 317 0.57 0.58 1.50 0.3 5.2 6.3 25 321 0.72 1.01 1.92 0.3 4.7 6.3 26 327 0.82 1.56 2.68 0.3 4.7 5.8 27 330 0.80 0.78 1.88 0.3 5.2 6.0 28 352 0.77 0.57 1.64 0.3 5.0 5.8 29 353 0.79 0.93 2.08 0.3 5.0 6.0 30 367 1.69 1.31 2.34 0.5 5.5 7.0 31 418 0.83 1.06 2.10 0.3 4.5 5.3 32 456 0.81 0.94 2.06 0.3 4.8 5.5 33 509 1.99 1.46 2.89 0.5 5.0 6.0 34 547 2.02 0.92 2.36 0.5 4.0 5.5 35 703 2.24 1.11 2.33 0.5 3.5 5.0 36 960 2.40 1.43 2.77 0.5 4.0 4.5 37 1179 2.65 1.69 2.95 0.5 3.5 4.0-165-

(a)목계 수위관측소 (b)우만 수위관측소 -166-

(c)여주 수위관측소 <그림 3.72>충주댐조정지 방류량별 수심 (a)충주댐조정지 ~목계 수위관측소 -167-

(b)충주댐조정지 ~ 우만 수위관측소 (c)충주댐조정지 ~ 여주 수위관측소 <그림 3.73> 충주댐조정지 방류량별 유하시간 -168-

표 3.33은 남한강 연구 대상 구간의 수위관측소별 수심 및 유하시간 상관계수 추정값 을 년도별로 나타낸 것이며,그림 3.74는 이를 비교하여 도시한 것이다.수심 상관계수 ( )의 경우 전체적으로 0.74~0.78의 값으로 추정되어 높은 정적 상관관계를 보이고 있으나,2008년의 경우 세 관측소 모두 상관계수가 작아져 수위관측소의 영점표고 보정이 필요한 것으로 판단된다. 유하시간 상관계수 ( )의 경우 우만 수위관측소와 여주 수위관측소는 각각 -0.75 와 -0.70으로 높은 부적 상관관계를 보이고 있으나,목계 수위관측소는 -0.33으로 낮은 부 적 상관관계를 보이고 있다.목계 수위관측소의 유하시간 상관계수가 낮은 이유는 2006 년~2008년에 -0.68~-0.84로 높으나 2003년에 -0.33으로 낮아 2003년의 자료가 전체적으로 영향을 미쳐 전체적인 상관계수가 낮게 추정된 것으로 판단된다.이는 2003년의 시계열 자료가 1시간 간격으로 정확한 유하시간의 산정이 어렵기 때문으로 판단된다. <표 3.33>대상 구간 수위관측소별 수심 및 유하시간 상관계수 년 도 (year) 충주댐조정지~목계 (4.6km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 충주댐조정지~우만 (34.8km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 충주댐조정지~여주 (42.4km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 2003 0.93-0.33 0.70-0.61 0.63-0.55 2006 0.99-0.68 0.84-0.83 0.83-0.88 2007 0.85-0.84 0.92-0.63 0.90-0.93 2008 0.76-0.70 0.59-0.77 0.52-0.71 전체 0.78-0.38 0.74-0.75 0.78-0.70-169-

(a)수심 상관계수 ( ) (b)유하시간 상관계수 ( ) <그림 3.74> 대상 구간 수위관측소별 상관계수 비교 -170-

한강수계의 3개 댐 지점(충주댐,소양강댐,팔당댐)의 계열 상관 분석법을 적용하기 위 해 충주댐조정지와 목계 수위관측소,소양강댐과 천전 수위관측소,팔당댐과 팔당대교 수 위관측소를 선정하였다.목계 수위관측소는 충주댐조정지로부터 4.6km,천전 수위관측소 는 소양강댐으로부터 2.6km,팔당대교 수위관측소는 팔당댐으로부터 4.3km 떨어진 지점 에 위치해 있다.봉부자 추적자 실험과 마찬가지로 시계열 상관관계를 분석하기 위해 2007년과 2008년의 10분단위 방류량 및 수위자료를 이용해 수심 상관계수( )및 유 하시간 상관계수( )를 추정하였다. 표 3.34는 2007년과 2008년의 한강수계 3개 댐의 방류량과 직하류의 수위관측소 관측 수심 자료를 분석하여 상관관계를 도출하기 위해 선별된 방류량별 수심 및 유하시간 자 료이며,그림 3.75~그림 3.77은 각 댐 지점의 방류량에 대한 수심 및 유하시간을 상관시 켜도시한 것이다. 방류량별 수심과의 상관관계도를 살펴보면 충주댐조정지~목계 수위관측소의 경우 결 정계수( )가 0.90정도로 높게 나타나고 있으나,소양강댐~천전 수위관측소와 팔당댐~팔 당대교 수위관측소의 경우 각각 0.06과 0.40정도로 낮게 나타나고 있다.이는 소양강댐의 경우 선정된 방류량의 범위가 200CMS 이하로 비교적 적고 0.6m 정도의 수심에 방류량 이 고르게 분포되어 있기 때문이며,팔당댐의 경우 방류량의 범위는 200~700CMS정도로 고르게 분포되어 있으나 수심의 범위는 1.02~1.36정도로 분포되어 있어 방류량의 변화에 비해 수심의 변화가 크지 않아 나타난 결과로 판단된다. 방류량별 유하시간과의 상관관계도를 살펴보면 방류량별 수심과는 반대로 소양강댐~ 천전 수위관측소와 팔당댐~팔당대교 수위관측소의 경우 결정계수( )가 각각 0.70과 0.68 정도로 높게 나타나고 있으나,충주댐조정지~목계 수위관측소의 경우 0.48 정도의 값을 보여 상대적으로 낮게 나타나고 있다. -171-

<표 3.34>한강 수계 상관관계 분석에 이용된 방류량별 수심 및 유하시간 자료 충주댐조정지-목계 (4.6km) 소양강댐-천전 (2.6km) 팔당댐-팔당대교 (4.3km) No. 방류량 수심 유하시간 방류량 수심 유하시간 방류량 수심 유하시간 1 93 0.45 0.8 28 0.61 0.7 213 1.02 0.8 2 95 0.40 0.7 62 0.63 0.7 242 1.12 0.7 3 102 0.44 0.8 69 0.87 0.7 289 1.03 0.5 4 111 0.41 0.7 70 0.91 0.5 318 1.02 0.5 5 113 0.45 0.3 90 0.61 0.5 344 1.08 0.3 6 114 0.42 0.3 93 0.90 0.5 354 1.02 0.3 7 121 0.51 0.8 98 0.87 0.5 357 1.11 0.5 8 123 0.51 0.7 108 0.93 0.3 359 1.11 0.5 9 135 0.54 0.5 111 0.65 0.3 368 1.16 0.5 10 140 0.44 0.7 116 0.89 0.5 378 1.09 0.5 11 153 0.62 0.5 124 0.87 0.5 380 1.02 0.5 12 163 0.63 0.7 125 0.87 0.5 387 1.02 0.5 13 166 0.63 0.7 126 0.89 0.3 392 1.02 0.5 14 169 0.61 0.5 131 0.87 0.5 395 1.09 0.5 15 175 0.63 0.5 133 0.88 0.3 455 1.12 0.5 16 176 0.61 0.5 134 0.88 0.5 458 1.11 0.3 17 196 0.57 0.5 140 0.87 0.3 521 1.02 0.3 18 200 0.68 0.3 148 0.65 0.3 522 1.12 0.3 19 210 0.67 0.5 152 0.67 0.3 532 1.09 0.3 20 229 0.73 0.5 152 0.70 0.3 545 1.10 0.3 21 248 0.73 0.3 155 0.95 0.3 732 1.36 0.2 22 250 0.62 0.5 157 0.94 0.3 23 255 0.63 0.3 163 0.88 0.3 24 257 0.75 0.5 168 1.29 0.2 25 259 0.74 0.3 170 0.91 0.3 26 264 0.74 0.5 170 0.77 0.3 27 300 0.77 0.3 171 0.62 0.3 28 311 0.69 0.3 175 0.85 0.3 29 317 0.57 0.5 176 0.62 0.3 30 321 0.86 0.3 195 1.26 0.2 31 321 0.72 0.3 207 0.69 0.3 32 327 0.82 0.3 207 1.21 0.2 33 338 0.86 0.3 209 0.62 0.3 34 348 0.79 0.5 35 352 0.77 0.3 36 352 0.81 0.3 37 414 0.95 0.3 38 426 0.97 0.3 39 456 0.81 0.3 40 515 0.97 0.3 41 582 0.79 0.3 42 717 1.36 0.2 43 726 1.16 0.2 44 822 1.46 0.3 45 966 1.49 0.2-172-

(a)방류량별 수심 (b)방류량별 유하시간 <그림 3.75> 충주댐조정지~목계 수위관측소 상관관계도 -173-

(a)방류량별 수심 (b)방류량별 유하시간 <그림 3.76> 소양강댐~천전 수위관측소 상관관계도 -174-

(a)방류량별 수심 (b)방류량별 유하시간 <그림 3.77> 팔당댐~팔당대교 수위관측소 상관관계도 -175-

표 3.35은 한강 수계 3개 댐 지점의 년도별 수심 및 유하시간 상관계수 추정값을 나타 낸 것이며,그림 3.78은 이를 비교하여 도시한 것이다. 수심 상관계수( )의 경우 충주댐조정지~목계 수위관측소는 0.95로 가장 높게 나타 났으며,소양강댐~천전 수위관측소는 0.24로 가장 낮게 나타났다.팔당댐~팔당대교 수위 관측소는 0.62로 비교적 높은 정적 상관관계를 보이고 있다. 유하시간 상관계수( )의 경우 충주댐조정지~목계 수위관측소는 -0.70,소양강댐~ 천전 수위관측소와 팔당댐~팔당대교 수위관측소는 -0.83으로 3개 댐 지점 모두 높은 부적 상관관계를 보이고 있다.소양강댐~천전 수위관측소의 경우 수심 상관계수는 0.24로 낮은 정적 상관관계를 보인 반면 유하시간 상관계수는 -0.83으로 강한 부적 상관관계를 보이고 있다. <표 3.35>한강 수계 년도별 수심 및 유하시간 상관계수 년 도 (year) 충주댐조정지-목계 (4.6km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 소양강댐-천전 (2.6km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 팔당댐-팔당대교 (4.3km) 수심 상관계수 유하시간 상관계수 2007 0.89-0.78 0.48-0.80 0.48-0.74 2008 0.97-0.73 0.42-0.88 0.78-0.95 전체 0.95-0.70 0.24-0.83 0.62-0.83-176-

(a)수심 상관계수 ( ) (b)유하시간 상관계수 ( ) <그림 3.78> 한강 수계 년도별 상관계수 비교 -177-

제 4장 RFID/USN을 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 개선 4.1RFID를 이용한 수자원시설 점검 및 관리기술 개선 본 장에서는 1차년도 연구에 의해 제작된 RFID를 활용하여 보다 체계적인 관리가 수 행될 수 있는 개선 방안을 제시하고자 하며,이를 위해 적용상 문제점과 이를 해결하기 위한 상세방안을 제시하고,수도시설 및 수자원시설에 적합한 RFID 테그 제시 및 이를 이용한 관리시스템을 개발하여 확대 적용시 비용절감 및 활용에 기술력 확보 방안을 제 시하고자 한다.또한 RFID/USN 통합 운영될 수 있는 단말기를 제작 도입하여 시설물 점검관리와 작업자의 안전성을 동시에 확보할 수 있도록 하여 관리기술의 고도화를 도모 할 수 있는 방안을 제기하고자 한다. 4.1.1현황 및 적용 방향 가.현행업무 및 주요 문제점 전국의 댐 주변 및 하천,수도시설에 설치된 수위,우량,유량 및 수질,수압 등의 변 동 상황을 지속적으로 관측하기 위하여 시설물 설치 운영하고 있다.또한,조사,계획, 설계,제작,설치,운전,보전을 거쳐 폐기에 이르는 시설물의 LifeCycle을 관리하기 위해 IT 기술을 이용하여 설비를 체계적으로 운영 관리하고 있다.이러한 시설물의 상태를 최 상으로 유지하면서 지속적이며 적절히 운영하기 위해 시설물 관리를 정기/비정기적으로 점검을 실시하고 있다.점검 방법은 관리자가 직접 방문하여 점검을 실시하는 것을 원칙 으로 하며,정확하게 작동하는지 판단하기 위해서는 직접 방문하여 수행하게 된다. 점검 과정은 점검 매뉴얼에 따라 주기적/비주기적으로 점검 실시 후 점검내용을 점검 현장의 대장에 기입하게 된다.시설물 점검 기준은 계기의 작동,관측원의 관측상황,방 법,예비부품 여부,각 설비 별 기타 점검 항목을 조사하게 된다.관측 자료의 관리는 T/M,T/C 등의 온라인이 설치되어 있지 않을 경우 관측소를 연간 6~8회 정도 방문하 여 관측자료 수거를 병행하게 된다.그림 4.1은 현행 업무 흐름도를 나타내고 있다. -178-

<그림 4.1> 수자원시설 점검 업무 흐름도 수자원시설을 관리함에 있어 발생되고 있는 현안과 문제점으로는 아래와 같으며,본 연구에서는 이러한 문제점을 즉시 해결하고 현장작업자의 수자원시설 관리에 있어 유비 쿼터스 기술을 이용하여 체계적인 관리기법을 개발하고 업무의 효율성을 향상시켜 줄 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 수기에 의한 장비 수리 사항 관리로 일부 관리항목 누락 및 종합 관리에 제한 시설물 관리 대상 여부의 실시간 확인 및 중복작업 배제 필요 점검 후 보고서 작성 등 중복 업무 발생 및 장비 이력 관리의 체계화 시스템화 필요 현장 시설물과 대장에 수록된 위치정보가 일치하지 않아 노후시설 및 교체대상물 등 시설물 관리에 어려움 시설물 관리 작업 여부의 실시간 확인 필요 관리 및 교체 이력을 현장에서 바로 조회,활용,점검내용 수정 필요 관리 누락 및 비정상적인 작업의 사전 방지 필요 지하시설물 관리를 위해 유비쿼터스 핵심기술인 RFID 등 신기술,신기법의 적용 필요 GIS와 시설물 정보를 기반으로 시설물의 정보를 신속히 조회하고,통합 관리할 수 있는 시스템 필요 누수,관로 이상 등의 긴급 상황 발생시 신속한 대처를 위해 정확한 위치정보 파악 필요 시설물 자산에 대한 체계적 관리를 위해서는 자산 분류체계를 통일하여 조정해야 함 -179-

나.RFID 기술 적용 방향 1)개선 방안 수자원시설의 점검관리에 있어 기존의 관리방법은 점검자가 관리항목을 대장에 기입 하고 기입한 자료를 PC에 저장하여 관리함으로써,업무의 복잡성 및 중복성이 발생됨으 로써 업무효율이 저하되고 있는 실정이다.이에 따라,본 연구에서는 이러한 문제점을 효 율적으로 해결하기 위하여 유비쿼터스 기술인 RFID와 RFID 리더기,점검관리 모바일시 스템을 적용하고,RFID 기반 수자원시설관리 방법론 및 업무프로세스를 재정립하여 현장 에 적용할 수 있도록 한다.또한 수자원시설 관리용 RFID 테그를 제작하여 상용화 계획 을 수립하여 향후 전 수자원시설 및 자산 관리에 적용시 비용 및 효율성을 향상시켜 줄 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 현장작업자 지원 시스템에 있어서는 기존에 운영되고 있는 유지관리시스템과 원활하 게 연동될 수 있도록 하고,추가적으로 장비가 투입되지 않도록 하여 사용에 복잡성이 발 생되지 않도록 지원체계를 구축하여야 한다.또한 RFID를 공사 전분야에 확대 적용하기 위해서는 각 설비의 통합관리에 대한 향후 확대모델 제시가 필요하며,시설관리를 위해 시설물 및 자재 코드의 표준화가 선행되어야 한다.나아가 다른 시설들과의 향후 통합 시 스템 구성을 대비한 코드 체계 마련이 필요하다. <그림 4.2>RFID 적용을 통한 문제점 개선 방안 -180-

2)RFID 적용 기술 본 연구에서 적용할 유비쿼터스 적용 기술은 크게 4가지로 RFID Uplink 기술,RFID Downlink,RFID 태그(메탈태그)기술,RFID Reader기술로 분류된다(그림 4.3).적용에 있어 수자원시설은 지상,지하에 존재하는 시설로 시설물에 부착하여 활용할 있어야 하 며,이를 위해서는 메탈태그 적용이 필수적이다.또한 RFID 인식거리는 작업자의 편리성 을 도모하면서 점검 관리시 누락되지 않도록 하기 위해 2~5m 정도가 될 수 있어야 한다. <그림 4.3>밸브실 안전관리용 적용 센서 및 기술 u-it 적용을 위한 세부 추진 방안으로 크게 3단계로,1단계 효율적인 시설관리용 RFID 태그 제작 및 시스템 개발,2단계 자동화된 시설정보 제공기반 구축,3단계 기존 시스템과 정보 연계로 구분된다.1차년도 연구에서는 점검관리자의 편리성 및 시설관리의 효율성을 제고하기 위하여 RFID 태그 기술 시범적용과 적용을 통하여 문제점 분석하여 시스템의 안전성을 확보하고,2차년도 연구에서는 1차년도 시스템 운영상 발생하는 문제 점을 개선 및 보완하여 현업에 즉시 활용할 수 있도록 시스템 개발 및 매뉴얼을 제작하 여 기존 시스템과 연계함으로써 수자원시설 관리 업무에 활용할 수 있도록 추진해 나가 고자 한다. -181-

<그림 4.4>RFID 적용 세부 추진 방안 RFID를 이용한 시설물관리용 H/W,S/W 구성 방안은 그림 6.7과 같으며,지역관리자, 현장작업자,공사연계시스템으로 구성하여 응용,관리,통신 분야가 유기적으로 연계되어 시설물 관리에 체계성 확보가 가능할 것으로 판단된다. <그림 4.5> RFID 기반 점검관리 시스템 구성도 -182-

4.1.2수자원시설물 고유ID 부여 방법 가.수자원시설물 고유ID(wRFID;waterResourcesFacilityIDentification)부여 방안 차세대 IT 패러다임으로서 등장한 유비쿼터스화는 상태감지 및 위치인식 능력을 기반 으로 단순한 정보 전달뿐만 아니라 사람들의 불안과 고민을 해소하고 생활의 질을 향상 시키기 위해서 보이지 않게 일상생활을 지원할 것이다.유비쿼터스 UFID란 도로,다리, 터널,빌딩,건물벽 등 모든 물리공간에 보이지 않는 컴퓨터를 집어넣어 모든 사물과 대 상이 지능화되고 전자공간에 연결되어 서로 정보를 주고받는 공간을 만드는 개념으로 기 존 홈 네트워킹,모바일 컴퓨팅보다 한단계 발전된 컴퓨팅 환경을 말한다. 특히,유비쿼터스 컴퓨팅은 모든 컴퓨터가 서로 연결되고 이용자 눈에 보이지 않으며 언제 어디서나 사용가능하고 현실세계의 사물과 환경 속으로 스며들어 일상생활에 통합 되는 것을 기본 전제로 한다.이러한 유비쿼터스 컴퓨팅과 유비쿼터스 네트워크를 활용하 여 새로운 서비스들을 개발하려는 노력이 진행 중이며,이에 관련된 기술의 중요성도 급 증하고 있다.관련 기술들을 요약하면 다음과 같다. MEMS(MicroElectroMechanicalSystem) 보안 인증 기술,위치 인식 기술 IPv6,임베디드 시스템 언제,어디서나 어떤 단말과 디바이스로도 끊김 없는 유비쿼터스 네트워크 구성 초대용량 가입자망 기술,새로운 형태의 단말이나 디바이스 무선 통신 기술 수자원시설물 유일식별자(wRFID)부여방안에 관하여 살펴보면,정보화 사업의 결과로 수 자원시설에 대한 수치지도 및 여러 가지 주제도 제작이 완료되었다.댐,관측소,밸브실,정 수장,취수장 등과 같은 인공적 지형지물과 하천과 같은 자연적 지형지물을 포괄하는 모든 수자원시설물을 체계적으로 관리하고 활용하기 위한 체계화된 관리체계가 필요하나,수자원 시설물의 관리 대상별 DB코드화가 이루어 지지 않아 수자원시설에 대한 지리정보체계의 통 합관리가 어려운 실정이다.그렇기 때문에 수자원시설물의 관리,검색,활용에 공통키로 사용 될 수 있고,또한 식별자만으로 위치 판단이 가능하고,정보의 일관성 및 수자원 DB의 체계 적 관리를 할 수 있는 수자원시설물 유일식별자(wRFID)는 총 8개의 필드로 구성하여 처음에 wrfid를 확인하는 코드와 버전을 표시하는 코드를 넣고,나머지 7개의 필드로 수자원시설 물의 종류,관리부서,일련번호 및 위치정보 및 기타 정보를 알아볼 수 있게 표시한다. -183-

나.wRFID 버전코드 및 체계 wrfid를 표현하는 코드임을 확인하는 코드와 wrfid의 버전을 표시하여 향후 wrfid가 많은 정보를 추가하여 자리수가 늘어난다 하더라도 버전의 인식으로 유지 보수 하는 부서의 추가적인 비용발생을 억제할 수 있도록 하는 코드이다.부여방법은 wrfid 의 코드 전에 wrfid를 표시하는 [w]를 추가하고,다음에 그 wrfid의 버전을 표시하는 [VersionNumber]를 표시한다.wRFID는 각 필드마다 표시할 내용을 포함하고 그에 따른 코드 자리수를 가지게 된다.만약,코드의 값이 존재하지 않는 부분의 값은 0 을 추가하 는 것을 기본으로 한다.확인코드를 제외한 나머지 항목들의 기본 구성은 표 4.1과 같다. <표 4.1> 수자원시설물의 지형지물 번호 구분 레이어 레이어명 1 하천제방 RIM012 하천제방 2 제방호안 RIM013 3 하천부속물 부속물 RIM014 4 하천,연안구역 RIM017 5 하천예정지 RIM018 6 폐천부지 RIM019 하천자원 7 고수부지 RIM020 8 인허가 RIM021 9 홍수범람구역 RIM022 10 지형시설물명 RIM025 11 현하천 RIM026 12 하천중심선 RIM027 13 수위관측소 RIM028 14 횡단측점 RIM029 하천관련 15 하천경계 RIM030 16 하천표석 RIM031 17 공간분석 RIM032 18 하천부속물명 RIM033 19 부속물지시선 RIM034 20 발전용댐 D_BDAM 21 다목적댐 D_DDAM 댐 22 농업용댐 D_NDAM 23 용수전용댐 D_YDAM 24 정수장 F_CLEAR 25 배수지 F_DIST 상수도시설 26 가압장 F_PRESS 27 취수장 F_GATE 28 저수지 D_RESV 29 농업수리 배수장 F_DRAIN 30 시설 집수암거 F_GATH 31 보 F_POOL 번호 구분 레이어 레이어명 32 농업수리 양배수장 F_PUDR 33 양수장 F_PUMP 시설 34 관정 F_WELL 35 홍수예경보 O_FLOOD 36 국가지하수관측소 O_GROUND 37 수위관측소 O_LEVEL 38 수질관측소 O_QUAL 39 우량관측소 O_RAIN 40 기상관측소 O_WEAT 41 늪/습지 T_DAMP 42 수자원단위지도-대권역 W_LBND 43 수자원단위지도-중권역 W_MBND 44 유역경계 W_BOUN 45 국가하천 W_NATL 관측시설 46 지방1급하천 W_FRST 47 지방2급하천 W_SCND 48 실폭하천 W_RIVER 49 소하천 W_BROOK 50 유수방향 W_FLOW 51 하천연장시점 W_RSEP 52 하천연장종점 W_RSEP-1 53 유로연장시점 W_USEP 54 목표수질(1급) W_AIMQ 55 현재수질(1급) W_CURQ 56 제방 F_BANK 57 하수종말처리장 E_SEWER 58 분뇨처리장 59 환경기초시설 축산폐수처리장 60 산업폐수처리장(산단) 61 산업폐수처리장(농단) -184-

<표 4.2>wRFID 구분 구분 필드명 내용 1 2 3 4 5 6 7 수자원시설물 관리부서 일련번호 위치정보 고도정보 속성 프래그 오류확인 수자원시설물의 분류 체계 수자원 지리정보의 지형지물 기반 수자원시설 관리 담당 부서 수자원시설물의 분류 및 부서별 분류기준 일정구역 내부의 동일 지형지물 분류 임의 지역 표본 조사 및 분석 수자원시설물의 위치정보 표시 초단위 격자 식별자 선정 수자원시설물의 고도정보 표시 3차원 수자원시설물 표현방법 수자원시설물의 다른 정보의 유무 다른 DB의 연결 및 추가 속성정보 ID의 전송오류 확인 및 신뢰성 판단 기존 국내외 사례분석 수자원시설물은 현재 사용 중인 수치지도의 분류방법과 지금까지 담당부서에서 관리 하고 부여하는 코드체계를 최대한 반영하여 부여하도록 한다.또한,체계적인 수자원시설 물의 통합 관리체계 구축을 위해 기존에 제시된 수자원지리정보 실행계획에서 제시한 표 준화 기반으로 수자원시설물 코드의 일원화하여 활용할 수 있는 체계를 제시한다. wrfid는 총 8개의 필드로 구성되어 있으며,wRFID 확인 및 버전과 28자리의 문자와 숫자의 조합으로 표현된다.확인 버전 w0의 2자릿수를 포함하여 총 30자릿수로 구성된 다.wRFID는 관리 부서별로 따로 관리하는 지형지물 DB를 통합할 수 있는 기반을 제공 하여 정보의 상호 운용성을 갖게 하며,독립적으로 관리되는 DB 사이에는 동일 시설물에 대한 정보를 중복 입력하지 않으므로 정보의 일관성을 유지하게 되며,정보 수집과 입력 이 필요한 경우 비용절감효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다. -185-

4.1.3수도시설적용을 위한 RFID Tag개선 및 이전 설치 RFID(Radio Frequency Identification)란 전파를 이용하여 사물에 부착된 태그로부터 정보/ID 및 주변 환경정보를 수집하여 저장,가공,추적함으로써 측위,원격처리,관리, 정보 교환 서비스 제공하는 시스템이다.RFID의 구성요소는 식별코드,태그,리더,미들 웨어,응용서비스 플랫폼 등으로 구성되어 있으며 유무선 통신망과 연동이 가능하며 바코 드를 보완하여 유통.물류의 지능 네트워크화 및 security,safety,환경관리 혁신현실 사물 과 사물 정보를 동기화하여,정보화 지평을 확대시킬 수 있는 핵심 기술로 부각되고 있는 기술이다. <그림 4.6> 대표적인 RFID의 구성 RFID의 태그는 기존의 바코드와 같이 비접촉 방식이지만,두 방식의 차이점은 바코드 는 대개 1차원 배열에 정해진 크기를 가진 종이위에 프린트된 정보를 빛을 사용해서 읽 는 다는 것이고,RFID는 내부의 MEMORY에 있는 내용을 전파를 사용하여 읽게 된다. 바코드는 빛을 인식 수단으로 사용하기 때문에 인식 거리가 극히 짧다.대개의 경우 2~10cm가 가능한 인식 거리인 반면에 RFID는 능동형의 경우에는 수M밖에서도 인식이 가능하고,수동형의 경우에도 사용 주파수에 따라서 수십CM에서도 쉽게 인식이 가능하 다.바코드도 최근에는 많은 DATA를 포함할 수 있도록 2차원 배열 등이 제안되고 있지 만 아직 많이 보급되지 않았고,이마저도 RFID의 대용량에 비해서는 비교가 불가능하다. RFID는 내부에 MEMORY를 장착하는 것이 가능하기 때문에 다양한 정보의 제공이 가능 한 것이 큰 장점이다. -186-

현재 공사에서 운영 중인 CMMS바코드의 경우 작업자가 바코드 용지를 복사하면 현 장 방문 없이 체크가 가능한 큰 단점이 있다.RFID 태그의 경우 관리자 권한이 아니면 태그 복제 자체가 불가능하도록 시스템을 구성 하므로,복제는 현실적으로 불가능하며 현 장방문이 없으면 점검을 할 수가 없다. RFID가 리더에서 무선으로 에너지를 전달하면 RFID 태그는 이 신호에 반응하여 자기 가 가지고 있는 정보를 무선으로 리더에게 전달하는 방식을 가진다. <그림 4.7> RFID 태그와 리더간 에너지와 데이터전송 RFID 태그는 그 모양과 종류,그리고 무선 주파수 대역별로 구분할 수 있겠다.본 연 구에서 기 사용되는 태그는 무선 주파수 대역은 UHF(900Mhz)대역의 ABS사출 타입의 태그로서 금속면에 부착할 수 있고 방수가 되어 있는 메탈 태그이다.기 도입된 메탈 태 그의 주요 장점으로는 금속제품에 부착 가능한 특수 Metal태그로서 Chip 부착방식에 있 어 Strap방식을 채택하여 견고성을 높였고,Anti-Colision 능력이 뛰어나다. 부착이 쉽 고,부착 성능이 뛰어나다.EPC Class1Gen2를 지원하고 평면 표면에 금속 재질의 물체 에 주로 이용할 수 있다.고성능을 요구하는 구현환경에 이용되는 태그로 파렛트 단위의 철제 물에 평탄한 부위에 부착 하여 파손을 방지하는 것이 필요하다.또한,부착시 리더 기에서 최적의 인식율을 가질 수 있는 위치를 선별,부착해야 한다. 본 연구에서는 고성능의 RFID 테그를 수도시설 점검관리에 활용될 수 있도록 하고자 하며,수도시설 점검관리는 현장담당자가 시설에 접근하여 작동유무 이상 체크 및 안전성 평가 등 다양한 업무를 원활히 수행할 수 있도록 체계를 지원하여야 한다.그러나 1차년 도 연구에서 제작된 메탈테그의 경우 전 수자원시설에 적용하기에는 적합하나 지하시설 물인 수도시설을 점검관리를 수행하는데 있어 인식거리가 2~5m 정도됨으로써 간접 점검 관리 수행 가능성이 내포되어 인식거리가 짧고 도입 비용에 있어서 저렴한 방안 모색이 -187-

필요하다.이에 따라 2차년도 연구에서는 밸브실 내부 부착용/시설물 설비 부착용으로 사용할 수 있는 테그를 적용하기 위하여 현재 시판되고 있는 테그를 조사 분석하여 적용 할 수 있도록 하였다. 비교 분석은 Labeltag,PVC tag,lundurytag,metaltag에 대해 수행하였으며,수도 시설 적용성과 도입비용 등을 종합적으로 검토하였다.검토결과 인식거리,금속면 부착 가능성,도입비용,방수처리 등에서 우수하게 분석된 Lundurytag를 선정하여 RFID 기반 수자원시설 점검관리가 수행할 수 있도록 하였다. <표 4.4>RFID 테그 비교 분석 종류 규격 장단점 적용분야 Range 단가 이미지 Label Tag -Gen2 -UHF(900MHz) 가격이 재고 및 저렴하나 홰손 자산관리 가능성이 있음, (종이박스,플 방수안됨 라스틱박스) 1~1.5m 이동형리더 기준 400~500원 (10만개 이하) PVC Tag 70도 이상의 -Gen2 열에 약함 -UHF(900MHz) 금속면 부착시 -Size:86ⅹ54(mm)/2.7T 인식률 저하 출입통제용 으로 패용 1~1.5m 이동형리더 기준 600~800원 (10만개 이하) Lundury Tag -Gen2 -UHF(900MHz) -Size:45ⅹ41(mm) -Operationtemperature :-40 ~150 금속면에 활용가능, 고리형태 제작가능 철도청등 자산관리 0.4~1m 이동형리더 기준 800~900원 (10만개 이하) Metal Tag -Gen2 -UHF(900MHz) -Operation temperature : -30 ~200 금속면 부착가능 가격이 높음 피부착물이 금속면인 전분야 3m(고정형 리더) 1m(이동형 리더) 2,000~3,00 0 (10만개 이하) -188-

RFID 적용은 전북지역본부 오산계통,황등계통,용안계통의 밸브실에 시범 적용하였으 며,밸브실에는 RFID 테그와 함께 주요 밸브실 안전성 평가가 필요한 대상에 대해서는 USN을 이용하여 공기질 측정센서를 추가적으로 설치하여 운영될 수 있도록 하였다. 오산계통 제수변실 이토변실 공기변실 유량계실 분기변설 안전변실 비고 1.No.16+1.96 황등계통 제수변실 이토변실 공기변실 유량계실 분기변설 안전변실 비고 1.No.000+26.00(B형) 1.No.038+27.47 1.No.067+16.30 1.No.000+16.00(B형)1.No.047+09.79(A형) 1.No.100+20.44 2.No.079+23.00(A형) 2.No.059+00.00 3.No.149+29.70(C형) 3.No.074+28.48 4.No.233+00.00(C형) 4.No.102+28.29 5.No.130+34.26 6.No.144+00.00 7.No.163+04.42 8.No.226+24.00 9.No.249+07.11 10.No.267+29.76 11.No.283+07.87 [오산계통] 1.No.016+15.96 2.No.101+28.52 3.No.188+01.89 4.No.254+00.00 5.No.273+34.61 2.No.112+00.00(A형) 3.No.133+15.00(B형) 4.No.139+23.30(A형) 5.No.196+30.00(B형) 용안계통 제수변실 이토변실 공기변실 유량계실 분기변설 안전변실 비고 1.No.064+20.00(B형) 1.No.033+18.00 1.No.015+02.64 1.No.064+00.00(B형) 1.No.033+23.00(B형) 1.No.199+09.67 2.No.130+26.35(A형) 2.No.043+21.00 2.No.039+13.97 2.No.449+32.33(B형) 2.No.058+25.11(B형) 3.No.214+31.50(A형) 3.No.070+20.00 4.No.280+09.65(A형) 4.No.083+30.00 5.No.369+00.00(A형) 5.No.109+30.00 6.No.397+20.00(A형) 6.No.139+10.00 7.No.178+21.00 8.No.198+12.17 9.No.222+36.65 3.No.053+09.62 4.No.077+09.20 5.No.093+25.00 6.No.144+01.29 7.No.154+35.46 8.No.187+00.00 9.No.226+10.95 3.No.125+00.00(B형) 4.No.138+30.00(B형) 10.No.236+19.10 10.No.253+16.20 11.No.271+13.32 11.No.295+23.65 12.No.287+12.00 12.No.304+28.00 13.No.297+12.51 13.No.322+00.00 14.No.315+30.00 14.No.425+03.90 15.No.363+26.52 15.No.440+21.00 16.No.372+29.43 17.No.409+14.02 18.No.432+33.00-189-

4.1.4RFID 점검관리용 시스템 개발 RFID(Radio frequency IDentification)는 판독기,RF태그,안테나를 통하여 사람,상품 등을 비접촉으로 인식해 태그에 기록된 정보를 판독하거나 기록하는 무선주파수 인식기 술을 말한다 가.RFID 시스템의 기본구성 1)태그(Tag,꼬리표) -상품에 부착되어 ID와 Data를 가지고 다니는 역할을 수행함 -능동형(건전지 내장)과 수동형(판독기로 부터 동력을 얻음)태그로 구분 -읽기만 가능한 태그와 읽기/쓰기가 가능한 태그로 구분 -내장 칩의 저장용량,인식거리 등에 따라서 가격이 전차만별임 2)판독기(Interogator,Reader) -태그의 정보를 해독하여 네트워크를 통해 호스트 컴퓨터와 교신함 -호스트 컴퓨터의 지시를 받아 태그에 정보를 기록함 3)안테나 -태그를 읽기 위한 신호 발신,태그를 활성화,태그에 데이터 입력을 담당한다 -저주파(30~500kHz)시스템은 인식거리가 짧고(10cm 이내)비용이 낮음 -현재 교통카드 등에 많이 사용되며,국제표준도 어느 정도 정착됨 -고주파(850~950kHz,2.4~2.5GHz)시스템은 인식거리가 길고 비용이 높음 -다양한 형태의 개발이 가능하며 국제표준 제정을 위한 논의가 활발함 나.RFID 작동원리 1)안테나에서 지속적으로 전파를 발산 2)ID와 데이터가 저장된 Tag가 전파의 범위에 들어가게 되면 3)태그가 데이터를 안테나로 전송하고 4)판독기가 태그의 정보를 판독하여 5)네트워크로 연결된 DB정보를 교신한다 -190-

다.모바일 시스템 모바일 시스템 개발에 있어 H/W 장비는 작업자의 사용 편의를 위해 수자원 안전관 리 시스템과 동시에 사용할 수 있는 USN/RFID 통합 리더를 사용하게 된다.이 장비는 작업자가 수자원 시설물 점검 및 관리 작업을 할 경우 모바일 안전관리시스템과 RFID 시스템 단말기 2종을 휴대해야 하는 불편을 줄이기 위해 단일 형태의 통합모듈로 휴대성 과 활용성을 높인 장점이 있다. <그림 4.8> USN/RFID 통합모듈 블럭도 -191-

<그림 4.9> USN/RFID 통합모듈 제작 도면 -192-

<그림 4.10> USN/RFID 통합모듈 -193-

라.관리시스템 개발 방안 기존 수자원시설 점검관리 업무체계를 유비쿼터스 기술인 RFID 적용함으로써 보다 효 율적인 업무가 수행될 수 있도록 지원이 필요하다.이를 위해 우선 관리업무 수행방식 변 경에 따른 현장작업자의 혼란이 발생하지 않기 위해서는 업무처리 방식을 정의하고 정의 된 프로세스를 작업자에게 사전 인지 시키고 교육함으로써 문제가 발생하지 않도록 하여 야 한다.이에 따라,본 연구에서는 RFID 적용을 통하여 수자원시설 관리업무를 정의하 였으며,체계적인 업무수행이 가능하도록 3단계로 구분하여 업무처리 방식을 정의하였다. 업무처리 단계는 RFID 태그 발급 및 부착 단계,시설물 정보조회 및 수정 단계,효율적 인 시설물 관리 단계로 구분된다. RFID를 이용한 시설물관리용 H/W,S/W 구성은 지역관리자,현장작업자,공사연계시 스템으로 구성하여 응용,관리,통신 분야가 유기적으로 연계되어 시설물 관리에 체계성 확보가 가능할 것으로 판단된다.RFID 기반 시설물점검관리 업무 프로세스는 그림 4.11 과 같다. <그림 4.11> RFID 기반 시설물관리 업무프로세스 -194-

4.2USN을 이용한 수도시설 안전성 확보기술 개선 4.2.1현행업무 및 주요 문제점 가.업무 개요 수도시설유지관리를 위해 점검작업(일상,순회,정기점검)을 수행함에 있어 점검요원 (수공 및 용역사 직원)이 밸브실(지하)에 들어가 점검정비 업무를 수행하고 있다.밸브실 진입시 산소농도 측정기를 휴대하여 밸브실에 진입 후 측정하여 18.5% 이상의 산소 농도 측정시 유지관리업무를 수행하고 있는 실정이다.관리업무를 수행하는 업무의 흐름은 그 림 5.1과 같으며,설비유지관리를 위한 점검계획 수립,점검항목 확인 및 현장 출동,변실 개방 및 진입 후 산소 농도 측정,적정 산소농도 확보시 점검정비 수행,점검결과 작성, 결과보고 순으로 진행하게 된다. <그림 4.12>현행 업무 흐름도 나.현안 및 주요 문제점 수도시설을 관리함에 있어 발생되고 있는 현안과 문제점으로는 아래와 같으며,본 연구 에서는 이러한 문제점을 즉시 해결하고 현장작업자의 수도시설관리에 있어 안전성을 확보 하여 줌으로써 수도시설 관리 부실로 인한 안전사고 발생이 발생하지 않도록 하고자 한다. -195-

밸브실 이상 가스 발생 및 산소부족으로 작업자 안전 확보 필요 밸브실내 이상 가스 발생으로 인한 질식 위험으로 작업자의 점검정비 기피현상 발생하여 시설관리 소홀 야기 안전 확보를 위해 산소농도 측정기를 밸브실에 진입하여 측정하고 있으나,밸브 실 진입 이전 산소농도를 확인 할 수 있는 시스템 필요 실시간 밸브실 상황정보 조회 및 확인 필요 안전성 확보를 통한 정비 점검의 효율성 향상 방안 필요 수도시설물 관리를 위해 USN,GIS등 신기술,신기법의 적용 필요 지하시설물 관리에 있어 안정성 확보를 위한 대기질 기준 필요 다.밸브실 취약시설 현황 수도시설 중 밸브실의 관리는 관로의 노후화 및 안전성 점검과 유량계 및 압력계 등 의 관측장비 이상유무,관로의 누수상태 점검 등에 있어 주요하게 점검하게 되는 시설이 다.그러나 광역관로 밸브실의 경우 지하 1~5m 내에 존재함으로써 산소농도가 부족할 뿐 만 아니라 주변 하천 및 쓰레기 매립장,주변시설 등의 영향으로 인하여 유해가스 발생으 로 작업자의 안전성을 위협하고 있는 실정이다.이로 인하여 광역관로 중 01.7.24일 울산 권의 신축관실에서는 작업자의 사망사고가 발생하기도 하였다(표 5.1). <표 4.5>밸브실 사망사고 개요 구 분 내 용 사고일시 2001년 7월24일 오전11:00경 사고인원 수자원기술주식회사 울산사업소 직원 2명 사고장소 양산시 산막동 롯데제과옆 노견 232의02신축관 맨홀 내 사고내용 양산-울산간 지하로 매설된 공업용수 공급하는 수도관을 점검하기 위해 사망장소에 동료2명과 작업중 변사자가 맨홀안으로 들어가 유해가수에 질식하여 의식을 잃고 깊이 50센치 가량 맨홀안에 고여 있던 물에 빠져 사망한 사고 -196-

이에 따라,본 연구에서는 현재 공사에서 관리하고 있는 광역관로의 밸브실 중 지대한 작업자의 안전을 위협하고 있는 시설에 대하여 조사하였으며,조사된 밸브실은 총 150개 소로 공기질이 매우 좋지 않은 상태이며 특히 기온이 높은 여름철에는 산소 농도가 매우 희박하여 점검자가 업무를 수행할 수 없을 정도의 상황을 보이고 있다.이밖에도 모든 밸 브실은 뚜껑을 개방한 즉시는 대기에 비하여 산소가 부족한 상태이고,조사된 자료는 특 히 상습적으로 위험/위해 요소가 상존한 밸브실을 나타내고 있다. <표 4.6>세부 추진 방안 구 분 개소 비 고 소 계 150 팔 당 42 성 남 49 과 천 16 06년 3개 밸브실 현장 테스트 고 양 15 사 천 3 울 산 3 04년 인사사고 발생(2명 사망) 부 여 15 07년 10개 밸브실 시범 도입 천 안 1 구 미 3 포 항 3-197-

4.2.2u-IT 기술 적용 방향 수도 밸브실의 점검관리에 있어 안전성 미확보로 인하여 발생되는 관리 부실에 대한 문제점을 효율적으로 해결하기 위하여 대기질을 측정할 수 있는 USN 센서를 적용하고, 광역관로의 주요시설인 밸브실의 체계적인 관리를 위하여 작업자의 안전성 확보에 필요 한 대기질 기준을 제시하고 모바일시스템을 이용하여 작업자의 실시간 밸브실 현황을 조 회할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.또한 지하시설에서 센서 정보를 원활하게 모니터 링하고 현장작업자에게 전송하기 위해서는 RF 및 CDMA 신호가 지상으로 송신이 가능 한 방법 마련이 필요하며,본 연구에서는 밸브실의 통신망 구성 방안에 대해서도 제시하 고자 한다. 현장작업자 지원 시스템에 있어서는 기존에 운영되고 있는 유지관리시스템과 원활하 게 연동될 수 있도록 하고,추가적으로 장비가 투입되지 않도록 하여 사용에 복잡성이 발 생되지 않도록 지원체계를 구축하여야 한다.또한 밸브실 작업에 대한 안정성 확보 및 공 사 전 밸브실에 확대 적용하기 위해서는 개발 기술은 국제 표준에 맞도록 설계 구축하 도록 하여야 한다. <그림 4.13> u-it 적용 밸브실 관리체계 개선 방안 1차년도 연구에서 적용한 u-it 센서 및 기술은 크게 4가지로 USN 환경센서(온스도, Co,Co2,산소농도)기술,USN Gateway및 CDMA 통신기술,Ad-hoc네트워크 기술,모 바일 및 모니터링 기술로 분류되며,2차년도 연구에서는 시설물의 체계적인 관리체계지원 -198-

을 위하여 RFID/USN 통합 모듈로 구성된 단말기를 이용하여 효율적인 업무 수행이 가 능하도록 시스템을 개선하였다. <그림 4.14>밸브실 안전관리용 적용 센서 및 기술 u-it 적용을 위한 세부 추진 방안으로 크게 3단계로,1단계 안전관리용 센서 개발,2단 계 활용 방안 수립,3단계 기존 시스템과 연계로 구분된다.1차년도 연구에서는 우선 현 장작업자의 안전성 확보를 위한 센서기술 시범적용과 문제점 분석을 통하여 확장방안을 제시하고,2차년도 연구에서는 1차년도 시스템 운영상 발생하는 문제점을 개선 및 보완하 여 현업에 즉시 활용할 수 있도록 시스템 개발 및 매뉴얼을 제작하여 기존 시스템과 연 계함으로써 수도관리 업무에 활용할 수 있도록 추진하였다. <그림 4.15> 밸브실 안전관리 세부 추진방안 -199-

4.2.3공기질 단말기 현황 조사 가.온도,CO,CO2측정기 모델명 :8762,제조사 :TSI,원산지 :USA <그림 4.16>대기질 측정센서 특 징 -실내 공기질(IAQ)측정시 한대로 CO2.CO,온도,습도,노점,습구온도,절대습도, 환기율(%)&n등을 측정할 수 있어 별도의 장비가 필요 없음 -CO2가스 센서는 비분산 적외선방식(NDIR)을 채용하여 측정 신뢰도가 매우 높음 -측정치에 대한 통계처리(평균,최대치,최소치)기능이 있으며,휴대용 Printer(Option)와 연결 사용시 현장에서 바로 데이터 인자가 가능 -DataLogging기능을 갖고 있어 14,000개의 실시간 측정 데이터 저장 및 저장된 데이터 를 다 시 볼 수 있으며,분석 Software(LOGDAT)를 사용하여 Computer로 데이터 분석과 관리 가능 -미국 NIST인증 교정 성적서를 기본 제공함으로 측정 정도가 100% 보장된다. 응용분야 -공공장소,학교,공장의 실내 공기질 측정용 -지하 공간의 공기질 측정용 -각종 건축물의 흡.배기 공기질 측정용 -보건 환경 기준 진단 및 측정용 -200-

나.O2측정기 QRAE I는 가연성 기체,산소,황 화수소 및 일산화탄소의 검출을 위 해 완전한 기능 을 갖춘 1-4개의 센 서가 있는 소형 가스 검출기입니다.주요 기능으로는 변경이 쉽고 외부 접근이 가능한 배터리 팩(충전지 및 알칼리 배터리 이용 가능),방수 케이스 및 수 명이 연장된 새로운 최 고 수준의 O2센서 기술이 있습니 다.충전 가능 리튬-이온 배터 리 팩 은 최고 14시간까지 연속 작동됩니 다.QRAE I는 64,000데이터로깅 포인트의 저장 용량으로 Windows98,NT,2000또는 XP 호환 PC에 다운로드할 수 있습니다. 주요 특징으로는 미래의 RoHS 표준을 준수하는 낮은 무연 설계,리드형과 비교하여 연장된 수명 총소유비용의 전기화학 산소 센서,중단 시간을 최소화하는 유출 방지 설계, 무선 간섭을 제거하여 동급 제품에서 최고의 EMI/RFI면제 기술,전자 부품에 잠재적 손상 없이 센서,필터 및 배터리 구획에 쉽게 접근,가스 유형 및 농도를 쉽게 살펴보기 위한 대형 그래픽 디스플레이,알칼리 어댑터 및 충전지 리튬-이온 배터리 팩으로 최대 14시간 연속 작동,견고한 외함으로 극한의 환경을 견딤,IP65방수 및 방진 케이스,강한 보호용 충격 방지 설계의 특징이 있다. 다.YESPLUS(실내공기질 종합 측정기 ) 모델 :Y ESPLUS 측정항목 :이산화탄소(CO2),일산화탄소(CO), 온도(Temperature),습도(Humidity),오존(O3), 황화수소(H2S), 산소(O2), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2),휘발성 유기화합물(TVOC), 포름알데히드(HCHO),수소(H2),암모니아(NH3), 아황산(SO2) 특징 최대12가지의센서를장착할수있는실내환경종합측정기 포름알데히드를 동시 측정(센서 장착시) 실내 공기질 측정에 적합한 측정범위 흡입펌프 내장,256MB의 내장 메모리 배터리 잔량 표시와 DATALOGGER 기능 사용자가 쉽게 센서를 교체,설치할 수 있는 자동 Plugin시스템 -201-

라.YESAIR (실내공기질 종합 측정기 ) 모델 :Y ESAIR 측정항목 :CO2,CO,온도,습도,O3,H2S,O2, NO2,SO2,VOC,포름알데히드,수소 특징 최대 7가지의 센서를 장착할 수 있는 실내환경 종합 측정기 포름알데히드를 동시 측정(센서 장착시) 실내 공기질 측정에 적합한 측정범위 흡입펌프 내장,256MB의 내장 메모리 배터리 잔량 표시와 DATALOGGER 기능 사용자가 쉽게 조작할 수 있는 3개의 버튼 마.PDA 단말기 모니터링을 위한 PDA에 설치되어 있는 프로그램인 M checker는 PDA에서 실행되는 프로그램으로,작업자가 수도시설이 있는 맨홀에 다가가서 PDA의 프로그램을 통하여 맨 홀내의 USN 유해가스 모니터링 시스템으로부터 온습도,CO,CO2,O2의 데이터를 받아서 화면에 디스플레이하고 받은 데이터를 저장할 수 있게 제작된 포켓피시용 프로그램이다. <그림 4.17> PDA 단말기 -202-

4.2.4점검관리방법 적용(이동식 점검관리 시스템) 수도 밸브실의 점검관리에 있어 안전성 미확보로 인하여 발생되는 관리 부실에 대한 문제점을 효율적으로 해결하기 위하여 대기질을 측정할 수 있는 USN 센서를 적용하고, 광역관로의 주요시설인 밸브실의 체계적인 관리를 위하여 작업자의 안전성 확보에 필요 한 대기질 기준을 제시하고 모바일시스템을 이용하여 작업자의 실시간 밸브실 현황을 조 회할 수 있는 방안을 적용하고자 한다. 현장작업자 지원 시스템에 있어서는 기존에 운영되고 있는 유지관리시스템과 원활하 게 연동될 수 있도록 하고,추가적으로 장비가 투입되지 않도록 하여 사용에 복잡성이 발 생되지 않도록 지원체계를 구축하기 위하여 RFID를 이용한 시설물 관리 단말기와 통합 하여 하나의 단말기로 처리 가능하도록 한다.적용 센서는 4가지로 USN 환경센서(온습 도,Co,Co2,산소농도)를 적용하였다.수자원 수도시설내 설치된 수도시설내 유해가스 모니터링 시스템은 수도시설과의 USN+Gateway구조와 USN+휴대용 단말 구조로 볼 수 있겠다.모든 수도시설엔 각각 온 습도,CO,CO2,O2를 측정할 수 있는 센서가 설치되며 각 센서와 USN무선 센서인터페이스 보드가 연결된 USN무선 인터페이스 MOTE가 부착 되어 전원 공급을 위한 12V 18A의 충전식 배터리와 MOTE와 센서에 필요한 전원을 공 급해주는 DC-DC컨버터 3.3V(MOTE용 전원공급)와 9V(CO2센서용 전원 공급)가 함께 케 이스에 장착되어 수도시설내 외벽에 장착되게 된다.케이스는 가스의 유입이 쉽게 측면에 다수의 Hole이 있으며 바닥쪽에도 배수를 위한 Hole이 있는 구조로 제작되었으며 전체 사이즈는 190*290*140mm(세로*가로*높이)이고 벽면에는 Walmountbracket를 사용하여 부착하게 되어 있다.케이스는 전면이 열리게 되어있고 쉽게 여닫을 수 있게 되어있어 배 터리 교환 등의 유지보수가 쉽게 제작되었다. <그림 4.18> 맨홀내 USN 유해환경 모니터링(GATEWAY연결) -203-

<그림 4.19> 맨홀내 USN유해환경 모니터링(PDA 사용) USN시스템을 설치 할 때 효율적으로 설치하기 위해 설치 제품은 최소한의 작업만 가 하도록 제작되어 왔다.맨홀내 USN시스템 설치 작업 순서는 1설치 제품 준비하기 2작 업의 안전을 위해 맨홀내의 환경 측정 3설치 장소 검토 및 결정 4벽면에 Walmount bracket장착을 위한 구멍을 뚫는 작업 5배터리를 제거한 케이스의 벽면 부착 6 센서와 MOTE간 연결된다 특히 CO2센서는 별도의 케이스에 배터리와 DC-DC컨버터와 함께 장 착이 되는데 그 이유는 CO,CO2센서인터페이스 보드 1개에 두 개의 센서가 연결되기 때 문에 센서의 전압레벨도 다르고 공급해야하는 전류도 많아지기에 두 개의 케이스에 나누 게 되었다 7배터리 장작 후 MOTE상태 점검 8데이터 취득 확인 작업으로 마치게 된다. 이 작업순서는 USN+PDA설치 구조에 해당하며 USN+ Gateway구조의 설치는 USN+PDA의 설치 작업에 1USN BASE의 설치와 2RS-232C케이블을 통한 USN Gateway의 연결 3Gateway를 통해 CDMA망으로 원격지의 서버에 데이터가 들어오는 것을 확인하게 된다. -204-

제 5장 센서기술을 이용한 하천제방 안전관리 방법 개발 최근 이상기후로 인하여 매년 하천제방 붕괴로 막대한 홍수피해가 발생하고 있으며, 하천제방 구조물의 안전성에 막대한 위험을 가중시키고 있다.본 연구에서는 제방 구조물 의 안전성을 상시 평가하고 관리할 수 있는 기술을 개발하여 공사 댐하류하천 정비사업 및 하천관리청의 하천정비기본계획 사업에 적용하고자 한다.이를 위해,본 장에서는 국 내외 기술동향 및 사례분석하고,변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 기술 적용 방 안 제시,센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 제시 등의 내용을 연구 개발에 반영 하였다. 5.1개요 5.1.1배경 및 필요성 최근 기상여건의 변화와 이상기후 발생,제방의 노후화 등으로 인해 홍수피해 급증으 로 인한 사회 경제적으로 피해가 매우 크게 나타나고 있으며, 02년 낙동강유역 장기홍 수, 02년 태풍 루사 및 03년 태풍 매미 등에 의한 홍수로 강원 및 영남지역의 제방 붕 괴로 인한 막대한 피해 발생하였다.이러한 피해에 있어 제방붕괴 사례는 758건( 87~ 03) 으로 월류(39.6%),침식(38.9%),제체 불안정(11.5%),구조물에 의한 붕괴(10%)로 나타났으 며,막대한 피해에도 불구하고 우리나라의 제방설계기준은 안전측면에 있어 충분히 검증 되지 못한 상태로 제방의 유지관리 및 안전진단 기술도 미국이나 일본에 비해 미흡한 실 정이다. 우리나라 법정하천의 개수율은 07년 현재 81.5%에 이르고 있으며,수자원장기종합계 획에 따르면 법정하천의 개수를 완료하는 계획이 포함되어 있다.즉,향후 제방이 모두 축조된다고 볼 때,제방과 관련된 문제는 기존 제방을 어떻게 유지 관리하는가가 중요한 문제로 대두될 것이나,현재 우리나라에서는 하천 제방의 유지 관리를 위한 기준이나 기 법은 물론이고 안전진단기법 및 기기의 개발이 미흡하여 제방 붕괴사고가 발생하여 피해 를 입은 후에 조치를 취하는 실정이다.이는 하천제방에 대한 안전진단 기법 및 기기의 개발이 시급하며,홍수방어시설로서 가장 치수효과가 높은 하천제방의 안전도 향상을 위 한 선진 고도화 기술 개발이 시급하다. -205-

5.1.2추진 목적 및 내용 하천제방 안전관리체계 구축을 위하여 본 연구는 1 u-it 센서기술을 이용하여 제방안 전관리 기기 및 적용방법 개발 2 실시간 계측 정보를 이용한 안전성 평가 매뉴얼 및 기 법 개발 3 안전이상 발생에 따른 대처 방법 제시 4 하천제방 안전성 정보의 실시간 모 니터링 및 운영기준 개발 5 상용화 및 확산 적용을 위한 표준적용 지침 개발을 목적으 로 한다.이를 체계적으로 추진하기 위하여 연차별 추진계획을 수립하여 연구 성과를 극 대화할 수 있도록 하였다. <표 5.1>연차별 연구 내용 구 분 추 진 내 용 1차년도 ( 08년) 2차년도 ( 09년) 연구동향 및 사례분석 -국내외 제방안전관리 기술개발 동향 조사 -제방붕괴 피해사례 및 유형분석 하천제방 안전관리체계 구축을 위한 센서기술 적용 방안 설계 -취약구간 선정 및 현장여건을 고려한 적용 설계안 도출 -MEMS기반 변위측정 센서 도입 방안 제시 -간극수압 및 지하수위,강우량 측정용 계측장비 적용 방안 제시 -원활한 자료 취득 및 전송체계 구축을 위한 통신망 구성안 도출 하천제방 안전관리체계 구축을 위한 센서기술 시범적용 -변위발생 기준점 설정을 위한 위치 측량 -변위측정 센서,간극수압,지하수위,강우량 측정용 계측장비 적용 -원활한 전원공급을 위한 Solar장치 설치 적용기술 개선 및 확장 방안 도출 -체계적인 통신(CDMA,USN 등)방법 개발 -안전모니터링을 위한 도입센서의 적정성 분석 -센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 정리 하천제방 안전성 평가 방법 제시 -DataLogger를 활용한 안전성 측정 및 실측값 비교 검토 -실시간 취득된 정보 이용 이상 발생과 연관성 분석 방법 개발 -주변 상황정보와 연계한 안전성 평가 매뉴얼 개발 -안전이상 발생에 따른 대처 방법 제시 미들웨어 및 Web기반의 실시간 안전모니터링 시스템 구축 -미들웨어를 이용하여 자료의 원활한 송수신 체계 수립 -취득 자료의 조회 및 관리,통계분석 등이 가능한 웹시스템 개발 -206-

5.2기술동향 및 관련 기준 분석 5.2.1국내외 기술개발 현황 국내에서 수행된 제방과 관련된 연구는 범람이나 제방 파괴에 의한 홍수파 전파양상 을 수치모의를 통해서 규명된 연구가 몇 차례 수행된 바 있고,제방자체의 파괴양상을 실 험을 통해서 모의하여 제방 단면의 기하학적 특성과 축조재료 및 다짐도가 미치는 영향 에 대해서 연구된 바 있다.구조물 접합부에 대한 관심이 높아졌지만,아직까지 제방 붕 괴에 대한 근본적인 문제를 밝혀 대책을 수립하기에는 기초 자료가 부족한 형편이다.국 외에서도 제방과 관련되어 수행된 연구는 아직 한정되어 있다.이와 같이 국외에서는 제 방붕괴사례 및 하천제방의 붕괴형상에 대한 실험을 수행한 바 있으나,국내 상황과는 상 이한 점이 있어 직접 활용하기 힘든 면이 없지 않다.일본과 국내에서 제방붕괴 양상을 실험을 한 결과 제방에 대한 안전진단 기기 및 기법에 관한 연구는 확립되어 있지 않은 것으로 판단된다.국내의 경우 제방붕괴의 주요 요인에 대한 원인 분석을 통한 대책을 수 립하여 기준에 반영하고,안전한 제방설계를 위한 지침 개발을 필요로 하고 있다. <그림 5.1> 사면안전관리 동향 2002년 8월 낙동강 유역 장기 홍수와 태풍 루사에 의한 경북 지역과 강원도 지역의 제방 붕괴 및 2003년 9월 태풍 매미에 의한 낙동강 유역 및 강원도 지역의 제방 붕괴로 인하여 최근 하천설계기준강화를 위한 연구가 학계에서 수행되고 있다.특히 2002년 8월 -207-

홍수로 인한 낙동강 제방의 붕괴원인이 주로 구조물접합부에서 발생한 공동현상인 것으 로 추정되면서 이에 대한 관심이 높아지고 있으며,이에 따라 학계에서 구조물접합부에 대한 문헌조사 수준의 연구가 시작되고 있다.그러나 아직까지 제방 붕괴에 대한 근본적 인 문제를 밝혀 대책을 수립하기에는 기초자료가 부족한 형편이다. 하천 제방붕괴로 인한 외수유입량과 붕괴부의 크기 및 형태에 따라 그 피해규모에 큰 영향을 미침에도 불구하고 국외에서도 제방과 관련하여 수행된 연구는 아직 한정되어 있 다.일본에서 TakaoUno등 (1998)은 하천제방 안전성 평가를 위하여 제방붕괴사례를 조 사하여 분석한 바 있고,Yuichiro Fujita등 (1984)은 하천제방의 붕괴형상에 관한 2차원 실험을 실시한 바 있다.그러나 아직까지 제방 붕괴부에 대한 파괴 특성을 명확하게 해석 하기에는 어려움이 있는 것으로 판단된다.일본은 <하천제방설계지침(2000,건설성)>에 제방의 안전도평가를 위한 구체적인 침투,월류,침식에 대한 내 외력 산정방법을 제시하 여 공학적인 판단에 의한 제방설계를 제안하여 경험적인 판단에 우선하도록 하고 있다. 또한,제방을 암거형식으로 가로질러 설치되는 구조물 주변의 누수를 방지하기 위한 연통 관 시험을 실시한 바 있으나,누수에 대한 위험도를 판정하기 위한 점검조사법에 대해서 는 확립되어 있지 않은 실정이다. 국외에서는 제방붕괴사례 및 하천 제방의 붕괴형상에 대한 실험을 수행한 바 있으나, 국내 상황과는 상이한 점이 있어 직접 활용하기 힘든 면이 없지 않다.일본과 국내에서 제방붕괴 양상을 실험을 통해서 규명한 바 있으며,제방의 안전성 검토를 위한 기초 연구 로서 수행되었다.그러나 국내와 국외 공히 제방에 대한 안전진단 기기 및 기법에 관한 연구는 확립되어 있지 않은 것으로 판단된다.국내의 경우 제방붕괴의 주요 요인에 대한 원인분석을 통한 대책을 수립하여 기준에 반영하고,안전한 제방설계를 위한 지침 개발을 필요로 하고 있다. 구조물 접합부에 대한 관심이 높아졌지만,아직까지 제방 붕괴에 대한 근본적인 문제 를 밝혀 대책을 수립하기에는 기초 자료가 부족한 형편이다.국외에서도 제방과 관련되어 수행된 연구는 아직 한정되어 있다.이와 같이 국외에서는 제방붕괴사례 및 하천제방의 붕괴형상에 대한 실험을 수행한 바 있으나,국내 상황과는 상이한 점이 있어 직접 활용하 기 힘든 면이 없지 않다.일본과 국내에서 제방붕괴 양상을 실험을 한 결과 제방에 대한 안전진단 기기 및 기법에 관한 연구는 확립되어 있지 않은 것으로 판단된다.국내의 경우 제방붕괴의 주요 요인에 대한 원인 분석을 통한 대책을 수립하여 기준에 반영하고,안전 한 제방설계를 위한 지침 개발을 필요로 하고 있다. -208-

5.2.2하천제방 관련 기준 및 기술 동향 가.국내외 설계기준 검토 국내 외 하천제방 관련 설계기법 비교를 위해서 제방관련 설계기준 및 지침등을 조사 하였다.하천제방설계 및 시공과 관련된 기준으로 국내에서는 <하천설계기준(2002,한국 수자원학회)>과 <하천공사표준시방서(1999,한국수자원학회)> 등이 있다.일본의 경우에 는 제방설계와 직접적으로 관련된 지침으로 <하천제방설계지침(2000,건설성)>과 <고규격 제방 성토 설계 시공지침(안)(1995,리버프론트 정비센타)>이 있으며,이 외에도 우리나라 의 <하천설계기준>과 성격이 유사한 <건설성 하천사방기술기준(안)(1997,사단법인 일본 하천협회/건설성 하천국)>과 <하천공사표준시방서>와 성격이 비슷한 <하천관리시설 등 구조령(1999,(재)국토기술연구센터)> 등이 있다.미국의 경우에는 미공병단에서 발간한 제방 설계 및 시공(Designand ConstructionofLevees,2000)이 있는데,우리나라나 일본 에 비해 설계에 있어서는 원칙적인 사항을 간단히 기술하는 정도이고,시공부분에 있어서 는 목표 안전도를 확보하기 위해서 필요한 방법론 위주로 구성되어 있다.이외에 제방과 관련하여 <홍수벽,하천제방 및 흙댐에서의 조경식재와 수목관리에 관한 지침,2000>이 있는데,제방에 수목을 식재하는 경우 그 기준과 방법 등을 제시하고 있다. <표 5.2>국내외 설계기준 검토 내용 구분 국내 일본 미국 하천제방 설계 및 시공 기준 하천설계기준 2002,한국사자원학회 하천설계를위한조사,계획 및설계종합적포함하천 사업 기술과 방법을 체계 화하고,새로운 기술수준 보급과향상기여를목적 총칙,조사,계획,설계 4개편 구성(장,절,항목, 세부항목 총37장으로 구성) 하천 및 하천 부속 시 설,하천과 관련된 구조 물 조사,계획,설계시 적용하는 일반적이고 기본적인 사항을 규정 하천공사 표준시방서 1999, 한국수자원학회 하천공사에관한 기술과 방법을 체계화를 목적 17개장으로구성 하천공사와 관 련한 시공기술과 방법을 기술 하천제방설계지침 2000,건설성 제방에관한모든사항서 술,안정성조사방법제시 제방의기능:침투방지,침식 방지,월류대응,지진대응 4 가지로구분 총8장으로 구성 제방정비 및 설계의 개요,제방등 현황조사, 침투에 대한 제방설계, 침식에 대한 제방설계, 월류에 대한 난파제 제방설계,지진에 대한 제방설계,구조물 주변 의제방정비등 고규격 제방 성토설계 시공 지침(안) 1995,리버프론트 정비센타 고규격제방의설계와 시공에 관한 지침서, 공학적으로증명된기 준치에 의거해 설계 시공하는방법제시 총 14장으로 구성\성 토재료,상재하중,허 용잔류침하량,미끄러 짐 파괴에 대한 안전 율,안정계산에 대한 외력 조건,제내지측 비탈면의침윤선,인접 구조물에 대한 영향, 지진시액상화에대한 안전성,다짐기준등 제방설계 및 시공지침 1978, 미공병단 제방의 설계와 시 공을하기위한일 반적인 개념과 기 본원리제공 8개장으로구성 제방설계를 위한 현장조사, 실내 시험,침윤선 조 절,비탈면 경사 및 침하,제방시 공 홍수벽,하천제방 및흙댐에서의조경 식재와수목관리에 관한지침 2000, 미공병단 제방의 조경식재와 수목관리에관한일 반적인고균일한안 전설계를위한기본 지침 6개장으로 구성 식재 구조물의 목 적,다양한 구조물 형태의 처리,식재 실행가능성의 결정, 식재에 알맞은 구 조,식재조경계획 시 고려사항등으로 구성 -209-

나.제방 설계 및 기술 동향 2002년 8월 낙동강 봉산제 뒷비탈 침하에 대한 복구공사 대책과 같이 국내 제방 설계 및 시공에서 적용되고 있는 안전성 평가는 제방 활동 및 파이핑에 대한 평가 정도이다.월 류나 침식,구조물 접합부 등에 대한 안전성 평가 기준은 미흡한 실정이다.<하천설계기준 (2002,한국수자원학회)>에서는 제방 단면이 결정되면 안전계산을 통해서 제방의 안전성을 평가한 후 최종적으로 제방단면을 결정하도록 하고 있다.그러나 현실적으로 외력과 내력 산정방법에 대한 정의가 불명확한 실정이며,기준에서는 침투에 의해 발생하는 제방 활동 에 대한 안전계산 방법만을 제시하고 있다.따라서 현재 국내 제방 실시설계에서 적용되고 있는 안전성 평가는 제방 활동 및 파이핑에 대한 안전성 평가 정도이고 월류나 침식,구조 물 접합부 등의 침하 발생에 대한 안전성 평가 기준은 매우 미흡한 실정이다.따라서 월류 나 침식등에 대한 안전성 검토는 고려되고 있지 않으므로 제방강화 설계방법이 명확히 제 시되어 있지 않고 제방 침식방지를 위한 호안공법 등의 시공기준이 경험에 의존하게 된다. 결론적으로 국내 시공에서는 파이핑과 비탈면 안정해석에 대해서만 안전성 검토와 제방 강 화설계를 실시하고 있다.월류나 침식 등에 대한 안전성 검토는 고려되지 않고 있는 실정 이기 때문에 제방 침식방지를 위한 호안공법 등이 경험에 의해 시공되고 있다. 피해사례 및 보강대책 홍수범람 및 침수피해 원인은 개발에 따른 토지이용의 변화,유출조건 등의 수문학적 인 변화,설계홍수량의 과소 책정,게릴라성 집중호우와 같은 기상이변,지진,댐 수위조 절 실패,댐 붕괴,하천 시설물이나 하천 제방의 붕괴 및 월류 등에 의하여 발생되기도 하고,차단 시설의 기능손실이나 유지관리 소홀로 발생하기도 한다.이 중 가장 많은 피 해 유형은 하천의 무제부와 자연 제방 구간에서 월류가 발생하는 경우와 통수단면 부족 으로 인한 수위상승으로 인해서 발생하는 경우를 들 수 있다.또한 유수력에 의한 제방 침식파괴와 누수 또는 침하에 의한 붕괴 등도 주요 피해양상으로 들 수 있다.이와 같은 제방 붕괴 양상은 복잡한 수리학적 또는 토질 기초공학적 현상 등에 의해 일어난다. 가옥,재산,각종 시설 등을 보호하기 위하여 설치되는 제방의 설계를 위해서는 제방 의 안전성을 확보할 수 있는 방안에 대해 검토할 필요성이 있는데 이를 위해서는 우리나 라의 제방 붕괴 양상과 특징을 파악하고,이에 대한 대책의 수립이 필요하다.또한 제방 설계를 위해서는 대상 지역의 수리 수문학적 특성,지형조건에 관한 조사 및 연구 이외에 경제성 검토가 이루어져야 한다. -210-

<표 5.3> 제방 붕외 사례 구분 낙동강 유역 봉산제 붕괴 낙동강 봉산제 뒷비탈 침하 시기 2000년 9월 2002년 8월 피해상황 및 원인 보강대책 태풍 사오마이 내습 포동 양 배수장,마을,농경지침수 홍수시 흐름정체 유역 배수문 보강공사중 지반허술하여 지반침하,파이핑현상 발생 파이핑 방지를 위한 차수벽 설치공사 -허용안전율:2.0이상 (홍수지속기간:72시간) -차수심도:H:18~19.2m -차수공법:sheetpile공법 봉산제 뒷비탈 복토구간 뒤 유수지구간에서 파이핑 발생흔적 조사 2000년 파이핑 보강공사 설계기준 초과 약9일간의 지속적인 홍수발생이원인이 되어 파이핑현상 발생 복구공사를 위한 보강대책 -허용안전율:3.0이상 상향 -단면확장(마루부폭:8.0m,비탈면경사 1:3) -파이핑 방지를 위한 차수심도 H=23.0m(shetpile)+4.0m(연직차수벽) -차수공법:shetpile+심층 혼합교반공법(S.R.T) -유수시 농업용수의 제체 침투방지를 위한 차수벽설치 외 월류나 침식,구조물 접합부 등에 대한 안전성 평가 기준은 미흡한 실정이다. 하천설 계기준 에서는 제방의 안전성을 평가한 후 최종적으로 제방단면을 결정하도록 하였으나, 현실적으로 외력과 내력 산정방법에 대한 정의가 불명확한 실정이며,기준에서는 침투에 의해 발생하는 제방 활동에 대한 안정계산 방법만을 제시하여 침하발생에 대한 안전성 평가 기준은 매우 미흡한 실정이다.국내 시공에서는 파이핑과 비탈면 안정해석에 대해서 만 안전성 검토와 제방 강화설계를 실시하고 있다.월류나 침식 등에 대한 안전성 검토는 고려되지 않고 있는 실정이기 때문에 제방 침식방지를 위한 호안공법 등이 경험에 의해 시공되고 있다. -211-

5.2.3기준 안전율 가.침투에 대한 안전성 1)비탈면 활동 제방의 활동에 대한 안전도 평가시 적용되는 사면안정해석법은 활동면을 따라 파괴가 일어나려는 순간의 토체 안정을 해석하는 한계평형이론에 의해 안전율이 계산한다. <표 5.4>국내 활동에 대한 기준안전율 구분 문헌명 기준 안전율 비고 하천시설기준 1.3 상시 및 홍수위시 2.0 연직붕괴 고려(간극수압 불고려) 건설교통부 한국도로공사 하천설계기준 도로설계실무편람 1.4 연직붕괴 고려(간극수압 고려) 1.8 연직붕괴 불고려(간극수압 불고려) 1.3 연직붕괴 불고려(간극수압 고려) 1.5 평상시(건기,절토사면) 1.2 강우시(우기,절토사면) 한국지반공학회 지반공학시리즈 1.2 수위급강하시 <표 5.5>일본 활동에 대한 기준안전율 구분 문헌명 기준안전율 비고 일본 건설성 하천제방 설계지침1.0 1.2 =1.2(토질복잡) =1.1(토질단순) =1.0(신설제방) =1.1(주의필요) =1.0(주의불필요) 제내지측사면 :축제이력 가중계 수 :기초지반 파괴이 력 가중계수 1.0 제외지측 사면 -212-

<표 5.6> 활동에 대한 안전율 계산 결과-예 대상지점 사면안전율 기준안전율(국내) 기준안전율(일본) 낙동강 봉산제 평상시 1.619 최대홍수위 1.495 수위급강하 1.238 >1.5(안전) >1.2(안전) >1.2(안전) =1.6(안전 <1.6(불안전) >1.0(안전) 추풍령천 추풍령제 최대홍수위 1.786 수위급강하 1.753 >1.3(안전) >1.2(안전) >1.6(안전) >1.0(안전) 군선천 언별우 3공구 최대홍수위 2.274 수위급강하 1.634 >1.3(안전) >1.3(안전) >1.6(안전) >1.0(안전) 군선천 모전우 1공구 최대홍수위 1.982 수위급강하 1.795 >1.3(안전) >1.3(안전) >1.6(안전) >1.0(안전) 군선천 모전우 3공구 최대홍수위 3.260 수위급강하 1.931 >1.3(안전) >1.3(안전) >1.6(안전) >1.0(안전) 2)파이핑 파이핑에 대한 안전도 평가를 위해서는 먼저 침투해석이 이루어져 침윤선이 결정되어 야 하며,국내의 경우,하천설계기준( 00)에서는 누수에 대한 안전성 검토시 한계동수경사, 한계유속,크리프비를 이용하는 방법을 제시하고 있으나,침윤선 검토에 대한 세부적인 기준이 없어 실무에서는 Mononobe식이 가장 많이 이용되어 왔으며,최근에는 비정상 침투해석이 이루어지고 있다.또한 누수에 대한 안전율의 기준이 없어 외국의 제안치가 이용되고 있는 실정이다. <표 5.7>파이핑 기준안전율 출처 기준 안전율 NAVFAC,"DesignManual7.1" RoyE.Hunt,"GeotechnicalEngineeringAnalysisAndEvaluation" BrajaM.Das,"Advanced SoilMechanics" 2.0이상 3.0이상 4.0이상 -213-

<표 5.8> 일본의 파이핑에 대한 기준안전율 규정 구분 문헌명 기준안전율 비고 i<0.5 투수성 지반인 제 I:제내지측 사면 끝단부근 기초지반의 국부 내지에 피복토층이 하천제방 동수경사의 최대치 없는 경우 일본 설계지침 G >W 건설성 투수성 지반인 제 (2000) G:피복토층의 중량 내지에 피복토층이 W:피복토층의 기저면에 작용하는 양압력(피복토층의 있는 경우 두께가 3m이상인 경우나 점성토 지반인 경우 불필요) <표 5.9> 파이핑 적용성 검토-예 구분 낙동강 봉산제 추풍령천 추풍령제 (24시간) 추풍령천 추풍령제 (36시간) 추풍령천 추풍령제 (48시간) 동수경사 한계 0.96 최대 0.263 한계 0.85 최대 0.07 한계 0.85 최대 0.11 한계 0.85 최대 0.13 적용된 기준안전율 (국내) 기준안전율 (일본) 3.65> 2.0(안전) < 0.50(안전) 12.1> 3.0(안전) < 0.50(안전) 7.7>3.0(안전) 6.5>3.0(안전) < 0.50(안전) < 0.50(안전) 3)침식 침식에 대한 제방 안전성은 제방주위의 유수에 의한 전단력인 외력과 제방을 피복하는 식생 및 제방이나 고수부를 구성하는 토질재료의 내침식력을 평가하여 호안공의 설치나 강화유무를 판단한다. 호안 설치기준검토 -하도내의 유속이 3m/s이상인 경우에 호안을 설치하도록 규정 -제방비탈면의 직접침식에 대해 안전성 평가 방법 적용 -내 외력 비교에 의한 안전성 평가 침식에 대한 안전성 평가기법 적용성 검토 -214-

<표 5.10> 침식에 대한 안전성 평가기법 적용 지점 하천 지점 호안공종 파괴유무 피해시기 참고자료 No.22우안 돌망태공 안정 하천정비 양양 기본계획 남대천 No.22좌안 식생공 안정 (1992.5) 콘크리트 하천정비 강릉 No.38우안 불안정 블록공 기본계획 남대천 No.38좌안 식생공 불안정 태풍 루사 (1992.5) 주수천 No.4좌안 (2002년) 하천정비 콘크리트 불안정 기본계획 블록공 (1992.12) 하천정비 낙풍천 No.16좌안 동망태공 불안정 기본계획 (1990.12) No.14좌안 저수호안 동망태공 안정 No.14좌안 저수호안 동망태공 불안정 No.14좌안 상류 100m 저수호안 동망태공 불안정 골지천 No.42+50봉정교 좌안 동망태공 불안정 하천정비 하류 50m 저수호안 태풍 매미 No.42+50봉정교 좌안 기본계획 동망태공 불안정 (2003년) 하류 50m 고수호안 (1996.12) No.165용산2리 우안 저수부 지점 동망태공 불안정 No.165용산2리 우안 고수부 지점 동망태공 불안정 3)월류 국내 제방은 난파제 제방을 고려하지 않은 일반적인 토제이기 때문에 월류에 대한 둑 마루 보호를 위한 우한 보호공,비탈면 보호공,비탈끝 보호공이 고려되지 않아 월류에 대한 안전성확보가 필요하다.월류발생시 도수에 따른 제내지 끝단의 침식을 방지하여 제 방 붕괴에 대한 안전성을 확보하기 위해서는 높이 50cm 이상,폭 1.0m 이상의 돌망태 등 을 이용하여 비탈끝을 보호하면 일정기간 동안의 안전성이 확보한다.하지만,일반 제방 인 경우 안전율이 제시되어 있지 않아 안전율의 크기를 지정해야 하며,월류에 의한 제방 안전도 평가기법에 시간개념을 도입하여 월류 발생에 따른 지속적인 안전성 확보 가능 시간 등의 연구가 필요하다. -215-

5.3제방붕괴 피해사례 및 유형분류 5.3.1제방피해 현황 홍수 발생에 따른 연도별 홍수 발생 지역 및 하천 피해액은 80년 이후 주요홍수에 대해 내용이며,하천시설물 피해현황 84~ 03년 기간의 자료이다. 02, 03년 홍수에서도 6~9월에 집중되었고,산지의 급경사 하천에서 홍수도달시간이 짧고,순간적으로 유출되는 특성을 가지고 있어 하천제방을 비롯한 구조물의 피해가 크게 발생하였다. <표 5.11> 1980년 이후 홍수 발생 하천 및 피해액(2003년 물가 기준) 연도 기간(특성) 지역 하천피해액(천원) 하천 피해연장(m) 1980 7.23-24(집중호우) 금강수계(보청천),낙동강수계,한강수계(달천)등의 8.25-26(집중호우) 중부지방 48,684,934 70,566 1981 9.1-4(태풍AGNES) 낙동강,탐진강,섬진강유역 28,639,475 427,825 1982 8.13-14(태풍CECIL) 8.27-28(태풍ELLIS) 낙동강수계 18,229,720 223,495 1983 7.21-23(호우) 낙동강 유역(풍수해 피해가 상대적으로 적음) 382,469 6,039 한강수계: 서울지역:풍납동,목동,망월동,월계동지역 1984 한강 하류부:일산제,김포제,왕숙천 하구:구리읍,미금읍 7.3-13(강우) 낙동강수계: 8.31-9.4(집중호우) 상류:반변천유역,안동,의성 57,562,901 588,060 중류:선산,칠곡,성주,대구,고령,달성지구 하류:하류지역,부산,하구,지리산주변:산청,남강지구 1985 6.22-28(강우) 낙동강수계 8.15-19(강우) 영산강수계 13,411,662 159,197 1987 1988 1989 7.12-16(태풍셀마) 7.21-23(집중호우) 7.25-28(집중호우) 8.30-8.31(태풍디나) 7.8-9(장마) 7.20(집중호우) 7.25-27(집중호우) 7.28-29(태풍) 1990 9.9-12(집중호우) 1991 7.20-26(집중호우) 8.22-26(태풍) 금강수계 한강수계: 서울지역:망월동,면목동지역,반포지역, 신정,면목동지구 낙동강수계:남강댐상류부 충주댐유역:단양군,제천군,중원군 내성천유역:봉화군,영풍군,영주시,예천군 영산강유역:나주,함평,광주,장성 낙동강수계:사상공단,화포,해반 낙한강수계:단양,중원 한강유역:서울시,일산 경기도지역:수원,오산 강원도지역:춘천,홍제,인제 경남 수영강유역:부산,울산,경주,포항 금강수계,삽교천수계: 충남서북부,홍천지방,해남, 양양,삼척 밀양,경주,강릉, 마산,여수 18,812,110 1,490,960 35,662,165 332,789 78,557,130 553,937 74,944,441 578,157 99,825,538 643,173 1992 8.26-28(태풍태드) 9.22-26(집중호우) 27,184 20,428 1993 8.8-12(태풍로빈) 8.20-21(집중호우) 41,205,771 238,546 1994 6.30-7.1(집중호우) 중부지방 17,633,579 65,535 금강수계:금강,영동,미호천,공주,청양,부여,논산,서천 (남)한강수계:평창,영월,단양,괴산,충주,양평 1995 7.23-24(태풍) 8.19-30(태풍,호우) (북)한강수계:화천,양구,춘천,인제 낙동강수계:영주,봉화,예천 84,189,829 487,301 삽교천수계:홍성,예산,아산,천안 안성천수계:안성 1996 6.29-30(집중호우) 7.26-28(태풍) 덕유산 중심:금산,영동보령 경기 강원북부:파주,연천,동두천,가평,철원,춘천,양구,인제 69,324,352 280,675 1997 8.3-5(집중호우) 충남북:대전,옥천,금산,보은,청주,괴산,제천 전남:광주,담양,곡성,구례,광양 29,389,653 177,881 1998 7.31-8.18(집중호우) 중랑천,임진강,안성천,강화도,충청,낙동강 및 형산강,지리산 251,883,267 1,082,018 2002 7.5-6(태풍라마순) 8.4-11(집중호우) 전라남도,경상남도,제주도 중심 강원도,경상남북도,전라남북도,충청남북도일대남부지역,특히낙동강수계 1,797,594,938 4,954,653 8.30-9.1(태풍루사) 경상남북도,전라남북도,특히 강원도지역 2003 9.12-9.13(태풍매미) 부산,대구,전라남도,제주,특히경상남북도낙동강수계및강원도지역 1,067,932,125 6,353(개소) -216-

5.3.2제방 붕괴 특성 및 피해사례 침투에 의한 제방 붕괴 침투에 의한 제방붕괴는 크게 활동과 누수에 의한 붕괴로 구분할 수 있으며,누수 는 제체누수와 지반누수가 있다. 강우에 의한 제체 포화도 증가나 하천수의 제체나 기초지반 침투로 침윤선이 형성 되어 비탈면 활동 파괴나 기초지반 파이핑 파괴가 발생한다. 침투에 의한 붕괴사례로는 경북예천군 호명면 내성천 파이핑( 02.8),경남 의령군 정곡면 월현천 제체 누수( 03.9)등이 있다. 침식에 의한 제방붕괴 제방 침식 파괴는 홍수시 제방주위의 유수의 소류력에 의해 제방이 침식되어 파괴 되는 현상을 말하며,하안이 깍이는 측방침식과 제방 비탈면의 직접 침식으로 구 분할 수 있다. 침식으로 제방이 붕괴되는 것은 호안과 부속시설의 침식에 의해 발생한다. 침식에 의한 붕괴사례는 태풍 루사( 02.9)에 의한 해군선천 제방의 침식파괴와 양양 남대천에서 발생했던 하안 침식으로 산지하천에서 발생이 전형적인 침식 형태이다. 월류에 의한 제방 붕괴 계획규모 이상의 홍수가 발생하여 홍수위가 제방고보다 높을 때 월류에 의한 제방 붕괴로 이어지며,제체 재료가 주로 흙으로 구성되기 때문에 월류시 제외지측 비 탈머리 및 비탈끝이 세굴됨으로써 제방이 붕괴되는 것으로 알려져 있다. 월류에 의한 붕괴 사례로는 태풍 매미( 03.9)에 의해 함안군 칠서면 구포제 월류 붕 괴 및 경남 창녕 토평천 제방 붕괴 사례 있다. 구조물 주변 제방 붕괴 제방관통 구조물을 설치하는 경우에는 제체와 구조물 사이에서 발생할 수 있는 누 수 가능성에 대비해 제방과의 접촉면을 따라 발생하는 침투수의 침투경로를 길게 하기 위해 적절한 차수공을 설치하도록 하고 있다. 배수문 주위의 제방 붕괴원인은 제방 관통 구조물 주위에서 발생하는 누수현상과 공동에 의해 발생한 경우가 많다. 구조물 주변 제방 붕괴사례로는 합천군 청덕면 가현제 붕괴 및 남강 백산제 유실 ( 02.8)이 있다. -217-

5.3.3제방 붕괴 유형 분류 일반적으로 홍수시 제방 붕괴 원인은 크게 월류,침식 제체 불안정 및 하천 구조물에 의한 붕괴 등으로 구분할 수 있다.따라서 제방 붕괴 원인별 유형 분류를 크게 제방 월류 에 의한 파괴,과대한 유속과 소류력에 의한 제방 침식 파괴,제방 단면부실 및 연약 기 초지반에 의한 누수 및 침하에 의한 파괴,하천 구조물과의 접합부에서의 파괴 등으로 구 분하였다.즉,월류,침식,제체 불안정,하천구조물에 의한 파괴 등 4가지로 제방 파괴 원 인을 구분하였다. <표 5.12>제방 붕괴 유형 분류 붕괴 유형 분류 A B C D 월류 침식 제체불 안정 구조물 에의한 파괴 붕괴 유형의 세부 분류 1 수리단면적의 부족 2 3 토석류 및 유목 등에 의한통수능저하 교량에 의한 통 수능력 저하 하천의 급경사, 급격한 만곡 붕괴 유형의 원인 설계홍수량의 과소 책정,과도한 홍수 등으로 하폭, 제방고등 수리단면적의 부족으로 일부 구간 월류하 여 제방이 손실,파괴 산사태 등에 의한 토석류 및 유목 등이 하천으로 유출되어 하도 에 퇴적되거나 교량의 교각 등에 걸쳐 하천 통수 단면적을 감소 시켜 홍수가 제방의 일부구간을 월류,제방이 파손 교량의 교대,교각 등에 의해 하천 통수단면적이 감소 하여 홍수가 제방을 월류하여 제방이 파손 1 과대한 유속과 소류력에 의하여 하천의 급경사,급격한 만곡부 등의 제방 호안과 제체가 세굴되어 유실 또는 파괴 2 협소해지는 하폭 상류의 하폭보다 하류의 하폭이 협소해지는 하천 구간에서 홍수류에 의해 제방 호안과 제체가 세굴 유실 또는 파괴 3 제방 하단부 세굴 장기간에 걸친 하상변동 등에 의하여 고수부지가 유실 되고 제외측 제방의 하단부분이 세굴되어 파괴 1 성토 재료의 불량 제방의 축제성토의 재료가 하상물질인 모래와 모래 섞인 자갈 등이 그대로 이용되어 제방이 붕괴가 발생 2 제체표준단면적부족 제방폭이 좁거나,비탈면경사가 급하여 침윤선 등 의 발달에 의해 제방 파괴 3 파이핑(piping)현상 제방 하단부나 제체의 파이핑현상으로 제방이 파괴 4 제방 기초의 침하 5 시공 중이거나 불안정 상태 1 교량파괴 2 하천구조물(수문, 통문 등)접합부 3 보 설치 지점 연약 기초 지반 등으로 인하여제방이 부등침하나 과 도한 침하가 발생하여 파괴 시공 중이거나 최근에 완공된 제방이 안정되지 않은 상태에서 하 천수위 상승 등으로 제방의 일부가 유실 또는 파손 교량이 파괴됨으로써 연속적으로 제방 일부가 파괴 되는 현상 콘크리트 구조물과 축제 등 제방의 흙과 다른 물질이 접 합하는 부분에서 제방의 일부가 유실 또는 파손 보가 설치된 지점에서는 일반적으로 유속과 소류력이 급격히 증 가되는데 이로 인해 보의 양안 제방이 일부 유실되거나 파손 -218-

5.4제방 안전성 평가 방법 5.4.1제방설계를 위한 안전성 평가 방법 제방 설계에 있어서 설계 단면에 대한 안전성을 평가하여 여부를 결정하는 것은 매우 중요하다.안전성 평가는 설계 대상 구간의 흐름특성,기초 및 제체 특성 등을 고려하여 가능하면 모든 항목에 대해서 정확히 이뤄져야 할 것이다.만약,안전성 평가 결과,제방 이 불안정하다고 판단되면 안전도를 향상시킬 수 있도록 단면을 다시 설계하거나 강화 공법을 적절히 사용해야 한다.따라서 제방 안전도평가를 어떤 항목에 대해서 어떤 방법 으로 수행하느냐가 중요하다고 할 수 있다. 안전성 평가 항목은 우리나라의 경우 활동,누수 및 침하에 대한 안전성을 평가하도록 하 고 있다.미국의 경우 비탈면의 활동 파괴에 대해서만 안전성을 파악하는데 수위상황별로 안 전성을 검토하도록 하고 있고,우리나라와 일본의 계획홍수위를 위주로 하고 있다.일본의 경 우 제방 설계시 안전성 평가를 월류,침투,침식 및 구조물접합부에 대해서 실시하도록 하고 있는데,침투에 대한 안전성 평가를 제외하고는 우리나라에서는 하지 않는 항목들이다.월류 에 대한 안전성 평가를 우리나라에서 수행하지 않는 이유는 일본과 우리나라의 제방 설계 개 념의 차이 때문이다.우리나라 하천설계기준에서는 제방 설계시 기본 방향으로 월류를 허용하 지 않고 있다.일본 평가 항목 중 구조물 접합부에 대한 안전성 평가가 있는데,주로 제체내 를 관통하는 배수구조물에 대한 점검 및 대책 등에 대해서 다루고 있다. 현재 국내 하천설계기준(2002)에서는 제방 설계시 계획홍수량의 규모에 따라 제방단면 의 크기를 결정하여 제방 안전도를 확보하는 방식을 취하고 있다.이것은 적절한 재료의 선정과 단면 형상을 규정하면 계획홍수위 이하의 유량에 대해서 제방의 안전성을 확보한 다는 경험적인 판단을 중시한 것이다.이와 같이 단면형상을 규정하여 제방설계의 기준을 제시하는 원인으로는 홍수가 재현성이 부족한 자연현상이기 때문에 외력의 형태와 크기 를 정희하기 어렵고,홍수에 의해 발생하는 월류,침식,침투에 따른 제방 파괴 메카니즘 이 충분히 해명되지 않았기 때문이다.또한 외력에 대한 제방의 안전성을 평가할 수 있는 내력이 불명확한 제체 재료 등으로 인해 명확히 정의되기 어렵기 때문이다.다라서 현재 설치되어 있는 제방이 홍수에 대해서 어느 정도의 안전성을 확보하고 있는가가 불명확한 실정이다.이와 같이 국내 기준의 단점을 보완하고 하천의 치수안전도 확보를 위해 외국 의 제방 안전도 평가 방법에 대한 기술동향을 조사하여 국내의 설계기준에서 제시하는 안전도 평가 방법에 대한 기술동향을 조사하여 국내의 설계기준에서 제시하는 안전도 평 -219-

가 방법과 비교 분석하고자 한다.국내 자료로는 <하천설계기준(2002)>의 안전성 평가 방 법을 조사하였고 외국 자료로는 일본의 <하천제방설계지침(2000)>과 미공병단의 <제방설 계 및 시공지침(2000)>의 안전성 평가 방법을 조사하였다. <그림 5.2> 제방단면의 구조와 명칭 국내 하천설계기준 에서 제시하고 있는 제방의 안정조건은 아래와 같다. 1 홍수시 물이 제방을 월류해서는 안 된다. 2 유속에 의해 제체가 세굴되지 않아야 한다. 3 하천수위가 급강하할 때 비탈면의 활동에 대해 안전해야 한다. 4 연약지반에 축제할 경우에 파괴와 침하에 대해 안전해야 한다. 5 제체 및 기초지반이 투수성일 경우에 누수 및 파이핑에 대해 안전해야 한다. 6 강우가 제방표면에 침투하여 제체의 함수비가 상승했을 경우에 비탈면 붕괴에 대해 안전해야 한다. <그림 5.3>강우와 하천수의 침투에 의한 하천제방 피해의 발생과정 -220-

하천설계기준에서 제시하고 있는 제방에 대한 안전성 검토 항목은 제방활동에 대한 안정,제방 누수에 대한 안정,제방 침하에 대한 안정 등 3개 항목으로 하고 있다. 제방활동에 대한 안정 :하천설계기준에서는 제방활동에 대한 안전성 검토와 관련 해서 원호활동에 대한 안전율 검토와 제방비탈면의 안전도 검토 방법에 대해서 설명하고 있다. 제체상태 간극수압상태 안전율 연직붕괴(crack)불고려시 간극수압을 고려하지 않는 경우 간극수압을 고려하는 경우 2.0이상 1.4이상 연직붕괴(crack)고려시 간극수압을 고려하지 않는 경우 간극수압을 고려하는 경우 1.8이상 1.3이상 제방누수에 대한 안정 :제방의 누수는 외수위가 상승하여 제체를 통해 침투수가 누수되는 제체누수와 지반을 통해 누수되는 지반누수로 분류하 고 있다. -지체누수는 제체의 침윤선이 결정적인 요인이 되므로 침윤선을 낮추어 제체 하부 에 위치하도록 하고 있으며,지반누수는 지반에 침투압이 증가하여 제내지측 지반 에 침투수가 용출하는 파이핑 현상으로 나타나는데,파이핑 현상을 판정하는 기준 은 한계동수 경사에 의한 판정,한계유속에 의한 판정,크리프비(creep ratio)에 의 한 판정 등 세가지 방법 등이 있다. 제방 침하에 대한 안정 :제방침하는 지반의 탄성침하,압밀,흙이 측방으로 부풀어 오르는 현상 등에 의해 발생할 수 있고,연약지반상에 제방을 축조하는 것은 가능 한 피하는 것이 원칙이지만 제방법선을 설정할 때 부득이 연약지반에 축조하는 경 우에는 지반조사를 통해 침하량을 추정된다. -연약지반 개선 방법에는 지하수위를 낮추어 축제지반을 건조시키거나 압밀침하를 촉진 또는 연약토사를 치환하는 방법 등이 사용된다. -221-

<표 5.13> 우리나라,일본 및 미국의 제방단면 형상 규정 비교 구분 여유고 마루폭 제체 높이 규정 비탈 경사 턱의 폭 다짐도 더돋기 높이 계획홍수량( ) 200미만 200이상~500미만 500이상~2,000미만 2,000이상~5,000미만 5,000이상~10,000미만 10,000이상 계획홍수량( ) 500미만 500이상~2,000미만 2,000이상~5,000미만 5,000이상~10,000미만 10,000이상 한국 일본 미국 하천설계기준(2002) 하천제방설계지침(2000) 여유고(m) 0.6이상 0.8이상 1.0이상 1.2이상 1.5이상 2.0이상 둑마루폭(m) 3이상 4이상 5이상 6이상 7이상 - - 제체와 지반의 토질조건,홍수지속시간,하천경 관,턱 설치 상황등을 고려하여 결정하지만 일반 적으로 1:2이하의 완경사로 함을 원칙으로 함 앞턱(제외지측 턱)은 연직방향으로 3-5m 간격마 다 폭3m내외로 설치하고 뒤턱(제내지측턱)은 연 직방향으로 3m 간격마다 폭 3m 내외로 설치 최대 건조밀도의 90%이상을 원칙,여건에 따라 85%가능 하천공사표준시방서 기준 최대 건조밀도의 85%,더 높은 안전성을 위해 최대 건조밀도의 90% 제체의 특성 보통흙 모래 기초지반의 토질 통일분류법에 의한 기초지반 의 토질 제방 높이 3m이상 3~5m 5~7m 7m이상 보통흙 SW,SP SM,SC 20CM 30 40 50 모래섞 인자갈 자갈섞 인모래 GW,GP GM,GC 15 25 35 45 보통흙 SW,SP SM,SC 15 25 35 45 모래섞 인자갈 자갈섞 인모래 GW,G P GM,G C 10 20 30 40 국내 기준과 동일 국내 기준과 동일 제방 비탈면의 경사는 1:3보다 완만한 경사로 설정원칙,완만한 경사로 설정원칙,완경사가 불가 능할 경우 제방 보강 형 태가 필요 수퍼제방의 경우 1/30이 하를 원칙으로 함 제방에 턱을 두면 빗물의 침투에 의해 제방 연약화 가 생길 우려가 있으므로 제방 비탈면은 완만한 한 개의 경사로 설치 성토 다짐 품질의 하한 으로 다짐도를 85%이상 확보하기 위해 평균치를 다짐도 90%로 설정 미공병단의 제방설계 및 시공지침(2000) 제방설계에서 합리적으로 설명 할 수 없는 불확실한 요소에 대한 여유 제방 높 이로 일반적으로 농업제방: 2ft 도시제방:3ft의 여유고를 둠 일반적인 제방 유지보수와 홍수 방어공사를 위한 접근 성을 제공하기 위해 10ft에 서 12ft를 제방의 최소마루 폭으로 명시 일반적으로 표준 단면 제방 은 제체의 높이가 보통 25ft (약7.5m)이하로 제한된다.만 약 규정된 높이 이상으로 제 방이 높을 경우 비탈면경사 를 완만하게 하거나 비탈면 중간에 턱을 만들어 안전성 을 높일 수 있음 1:2보다 완경사로 제방을 설 계하고 이보다 제방이 급경사로 설계되어야 할 경우에는 사석 기초와 사석기초 피복이 배치되 어야 함 유지보수측면에서는 풀베기기 계가 이동할 수 있는 1:2.5이하 의 완경사가 적합 제방 표준 다짐도가 95%가 되도록 다짐기기로 다지는 것을 원칙으로 함 제방 표준 다짐도가 95%가 되도록 다짐기기로 다지는 것을 원칙으로 함 다짐 성토: 0~5%, 반다짐 침하에 대한 더돋기 규 성토:5~10%, 비다짐 성 정이 없으나 고규격 제 토:15%, 물다짐흙쌓 방성토설계 시공지침(안) 기:5~10%,예상 침하량 만 에서는 허용침하량으로 큼의 비율로 여유고의 비율 규정 을 초과 시공 -222-

<표 5.14> 한국,일본,미국의 안전성 평가법의 기준치 비교 구분 안전성 평가 항목 평가 외력 평가 방법 평가 기준 한국 일본 미국 하천설계기준(2002) 1)제방활동에 대한 안정 2)제방누수에 대한 안정 3)제방침하에 대한 안정 하천제방설계지침(2000) 1)월류에 대한 안전성 평가 -제내측 비탈면 보호공 안정검토 -마루부 보호공의 안정검토 -제내측 비탈끝단 보호공 안정검토 2)침투에 대한 안전성 평가 -활동파괴에 대한 안전성 검토 -파이핑에 대한 안전성 검토 3)침식에 대한 안전성 평가 -기존호안공이 없는 경우 -기존호안공이 있는 경우 4)구조물접합부의 안전성 평가 제방 활동 및 누수에 대한 안정 해 안전성 평가 항목에 대한 각각의 외 석을 위한 외력의 구체적인 기술은 력설정(각각 안전성 평가 항목에 대 없으나,본문의 그림에서 1)강우,2) 한 안전성 평가 순서도 참조) 하천수위를 외력으로 제시하고 있음 1)제방활동에 의한 안전성분석 전응력 분석법과 유효응력분 석법이 소개, 구하는 방법은 제시되어 있지 않음 울류,침투,침식에 대한 세부 안전 2)제방누수에 의한 안전성분석 성 평가 수법들을 이용하여 안전성 제방누수해석을 위한 침투류 분석)안전성 평가 순서도 참조) 계산법이 소개되어 있지 않지만 구조물접합부의 안전성 평가법으로 정상침투류 계산 방법을 사용 는 외관관찰,함내관찰,연동시험 등 파이핑에 대한 안전성 의 방법을 제시하고 있음 1 한계동수 경사에 의한 판정 2 한계유속에 의한 판정 3 크리프비에 의한 판정으로 소개, 구하는 방법은 제시되어 있지 않음 (1)제방활동에 대한 안전성 1)연직붕괴 불고려시 1 간극수압을 고려하지 않는 경우 Fs 2.0 2 간극수압을 고려하는 경우 Fs 1.4 2)연직붕괴 고려시 1 간극수압을 고려하지 않는 경우 Fs 1.8 2 간극수압을 고려하는 경우 Fs 1.3 (2)제방누수에 대한 안전성 안전성평가기준에대해제시되어있지않음 각각의 안전성 평가항목에 대해 설 정된 외력과 내력으로 안전율을 계 산한 뒤 각각의 안전성 평가 기준으 로 안전성 여부를 판정하도록 제시 (각각의 안전성 평가 항목에 대한 안전성 평가 순서도 참조) 미공병단의 제방설계 및 시공지침(2000) 비탈면의 활동파괴에 대한 안 전성 1 하중조건Ⅰ:축제종료시 2 하중조건Ⅱ:장기간 정상침 투 3 하중조건Ⅲ:갑작스런 수위 저하 4 하중조건Ⅳ:지진시 본문에는 구체적인 기술은 없 고,참고자료에 나타나 있는 데,기본적으로는 하천수위만 외력으로 설정 1)안정계산 원호 활동법 및 쐐기 활동법 으로 활동파괴에 대한 안전성 분석 2)침윤선 침윤선을 구하는 방법은 나타 나 있지 않지만,원칙적으로 는 정상 침투류법 사용 활동 파괴에 대한 안전성 1 CaseⅠ(축제종료시) Fs 1.3 2 CaseⅡ(장기간 정상침투) Fs 1.4 3 Case Ⅲ(갑작스런 수위저 하) Fs 1.0~1.2 4 CaseⅣ(지진시) Fs 1.2-223-

5.4.2하천제방 안전진단 기법 및 계측 기기 하천제방의 안전성 평가는 실질적으로 제체누수,파이핑 현상에 의한 지하 유로,침윤 선 등에 대한 현장계측자료를 참조하여 파이핑 및 사면활동 해석을 수행하는 과정이며, 제방의 안전성 평가는 지하유로,지표 및 지중의 변위,제체 내부 침투수에 의한 간극 수 압의 변화,지하수위의 변화 등에 대한 현장계측자료가 필요하다. 가.제방 사면의 계측방법 및 기기 사면 불안정의 가능성이 있다고 판단되는 사면에 계측기기를 설치하고 현장관측을 통 하여 불안정 상태를 확인한 후 사면 보강 공법을 적용하여 안정화시켜야 하며,다음과 같 은 세부적인 목적에 대해 필요한 계측기기를 사용하여 안전진단을 실시하여야 한다. 1 사면의 활동 계측, 2 활동면의 깊이,형상 등의 계측 3 붕괴요인 감시 계측 4 사면활동의 주요 요인 파악을 위한 계측 <표 5.15> 제방 사면 안전성 검토를 위한 계측기기 지표 변화 지중 변위 지하수위/ 간극수압 강우량 계측 항목 전체적인 표층부 변위 표층부 균열 측정 표층부 기울기 측정 지중 수평변위 측정 지중 수직변위 측정 간극수압 측정 지하수위 측정 강우량 측정 계측기기 측량법(Surveying),측점이용 삼각측량,사진측량,광학수준측량,전자거리측량 균열측정기기(CrackGage) 변위판,변위 말뚝 기울기 측정기기(Tiltmeter) 경사계(Inclinometer) 파이프 변위계 신장계( 伸 長 計 ;Extensometer) 시추공 익스텐소미터(boreholeextensometer) 와이어 익스텐소미터(wireextensometer) 간극수압계(Piezometer) 진동 철선식(Vibratingwiretype),공압식 (Pneumatictype),개방식(Openstandpipetype) 수위계(Waterlevelmeter) 우량계 간이 우량계,자기 우량계 -224-

나.계측 사례 Kaufman 등( 67)은 미국 남부 루이지애나 미시시피강의 Atchafalaya제방의 안전성을 평가하기 위하여 현장계측 및 실내시험을 통한 연구를 실시하였으며,대상제방은 미시시 피강의 홍수에 의한 범람을 방지하기 위해 축조된 제방으로,1932년부터 1950년에 걸쳐 이루어진 하상 퇴적에 제외지 측의 수위가 상승하여 홍수에 대한 제방의 안전성이 저하 되었다.계측결과 기존 제방의 기초 지반이 연약한 유기질 점토로 구성되어 있기 때문에 급격한 증축은 간극 수압의 상승을 초래하여 제방의 안전성을 저하시킬 우려가 있으며, 이에 대한 대책 마련이 필요한 것으로 보고하였다. 한편,일본의 하천제방 파괴 실험 보고에서 제방의 파괴시의 거동 특성을 평가하기 위 해 실물 제방과 유사한 크기의 실험용 제방을 축조하여 계측을 실시하였으며,토압계,간 극 수압계,신추계,경사계,우량계,함수비 측정관 등 다양한 계측기를 매설하여 하천제 방 파괴시의 거동 특성을 관측하였음 -225-

5.4.3실시간 모니터링 방법 홍수에 대한 하천 제방의 신뢰성의 향상을 시키기 위해서는 유지관리 단계에서 제방 의 각각의 기능에 대한 모니터링을 실시하여야 한다.특히 보수 보강공법을 실시한 제방 에 대해서는 홍수 시에 필요한 기능이 유지되고 있는지 또는 저하되어 있지는 않은지에 대해 장기간에 걸쳐 확인해야 한다. 모니터링의 목적은 첫 번째,제방의 안전성이 유지되고 있는가를 확인하는 것이다.만약 기능 이 저하되어 있는 경우에는 즉시 보수 보강을 통해서 안전성을 확보해야 되지만 모니터링을 통해 서 제방 파괴의 메카니즘을 상세히 파악해야 한다.두 번째,파악된 자료들을 피드백하여 제방 설 계 시에 참고 자료로 하여야 하고,제방보수 보강 기술의 향상을 위한 자료로 사용하는 것을 목적 으로 한다.모니터링의 내용은 제방 또는 제방을 구성하는 부재의 변화나 열화 상태를 일반적으로 파악하는 것이지만 홍수시 외력(하천수위,유속 등)과 제방이나 하안의 변위나 변형,제체내의 침 윤선의 발달 상황이나 누수,그리고 보수 보강공법의 효과등을 모니터링할 필요가 있다.모니터링 의 방법은 육안으로 하는 방법 외에 제방의 각각의 기능에 따라 적절한 계기를 설치해서 필요사 항을 계측한다.아래 표는 기능에 따른 주요한 계측항목과 일반적인 계측방법 등을 나타낸다. <표 5.16> 모니터링 항목 제방의 기능 계측항목 계측방법 내침투 내침식 내월류 구조물주변 1 외력(수위파형,강우량) 2 누수 등 3 제체 내부 침윤선 4 뒷비탈면 부근 지반의 간극수압 5 침투대책공의 변화상태 1 외력(수위 파형,유속) 2 하도특성의 변화 3 제방의 거동(침식량 등) 4 하안의 거동(침식량 등) 5 하상 저하나 세굴(위치,세굴량 등) 6 침식대책공(호안 등)의 변화상태 1 외력(월류수심,월류시간,월류량 등) 2 하도특성의 변화 3 월류 강화공의 변화 상태 4 그 외(월류수에 의한 전단력 등) 1 외력(수위 파형) 2 누수,토사의 유실 3 구조물 저판 아래 지반의 간극수압 4 구조물의 변화상태 수위계,우량계 육안,유량 관측공과 수위계 간극 수압계 육안,측량 등 수위계,유속계 육안,항공촬영 육안과 홍수직후의 측량 육안과 홍수직후의 측량 측량,음향측심 육안,측량 등 육안,측량 육안,항공촬영 육안,측량 - 수위계 육안 관측공과 수위계,간극 수압계 육안,측량 등 -226-

5.5센서기술 적용 방안 제시 5.5.1적용범위 및 시스템 구성도 가.적용범위 본 연구에서는 제방 및 각종 구조물의 안전 관리체계의 효율성 확보를 위하여 유비쿼 터스 기반 기술의 시범적용을 통한 하천관리 업무 적용성 및 신뢰성을 검증하고,USN, CDMA,계측센서 등의 기술을 하천제방에 시범 적용하여 취득된 정보를 효율적으로 활 용하기 위한 관리기법 및 운영방법 제시를 포함한다. 제방 구조물의 안전에 영향을 미치는 요소로 내침투,내침식,내월류,구조물 주변 변 화로 분류되며,이러한 요소에 대하여 실시간 계측 장비와 센서 네트워크를 구성하여 안 전에 영향을 미치는 인자에 대한 분석체계 구축 및 관제가 가능한 구축 방안을 제시하고 자 한다.제방의 변위에 영향을 미치는 요소를 계측하기 위하여 다양한 센서가 복합적으 로 필요하며 발생되는 변위 특성에 따라 적용 가능한 센서도 정리가 필요하다.표 5.5에 서는 제방 변위 발생을 모니터링하기 위해 필요한 계측 장비를 나타내고 있으며,본 연구 에서는 하천제방의 안전성 확보 기술 개발을 위하여 우량계,자동경사계,간극수압계,지 하수위계 등을 적용하여 실시간 안전성 확보를 위한 방안을 제시하고자 한다. <표 5.17> 제방안전관리용 계측 센서 구분 내용 비고 우량계 강우량 계측을 통한 상관 분석 자동경사계 사면활동의 변형위치(전단변형위치)나 변형량 관측 MEMS TDR(TimeDomainReflectometry)지중변위측정,토석류 및 낙석감시 시스템 활용 간극수압계 지반 내의 간극 수압의 증감에 따른 지반의 안정성 파악 신축계(차동트랜스) 지표면의 이동량과 종단 이동현상 및 LandslideBlock추정 지하수위계(차동트랜스) 지하수위 상승으로 인한 하단부 침식 영향 관측 -무인 3차원 좌표 측정 시스템(광파) 신규 계측 항목 -광섬유를 이용한 변형 관측 -지진계 -GPS를 이용한 변형 관측 -227-

나.시스템 구성도 하천제방 안전 관리체계 구축을 위한 시스템의 구성은 서버(Application Server, DatabaseServer,Backup Server),미들웨어,현장 계측센서 및 점검 Client의 3-tier방식 으로 구성된다.각 구성별 처리 기능은 서버에서는 실시간 안전 모니터링 및 관제,검측 데이터 확보 및 적정 임계치 설정으로 사전 예/경보 등의 역할을 수행하며,미들웨어는 취득 자료의 원활한 전송관리를 이한 통신 역할담당하고,현장 계측센서에서는 하천제방 의 내/외부 요인으로 인한 정확한 변위검출,침하,균열,진동측정,강우량 및 토양수분 계측 등의 기능을 수행한다. <그림 5.4> 현장설치 구성도 <그림 5.5> 현장설치 단면도 -228-

향후 구축되는 시스템은 그림 5.6과 같이 계측 구역별 복합센서가 설치가 되고,계측 된 자료는 다양한 u-it 통신망(BcN,CDMA,WCDMA,Wi-Fi등)을 이용하여 자료의 송 수신 체계를 구성하게 된다.또한 취득된 자료는 관리기관 및 현장담당부서별 웹을 이용 하여 취득된 자료를 기반으로 분석이 가능하도록 웹 시스템을 사용하게 된다.웹 시스템 은 원활한 모니터링이 가능하도록 3D GIS기반 시스템으로 구성되며,하천제방을 3차원 모델링하여 단면내의 센서의 상태나 현황을 분석할 수 있도록 시스템 개발을 추진하여야 한다. <그림 5.6> 시스템 구성도 -229-

5.5.2센서기술 적용 방안 가.MEMS기반 변위측정 센서 도입 방안 1)가속도의 기본원리와 구조 가)기본원리 MEMS(마이크로 전자기계시스템;MicroElectroMechanicalSystems)란 마이크로 시스 템,마이크로 머신,마이크로 메카트로닉스 등의 동의어로서 혼용되고 있으며 번역하면 초소형 시스템이나 초소형 기계를 의미한다.아직까지 정식으로 논의 되어 선정된 단어는 없지만 현재 선도 기술사업으로 진행되고 있는 기술개발 과제명은 초소 형 정밀기계 기 술개발이라 부르고 있다.현미경에 의하지 않고서는 형체를 알 수 없을 정도로 작은 기계 가 공상소설의 영역을 벗어나 이제 현실공학의 새로운 분야로 정착 되었다.한마디로 말 해 개미와 같은 마이크로 로봇을 인공적으로 만들어서 미소한 운동이나 작업을 시키려고 하는 것이다.즉 개미의 눈이나 촉각에 해당하는 각종 센서,뇌나 신경에 해당하는 논리 회로,팔과 다리에 대응하는 마이크로 메카니즘,그것을 움직이게 하는 마이크로 액추에 이터를 하나로 하는 시스템을 일컫는다.크기는 수mm에서 수nm까지에 이르며 수cm크 기라 해도 마이크로 머신이라고 불리는 경우도 있다.마이크로 머신의 아이디어가 제창된 초기에는 혈관 내를 돌아다니면서 환부를 치료할 수 있는 기계에 대한 구상도 있었다.허 나 지금 기존의 기계를 단순히 축소해야 마이크로 머신이 되리라는 생각은 이제 과거의 것이 되었다.MEMS란 마이크로머신이 느끼고 생각하며,운동 하는 시스템을 일컫는다. 본 연구에서는 이러한 MEMS기반의 가속도센서를 이용하여 변위계측에 적용하기 위 한 방안을 제시하고자 하며 가속도센서의 기본원리는 다음과 같다.관성체와 전극 사이에 발생하는 주파수의 진폭에 의한 출력 레벨을 이용하여 검출하고,진동질량 m이 가속도 a 에 의해 움직이게 되면,관성력에 의해 진동 mass의 상대적 변위 x가 생기게 되고,그것 이 전기적 신호로 감지된다.그 동작 방정식은 아래와 같이 주어진다. 5.1 여기서,k는 스프링 상수,Ջ는 매질의 viscosity에 의해 주어지는 damping 상수이다. 정상상태에서 변위 x와 가속도 a와의 관계는 -230-

5.2 이 된다.이는 센서의 감도,즉 x/a가 m/k에 비례한다는 것을 의미한다.반면에,같은 비율 m/k는 무감쇠시스템의 공진주파수 fr와는 다음과 같은 관계가 있다. 5.3 측정하려는 물체에 센서가 설치되면,공진주파수는 센서 패키징의 mass에 의해 결정 된다.그리고 접착층의 스프링 상수는 측정에 있어서 오차를 야기할 수도 있다.저부하 효과와 넓은 주파수 범위가 요구될 때는 센서의 소형화와 경량화가 필수적 요소이다. <그림 5.7> 가속도원리 이용 직선운동량 검출 나)구조 가속도는 진폭과 방향을 가지는 벡터이므로 정확한 측정을 위해서는 횡축 감도 즉,수 직성분의 간섭이 최소화되어야 한다.어떤 목적으로는 1차원 뿐만 아니라 2,3차원적인 센서가 필요하다.그림 5.8(b)와 (c)는 x,y와 z방향에 대한 3개의 센서가 결합된 형태이 며,각각 압저항형(그림 55.(b)과 용량형(그림 5.8(c)으로 구성되어 있다.특히,그림 5.8(c) 의 측면방향 센서는 LIGA공정과 quartz의 이방성 에칭으로 제조되며,이 LIGA공정은 synchrotron사진식각술과 전기도금법을 이용해 얻어지는 높은 aspectratio의 금속구조를 가능하게 해준다. -231-

<그림 5.8> 3축 가속도 벡터센서.(a)tortionalstructures,(b) combinedpiezoresistivesensor,(c)combinedcapacitivesensor 다)커패시턴스 검출 회로 센서의 작은 용량변화를 검출하기 위해 CMOS회로가 사용되며,오차를 유발할 수 있 는 정전 힘의 효과를 최소화하기 위해 용량변화 검출을 위해 사용되는 전압값은 작아야 한다.센서의 출력 신호는 주파수,펄스간격 또는 주기,전압,디지털 신호의 4가지 형태 로 나타낼 수 있다.주파수 출력은 잡음 면역성이 우수하므로 신호 전달에 적합하며,그 림 5.9는 하나의 용량형 가속도센서에 대한 전형적인 주파수 출력 용량 검출회로를 보여 주고 있다.이는 바로 Schmittrigger발진기이며,칩상의 회로에선 LC 발진기보다 이와 같은 이완 발진기가 더 적합하다. -232-

<그림 5.9>Frequencyoutputcapacitancedetectioncircuit 센서 커패시턴스 C x는 정전류 I o에 의해 주기적으로 충전 또는 방전된다.표유 커패시 턴스(straycapacitance)를 무시한다면,출력 주파수 f out 은 5.4 로 된다.이때 Vh은Schmittrigger회로의 히스테리시스 전압을 나타내며,fout은 센서 커패시턴스 Cx에 반비례한다.전류 Io가 증가함에 따라 큰 출력 주파수가 얻어지며,이는 주파수 범위를 늘려주고 누설 전류에 의한 불안정성을 줄여 준다.설계된 회로의 출력 주 파수는 전원 전압과 온도에 독립적이다.Mass변위 x는 가속도에 비례한다.즉,식 (2)에 표현되듯이 x = (m/k)a이며,do를 가속도가 없을 때의 커패시터의 초기 간극이라 하면 센서 커패시턴스는 do-x에 반비례하게 된다.결과적으로 출력 주파수 fout과 가속도 a와 의 관계는 다음과 같이 얻어진다. 5.5-233-

2)각속도의 기본원리와 구조 각속도의 기본원리는 관성계에 작용하는 각속도를 감지하는 것이다.코리올리의 힘에 의해 진동 토크가 생기게 되고,그것이 전기적 신호로 감지된다.그 관계식은 아래와 같 이 주어진다. F=mr(ω+Ω) 2 =mrω 2 +2mrΩ+mγΩ 2 5.6 이상과 같이 코리올리의 힘을 이용함으로써 Ω를 검출할 수 있다.상기와 같이 6자유 도 검출 센서를 이용한 검출항목은 다음과 같다. 1.물체의 변위에 따른 검출 항목 (가속도,각속도,진동) 2.관계식에 의한 검출항목 (가속도 변위,회전각속도 변위,X,Y,Z축별 진동계수,침하,균열) <그림 5.10>각속도원리 이용 회전운동량 검출 -234-

3)변위 측정 방법 기존 변위 측정방법은 크게 지표변위와 지중변위로 구분하여 측정되며,측정항목은 표 층부 균열,기울기,이동과 지중 수평변위,기울기로 나누어진다.이러한 측정항목에 적합 한 센서를 각 항목별 도입함으로써 비용과 분석에 소요되는 노력이 많이 소요하게 되었 다.그러나 본 연구에서는 복합적인 변위 발생에 대한 원인 규명 및 사전 모니터링이 가 능한 센서 적용 방안을 제시하고자 한다.위에서 언급한 변위측정 항목에 대해 6자유도 센서(MEMS)를 적용하여 X,Y,Z축에 대한 가속도와 각속도를 동시에 측정함으로써 제방 구조물의 변위 발생에 대한 다각적인 모니터링이 가능하다.6자유도 센서는 1개의 센서를 이용하여 변위 발생 5개 항목에 대하여 동시 측정이 가능함으로써 도입비용 절감 및 유 지관리에 편리성 등 다양한 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. <그림 5.11> 변위측정 센서 분류 -235-

4)변위 측정 센서 구성 6자유도 센서는 6개 이상의 진동 소자를 사용하여 x,y,z3축의 직선,회전 운동량을 측정할 수 있도록 H/W,S/W가 구성되어 있으며,그림 5.9은 6자유도 센서의 구성내용 과 검출 항목을 나타내고 있다. <그림 5.12> 6자유도 센서 구성 -236-

5)적용기술 비교 분석 기존 변위측정에 사용되는 기술과 비교 분석을 통하여 향후 현장 적용시 적합한 기술 을 선정하기 위하여 관련 기술을 비교 분석하였다(표 5.18).분석결과 6자유도 센서 방식 은 영상 스캐닝 및 광케이블 방식에 비하여 시공,유지관리,비용적인 측면에 있어 매우 우수한 것으로 나타났으며 향후 현장 설치시 적용 기술로 적극 고려할 것이다. <표 5.18> 적용기술 비교 분석 결과 분 류 영상 스캐닝 광케이블 Sensor6자유도 센서[MEMS]방식 차별화 핵심요소 측정 가능 항목 -화재,붕괴 -내공 변위계,온 -변위,침하,균열,진동 -하나의센서로6자유도검출 도계 -단일보드 멀티 센서 지원 -이종 센서 다수 탑재 지원 기술적 특성 시공 유지보수 편리성 -최신 MEMS기술 진 동자 구성 -소형 센서로 다변위 -영상 분석을 통한-광섬유센서를 통한 -자가전력,통신 기술로 측정 데이터 검출 기 변화 감식 파장 분석 원격지 실시간 무선 능 구현 모니터링 -설치 용이 배선이 필요 -주기적인 촬영 필요 -시공 시 광케이블 -구축 비용 대폭 절감 없음 -임계치 S/W 설정 일렬 고정이 어 -유지보수 비용 절감 -구조물의 훼손 최소화 불가 려움 -사후 복구 비용 절감 -Meshnetwork형성 비용 -데이터 로거 장비 -측정 장비 1개당 : 1개당 :약 1.5억 -직선 1Km 0.7억원 약2.5억 -1Km당 광케이블 1가닥 :3억 -핵심 센서기술 국산화 -수입 대체 비용 절감 -데이터로거 불필요 -비 실시간 / 사-고가의 데이터로고 -각 노드에 데이터로거 기타 장/ -미세변위 측정 전분석 불가 별도 구매 기능 탑재 단점 및 -임계치 설정이 용이 -주기적인 스캐닝 -접지 단선서 전체 -실측 데이터 사전/후 감 특징 -일부 유실에도 노드간 비용 발생 데이터 유실 식 및 비교 분석 가능 점프가능 -237-

6)다중 센서 복합처리 보드 설계 센서별 개별 보드로 구성할 경우 부피가 커지고 유지관리하는데 있어 많은 노력과 비 용을 소요하게 됨으로써 불편함을 초래하게 되며,하천제방 안전관를 위해서는 다양한 센 서들이 관리 지역에 매설되게 된다.이러한 복합적인 센서를 하나의 보드에서 처리가 가 능한 융복합 센서 보드 설계가 필요하며,복합보드는 원활한 통신 제어와 함께 센싱 된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 게이트웨이를 통해 서버로 전송할 수 있도록 구성된다. <그림 5.13> 다중센서 복합처리보드와 제어기 -238-

나.간극수압 및 지하수위,강우량 측정용 계측장비 적용 방안 1)간극수압계의 기본원리와 구조 가)기본원리 VW 간극수압계와 압력계는 진동현식 센서를 이용하여 다이어프램에 전달되는 수압을 진동현과 마그네틱 코일의 상호작용으로 인한 주파수 신호로 변환한 것이다.간극수압계 는 다이어프램에 전달되는 수압이나 공압으로 인해 진동현의 인장력이 변하는 원리를 이 용하였으며,발생된 주파수 신호가 출력장치로 전송되면 출력장치에서는 필요한 공학 단 위로 표시하므로 제공하는 전환 계수를 적용하여 쉽고 정확하게 압력 단위로 계산할 수 있다.간극수압계는 온도 변화로 인한 선팽창 계수를 최소화 하기 위하여 특수 금속 소재 를 사용하였으며,수감부인 다이어프램은 고정밀도로 가공하였다. 진동현식 간극수압계는 공인된 디지털 인디케이터와 자동수압 교정 장치를 이용,개별 로 교정하여 그 결과를 교정 검사 성적서에 기록한다.또한 온도 변화로 인한 영점 변화 를 보정하기 위한 고정확도의 저항 온도 센서 및 피뢰 장치를 내장하고,고밀도 에폭시 수지와 스테인레스 특수강재를 사용하여 방수,방청 처리하였으므로 반영구적인 계측이 가능하다. 나)구조 <그림 5.14>간극수압계 단면도 -239-

다)종류별 제품비교 -모델 1510/ 표준형 (Borehole용) 이 모델은 제방이나 성토부에 직접 매설할 수 있도록 설계 되었다.또한,관측정이나 천공 내부 등 일반적으로 거의 모든 현장에 설치할 수 있다. -모델 1520/ 압입형 (Pushin) 이 모델은 침적토나 미세한 진흙에서만 사용해야 합니다.간극수압계의 상단에는 EW 드릴용 좌나사가 있어 어덥터와 파이프를 이용하거나 EW 드릴을 이용하여 삽입할 수 있다.이 모델은 계측 완료 후 회수하여 재 사용할 수 있다. -모델 1530/ 압력센서형 이 모델은 공압용이나 유압용 파이프라인의 유체 압력을 정확하게 계측할 수 있다. 3/8"파이프 나사로 가공되어 있어 상대 암나사 부에 바로 체결하거나 Union을 이용하여 수나사 부에 체결할 수 있다.또 수력발전소에서 Upstream 압력을 측정할 때 유용하다. -모델 1540/ 중부하 (Heavyduty)용 이 모델은 Dam site등 반영구적 계측이 요구되는 현장에서 사용할 수 있도록 특별하 게 내구성이 있는 구조로 설계된 제품으로 케이블은 φ8 PE 이중시스로 제작되어 있어 심도가 깊은 현장에서 파손없이 반영구적 계측이 가능하다. <표 5.19>제품별 이미지 및 단면도 제품별 이미지 및 단면도 -240-

2)지하수위계의 기본원리와 구조 가)기본원리 지하수위계는 Reelframe과 50m 측정범위의 테이프와 프로브로 구성되어 있으며, 일 정 mm의 분해능을 가지는 가는 로우프와 프로브로 구성된다.프로브를 관측정 아래로 내려 물과 접촉되면 부저음과 표시등이 작동되도록 설계되어 있다.중요 요소인 테이프는 유리섬유강화 테이프 자켓으로 제작되어 있어 화학적인 부식이나 오염이 없으며 프로브 와 테이프 연결 부위 또한 기구적으로 처리하여 단선,단락의 위험이 없어 반영구적 정밀 계측이 가능하다.또 전문가용으로 사용하기 위하여,Reel은 ABS 셩형 사출품으로 제작 되었으며,Frame은 스테인레스 강재를 성형하여 고정밀급으로 만들어 진다.PVC Stand pipe를 이용할 경우 Filtertip을 설치하여 운용한다. 나)구조 <그림 5.15> 지하수위계 단면도 -241-

다.설치방안 제시 1차년도에는 실시간 하천제방안전관리 지침 개발 및 기술적용을 위한 u-it 센서 시범 적용을 통한 개선방향을 제시하고,2차년도에는 1차년도 연구성과를 바탕으로 하천제방 안전성 평가 지침 및 실시간 모니터링 기술을 개발하고자 한다.하천제방 안전진단 센서 기술 및 기법 개발을 통한 과학적이고,선진화된 안전진단이 수행되어질 수 있도록 하여 불안정 제방에 대한 사전 감지가 가능하도록 하여 제방 붕괴의 위험을 감소시킬 수 있도 록 한다.또한 하천제방의 안전성 확보를 위한 기술 개발을 실용화하기 위한 것이므로 연 구결과는 하천관리를 수행하는 지방국토관리청,지자체와 댐하류하천 정비를 수행하는 공사 댐 유역관리처의 하천정비에 반영될 수 있도록 실무적용 지침을 개발하고자 한다. <그림 5.16>제방 설치 배치 단면도 <그림 5.17>배수통문 설치 배치 단면도 -242-

제 6장 u-gis 기반의 관제시스템 시범 구축 본 연구에서는 u-it 기술을 이용하여 수자원 및 수자원시설 관리를 위한 센서기술을 개발하고,개발된 센서기술을 현장에 적용하여 실시간 취득된 센서 정보를 해석하고 분석 하고 모니터링함으로써 관리업무의 과학적인 기반을 구축하고자 한다.이를 위해 각 구축 대상별 도입된 센서로부터 취득된 정보를 효율적으로 관리하고 운영할 수 있는 관제시스 템이 필요하며,이를 위해 당해 연도 연구에서는 USN,RFID,CDMA,3D GIS등 유비쿼 터스 기반 기술을 융합하고 관리할 수 있는 관제시스템을 설계하고 시범 구축함으로써 향후 확대하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 6.1배경 및 필요성 국내외적으로 유비쿼터스 기술을 적용한 융합형 IT 서비스가 미래 생활환경에 각종 편의 제공은 물론 유망한 산업 분야로서 제시되고 있는 상황이며,현재 국외의 경우 유무 선 인터넷과 같은 정보통신 인프라 중심의 도시정보화를 추진하고 있는 반면,국내에서는 도시와 유비쿼터스 기술 융합에 따른 차세대 도시로서의 u-city추진이 확산되고 있다. u-city는 첨단 정보통신 인프라와 유비쿼터스 정보서비스를 도시공간에 융합하여 도시 생활의 편의 증대와 삶의 질 향상,체계적 도시 관리에 의한 안전보장과 시민복지 향상, 신산업 창출 등 도시의 제반기능을 혁신시킬 수 있는 차세대 정보화 도시로 정의된다.이 에 인천경제자유구역청은 2005년 7월 인천경제자유구역 u-city정보화 전략 수립'용역을 통하여 정보통신 인프라,융합기술,서비스 등 u-city구현의 기반요소에 초점을 둔 전략 을 계획하였다.그 계획에 의하면 효율적인 u-city구현을 위해 정보통신 인프라,융합기 술,서비스뿐만 아니라 도시의 정보공유 교환 및 활용을 위한 필수 u-city 인프라로서 도시통합운영센터의 구축을 계획하여 추진하고 있다. 본 연구의 목적은 현재 시범 개발 운영 중에 있는 댐 저수지 유입량 산정을 위한 수 위관측,홍수기 댐 방류수 추적,RFID를 이용한 수자원시설 유지관리,USN을 이용한 수 도시설 안전성 확보,하천제방 안전관리 등을 체계적으로 모니터링하고 관제할 수 있는 시스템 개발이 필요하다.이를 위해 효율적인 수자원 및 수자원시설 관리체계 구축을 위 하여 수자원 및 수자원시설 통합관제시스템에 대한 상세 설계를 통하여 기본방향을 제시 하고 시범시스템을 구축함으로써 향후 개선해야할 부분에 대해 정리하고자 한다. -243-

6.2기술동향 및 적용기술 분석 6.2.1u-GIS 기반 관제시스템 동향 가.국외 현황 해외의 도시들은 각 지역의 특성화된 산업모델을 구성하고 이를 지원하기 위한 첨단 정보인프라를 계획하여 추진하고 있다. <표 6.1>해외 u-city추진 현황 구 분 개 요 추진 목표 홍콩 Cyberport 홍콩의 사이버포트는 아시아의 IT 허브 구축을 목표로 2000년부터 홍콩섬 남서쪽 해안지역에 정부 주도로 건설되고 있음 항구도시인 홍콩의 특성을 살려,홍콩을 동북아 지역경제 활동의 교두보로서 다국적 기업들이 활동할 수 있는 이상적인 환경 조성 금융,무역,광고,위락,통신 등의 서비스들을 지원할 수 있는 정보기술과 정보서비스, 멀티미디어 관련 기업과 전문 인재 및 설비를 집중 유치해 디지털 클러스터 조성 말레이시아 MSC 싱가포르 One-North 1996년 중반 정부주도로 착수된 첨단 정보도시 육성 전략으로 미국의 실리콘밸리와 유사한 도시 건설을 목표로 추진 새로운 고부가가치의 첨단산업과 이에 대응하는 다국적 체류자의 라이프스타일(Life-Work) 에 대응하는 도시개발 정보산업의 실질적인 전진기지로 기술과 서비스를 수출,멀티미디어 산업 집중 육성 MSC(MultimediaSuperCoridor)를 통해 20년 내 아시아의 실리콘밸리 조성과 선진국 도약 추진 최첨단 광역정보통신 지구대 건설로 동남아시아의 중심 국가로 발돋움 LifeXchange(biopolis;최첨단 의학도시):암과 면역,세포공학 등 세계적 의학회사 연구원 유치 VistaXchange(미술관,관광지,문화도시): 비즈니스 호텔,엔터테인먼트센터, 회의전시시설,주거시설 조성 CentralXchange(fusionpolis;미디어 허브 역할,중심지):IT와 미디어 관련 기업연구소, 주거시설,문화상업시설로 구성,신기술의 TestBed로 활용 -244-

구 분 개 요 추진 목표 2010년까지 IT 디자인 문화 도시의 완성을 목표로 핀란드 2000년부터 헬싱키 최초의 헬싱키 공장지대인 Arabianranta 아라비안란타의 재개발이 진행되고 있음 덴마크 코펜하겐 Crossroads 스페인 바르셀로나 DigitalCity 미국 샌프란시스 코 Mission Bay HP Cool Town 덴마크 코펜하겐 오레스타드(OrestadNord) 지역에 위치한 크로스로드는 공공과 민간의 합자로 설립된 CrosroadsCopenhagen이 개발 운영하고 있으며 2007년 완공을 목표로 하고 있음 격자구조의 도로로 형성된 바르셀로나시의 중심지역으로 과거와 현재가 공존하는 가운데 정보화를 통한 다양한 서비스 제공 MisionBay는 미국의 서부 관문 도시인 샌프란시스코 시내중심부 가까이에 위치하고 있으며,개발 프로젝트전반에걸쳐 유비쿼터스 도시 개념이 도입되었음 HP에서 구현한 연구 프로젝트로 다양한 기기를 웹과 디바이스로 연계하는 프로젝트 임 헬싱키 내 Arabianranta라는 소규모 도시를 재개발하는 사업 2010년에 12,000명의 거주자,9,000개의 일자리,6,000명의 학생들이 있는 도시로 개발 개인과 기업 간의 네트워크를 통한 국제적 연구기관 도시 구성 문화,미디어와 통신 기술에 대한 국제적 발전 중심지로 만드는 공 사기업의 사업 LivingLab이란 연구실 개념화,일반인들이 원하는 주거환경을 수용하고 도시방향 제시 이상적인 통신 인프라를 구축하고 그것을 기반으로 쉽고 활발한 의사소통이 가능한 도시 구현 기관이나 기업의 용이한 정보 공유 및 교환을 위한 정보관리 시스템 운영 인간을 중시한 네트워크와 교육과 재미를 동시에 추구 특정 대학의 문화적 특성을 유지하면서 풍부한 지식공유 모든 기기가 웹으로 연동되는 일종의 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 구축:개방형 표준에 근거한 월드와이드웹(WWW),휴대용 무선단말기,정보가전기기 등을 이용하여 생활의 모든 환경을 인터넷과 상호 융합 모든 현실세계의 사람(people),물건(object), 장소(place)가 웹 페이지(URL)를 보유하게 되어,인터넷상의 가상공간과 현실세계를 하나로 묶음으로써 현실에 도움을 줄 웹 서비스를 실현 -245-

해외의 도시들 중 u-city 도시통합운영센터와 유사한 내용의 추진현황을 보면 다음과 같다. 1)유럽연합의 INTELCITY INTELCITY(InteligentSustainable City)는 유럽연합(EU:European Union)의 정보화 사회 프로젝트 중의 하나이며, 유럽연합은 정보사회 연구조직인 SUD(Sub Urban Development)과 ICT(Information and Communication Technologies)를 통합하여 2003년 EU 지역의 INTELCITY 로드맵 결과 제시하였다.Salford 대학에서 발표한 INTELCITY 최종보고서에 따르면 성공적인 INTELCITY 구현의 핵심은 통합(Integrated)이라고 제시하 고 있으며 유럽연합에 보유하고 있는 기존의 시스템 및 정보들을 활용할 수 있는 통합적 체계가 성공적인 INTELCITY 추진의 핵심이며,이를 위해서 개방형 통합플랫폼(IOSCP : Integrated OpenSystem CityPlatform)의 개발을 제안하고 있다. INTELCITY 통합플랫폼인 IOSCP는 6개 도시에 개발된 시스템을 통합할 수 있는 플랫 폼으로 개방형 컴퓨팅을 지향하고 있다. <그림 6.1> INTELCITY 통합플랫폼(IOSCP) INTELCITY 통합 플랫폼은 도시 내의 다양한 응용시스템을 연계 통합하고,이를 서 비스화하여 사용자에게 제공하는 역할을 하며 사용자(시민)가 도시정보 서비스를 이용할 때,해당 도시정보 서비스와 연계되어 있는 응용시스템에서 정보를 처리하고 통합플랫폼 을 통하여 서비스를 피드백하게 된다. -246-

2)미국의 CityofGreensboro 미국의 그린스보로시는 교통,상 하수,공원 및 녹지,건물 등의 자산을 GIS,데이터 스트림7i,콜센터,ERP(Enterpriseresourceplanning)와 연계 통합하는 통합자산관리 시 스템을 구축하였다.구축된 시스템은 공간정보기반의 도시정보에 텍스트기반의 도시정보 를 연계,통합함으로써 효율적인 의사결정을 지원한다. <그림 6.2>미국 그린스브로시의 도시정보 통합 연계시스템 -247-

나.국내 현황 현재 중앙정부와 지방자체단체들이 국토의 균형 발전 및 특화도시 구현을 위한 방안 으로써 u-city 도입 계획을 추진 중에 있으며 지방자치단체,토지공사,주택공사의 주관 으로 신도시와 기성도시를 중심으로 진행되고 있다.신도시 개발의 경우 토지개발단계에 서부터 u-city를 고려하여 개발하고 있고,기성도시의 경우에도 기존의 도시 인프라에 최 신 IT 기술과 IT 인프라를 접목하여 특화된 도시를 구현하기 위한 계획과 사업을 추진 중에 있다.이러한 각각의 도시들을 수요사업 차원에서 분류하면 직접 수요도시와 잠정 수요도시로 구분할 수 있는데,직접 수요도시란 토지개발이 수반되며 토지개발/재개발단 계에서부터 IT를 접목하여 개발하는 도시들로서 신도시,혁신도시,행정복합도시,기업도 시,뉴타운,경제자유구역 등이 있다.잠정 수요도시란 기성도시를 중심으로 하여 토지개 발이 일부분 수반되지만 응용서비스 중심으로 구축되는 도시들로서 전국 12개 지역의 혁 신클러스터,70개 지역의 신활력지구,16개 지역의 지역특화 발전지구 등이 있다. <표 6.2>개발형태별 u-city대상 분류 분 류 개발형태 지역명 신도시 경기시화지구,경기수원이의,경기성남판교,경기수원광교, 경기파주운정,경기화성동탄,경기양주옥정,경기김포, 경기남양주별내,경기고양삼송,충남아산,대전서남부 직접 혁신도시 수도권 충남 대전을 제외한 전국 10개 시 도 행정도시 충남 연기군,공주시 수요도시 기업도시 강원원주,전남무안,전남해남/영암,전북무주,충북충주, 충남태안 뉴타운 서울 22개 지역 경제자유구역 경남진해,인천송도 청라영종,전남광양 강원원주(첨단의료건강),경남산청(약초연구개발), 경남창녕(외국어교육),경북영양(반딧불이체험), 대구중구(한방),부산해운대(레저영상컨벤션), 지역특화발전 인천서구(외국어교육),전남순천(국제화교육), 잠정 수요도시 특구 전남여수(오션리조트),전북고창(경관농업), 전북고창(복분자제조),전북순창(장류제조), 전북익산(한양방의료연구),제주마라도(청정), 충남금산(인삼헬스케어),충북제천(약초웰빙특구) 신활력지구 전국 70개 시군구 혁신클러스터 대전대덕연구단지,창원,구미,울산,반월시화,광주,원주, 군산/군장,파주 LCD,수원삼성전자,충북오송생명과학단지 -248-

국내 지자체별 u-city추진현황을 살펴보면 다음과 같다. <표 6.3> 지역별 u-city추진 현황 지 역 추진주체 내 용 u-부산 u-광주 u-오송 u-경북 u-제주 u-충남 부산광역시 광주광역시 충청북도 경상북도 제주도 충청남도 u-port추진(rfid를 이용한 항만물류관리) 해양조선 IT특화센터 구축계획,u-부산포럼 운영 도시전체를 내륙벨트,해양벨트,낙동강벨트로 나눠 u-city, 문화도시,도시 재창조,동부산 개발,아시안 게이트웨이, 낙동강 개발,국제자유도시건설 등 7대 프로젝트를 추진 광대역통합망 시범사업 추진(영상전화 등 유무선 통합서비스) 홈네트워크 2단계 시범사업 추진(행정 물류 관광 부문에 대한 서비스개발 목적) 유비쿼터스 IT 콤플렉스 조성 3차원 지능형지리정보시스템 구축(GIS,도시안내,도로 및 도로시설물관등) 지능형교통시스템구축(최적화된 교통관리,전자지불, 대중교통활성화) 모바일기반의 전자정부 구현(행정정보알림서비스, 개인맞춤형서비스 등) 광대역통합망 구축(광케이블망 포설,고품질 실시간 VOD서비스 등) 연구 인프라 구축(그리드 컴퓨팅) 핵심사업으로 u-관광(u-하회마을), u-의료복지(u-헬스케어서비스), u-재해 재난방지 (방사능 방재 경보 시스템),u-City시범도시조성(u-관광경주)선정 u-헬스케어 분야에서 RFID/USN기반의 실시간 양방향 치매관리시스템 구축 추진 RFID를 이용한 친환경 농산물 이력관리시스템 시범 구축 지역정보화 사업을 견고하게 진행하기 위해 컨텐츠,DB,정보관리체계에 대한 정비작업을 선행하면서 추진 1단계( 06~ 07):인프라구축,부문별 정보시스템 구축,정보자원 연동,단위시스템 통합 2단계( 08~ 10):기반 고도화,정보기반 사회 구축 아산시를 u-city시범모델로 구축 u-전략산업을 집중 육성,타지역으로 u-city모델 확산 u-city클러스터 계획 추진 -249-

국내 u-city의 도시통합운영센터 추진 현황과 기존 도시에 지자체가 추진하고 있는 도 시정보시스템 도입 현황을 보면 다음과 같다.u-City도시통합운영센터 추진 현황으로 현 재 추진되고 있는 u-city 사업 또는 추진 계획상에서 제시된 u-city서비스 제공을 위해 선 도시통합운영센터의 구축이 중요한 이슈로 인식되고 있다.u-City 핵심추진주체인 지 방자치단체의 경우 그동안 도시정보화를 위한 다양한 사업을 추진하였으며,사업 결과로 생산된 도시정보를 효율적으로 통합 연계하여 서비스로 제공하기 위하여 도시통합운영 센터 사업을 모델로서 제시하고 있다. <표 6.4> u-city도시통합운영센터 추진 현황 지 역 명 칭 내 용 화성 동 탄지구 파주시 운정지구 수원시 광교지구 성남시 판교지구 용인시 흥덕지구 서울시 뉴타운 도시통합 정보센터 도시통합 네트워크센 터 도시통합 관제센터 도시정보 관제센터 공공정보 상황실 통합운영센 터 주민에게 교통 생활안전 환경 지역정도 등의 서비스 제공 안전한 도시구축 :지자체 경찰서 소방서 등과 연계한 재난 및 사고예방 개별적으로 운영하던 IT기반 도시서비스의 통합 및 맞춤형 서비스 제공 u-infra기반의 공공서비스(교통,방범/방재,보건/복지,환경, 카드,UIS)와 민간서비스(주거,교육,업무)로 구성 통신 기반시설 구축 시설물 관리,방범 방재 서비스 통합적인 도시기반시설 관리 센터를 통한 도시의 기능을 보존하고 관리하는 기능제공 거주주민을 대상으로 정보 및 서비스 제공 통합플랫폼 기반의 정보서비스 운영 및 유관기관 연계 도시기반시설의 상태,시민의 안전 및 생활정보 등을 종합적으로 관리,제어하기 위한 시스템 및 공간 공공지역 방범,교통정보,상수도정보화,원격검침,하수관거 모니터링,가로등관리,흥덕포털,디지털 연못 등 8대 공공정보 서비스 제공 행정서비스 혁신 경찰서 소방서 동사무소 보건소 등 기존 행정기관 기능소화 각종 제공서비스 운영과 시설물 관리,도시긴급상황에 대한 모니터링 -250-

지자체 도시정보시스템 추진 현황은 자체의 행정은 중앙정부와는 달리 다양한 분야를 포함하는 종합행정이라 할 수 있으며 중앙정부,국민,민간부문과 직접적으로 대면하여 행정업무를 수행하는 작은 정부라 할 수 있다.각 지자체에서는 도시 행정업무의 효율성 과 대시민 서비스 향상을 위해 도시정보시스템(UIS)을 추진하고 있으며,작은 정부라 할 수 있는 지자체 종합행정을 지원하기 위해 도시기반정보화(도시정보시스템)외에 생활정 보화,행정정보화,산업정보화를 위한 정보화가 추진되고 있다.국내 지자체별 행정 관련 업무 시스템을 도시정보시스템과 연계하여 효율적으로 관리 및 운영하기 위한 사업을 추 진하고 있다. <표 6.5> 지자체별 도시정보시스템 구축 현황 지자체 서울특별시 부산광역시 광주광역시 울산광역시 충청북도 청주시 군산시 창원시 과천시 제주도 시스템 도로관리시스템 활용 교통관리시스템 활용 교통시설물 및 자료관리 시스템 활용 새주소부여사업 전산시스템 활용 지반정보관리시스템 활용 119종합방재 전산정보시스템 활용 도시정보관리시스템 활용 지리정보를 이용한 경영분석사업 추진 상수도관망관리 시스템 활용 도로관리 시스템 활용 하수도망 관리 도시종합정보관리 전산화 추진 상세지리정보시스템 활용 도시정보시스템 활용 AM(AutoMapping)시스템 활용 도시계획 운영시스템 활용 토지이용계획확인원 전산발급시스템 활용 상/하수관리시스템 활용 도로명 및 건물번호 부여사업 추진 도시종합정보시스템 활용 도시정보시스템 활용 지리정보시스템 활용 지리정보시스템 활용 -251-

6.2.2Web 2.0및 Mashup 기술 Web 2.0이란?2004년 10월 미국 오라일리의 부사장 데일 도허티가 처음 언급한 후, 팀 오라일리와 존 바텔이 웹의 변화를 이야기하면서 널리 알려졌다.팀 오라일리에 따르 면 웹2.0은 플랫폼으로서의 네트워크이며,모든 연결된 디바이스를 포괄하는 것이며,플랫 폼에 내재되어 있는 장점을 잘 이용하는 것을 웹2.0애플리케이션이라고 한다.또한 소프 트웨어를 지속적으로 개정하여 제공하는 것,다양한 소스로부터 받은 데이터를 소비하고 재구성하는 것과 동시에 자신의 데이터와 서비스도 타인이 재구성할 수 있도록 제공하는 것,참여 구조를 통해 네트워크 효과를 만들어 내는 것,풍부한 사용자 경험을 제공하기 위해서 기존 웹에 대해 연상되는 모든 것을 뛰어넘는 것 등이다.웹2.0의 개념은 기존의 웹과 차별화된 새로운 개념으로 정의되지만 이에 대한 활용은 각 분야별로 다양하게 이 루어지고 있다.기존의 웹이 사용자들이 데이터와 서비스를 수동적으로 받는 일방적인 정 보제공의 개념이라면 웹2.0은 참여와 개방을 바탕으로 사용자들이 자유롭게 정보와 네트 워크를 활용하는 개념이다.Mashup은 서로 다른 내용(사이트에서 제공되는 컨텐츠는 물 론 서비스까지도)들을 섞고(Mix)조합(Match)하여 좀더 가치 있는 서비스나 컨텐츠를 만 들어 내는(Make)모든 작업을 통칭한다. 현재 공간정보를 이용한 시스템 기술동향은 Web 2.0과 Mashup 기술을 접목하여 새 로운 서비스 영역을 창출해 나가고 있으며,기존 2D,3D에서 TimeScale을 추가하여 4D 기반 시스템으로 전환되고 있는 추세이다. <그림 6.3> 공간정보를 이용한 시스템 기술동향 -252-

<그림 6.4> 공간정보기술 개발 추세 개방형 API란 개발된 API를 외부에 공개한 것으로 일반적으로 웹 서비스(Web Service)형태로 공개한 것으로,일반적으로 개방 API는 SOAP과 같은 복잡한 프로토콜 대신 XML-RPC,REST 등의 경량 프로토콜을 사용하여 API를 공개하여 이를 통해 다양 한 웹 컨텐츠들을 Mash-up하는 기술로 사용자 목적에 따라 공간 및 다양한 인프라정보 를 융복합하여 활용이 가능하다. <그림 6.5> 개방 API를 이용한 Mashup기술 -253-

6.2.33D GIS 적용 기술 분석 본 연구에서는 u-gis 기반 수자원통합 관제시스템 개발을 위하여 S/W를 선정하였으 며,유비쿼터스 기반 기술과 원활한 접목 및 개발의 용이성 및 사용의 편리성을 주요 고 려사항으로 하였다.비교 대상은 국내에서 개발된 3D GISS/W를 대상으로 하였으며 비 교 내용은 다음과 같다. 가.비교 분석 목적 현재 공사에서 운영하고 있는 댐 내/외부 주요 시설물 및 관련 시스템의 운영 데이터 수집을 통해 관련 수자원 및 시설물 모니터링을 3차원의 관제 환경 하에서 구현,관제의 현실화를 추구하고자 한다.현재 국내에서 시판되고 있는 3차원 GIS응용 컴포넌트 제품 인,유비쿼터스구현을 위한 3차원 GIS 컴포넌트(U-3Ds),전국단위 대용량 3차원 GIS(XD WORLD)그리고 인터넷용 SeamlessRaster/Vector3D 서비스 S/W(iWorld)를 상호 비교 하여 3차원 댐 유역 시설물 관제 시스템에 응용 적합한 컴포넌트를 선택하고자 한다. 나.시스템 주요 동작에 따른 컴포넌트 지원 요구 기능 관제시스템 기능 구현을 위하여 시스템에서 제공이 가능한 기본적인 기능 목록을 정 의하였으며 내용은 다음과 같다. 관제 지역 전반에 걸친 3차원 입체 배경 댐 및 주요 시설물(건물 등)3차원 입체 표현 상하수도 관로,우량 및 수량 측정소/센서,RFID 센서 및 POI의 3차원 표현 및 위치 표현 각 센서의 데이터 출력 값 표현 기본 화면 관리 및 레이어 관리(확대,이동,저장 등) 시설물 투과 기능을 통해 시설물 및 지중 설비 확인 기능 -254-

다.3D GISS/W 특징 비교 분석한 3D GISS/W의 특징은 다음과 같다. <표 6.6> 3D GISS/W 특징 비교 구분 3DViz XD WORLD iworld S/W 특징 웹기반에서 운용되는 3D GIS시스템으로 서버/클라이언트 캐쉬,압축 전송 기술,CLOD,스트리밍 기술 등을 활용 유비쿼터스 기술을 연계하기 위한 실시간 외부 데이터 표현 기능 시설물 관리 및 관제에 적합한 3D WebGIS컴포넌트 전국 단위의 2차원 GIS DATA,TERA Byte규모의 위성사진을 활용 한 3차원 공간 DATA 생성 시스템 위성,항공사진과 연계한 3차원 실좌표 지형 및 시설물을 관리할 수 있는 대용량 3차원 GIS시스템 인터넷용 SeamlessRaster/Vector3D 서비스 S/W로서 DirectX9기반 대용량의 위성영상,상공사진,각종 GIS자료 및 3D Object를 빠르게 전송할 수 있는 웹기반 시스템 라.컴포넌트별 사양 비교 관리기반,화면/레이어 관리,정보검색을 포함한 3차원 GIS의 기본 기능에는 각 제품 별 차이점은 없으며,일부 차이점을 보이는 몇 가지 기능 중 하천 시설물 관제 시스템에 응용하는데 필요한 몇 가지 요소에 있어 일부는 지원되지 않는다. -하천시설물 및 설비 내부 센서 표현을 위한 시설물 표현 -설비 내부 및 시설물 관제 검색을 위한 레이어 투과 기능 -실시간 상태 관제를 위한 실시간 외부 센서 데이터 표현 -사용 DB의 범용성 및 연계성을 위한 OGC(OpenGISConsortium)표준 적용 -255-

<표 6.7> 3D GISS/W 사양 비교 운영체제 관리기반 DB관련 화면/레이어 관리 화면/레이어 관리 정보검색 데이터관리 사 양 3DViz XD WORLD iworld Windows Linux 3차원 Web Client/Server 위성영상(Raster) 항공영상(Raster) OGC 표준데이터 포맷 적용 SHP DEM(지하시설물 지원) 회전 이동 확대 축소 레이어 On/O f 레이어 투과 기능(투명도 조절) 시설물 정보 검색 시설물 위치 검색 거리 측정 Shape파일 등록/삭제 테이블 속성 관리 실시간 외부 센서 데이터 표현 종합 검토한 결과 시설물의 3차원 표현에는 상호간 큰 차이점이 없어 모두 응용이 가 능하며,주요 관제 기능에 응용하기 위해서는 지하 시설물 표현 및 레이어 투과 기능,그 리고 실시간 외부 센서 데이터를 표현할 수 있는 3DViz가 적합한 것으로 보여지며,3D Viz는 OGC 기반으로 공간 데이터를 표현함으로서 다양한 시스템 개발이 가능하다.또 한,Linux운영체제까지 지원되는 U-3Ds는 시스템 개발에 있어 선택의 폭을 다양하게 가 질 수 있는 특징이 있다. -256-

마.적용 3D GISS/W 분석 S/W 비교분석 결과 가장 적용성 및 편리성에서 우수하게 나타난 3DViz를 개발 툴로 정했으며,선정된 S/W에 대하여 적용하기 위하여 구체적인 구성내용과 사용을 조사 분 석 하였으며 내용은 다음과 같다. 1)S/W 개요 3DViz는 웹기반(인터넷 익스플로러)에서 운용되는 3D Web GIS 시스템이며,데이터 준비의 최소화로 기 구축된 데이터를 즉시 서비스 가능하며,서버/클라이언트 캐쉬,압축 전송 기술,CLOD,스트리밍 기술 등을 활용한 고성능 3D WebGIS제품이다. <그림 6.6> 적용 S/W(3DViz)개요 2)3DViz활용 분야 3차원 도시 경관 시스템 (3D 생활 지리 정보 서비스 ) -3D (2D포함)생활지리 정보 서비스 -시민들의 생활 편의 및 다양한 지리정보 검색 및 네비게이션 서비스 실감형 3D 문화 관광 지리 정보 서비스(문화 광광 포털 ) -실감형 3D 관광 지리정보 서비스 -가상 헬기 투어 등의 Flying기능 -사용자 참여형 관광코스 공유 및 체험코스 -257-

3차원 도시 계획 시스템 -도시 계획 시뮬레이션,조망권,가시권 등 3차원 방범/관제 시스템 -USN/RFID 망과 연계된 3차원 관제/방제 시스템 -재산상황 시뮬레이션 및 피해 예측 시뮬레이션 3)특장점 OGC 표준 데이터 포맷 -표준화된 OGC 공간 모델 기반 벡터 데이터 지원으로 별도의 전처리 과정 없이 즉시 서비스 가능 서비스 영역 무제한 /서비스 데이터 크기 무제한 -전지구적인 서비스가 가능한 고성능의 데이터 처리 기술적용 -CLOD,Frustum Culing,실시간 밉맵기술을 적용해 광대역/대용량의 데이터 실시 간 렌더링 가능 다중해상도 이미지 처리 및 기반 실시간 모자이크 기능 -하나의 래스터 소스로 적절한 해상도의 래스터를 동적으로 생성하여 캐쉬 -여러 개의 이미지를 하나의 가상 이미지로 처리하며,실시간 모자이크 기능 효율적인 캐쉬 메커니즘 -벡터,래스터,모델링 데이터에 대하여 각각 서버 캐쉬,클라이언트 캐쉬를 원하는 고성능 다중 쓰레드 아키텍쳐. 다양한 공간 검색/분석 기능 -시설물 검색,반경/버퍼 검색 -거리/면적 측정등 공간 분석 기능 제공 2D /3D 동시 지원 -화면 변화 없이 한컨트롤 안에서2D/3D 렌더링 기능 지원 강력한 애니메이션 기능 -3D Flying기능으로 실감형 3D 체험 가능 C/S, 웹 개발용 SDK 제공 -업무용을 위한 C/S용,웹서비스를 위한 웹용 SDK 및 개발 문서 제공 전용 관리자 프로그램 지원으로 웹서비스 및 데이터 관리 용이 -데이터 소스 등록 및 서비스 발행 등 관리 업무 지원 기능 -258-

레거시 시스템 연동 기능 -기구축된 공간 DB와 실시간 연동 기능,서비스 가능 -SDE 기반의 기구축된 SpatialDB 연동 -레거시 시스템의 레이어를 연동하여 3D WebGIS에 오버레이,혹은 응용 개발 가능 4)주요 기능 소개 <표 6.8> 3DViz주요 기능 구분 주요기능 세부기능 -2D 벡터 데이터,3D 벡터 데이터 (모델링 데이터) 지원 데이터 -래스터 (항공사진,위성사진 ) -DEM,지하시설물 지원 -ArcSDE 데이터소스 연결 레이어 관리 -레이어 On/O f -레이어 추가/삭제 -라벨 설정 지능 공간 정보 검색 -시설물 위치 검색 -시설물 정보 검색 및 분석 -버퍼 검색,반경 검색 -거리/면적 측정 -회전,이동,확대 축소 -시야각 조절,전체 보기 3D 네비게이션 기능 -Redo/Undo -객체선택 및 속성 정보 보기 CartoUI -방위표 이미지 설정 -인덱스맵 기반 이동 -카메라 정보,좌표정보 체험 코스 -체험코스 생성 -체험코스 실행 -벡터 데이터 소스 추가/수정/삭제 -래스터 소스 추가/수정/삭제 및 미리보기 데이터 소스관리 -실시간 모자이크를 위한 멀티 래스터 소스 추가/속성변경/등록/삭제/미리보기 -Shape파일 등록/삭제 -Resource등록 :이미지/아이콘/텍스쳐/모델링 데이터 관리 -테이블속성 관리 :연결/해제,검색,수정,삭제 -서버 탐색기 :작업 디렉토리 설정, 서버폴더생성,파일 다운로드/업로드 관리자 기능 -벡터 레이어 추가/삭제/속성 편집 레이어 관리 -심볼 추가/삭제/속성 편집 -서비스 제어 :서비스 시작/일시 중지/다시 시작 서비스 관리 -서비스 생성 :서비스 추가/수정/삭제 서비스 발행(XML Configuration생성) -서비스 미리보기 :서비스목록 선택,로드,미리보기 -서비스 목록 선택,로드,서비스 미리보기 -체험 코스 추가/수정/삭제 체험코스 관리 -체험 코스 세부 경유지별 미리 보기 -체험 코스 저장 -259-

<그림 6.7> 3DViz주요 기능 5)S/W 사양 및 구성 운용 환경 -서버 :Linux,WindowsServer2003지원 -클라이언트:InternetExplorer기반 Active-X S/W 구성 -3DVizServerVer.1.0. -3DVizActiveX Component.Ver.1.0-3DvizAdministrator.Ver.1.0-3Dviz개발용 SDK (C/S,Web) -3Dviz매뉴얼 관리자 매뉴얼 개발자 매뉴얼 (개발용 SDK,C/S,Web) -260-

6.33D 수자원시설물 모델링 차세대 수자원시설 관리기법 개발을 위하여 3D GIS기반 관제시스템 개발을 추진 중 에 있으며,3D GIS시스템은 위성영상,지형표고(DEM)등을 기반으로 X,Y,Z의 3차원 으로 표현하게 된다.기본 지형시설물과 수자원시설물의 경우 입체적 표현과 효율적인 시 설물 관제 기반 구성을 위해서는 주요 시설물에 대한 3D 그래픽을 이용한 모델링이 필 요하다.이를 위해 본 장에서는 수자원시설물에 대하여 3D 모델링하고 모델링된 시설물 을 GISS/W에 반영될 수 있는 기술을 적용하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 6.3.13D 모델링 기법 개요 3차원 모델링(3D modeling)은 컴퓨터 그래픽스의 분야에서 가상의 3차원 공간속에 재 현될 수 있는 수학적 모델을 만들어 가는 과정을 말한다.이러한 모델링은 컴퓨터가 이해 할 수 있는 형태의 데이터로 저장된다.보통 3차원적인 물체는 3차원선으로 표현되어 나 타나 지며 렌더링과정을 통해 실제 물체와 비슷한 양감,질감을 가질 수 있다.일반적으 로 2차원 상의 작도를 통해 공간에 선을 그리고 그려진 선을 이어붙이고 공간에 배치하 고 이선들을 다각형의 면으로 설정하는 방법으로 3차원 모델이 만들어진다.혹은 3차원 상에 펼쳐지는 수학적으로 표현되는 기하학 도형의 표현과 도형들을 연산하여 만들어 질 수도 있다.컴퓨터 그래픽스 분야에서는 특히 이러한 3차원 모델을 효율적으로 표현하고 자 하며 가상공간의 3차원 모델을 통해 실세계의 물체를 묘사하거나 혹은 물리적 환경을 모델링하여 가상환경 속에서 물체의 모습을 만들어 낼 수도 있다.최근 3차원 모델링은 영화,애니메이션,광고 등의 엔터테인먼트 분야와 물리적 실험 시뮬레이션,건축,디자인 등의 설계 및 예술의 표현 수단으로 각광 받고 있다. 3차원 입체영상 기술은 기존의 2차원 평면 영상과는 달리 사람이 보고 느끼는 실제 영상과 유사하여 시각정보의 질적 수준을 몇 차원 높여 주는 새로운 개념의 실감 영상미 디어로서 차세대 디지털 영상문화를 주도하게 될 것으로 전망되고 있다.따라서 이러한 2 차원 영상에 대한 3차원 입체 영상으로의 변환 및 제작에 대한 관심이 높아지고 있다.일 반적인 3차원 입체 영상 제작은 미리 알려진 2차원 실사 영상 또는 3차원 모델에 대해 양안에 해당하는 정해진 거리차를 가진 두 대의 카메라의 영상을 획득하여 양안 영상을 얻음으로 3차원 입체 영상을 표현한다.한 대의 카메라로부터 얻어진 영상은 이론상 영상 에 맺힌 각 픽셀의 깊이 정보값을 추정할 수 없으므로 입체의 영상을 시현하는 것이 불 -261-

가능하다. 그러나 최근 컴퓨터 비전과 그래픽스 기술의 융합을 통한 영상 기반 모델링 및 렌더 링 등의 기술은 자동화 또는 반자동화 기법으로 신뢰할만한 영상의 깊이정보를 추정하고 있다.이런 영상기반 기법의 주된 연구 흐름 중 하나는 이미 만들어진 영상을 이용하여 깊이 정보를 추출하고 이것을 이용하여 새로운 시점에서 다른 영상을 만들어 내는 것이 다.이렇게 만들어진 다른 영상을 이용하여 두 대의 카메라의 영상을 획득할 수 있다.이 러한 영상기반 기법으로 여러 장의 영상을 이용하여 영상 사이의 대응관계를 찾아낸 후 새로운 시점에서 영상을 유도하는 방법이 연구되고 있다.특히,최근에는 여러 장이 아닌 한 장의 영상을 이용하여 3차원의 모델을 생성한다.일반적으로 한 장의 영상으로부터 깊 이 정보를 알아낼 수 없기 때문에 사용자의 수작업을 통하여 영상 내에 존재하는 암묵적 인 기하정보를 이용한다.그 예로 영상 내의 소실점을 설정한 뒤 육면체에서 정면을 제외 한 나머지 5개의 면을 설정하여 영상의 깊이 정보를 추출하는 방법과 사용자가 직접 물 체의 특성에 맞게 깊이정보를 부여하는 방법이 있다.이러한 암묵적인 기하정보인 소실선 (Vanishing Line)이나 소실점(Vanishing Point)을 이용하며 사용자가 직관적으로 깊이 정 보를 얻는다.3차원 입체 영상에서도 입체감을 부여할 물체가 투영평면의 앞 혹은 뒤에 상이 맺히게 하거나 물체 자체의 기본성질에 따른 물체감을 표현하기 위해 깊이정보가 필요한데,한 장의 영상에 대해 사용자의 수작업을 통한 깊이정보의 부여는 정확한 계산 에 따른 것이 아님에도 불구하고 시간이 많이 걸린다는 단점이 있다.또한 영상의 전처리 과정인 영상분리 및 홀에 대한 채우기 과정에서 복잡한 알고리즘으로 인해 연산 속도가 느리다는 단점이 발생한다.따라서 사용자가 직관적으로 깊이 정보 값을 부여하거나 미리 만들어진 템플릿을 이용하여 물체의 물체감 및 입체감을 표현한다. -262-

6.3.2수자원시설물 3D 모델링 본 연구에서는 u-it를 이용한 수자원 관측방법 개발,RFID/USN을 이용한 수자원시설 관리방법 개발,센서기술을 이용한 하천제방 안전관리 개발 등에 필요한 수자원시설 모델 링이 필요하였다.3D 모델링은 수자원시설 관리시스템 개발 및 운영환경 제공함에 있어 편리한 사용 환경이 가능하도록 색상,구조,현실화 등에 대하여 컨셉을 도출하고,도출된 내용을 기반으로 디자인스케치 및 모델링화를 통하여 디자인을 확정할 수 있도록 계획을 수립하여 추진하게 된다.시설내부 설계 및 제작은 3D 모델링 툴을 이용하여 제공하기 위한 현실감 있는 구조를 설계하여 시스템 개발시 사용이 가능하도록 계획을 수립하는 공정이다. 수자원시설물 모델링을 위한 세부 공정 계획은 디자인 아이디에디션,컵셉도출,디자 인스케치,1차스케치 품평,디자인 확정 및 컴퓨터 시뮬레이션,디자인 모형진행 순으로 추진하게 된다.이러한,공정에 의거하여 본 연구에서는 3D 모델링을 위하여 각 공정별 세부 검토하여 모델링 완성 후 발생할 수 있는 시스템 오류 및 불안전성을 사전에 검토 하기위하여 공정별 세부 계획을 수립하여 3D 시설물 제작을 수행하였다. 3D 시설물 모델링 대상으로는 댐,조정지댐,수위관측소,배수통문,하천제방,수도관 로,밸브실,교량,선박(화물선,유람선)등을 대상으로 평면도,단면도,입면도,텍스쳐 등 을 설계하여 현실감 있는 구조물을 모델링하였다. <그림 6.8> 3D모델링(댐) -263-

<그림 6.9> 3D모델링(조정지댐) <그림 6.10> 3D모델링(수위관측소) -264-

<그림 6.11> 3D모델링(배수통문) <그림 6.12> 3D모델링(하천제방) -265-

<그림 6.13>3D모델링(화물선) <그림 6.14>3D모델링(교량) -266-

<그림 6.15>3D모델링(유람선) <그림 6.16>3D모델링(밸브실) -267-

<그림 6.17> 3D모델링(수도관로) -268-

6.4u-GIS 시스템 설계 및 구현 6.4.1u-GIS 개념 및 시스템 설계 방법 가.유비쿼터스 GIS 위치 정보는 다양한 이동 단말 및 서비스 분야에서 없어서는 안 될 중요한 요소로 자 리잡아 가고 있다.위치 정보를 이용해 현재 사용 가능한 단말의 종류 및 사용자 개입을 최소로 한 통신 방법을 결정할 수 있기 때문이다.또한 현재 이동 통신 서비스 분야에서 는 위치 인식을 기반으로 새로운 서비스로 의 확장이 가능하며 이는 향후 컨텍스트 변화 대응 서비스로의 유연한 변화를 이끌어 내는 중추적 역할을 담당한다.따라서 위치정보는 이러한 유비퀴터스 환경하의 주요 핵심 정보라 할 수 있으며,이를 활용하기 위한 새로운 GIS솔루션들이 요구되어지고 있다.본 장에서는 유비퀴터스 컴퓨팅과 지리정보시스템을 접목한 u-gis시스템 구축 방법에 대해 제시한다.그림 6.18은 기존의 지리정보 시스템의 처리 형태를 나타낸 것이다. <그림 6.18>기존 GIS처리 형태 -269-

전통적인 서버-클라이언트 모델에 기반 하여 모든 GIS 쿼리 및 제어 명령을 서버가 담당하도록 되어 있으며,모든 처리 과정을 서버에 의존한 형태이다.이는 전체 시스템의 성능이 서버의 처리 능력에 절대적으로 의존하고 있으며 많은 통신부하를 야기시켜 서버 의 처리 능력이 향상된다 하더라도 기존 네트워크의 통신 부하가 분산되지 않는 한 큰 성능 향상을 기대하기 어려운 단점이 있다.또한 현재 유비퀴터스 컴퓨팅 환경으로의 이 행 대응에 부적합한 형태를 갖고 있다. <그림 6.19> 유비쿼터스 GIS처리형태 그림 6.19는 유비퀴터스 GIS의 처리 형태를 나타낸 것이다.모든 처리 과정을 서버에 의존하던 형태와 달리 서버는 이동 단말의 위치 정보만을 유지하며,이동 단말의 GIS쿼 리를 처리하여 해당 하는 이동단말들의 IP 주소를 돌려준다.즉,서버는 세션의 관리만을 담당하고 나머지 쿼리 및 제어는 이동 단말이 자율적으로 협동 처리하여 서버의 부하를 격감시킨다.유비퀴터스 GIS서버 시스템의 구조는 그림 6.20과 같다.아래에 각 모듈의 기능 명세를 나타내었다. <그림 6.20> 유비퀴터스 GIS서버 구조 -270-

SessionManager -MobileDevice에서 주어진 공간 검색 질의를 수행 -질의에 만족된 MobileDevice의 IP 주소 전송 -그 외 Session관리 PositionTracker -실시간으로 MobileDevice의 위치를 추적 -추적된 위치를 공간데이터베이스에 저장 DB& DBMS -MobileDevice의 시공간 위치를 저장,관리 -POI,BaseMap 등의 정보를 분석 및 제공 그림 6.21은 유비퀴터스 GIS의 서비스 구조를 나타낸 것이다.각 단말은 자신의 접속 가능한 accessnetwork을 통해 u-gis서버 및 다른 이동 단말과의 connectivity를 유지하 고,이는 NGN IP-based multinetwork를 기반으로 한다.또한 IPv6주소는 각 단말의 이동성을 보장하고,단말의 ID를 대신한다.유비퀴터스 GIS의 서버 시스템은 기존 GIS 서버 시스템에 IPv6및 mobiledevice의 session 관리 부분을 추가함으로써 실현할 수 있는 반면,사용자 시스템에서는 단말 간의 자율적 협동,쿼리 처리 및 제어를 위한 확장 된 처리 능력이 요구 된다. <그림 6.21> 유비퀴터스 GIS서비스 구조 -271-

나.u-GIS시스템 설계 방법 모든 유비퀴터스 어플리케이션의 주요 설계 목표로 확장된 플랫폼 독립성의 지원과 현재 사용되고 있는 개별 사용자 디바이스(PC,Handheld,PDA,mobilephone등)에 대 한 인터페이스의 자동화된 적용력이 요구되고 있다.이는 서로 다른 하드웨어 및 소프트 웨어에 기반하고 있는 여러 사용자 기기들이 모든 서비스에 접근 가능해야 하며 이를 위 한 인터페이스의 유연성이 필요하기 때문이다.이러한 요구사항은 널리 사용되고 있는 기 술 및 표준화된 프로토콜에 의해 충족될 수 있다. TCP/IP 와 HTTP 를 기반으로 한 인터넷,정보획득과 서비스 접근성 위한 웹 서비스 및 웹 브라우저는 현재 거의 모든 플랫폼에서 사용 가능한 기반 구조이다.또한 웹서버와 XML 을 결합하여 사용자에게 표현될 정보의 조합을 각 디바이스에 독립적으로 제공할 수 있으며,JAVA 를 이용한 시스템 개발이 지배적으로 이루어지고 있다. 따라서 유비퀴터스 컴퓨팅을 기반으로 한 환경에서 사용되는 정보 서비스,서비스 소 프트웨어 및 시스템 개발에는 사용자 디바이스 독립성의 지원이 필수적이며,이를 위해서 는 표준화된 프로토콜과 디바이스에 독립된 개발을 가능하게 하는 기술을 활용하는 것이 유용한 방법이다.현재는 JAVA 와 XML기술의 활용이 지배적이다.이러한 요구사항을 고려한 유비퀴터스 GIS의 사용자 시스템 설계 사항은 아래와 같다(그림 6.22). <그림 6.22> 유비퀴터스 GIS사용자 시스템 구조 -272-

TinyWebServer -MobileDevice의 상태를 감시 -상태에 대한 정보를 DynamicHTML/XML 로 작성하여 송부 PeertoPeerCommunication -서버의 도움 없이 MobileDevice들 사이에 통신 MobileDB 관리 -MobileDevice의 상태 관리 -ServerDatabase의 일정 부분을 분산시켜 관리 LocalPositionTracker -Session이 형성된 다른 MobileDevice의 위치를 추적 -공간적 조건에 어긋나면 Session을 닫음 -273-

6.4.1DB 설계 및 구축 u-gis 기반 수자원관제 시범시스템 개발에 필요한 GIS DB 항목을 정의하고,정의된 항목을 기준으로 검색,조회 등이 가능하도록 DB를 설계하였다.u-GIS기반 시스템 구축 에 필요한 GIS DB는 크게 하천정보(RIMGIS,우리가람 길라잡이),기본지형도,위성영상 (IKNOS,LandSatTM 등),정밀 DEM(30m이상)등으로 구분된다.정의된 DB는 유비쿼터 스 기술과 접목이 가능하도록 설계하여 시스템에 반영하였으며,심볼화 및 검색 대상 항 목을 선정하고,서비스 제공을 위한 검색필드를 정의하여 DB를 구축하였다.구축된 GIS DB는 표 6.9~10과 같다. <표 6.9> 하천정보(RIMGIS& 우리가람길라잡이)레이어 구분 레이어 내용 유형 하천제방 RIM012 하천제방 선 RIM013 제방호안 선 하천부속물 RIM014 부속물_면 면 RIM017 하천,연안구역 면 RIM018 하천예정지 면 하천자원 RIM019 폐천부지 면 RIM020 고수부지 면 RIM022 홍수범람구역 면 지적 RIM023 지적 면 RIM024 B 지번 점 RIM025 B 지형시설물명 점 RIM026 B 현하천 선 RIM027 하천중심선 선 하천관련 RIM028 수위관측소 점 RIM029 횡단측점 점 RIM030 하천경계 선 RIM031 하천표석 점 번호 구분 레이어 레이어명 유형 1 발전용댐 D_BDAM 점 2 다목적댐 D_DDAM 점 댐 3 농업용댐 D_NDAM 점 4 용수전용댐 D_YDAM 점 5 정수장 F_CLEAR 점 6 상수도 배수지 F_DIST 점 7 시설 가압장 F_PRESS 점 8 취수장 F_GATE 점 9 저수지 D_RESV 점 10 배수장 F_DRAIN 점 11 농업수리 집수암거 F_GATH 점 12 시설 보 F_POOL 선 13 양배수장 F_PUDR 점 14 양수장 F_PUMP 점 16 홍수예경보 O_FLOOD 점 17 국가지하수관측소 O_GROUND 점 18 수위관측소 O_LEVEL 점 19 수질관측소 O_QUAL 점 20 우량관측소 O_RAIN 점 21 기상관측소 O_WEAT 점 22 늪/습지 T_DAMP 면 23 수자원단위지도-대권역 W_LBND 면 24 관측시설 수자원단위지도-중권역 W_MBND 면 25 유역경계 W_BOUN 면 26 국가하천 W_NATL 면 27 지방1급하천 W_FRST 면 28 지방2급하천 W_SCND 면 29 실폭하천 W_RIVER 면 30 소하천 W_BROOK 선 31 유수방향 W_FLOW 선 37 제방 F_BANK 선 -274-

<표 6.10>기본 지형도 레이어 번호 구분 레이어 레이어명 유형 1 행정경계 읍면동경계 B_EMDG 면 2 시군구경계 B_SIGG 면 3 기타 교량 F_BRDG 면 4 해안선,섬 G_SEA 선 5 주요시설 비행장 M_AIRP 점 6 시청 M_CITY 점 7 읍소재지 M_EUP 점 8 군청 M_GOON 점 9 면소재지 M_MYUN 점 10 학교 M_SCHO 점 11 특별시,광역시청 M_SPEC 점 12 버스터미널 M_TERM 점 13 도로 시,군도 R_CITY 선 14 지방도 R_CNTR 선 15 고속국도 R_HIGH 선 16 인터체인지 R_INCH 점 17 기타도로 R_GITA 선 18 국도 R_NATL 선 19 도로번호 R_NUMB 점 20 도로터널 R_TUNN 면 21 휴양,위락시설 유원지 T_AMUS 점 22 성 T_CASTLE 선 23 폭포 T_FALL 점 24 명승고적 T_FAME 점 25 목장 T_FARM 점 26 광산 T_MINE 점 27 산 T_MOUN 점 28 발전소 T_P_PLANT 점 29 국/도립공원 T_PARK 면 30 공공기관 T_PUC 점 위성영상은 LandSat(해상도 80m)을 이용하여 한반도 전체 영역에 대해 구축하고, IKNOS(해상도 1m)를 사용하여 하천권역별 한강,금강,낙동강,섬진강,영산강을 구축하 여 시스템에 반영될 수 있도록 하였다. -275-

6.4.2시스템 기능 설계 가.수자원 통합관제시스템 개념도 본 연구에서 구축하고자 하는 u-gis기반 수자원 통합관제시스템은 크게 관리자계층, BcN 통신계층,현장사용자계층의 3계층으로 구분되며,각 계층에 따라 H/W,S/W,네트 워크 등이 설치 및 구현되어 원활한 관리 기반이 구성될 수 있는 체계 구축을 목표로 한 다.그림 6.23은 수자원 통합관제시스템의 개념도를 나타내고 있다. <그림 6.23>수자원 통합관제시스템 개념도 본 연구에서 u-gis 기반 관제시스템 구축을 위해 상세 추진하고자 하는 내용은 수자 원관측 정보에 대하여 실시간 모니터링 및 분석체계 구축을 위한 3D GIS기반 관제시스 템 설계 및 시범 구축하고,유비쿼터스 기반 수자원시설의 체계적인 관리 방법 제시를 위 한 3D 가시화 도구를 이용하여 차세대 관리 기법 모델링하는 것이다.또한,3D GIS기반 관제시스템 구축을 위한 고해상도위성영상 수집 및 편집,3D 시설물 모델링,하천지형 편집,센서 모니터링 결과 및 수리 수문분석과 연계한 가시화 기법 개발하고,현장작업 자의 변실 작업 수행이전 PDA를 이용하여 상황정보를 모니터링하고,안전성 확보 후 점 검관리를 수행 할 수 있는 시스템 및 운영방법 제공하고자 한다. -276-

나.시스템 기능 설계 1)시스템 구조 설계 u-gis기반 수자원관제시스템은 웹기반 GIS기술을 적용하여 원활한 시스템 사용 환 경 제공을 위하여 Web Server와 ClinetWeb page구조를 설계하였다.Server의 구조는 Vector,Raster서비스가 원활하게 서비스 될 수 있도록 서비스 제어,스레드 제어,캐쉬 관리 등 공간정보 서비스 구조를 적용하였으며,Webpage에서는 ActiveX 기술을 이용하 여 래스터관리,벡터관리,렌더러제어 기법을 적용하여 사용자에게 편리성을 제공할 수 있도록 하였다. 향후 시스템 구조는 대용량 래스터 및 벡터데이터가 추가 확장됨을 고려하여 서버 및 웹서비스 기법을 보완하여 구성할 수 있는 방안을 지속적으로 검토해 나가야 할 것이다. <그림 6.24> 시스템 구조 설계 -277-

2)사용자 권한 정의 사용자의 권한은 최상위 관리자,관리자,일반사용자로 구분한다.최상위 관리자는 관 리자의 기능을 포함하며,더불어 사용자들의 가입 승인 및 사용자 정보관리의 기능까지 포함하여 시스템의 전체 범위를 관리 할 수 있어야 한다.관리자는 사용자의 권한을 포함 하며,환경설정의 기능을 포함해 시스템의 환경을 관리하며,로그 및 입력 사항 등을 관 리 할 수 있어야 한다.사용자는 모니터링 시스템을 수정,설정할 수 없으며,시스템의 모 니터링 또는 현황 등을 조회할 수 있는 기능만 주어 질 수 있도록 하여야 한다.사용자 권한 정책을 기준으로 하여 사용자의 권한을 정의하고,이에 따른 시스템 접근영역을 아 래와 같이 정의 하므로 시스템의 관리가 체계적으로 이루어 질 수 있도록 한다. <표 6.11>사용자 권한의 정의 번호 권한명 권한코드 접근 가능 action및 메뉴 1 최상위관리자 S 입력,수정,삭제의 모든 action가능 시스템의 모든 메뉴에 접근 가능함 2 관리자 M 접근 가능한 페이지의 입력,수정,삭제가능함. -모니터링 -전체 모니터링 -지점모니터링 -화면설정 변경 -현황 -연평균 -월평균 -일평균 -시평균 -환경설정 -기본환경설정 -노드관리 게시판을 제외한 접근 가능페이지의 읽기만 가능함 -모니터링 -전체 모니터링 -지점모니터링 3 -화면설정 변경 일반 U -현황 사용자 -연평균 -월평균 -일평균 -시평균 -데이터 -278-

3)프로그램 사양서 ID_PR-001모니터링 TOTAL <표 6.12> 모니터링 Total 프로그램ID ID_PR-001 프로그램명 모니터링 TOTAL 프로그램 /monitoring/monitoring_total.asp 파일 센서 정 보 최신 센서 정 보 모듈 흐름도 Sensor_id _tab 최신센 서정보 Group _table 그룹정보 Location _table 지점별위치 정 보 Web_ setup 센서별 최대,최소정보 최신센서정 보 경고시 이메일,SMS 발송하는 경우 ALARM_ CONFIG EMAIL_HISTORY SMS_HISTORY 1.지점 정보를 가져온다. 프로그램 기능설명 2.데이타 가져오기 시간과 로테이션 시간 정보를 가져온다. 3.지점 위치정보와 이미지 정보를 가져온다. 4.지점별 센서 정보를 가져온다. 아이디,비밀번호를 체크하여 정당한 사용자 라면 사용자 세션생성 후 시스템 서비스 페이지로 이동. TABLE: LOCATION_TABLE(지점정보 테이블) 적용 테이블 및 파일 일람표 DEFAULT_CONFIG(기본 환경 설정 테이블) SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) VIEW :VIEW_NODE_VALUE -279-

ID_PR-002경고처리 <표 6.13> 경고처리 프로그램ID ID_PR-002 프로그램명 경고처리 프로그램 /monitoring/locationtable/erorprocess.asp 파일 센서 정보 최신 센서 정보 모듈 흐름도 Sensor_id _tab Group _table Location _table Web_ setup 최신센 서정보 그룹정보 지점별위치 정 보 센서별 최대,최소정보 최신센서정 보 경 고시 이 메일,SMS 발 송하는 경우 ALARM_ CONFIG EMAIL_HISTORY SMS_HISTORY 프로그램 기능설명 1.알람 정보를 가져온다. 2.노드의 정보를 가져온다. TABLE:SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) 적용 테이블 LOCATION_TABLE(지점정보 테이블) 및 <GROUP_ID>_<ORIGIN_ID> 파일 일람표 STORED PROCEDURE : SP_ALARM_LIST SP_GRAPH_DATA VIEW TABLE:VIEW_NODE_VALUE -280-

ID_PR-003지점위치 변경 <표 6.14> 지점위치 변경 프로그램ID ID_PR-003 프로그램명 지점위치 변경 프로그램 파일 /monitoring/location_save.asp Location _table 모듈 흐름도 지점 정보 지점위치변 경 지점위치저장 Location _table 프로그램 기능설명 1.지점위치 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:LOCATION_TABLE(지점정보 테이블) -281-

ID_PR-004지점 모니터링 <표 6.15>지점 모니터링 프로그램ID ID_PR-004 프로그램명 지점 모니터링 프로그램 파일 /monitoring/monitoring_location.asp 센서 정보 최신센서 정보 모듈 흐름도 Sensor_id_tab Group_table Location _table Web_setup <group_id>_<ori gin_id> 최신센 서정보 그룹정보 지점별위치정 보 센서별 최대,최소정보 센서별 히스토리 정보 최신센서정 보 그래프 정보 생성 History_graph_data 프로그램 기능설명 1.지점 이미지 정보를 가져온다. 2.최신센서 정보를 가져온다. 3.알람 정보를 가져온다. 4.최신 센서 값을 가져온다. 5.센서 히스토리 정보를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) HOSTORY_GRAPH_DATA(그래프 데이타 취합 테이블) <Group_id>_<origin_id>(센서히스토리 테이블> VIEW :VIEW_NODE_VALUE STODED PROCEDURE:SP_GRAPH_DATA -282-

ID_PR-005센서세부정보 <표 6.16>센서 세부 정보 프로그램ID ID_PR-005 프로그램명 센서세부정보 프로그램 파일 /monitoring/popup/getsensordetail_info.asp Web_setup Group_table / Location _table Sensor _id_tab Sensor_id_ tab 모듈 흐름도 센서별 최대,최소값 그룹정보및 위치정보 최 신센 서 정보 최신 센 서정 보 센서 선택 센 서세 부 현황 프로그램 기능설명 1.최신 센서 정보를 가져온다. 2.최신 히스토리 정보를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) HISTORY_GRAPH_DATA(그래프 데이터 취합 테이블) VIEW TABLE:VIEW_NODE_VALUE STORED PROCEDURE:SP_GRAPH_DATA -283-

ID_PR-006화면 설정 변경 <표 6.17>화면 설정 변경 프로그램ID ID_PR-006 프로그램명 화면 설정변경 프로그램 파일 /monitoring/viewseting.asp Location _table 모듈 흐름도 전체이미지정 보 전체 배경 정보 선택 전체 배경 정보 저장 Location _table 프로그램 기능설명 1.지역 이미지 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) -284-

ID_PR-007노드 위치 저장 <표 6.18>노드 위치 저장 프로그램ID 프로그램 파일 ID_PR-007 /sensor_save.asp 프로그램 명 노드 위치저장 Web_setp 모듈 흐름도 노드별위치정 보 지역위치 정보 선택 노드위치 정보저장 Web_setup 프로그램 기능설명 1.노드 위치 정보를 마우스로 가져와서 수정위치로 옮긴다. 2.수정위치로 옮긴후 저장한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:WEB_SETUP(지역정보 테이블) ID_PR-008배경 이미지변경 <표 6.19>배경 이미지 변경 프로그램ID ID_PR-008 프로그램명 배경 이미지변경 프로그램 파일 /monitoring/filemodify.asp Location _table 모듈 흐름도 지역이미지정 보 지역 이미지 정보 선택 지역 이미지 정보 저장 Location _table 프로그램 기능설명 1.배경 이미지를 변경하면 업데이트 된다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) -285-

D_PR-009배경이미지 업로드 <표 6.20> 배경이미지 업로드 프로그램ID ID_PR-009 프로그램명 배경이미지 업로드 프로그램 파일 /monitoring/filesave.asp 모듈 흐름도 이미지 정보 선택 이미지 정보 업로드 선택 이미지 정보가 업로드 된다. 이미지정보 업로드완료 프로그램 기능설명 1.배경 이미지를 올리는 기능을 수행한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 -286-

ID_PR-011통계 데이터 조회 <표 6.21> 통계데이터 조회 프로그램ID ID_PR-011 프로그램명 통계 데이터 조회 프로그램 파일 /statistics/statistics.asp Group_table / Location _table Sensor _id_tab <group_id>_<ori gin_id> 모듈 흐름도 지역정보 센서정보 센서값 정보 지역선택 센서선택 통계 현황 기존 센서값을 조회 처리 프로그램 기능설명 1.그룹 정보를 가져온다. 2.지점명을 가져온다. 3.지점에 따른 센서명을 가져온다. 4.센서 타입을 가져온다. 5.옵션에 따른 시간 정보를 가져온다. 6.그룹명,지점명,센서명 정보를 가져온다. 7.실제 데이타를 가져온다. 8.실제 데이타를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) <GROUP_ID>_<ORIGIN_ID> STORED PROCEDURE:SP_NODE_HISTORY -287-

ID_PR-012통계 데이터 엑셀 출력 <표 6.22> 통계 데이터 엑셀출력 프로그램ID ID_PR-012 프로그램명 통계 데이터 엑셀 출력 프로그램 파일 /statistics/statistics_excel.asp Group_table / Location _table Sensor _id_tab <group_id>_<ori gin_id> 모듈 흐름도 지역정보 센서정보 센서값 정보 지역선택 센서선택 현황 출력 기존 센서값을 출력 처리 프로그램 기능 설명 1.특정 센서의 타입을 가져온다. 2.특정 센서의 히스토리 정보를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) <GROUP_ID>_<ORIGUN_ID> STORED_PROCEDURE:SP_NODE_HISTORY -288-

ID_PR-013노드변경 현황 <표 6.23> 노드변경현황 프로그램ID ID_PR-013 프로그램명 노드변경 현황 프로그램 파일 /state/change.asp Gr oup_table Location _table Web_setup Change _history 모듈 흐름도 지 역정 보 센서 정 보 설비이 력정 보 그룹 /지역 선 택 센서 선 택 설비 이력정 보 조회 처리 설비 이력 정보 현황 프로그램 기능 설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.그룹 정보를 가져온다. 2.지점정보를 가져온다. 3.노드명을 가져온다. 4.노드 변경 현황을 가져온다. TABLE:GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) STORED PROCEDURE:SP_CHANGE_LIST -289-

ID_PR-014노드 변경 입력 <표 6.24> 노드변경 입력 프로그램ID ID_PR-014 프로그램명 노드 변경입력 프로그램 파일 /state/changeinput.asp 모듈 흐름도 입력작업 노드변경 입력작업 처리 Change _history 프로그램 1.노드변경 이력정보를 저장한다. 기능설명 적용 테이블 및 TABLE:CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) 파일 일람표 ID_PR-015노드 변경 수정 <표 6.25>노드 변경수정 프로그램ID ID_PR-015 프로그램명 노드 변경수정 프로그램 파일 /state/changemodify.asp Change _history 모듈 흐름도 노드 변경 정보 수정작업 선택 수정작업 Change _history 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.노드변경 정보를 수정한다. 정보 수정 작업 처리 TABLE:CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) -290-

ID_PR-016노드 변경 삭제 <표 6.26>노드 변경삭제 프로그램ID ID_PR-016 프로그램명 노드 변경삭제 프로그램 파일 /state/changedelete.asp Change _history 모듈 흐름도 노드 변경 정보 삭제작업 선택 Change _history 정보 삭제 작업 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.노드변경 정보를 삭제한다. TABLE:CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) -291-

ID_PR-017기본 환경 저장 <표 6.27>기본 환경 저장 프로그램ID ID_PR-017 프로그램명 기본 환경 저장 프로그램 파일 /system/default_config.asp default _config Sms_config alarm_config 기본환경정 보 SMS환경 설정 정보 경고설정정보 모듈 흐름도 수정 환경설정처리 Default _config Sms_config Alarm_ config 프로그램 기능 설명 1.기본 환경 정보를 가져온다. 2.SMS환경 정보를 가져온다. 3.이메일 알람 사용자 정보를 가져온다. 4.SMS알람 사용자 정보를 가져온다. 5.기본환경 정보의 갯수를 가져온다.기본적으로 한개임 6.기본 환경 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:DEFAULT_CONFIG(기본 환경 설정 테이블) SMS_CONFIG (SMS환경설정 테이블) ALARM_CONFIG(경고환경설정) -292-

ID_PR-018그룹명 수정 <표 6.28>그룹명 수정 프로그램ID ID_PR-047 프로그램명 그룹명 수정 프로그램 파일 /system/group_name_seting.asp Group_table Location _table Web_setup 모듈 흐름도 그룹 및 지점정보 센서정보 그룹및 지점 선택 그룹및 지점 선택 Location _table 그룹명 수정 처리 프로그램 기능설명 1.선택한 그룹 정보를 가져온다. 2.특정 그룹에 대한 센서정보를 가져온다. 3.전체 지점명을 가져온다. 4.전체 그룹 정보를 다시 가져온다. 5.특정 그룹에 해당되는 센서들의 정보를 가져온다. 6.그룹에 해당 되는 지점들의 정보를 가져온다. 7.그룹 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE: LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) -293-

ID_PR-019지점추가 <표 6.29> 지점추가 프로그램ID ID_PR-048 프로그램명 지점추가 프로그램 파일 /system/location_reg.asp Group_table Location _table Web_setup 모듈 흐름도 그룹 및 지점정보 센서정보 그룹및 지점 선택 그룹및 지점 선택 Location _table 지점 추가 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.지점을 추가한다. TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) ID_PR-020지점명 수정 <표 6.30>지점명 수정 프로그램ID ID_PR-049 프로그램명 지점명 수정 프로그램 파일 /system/location_modify.asp locatuion _table 모듈 흐름도 센서정보 지점 선택 Location _table 지점 수정 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.선택된 지점명을 수정한다. TABLE: LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) -294-

ID_PR-021지점 삭제 <표 6.31> 지점삭제 프로그램ID ID_PR-050 프로그램명 지점 삭제 프로그램 파일 /system/location_delete.asp Location _table 모듈 흐름도 지점정보 지점 선택 Location _table 지점 삭제 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.선택된 지점명을 삭제한다. TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) ID_PR-022노드 설정 저장 <표 6.32> 노드설정 저장 프로그램ID ID_PR-051 프로그램명 노드 설정저장 프로그램 파일 /system/nodeseting_exe.asp Web_setup 모듈 흐름도 센서 정보 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 센서 선택 노드설정 정보 수정 처리 1.웹환경 설정 정보를 수정한다. TABLE:WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) Web_setup -295-

ID_PR-023사용자 삭제 <표 6.33>사용자 삭제 프로그램ID ID_PR-052 프로그램명 사용자 삭제 프로그램 파일 /system/user_delete.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 사용자 선택 member 사용자 삭제 처리 프로그램 1.사용자 정보를 삭제한다. 기능설명 적용 테이블 및 TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) 파일 일람표 ID_PR-024사용자 정보 관리 <표 6.34>사용자 정보관리 프로그램ID ID_PR-024 프로그램명 사용자 정보 관리 프로그램 파일 /system/user_manager.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 입력 member 사용자 등록 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.사용자 정보를 가져온다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -296-

ID_PR-025사용자 정보 수정 <표 6.35>사용자 정보 수정 프로그램ID ID_PR-025 프로그램명 사용자 정보 수정 프로그램 파일 /login/modify_exe.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 사용자 선택 member 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 사용자 수정 처리 1.선택한 사용자 정보를 가져와서 보여준다. 2.전체 사용자 정보를 보여준다. 3.수정한 사용자 정보를 수정한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -297-

ID_PR-026회원가입 <표 6.36> 회원가입 프로그램ID ID_PR-026 프로그램명 회원가입 프로그램 파일 /login/join_exe.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 등록 member 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 사용자 등록 처리 1.사용자 아이디로 기존에 아이디가 있는지 확인한다. 2.사용자 이메일로 기존에 이메일이 있는지 확인한다. 3.사용자 정보를 저장한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) ID_PR-027비밀번호 찾기 <표 6.37> 비밀번호 찾기 프로그램ID ID_PR-027 프로그램명 비밀번호 찾기 프로그램 파일 /login/pwsearch.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 ID 입력/ 이메일입력 사용자 등록 여부 확인 처리 member 1.아이디와 이메일을 입력한후 입력한 자료를 이용해 해당 사용자 정보가 있 는지검색을 한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -298-

ID_PR-028ID 중복체크 <표 6.38>ID 중복체크 프로그램ID ID_PR-028 프로그램명 ID 중복체크 프로그램 파일 /login/id.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 ID 입력 중복여부 확인 처리 1.사용자 아이디로 기존에 아이디가 있는지 확인한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) member ID_PR-029ID 찾기 <표 6.39>ID 찾기 프로그램ID ID_PR-029 프로그램명 ID 찾기 프로그램 파일 /login/idsearch.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 이름/ 이메일입력 사용자 등록 여부 확인 처리 member 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.아이디와 이메일을 입력한후 입력한 자료를 이용해 해당 사용자 정보가 있 는지검색을 한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -299-

ID_PR-030로그인 <표 6.40>로그인 프로그램ID ID_PR-030 프로그램명 로그인 프로그램 파일 /loginproc.asp member 모듈 흐름도 ID 입력/ J패스워드 입력 사용자 확인 처리 사용자 정보 member 프로그램 기능 설명 1.로그인 사용자는ID,PASSWORD를 입력한다. 2.입력 후 LOGIN버튼을 클릭하면 loginproc.asp로 이동한다. 3.아이디,비밀번호를 체크하여 정당한 사용자 라면 사용자 세션생성. 후 시스템 서비스 페이지로 이동. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -300-

3)테이블정의서 테이블정의서의 개요 테이블과 관련한 상세정보를 기술한다.기술할 항목은 다음과 같다. -테이블ID :테이블의 물리영문명 -테이블명 :테이블의 논리한글명 -SEQ :테이블 컬럼의 일련번호 -필드ID :테이블 컬럼의 물리영문명 -필드명 :테이블 컬럼의 논리한글명 -PK/NN :PrimaryKey/NotNul표시 -타입 :컬럼의 데이터 타입(CHAR,VARCHAR,INTEGER,DATE) -길이 :컬럼의 사이즈(Size) -정의 :필요시 컬럼의 내용을 기술 테이블 목록 <표 6.41>테이블 목록 순 번 테이블 ID 테이블 명 Row Update 보존 Size 빈도 기간 기본 환경설정 001 Default_config 141 고정 테이블 1건 002 Group_table 그룹정보테이블 286 고정 3건 003 History_graph 그래프데이터 _data 취합테이블 250 수시 1년 004 Location_table 지역정보테이블 42 고정 12건 이하 005 Member 사용자 정보 테이블 251 1건 /월 006 Sensor_id_tab 최신센서정보테이블 88 고정 48건 007 tipme_config 미들웨어 환경설정테이블 400 고정 48건 008 web_setup 센서정보 테이블 282 고정 48건 009 <group_id>_<ori 노드정보 100 1880 gin_id> 설명 시스템의 기본환경설정 정보 1년 를 관리한다 구룹 정보를 관리한다. 1년 두개의 그룹으로 관리한다. 그래프 정보를 표현하기 위해 만들어 놓은 임시 테이블로써 그래프 내용을 표현 해 줄 때마다 변경이 된다. 한개의 그룹에는 여러개의 지 1년 점이 존재하는 각 지점의 명 칭 및 위치 정보를 관리한다. 웹프로그램을 사용하기 위한 1년 사용자 정보를 관리한다. 센서마다 가장 최근에 수신 1년 된 최신 정보를 관리한다. 미들웨어에서 사용하는 각 1년 노드의 정보를 관리한다. 웹에서 표현하기 위한 센서 1년 별 각종 정보를 관리한다. 각각 센서 한개마다 한개의 건/일 1년 테이블이 생성이 되며 모든 센서정보를 기록 관리한다. -301-

테이블 정의서 <표 6.42> 기본설정 테이블 테이블명 기본설정테이블 테이블 ID 테이블정의 기본설정테이블 데이타베 이스명 컬럼명 설명 데이터 intervaltime 업데이트 시간간격 rotateinterva 화면전환 l 시간간격 rotate_use_fl 화면전환 ag 사용여부 Instal_path 설치위치 키 유형 유도테이 블 CREATETABLE[dbo].[default_config]( default_config uit 비고 NULL/NOT NULL NULL NULL 인덱스 명 데이터 형 길 이 VARCH AR 20 VARCH AR 20 제약조건 NULL CHAR 1 DEFAULT 0 NULL VARCH AR 100 데이터 정의문 [intervaltime][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [rotateintervaltime][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [rotate_use_flag] [char](1) COLLATE Korean_Wansung_CI_AS NULL CONSTRAINT[DF_default_config_rotate_use_flag] DEFAULT (0), [instal_path][varchar](100)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[default_config] ADD CONSTRAINT [DF_default_config_rotate_use_flag] DEFAULT (0)FOR [rotate_use_flag] -302-

<표 6.43> 그룹정보 테이블 테이 블명 테이 블정 의 컬럼 명 grou p_id 그룹정보 테이블 그룹정보 테이블 설명 노 드 의 그 룹 ID 키유 형 기본 키 테이블 ID group_table 데이타 베이스 uit 비고 명 유도테 NULL/N OTNUL 인덱스 이블 L 명 데이터형 길 이 NOT group_i d_pkey INTEGER 4 site 그 룹 의 위 치 이 름 저 장 NULL VARCHAR 20 db_ti me GPS지 원 준 비 db time NULL VARCHAR 20 gps_t ime GPS지 원 준 비 시간 NULL VARCHAR 20 lati GPS지 원 준 비 NULL VARCHAR 20 long GPS지 원 준 비 NULL VARCHAR 20 tipme tipme2에 서 사용 할 _x x축 그 룹 위 치 tipme tipme2에 서 사용 할 _y y축 그 룹 위 치 web_ webtipme에 서 사 용 할 x x축 그 룹 위 치 web_ webtipme에 서 사 용 할 y y축 그 룹 위 치 origin _back imag webtipme에 서 사 용 할 e_na 그룹 배 경 이 미지 me thum b_bac kima ge_na me imag e_up date_ webtipme에 서 사 용 할 그 룹 배 경 썸 네 일 이 미 지 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL NULL VARCHA R VARCHA R webtipme에 서 사 용 할 VARCHA 이 미 지 수 정 일시 NULL R time descr iption 그 룹별 세 부 정 보 저 장 NULL VARCHA R tipme _bkg nd tipme _mm s tipme2에 서 사용 할 배경 이 미 지 주 소 tipme2에 서 제공 하 는 그 룹별 캠 영 상 지 원 을 위 한 mms주 소 저 장 NULL NULL VARCHA R VARCHA R 20 20 20 20 50 20 제약 조건 -303-

CREATETABLE[dbo].[group_table]( NULL, NULL, [group_id][int]not NULL, 데이터 정의문 [site][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [db_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [gps_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [lati][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [long][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [tipme_x][float]null, [tipme_y][float]null, [web_x][float]null, [web_y][float]null, [orgin_backimage_name] [varchar](20) COLLATE Korean_Wansung_CI_AS [thumb_backimage_name] [varchar](20) COLLATE Korean_Wansung_CI_AS [image_update_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [description][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [tipme_bkgnd][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [tipme_mms][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, CONSTRAINT[group_id_pkey]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [group_id]asc )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[group_table]add KEY CLUSTERED ( [group_id]asc CONSTRAINT [group_id_pkey]primary )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -304-

<표 6.44>그래프 데이터취합 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 reg_no 그래프데이터취합 테이블 그래프데이터취합 테이블 설명 일련 번 호 키 유형 테이 블 ID 데이 타베 이스 명 유도 테이 블 history_graph_data uit 비고 NULL/ NOTN ULL 인덱스명 데이터형 길 이 PK_history_g raph_data NUMBER 18,0 group_id 노드의 구룹 NULL ID INTEGER 4 group_nam e 구룹명 NULL VARCHAR 50 origin_id 노드의 주소 NULL INTEGER 4 node_name 노드명 NULL VARCHAR 20 location_id 지점번호 NULL INTEGER 4 location_na me 지점명 NULL VARCHAR 50 surge_data _type 센서타입 NULL INTEGER 4 value0 값0 NULL VARCHAR 20 value1 값1 NULL VARCHAR 20 value2 값2 NULL VARCHAR 20 time_stamp 등록일시 NULL VARCHAR 20 데이터 정의문 CREATETABLE[dbo].[history_graph_data]( [reg_no] IDENTITY(1,1)NOT NULL, [group_id][int]null, [group_name][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [origin_id][int]null, [node_name][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [location_id][int]null, [location_name][varchar](50)collatekorean_wansung_ci_asnull, 제약 조건 -305-

[surge_data_type][int]null, [value0][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [value1][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [value2][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [time_stamp][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE[dbo].[history_graph_data]ADD CONSTRAINT [PK_history_graph_data]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [reg_no]asc )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] 테이블명 테이블정의 컬럼명 지역정보 테이블 지역정보 테이블 설명 키 유형 location_id 지 점 번호 기본 키 group_id 노 드 의 구 룹 location_na me 지 점 명 location_x 지점 X축 위 치 정보 location_y 지점 Y축 위 치 정보 backimage_n 지 점 배경 ame 이 미 지명 테이블 ID location_table 데이타 베이스 명 유도테 이블 CREATETABLE[dbo].[location_table]( uit 비고 NULL/ NOTN ULL 인덱스명 데이터형 길 이 제약조건 NOT PK_location_ table INTEG ER 4 NOT INTEGER 4 NOT NOT NULL NULL 데이터 정의문 [location_id][int]identity(1,1)not NULL, [group_id][int]null, VARCH AR 50 INTEGE R 4 DEFAULT 0 INTEGE R 4 DEFAULT 0 VARCH AR 20 [location_name][varchar](50)collatekorean_wansung_ci_asnull, [location_x] [int] NULL CONSTRAINT [DF_location_table_location_x] DEFAULT (0), [location_y] [int] NULL CONSTRAINT [DF_location_table_location_y] DEFAULT (0), [backimage_name][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, CONSTRAINT[PK_location_table]PRIMARY KEY CLUSTERED ([location_id]asc )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] -306-

GO ALTER TABLE [dbo].[location_table] ADD CONSTRAINT [PK_location_table] PRIMARY KEY CLUSTERED ([location_id]asc )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -307-

<표 6.45>사용자 정보 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 user_id 사용자 정보 테이블 사용자 정보 테이블 설명 사용자 아이디 키 유형 기본 키 테이블 ID member 데이타 베이스 명 uit 비고 유도테 NULL/ 이블 NOTN 인덱 ULL 스명 데이터형 길이 제약조건 NOT PK_M EMBE VARCHAR 20 R passwd 패스워드 NOT VARCHAR 30 IDNUM1 주민번호앞 NOT VARCHAR 6 IDNUM2 주민번호뒤 NOT VARCHAR 7 use_range 권한설정 NOT VARCHAR 20 user_name 사용자명 NOT VARCHAR 20 tel 내부전화 NULL VARCHAR 40 celphone 핸드폰 NULL VARCHAR 40 email 이메일 NULL VARCHAR 30 reg_date 최초등록일 시 NULL VARCHAR 20 use_flag 승인여부 NOT CHAR 1 DEFAULT 0 데이터 정의문 CREATETABLE[dbo].[member]( [USER_ID][varchar](20)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [PASSWD][varchar](30)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [IDNUM1][varchar](6)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [IDNUM2][varchar](7)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [USE_RANGE][char](1)COLLATEKorean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [USER_NAME][varchar](20)COLLATEKorean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [TEL][varchar](40)COLLATEKorean_Wansung_CI_ASNULL, [CELLPHONE][varchar](40)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNULL, [EMAIL][varchar](30)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNULL, [REG_DATE][varchar](20)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNULL, [USE_FLAG][char](1)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL CONSTRAINT[DF_MEMBER_USE_FLAG] DEFAULT('0'), CONSTRAINT[PK_MEMBER]PRIMARY KEY CLUSTERED ( -308-

[USER_ID]ASC )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[member]add CONSTRAINT [PK_MEMBER]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [USER_ID]ASC )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -309-

<표 6.46> 최신센서 정보테이블 테이블명 최신센서정보 테이블 테이블 ID sensor_id_tab 데이타 테이블정의 최신센서정보 테이블 베이스 uit 비고 명 키 유도테 NULL/N 컬럼명 설명 유형 이블 OTNULL 인덱스명 데이터형 길 이 group_id 노드의 구룹 ID 기본 키 NOT sensor_id _tab_pkey INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 기본 키 NOT sensor_id _tab_pkey INTEGER 4 parent_id 노드의 상위코드 NOT INTEGER 4 surge_data_ type last_update last_sensor0 last_sensor1 last_sensor2 last_sensor3 last_sensor4 last_sensor5 노드센서타입 NOT INTEGER 4 노드로부터 수신된 데이터의 마지막시간 노드로부터 수신된 센서0데이터 노드로부터 수신된 센서1데이터 노드로부터 수신된 센서2데이터 노드로부터 수신된 센서3데이터 노드로부터 수신된 센서4데이터 노드로부터 수신된 센서5데이터 NOT VARCHA R 20 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 version 노드현제버젼 NOT INTEGER 4 last_parent0 last_lqi0 last_parent1 last_lqi1 ver2.0에서 제공하는 최종 PARENT0 ver2.0에서 제공하는 최종 LQI0 ver2.0에서 제공하는 최종 PARENT1 ver2.0에서 제공하는 최종 LQI0 NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 제약 조건 -310-

last_parent2 last_lqi2 ver2.0에서 제공하는 최종 PARENT2 ver2.0에서 제공하는 최종 LQI0 CREATETABLE[dbo].[sensor_id_tab]( [origin_id][int]not NULL, [parent_id][int]not NULL, [group_id][int]not NULL, 데이터 정의문 [surge_data_type][int]not NULL, NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 [last_update][varchar](20)collatekorean_wansung_ci_asnot NULL, [last_sensor0][int]not NULL, [last_sensor1][int]not NULL, [last_sensor2][int]not NULL, [last_sensor3][int]not NULL, [last_sensor4][int]not NULL, [last_sensor5][int]not NULL, [version][int]not NULL, [last_parent0][int]null, [last_lqi0][int]null, [last_parent1][int]null, [last_lqi1][int]null, [last_parent2][int]null, [last_lqi2][int]null, CONSTRAINT[sensor_id_tab_pkey]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [origin_id]asc, [group_id]asc )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[sensor_id_tab] ADD PRIMARY KEY CLUSTERED ( [origin_id]asc, [group_id]asc CONSTRAINT [sensor_id_tab_pkey] )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF) ON [PRIMARY] -311-

<표 6.47> 미들웨어 환경설정 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 미들웨어 환경설정테이블 테이블ID tipme_config 미들웨어 데이타베 환경설정테이블 이스명 uit 비고 키 유도테이 NULL/N 인덱 설명 유형 블 OTNULL 스명 데이터형 길 이 group_id 노드의 구룹ID NOT INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 NOT INTEGER 4 node_name 노드의 이름 NULL VARCHAR 20 메인화면에서 node_x 노드 X 축 위치 저장 메인화면에서 node_y 노드 Y 축 위치 저장 메인화면에서 node_z 노드 Z 축 위치 저장 노드최대 임계치 warcfg_high 설정 각센서별로 최대 limitvalue0_high 임계치 설정 최대제한값0 각센서별로 최대 limitvalue1_high 임계치 설정 최대제한값1 각센서별로 최대 limitvalue2_high 임계치 설정 최대제한값2 각센서별로 최대 limitvalue3_high 임계치 설정 최대제한값3 각센서별로 최대 limitvalue4_high 임계치 설정 최대제한값4 각센서별로 최대 limitvalue5_high 임계치 설정 최대제한값5 노드최소 임계치 warcfg_low 설정 각센서별로 최소 limitvalue0_low 임계치 설정 최소제한값0 각센서별로 최소 limitvlaue1_low 임계치 설정 최소제한값1 limitvalue2_low 각센서별로 최소 임계치 설정 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL INTEGER 4 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL INTEGER 4 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 제약 조건 -312-

최소제한값2 각센서별로 최소 limitvalue3_low 임계치 설정 최소제한값3 각센서별로 최소 limitvalue4_low 임계치 설정 최소제한값4 각센서별로 최소 limitvalue5_low 임계치 설정 최소제한값5 노드별로 위치 location 데이터 정보 저장 노드별로 설치 start_time 시간 저장 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL VARCHAR 20 NULL VARCHAR 20 period 가동시간저장 NULL VARCHAR 20 comment 노드별로 설명 또는 메모 저장 NULL VARCHAR100 node_icon 노드아이콘 NULL VARCHAR 50 node_informatio n CREATETABLE[dbo].[tipme_config]( 노드정보 NULL VARCHAR 50 [group_id][int]not NULL, [origin_id][int]not NULL, 데이터 정의문 [node_name][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_x][float]null, [node_y][float]null, [node_z][float]null, [warcfg_high][int]null, [limitvalue0_high][float]null, [limitvalue1_high][float]null, [limitvalue2_high][float]null, [limitvalue3_high][float]null, [limitvalue4_high][float]null, [limitvalue5_high][float]null, [warcfg_low][int]null, [limitvalue0_low][float]null, [limitvalue1_low][float]null, [limitvalue2_low][float]null, -313-

[limitvalue3_low][float]null, [limitvalue4_low][float]null, [limitvalue5_low][float]null, [location][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [start_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [period][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [comment][varchar](100)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_icon][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_infomation][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO -314-

<표 6.48> 센서정보 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 센서정보 테이블 센서정보 테이블 설명 키 유 형 테이블 ID web_setup 데이타 베이스 uit 명 인 유도 NULL/N 덱 테이블 OTNULL 스 명 비고 데이터형 group_id 노드의 구룹ID NOT INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 NOT INTEGER 4 node_name 노드의 이름 NULL node_x node_y node_z limitvalue0_hig h limitvalue1_hig h limitvalue2_hig h limitvalue3_hig h limitvalue4_hig h limitvalue5_hig h limitvalue0_low limitvalue1_low limitvalue2_low limitvalue3_low 메인화면에서 노드의 위치 X축 저장 메인화면에서 노드의 위치 Y축 저장 메인화면에서 노드의 위치 Z축 저장 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값0 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값1 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값2 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값3 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값4 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값5 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값0 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값1 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값2 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값3 VARCHA R 길 이 20 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 제약 조건 -315-

limitvalue4_low limitvalue5_low location start_time 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값4 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값5 노드별로 위치 데이터 저장 노드별로 설치 시간 저장 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL NULL period 가동시간저장 NULL comment 노드별로 설명 또는 메모 저장 데이터 정의문 NULL VARCHA R 20 VARCHA R 20 VARCHA R 20 VARCHA R 100 CREATETABLE[dbo].[web_setup]( [group_id][int]not NULL, [origin_id][int]not NULL, [node_name][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_x][float]null, [node_y][float]null, [node_z][float]null, [limitvalue0_high][float]null, [limitvalue1_high][float]null, [limitvalue2_high][float]null, [limitvalue3_high][float]null, [limitvalue4_high][float]null, [limitvalue5_high][float]null, [limitvalue0_low][float]null, [limitvalue1_low][float]null, [limitvalue2_low][float]null, [limitvalue3_low][float]null, [limitvalue4_low][float]null, [limitvalue5_low][float]null, [location][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [start_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [period][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [comment][varchar](100)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO -316-

<표 6.49> 노드정보 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 노드정보 테이블 노드정보 테이블 설명 키 유형 테이블 ID <group_id>_<origin_id> 데이타베 이스명 uit 비고 유도테이 NULL/N 인덱 블 OTNULL 스명 데이터형 길 이 group_id 노드의 구룹ID NULL INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 NULL INTEGER 4 노드의 멀티옵이 multi_seq_no 보낸 데디타 횟수 NULL INTEGER 4 노드의 멀티옵이 origin_seq_no 보낸 ORIGIN 횟수 NULL INTEGER 4 hopcount 노드의 네트워크 홉수 NULL INTEGER 4 surge_data_ty pe 노드센서 타입 NULL INTEGER 4 parent_id 상위노드 ID NULL INTEGER 4 seq_no 노드가 보낸 데이터의 횟수 NULL INTEGER 4 sensor0 센서0정보 NULL INTEGER 4 sensor1 센서1정보 NULL INTEGER 4 sensor2 센서2정보 NULL INTEGER 4 sensor3 센서3정보 NULL INTEGER 4 sensor4 센서4정보 NULL INTEGER 4 sensor5 센서5정보 NULL INTEGER 4 time_stamp 데이터 송신시의 시간 NULL VARCHAR (20) 20 last_parent0 최종 PARENT0 NULL INTEGER 4 last_lqi0 최종 LQI0 NULL INTEGER 4 last_parent1 최종 PARENT1 NULL INTEGER 4 last_lqi1 최종 LQI1 NULL INTEGER 4 last_parent2 최종 PARENT2 NULL INTEGER 4 last_lqi2 최종 LQI2 NULL INTEGER 4 제약 조건 -317-

데이터 정의문 CREATETABLE[dbo].[136_0]( [group_id][int]null, [origin_id][int]null, [multi_seq_no][int]null, [origin_seq_no][int]null, [hopcount][int]null, [surge_data_type][int]null, [parent_id][int]null, [seq_no][int]null, [sensor0][int]null, [sensor1][int]null, [sensor2][int]null, [sensor3][int]null, [sensor4][int]null, [sensor5][int]null, [time_stamp][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [last_parent0][int]null, [last_lqi0][int]null, [last_parent1][int]null, [last_lqi1][int]null, [last_parent2][int]null, [last_lqi2][int]null )ON [PRIMARY] GO -318-

3)프로그램 사양서 ID_PR-001모니터링 TOTAL <표 6.50> 모니터링 Total 프로그램ID ID_PR-001 프로그램명 모니터링 TOTAL 프로그램 /monitoring/monitoring_total.asp 파일 센서 정보 최신 센서 정보 모듈 흐름도 Sensor_id _tab 최신센 서정보 Group _table 그룹정보 Location _table 지점별위치정 보 Web_ setup 센서별 최대,최소정보 최신센서정 보 경고시 이메일,SMS 발송하는 경우 ALARM_ CONFIG EMAIL_HISTORY SMS_HISTORY 1.지점 정보를 가져온다. 프로그램 기능설명 2.데이타 가져오기 시간과 로테이션 시간 정보를 가져온다. 3.지점 위치정보와 이미지 정보를 가져온다. 4.지점별 센서 정보를 가져온다. 아이디,비밀번호를 체크하여 정당한 사용자 라면 사용자 세션생성 후 시스템 서비스 페이지로 이동. TABLE: LOCATION_TABLE(지점정보 테이블) 적용 테이블 및 파일 일람표 DEFAULT_CONFIG(기본 환경 설정 테이블) SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) VIEW :VIEW_NODE_VALUE -319-

ID_PR-002경고처리 <표 6.51> 경고처리 프로그램ID ID_PR-002 프로그램명 경고처리 프로그램 /monitoring/locationtable/erorprocess.asp 파일 센서정보 최신센서정보 모듈 흐름도 Sensor_id_tab Group_table Location_table Web_setup 최신센 서정보 그룹정보 지점별위치정 보 센서별 최대,최소정보 최신센서정 보 경고시 이메일,SMS 발송하는경우 ALARM_CONFIG EMAIL_HISTORY SMS_HISTORY 프로그램 기능설명 1.알람 정보를 가져온다. 2.노드의 정보를 가져온다. TABLE:SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) 적용 테이블 LOCATION_TABLE(지점정보 테이블) 및 <GROUP_ID>_<ORIGIN_ID> 파일 일람표 STORED PROCEDURE : SP_ALARM_LIST SP_GRAPH_DATA VIEW TABLE:VIEW_NODE_VALUE -320-

ID_PR-003지점위치 변경 <표 6.52> 지점위치 변경 프로그램ID ID_PR-003 프로그램명 지점위치 변경 프로그램 파일 /monitoring/location_save.asp Location _table 모듈 흐름도 지점 정보 지점위치변 경 지점위치저장 Location _table 프로그램 기능설명 1.지점위치 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:LOCATION_TABLE(지점정보 테이블) -321-

ID_PR-004지점 모니터링 <표 6.53>지점 모니터링 프로그램ID ID_PR-004 프로그램명 지점 모니터링 프로그램 파일 /monitoring/monitoring_location.asp 센서 정보 최신센서 정보 모듈 흐름도 Sensor_id_tab Group_table Location _table Web_setup <group_id>_<ori gin_id> 최신센 서정보 그룹정보 지점별위치정 보 센서별 최대,최소정보 센서별 히스토리 정보 최신센서정 보 그래프 정보 생성 History_graph_data 프로그램 기능설명 1.지점 이미지 정보를 가져온다. 2.최신센서 정보를 가져온다. 3.알람 정보를 가져온다. 4.최신 센서 값을 가져온다. 5.센서 히스토리 정보를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) HOSTORY_GRAPH_DATA(그래프 데이타 취합 테이블) <Group_id>_<origin_id>(센서히스토리 테이블> VIEW :VIEW_NODE_VALUE STODED PROCEDURE:SP_GRAPH_DATA -322-

ID_PR-005센서세부정보 <표 6.54>센서 세부 정보 프로그램ID ID_PR-005 프로그램명 센서세부정보 프로그램 파일 /monitoring/popup/getsensordetail_info.asp Web_setup Group_table/ Location_table Sensor _id_tab Sensor_id_tab 모듈 흐름도 센서별 최대,최소값 그룹정보및 위치정보 최신센 서정보 최신센 서정보 센서선택 센서세부 현황 프로그램 기능설명 1.최신 센서 정보를 가져온다. 2.최신 히스토리 정보를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) HISTORY_GRAPH_DATA(그래프 데이터 취합 테이블) VIEW TABLE:VIEW_NODE_VALUE STORED PROCEDURE:SP_GRAPH_DATA -323-

ID_PR-006화면 설정 변경 <표 6.55>화면 설정 변경 프로그램ID ID_PR-006 프로그램명 화면 설정변경 프로그램 파일 /monitoring/viewseting.asp Location _table 모듈 흐름도 전체이미지정 보 프로그램 기능설명 전체 배경 정보 선택 1.지역 이미지 정보를 수정한다. 전체 배경 정보 저장 Location _table 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) ID_PR-007노드 위치 저장 <표 6.56>노드 위치 저장 프로그램ID ID_PR-007 프로그램명 노드 위치저장 프로그램 파일 /sensor_save.asp Web_setp 모듈 흐름도 노드별위치정 보 지역위치 정보 선택 노드위치 정보저장 Web_setup 프로그램 기능설 명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.노드 위치 정보를 마우스로 가져와서 수정위치로 옮긴다. 2.수정위치로 옮긴후 저장한다. TABLE:WEB_SETUP(지역정보 테이블) -324-

ID_PR-008배경 이미지변경 <표 6.57>배경 이미지 변경 프로그램ID ID_PR-008 프로그램명 배경 이미지변경 프로그램 파일 /monitoring/filemodify.asp Location _table 모듈 흐름도 지역이미지정 보 지역 이미지 정보 선택 지역 이미지 정보 저장 Location _table 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.배경 이미지를 변경하면 업데이트 된다. TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) D_PR-009배경이미지 업로드 <표 6.58> 배경이미지 업로드 프로그램ID ID_PR-009 프로그램명 배경이미지 업로드 프로그램 파일 /monitoring/filesave.asp 모듈 흐름도 이미지 정보 선택 이미지 정보 업로드 선택 이미지 정보가 업로드 된다. 이미지정보 업로드완료 프로그램 기능설명 1.배경 이미지를 올리는 기능을 수행한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 -325-

ID_PR-011통계 데이터 조회 <표 6.59> 통계데이터 조회 프로그램ID ID_PR-011 프로그램명 통계 데이터 조회 프로그램 파일 /statistics/statistics.asp Group_table / Location _table Sensor _id_tab <group_id>_<ori gin_id> 모듈 흐름도 지역정보 센서정보 센서값 정보 지역선택 센서선택 통계 현황 기존 센서값을 조회 처리 프로그램 기능설명 1.그룹 정보를 가져온다. 2.지점명을 가져온다. 3.지점에 따른 센서명을 가져온다. 4.센서 타입을 가져온다. 5.옵션에 따른 시간 정보를 가져온다. 6.그룹명,지점명,센서명 정보를 가져온다. 7.실제 데이타를 가져온다. 8.실제 데이타를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) <GROUP_ID>_<ORIGIN_ID> STORED PROCEDURE:SP_NODE_HISTORY -326-

ID_PR-012통계 데이터 엑셀 출력 <표 6.60> 통계 데이터 엑셀출력 프로그램ID ID_PR-012 프로그램명 통계 데이터 엑셀 출력 프로그램 파일 /statistics/statistics_excel.asp Group_table / Location _table Sensor _id_tab <group_id>_<ori gin_id> 모듈 흐름도 지역정보 센서정보 센서값 정보 지역선택 센서선택 현황 출력 기존 센서값을 출력 처리 프로그램 기능 설명 1.특정 센서의 타입을 가져온다. 2.특정 센서의 히스토리 정보를 가져온다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:SENSOR_ID_TAB(최신 센서 정보 테이블) <GROUP_ID>_<ORIGUN_ID> STORED_PROCEDURE:SP_NODE_HISTORY -327-

ID_PR-013노드변경 현황 <표 6.61> 노드변경현황 프로그램ID ID_PR-013 프로그램명 노드변경 현황 프로그램 파일 /state/change.asp Group_table Location _table Web_setup Change _history 모듈 흐름도 지역정보 센서 정보 설비이력정보 그룹/지역 선택 센서 선택 설비이력정보조회 처리 설비이력 정보현황 프로그램 기능 설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.그룹 정보를 가져온다. 2.지점정보를 가져온다. 3.노드명을 가져온다. 4.노드 변경 현황을 가져온다. TABLE:GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) STORED PROCEDURE:SP_CHANGE_LIST ID_PR-014노드 변경 입력 <표 6.62> 노드변경 입력 프로그램ID ID_PR-014 프로그램명 노드 변경입력 프로그램 파일 /state/changeinput.asp 모듈 흐름도 입력작업 노드변경 입력작업 처리 Change _history 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.노드변경 이력정보를 저장한다. TABLE:CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) -328-

ID_PR-015노드 변경 수정 <표 6.63>노드 변경수정 프로그램ID ID_PR-015 프로그램명 노드 변경수정 프로그램 파일 /state/changemodify.asp Change _history 모듈 흐름도 노드 변경 정보 수정작업 선택 수정작업 Change _history 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.노드변경 정보를 수정한다. 정보 수정 작업 처리 TABLE:CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) ID_PR-016노드 변경 삭제 <표 6.64>노드 변경삭제 프로그램ID ID_PR-016 프로그램명 노드 변경삭제 프로그램 파일 /state/changedelete.asp Change _history 모듈 흐름도 노드 변경 정보 삭제작업 선택 Change _history 정보 삭제 작업 처리 프로그램 기능설명 1.노드변경 정보를 삭제한다. 적용 테이블 및 TABLE:CHANGE_HISTORY(설비이력 정보 테이블) 파일 일람표 -329-

ID_PR-017기본 환경 저장 <표 6.65>기본 환경 저장 프로그램ID ID_PR-017 프로그램명 기본 환경 저장 프로그램 파 /system/default_config.asp 일 default _config Sms_config alarm_config 기본환경정 보 SMS환경 설정 정보 경고설 정정보 모듈 흐름도 수정 환경설 정처 리 Default _config Sms_config Alarm_ config 프로그램 기 능설명 1.기본 환경 정보를 가져온다. 2.SMS환경 정보를 가져온다. 3.이메일 알람 사용자 정보를 가져온다. 4.SMS알람 사용자 정보를 가져온다. 5.기본환경 정보의 갯수를 가져온다.기본적으로 한개임 6.기본 환경 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:DEFAULT_CONFIG(기본 환경 설정 테이블) SMS_CONFIG (SMS환경설정 테이블) ALARM_CONFIG(경고환경설정) -330-

ID_PR-018그룹명 수정 <표 6.66>그룹명 수정 프로그램ID ID_PR-047 프로그램명 그룹명 수정 프로그램 파 일 /system/group_name_seting.asp Group_table Location _table Web_setup 모듈 흐름도 그룹 및 지점정보 센서정보 그룹및 지점 선택 그룹및 지점 선택 Location _table 그룹명 수정 처리 프로그램 기능설명 1.선택한 그룹 정보를 가져온다. 2.특정 그룹에 대한 센서정보를 가져온다. 3.전체 지점명을 가져온다. 4.전체 그룹 정보를 다시 가져온다. 5.특정 그룹에 해당되는 센서들의 정보를 가져온다. 6.그룹에 해당 되는 지점들의 정보를 가져온다. 7.그룹 정보를 수정한다. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE: LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) GROUP_TABLE(그룹정보 테이블) WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) -331-

ID_PR-019지점추가 <표 6.67> 지점추가 프로그램ID ID_PR-048 프로그램명 지점추가 프로그램 파일 /system/location_reg.asp Group_table Location _table Web_setup 모듈 흐름도 그룹 및 지점정보 센서정보 그룹및 지점 선택 그룹및 지점 선택 Location _table 지점 추가 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.지점을 추가한다. TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) ID_PR-020지점명 수정 <표 6.68>지점명 수정 프로그램ID ID_PR-049 프로그램명 지점명 수정 프로그램 파일 /system/location_modify.asp locatuion _table 모듈 흐름도 센서정보 지점 선택 Location _table 지점 수정 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.선택된 지점명을 수정한다. TABLE: LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) -332-

ID_PR-021지점 삭제 <표 6.69> 지점삭제 프로그램ID ID_PR-050 프로그램명 지점 삭제 프로그램 파일 /system/location_delete.asp Location _table 모듈 흐름도 지점정보 지점 선택 Location _table 지점 삭제 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.선택된 지점명을 삭제한다. TABLE:LOCATION_TABLE(지역정보 테이블) ID_PR-022노드 설정 저장 <표 6.70> 노드설정 저장 프로그램ID ID_PR-051 프로그램명 노드 설정저장 프로그램 파일 /system/nodeseting_exe.asp Web_setup 모듈 흐름도 센서 정보 센서 선택 노드설정 정보 수정 처리 Web_setup 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.웹환경 설정 정보를 수정한다. TABLE:WEB_SETUP(최신 센서 정보 테이블) -333-

ID_PR-023사용자 삭제 <표 6.71>사용자 삭제 프로그램ID ID_PR-052 프로그램명 사용자 삭제 프로그램 파일 /system/user_delete.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 사용자 선택 member 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.사용자 정보를 삭제한다. 사용자 삭제 처리 TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) ID_PR-024사용자 정보 관리 <표 6.72>사용자 정보관리 프로그램ID ID_PR-024 프로그램명 사용자 정보 관리 프로그램 파일 /system/user_manager.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 입력 member 사용자 등록 처리 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 1.사용자 정보를 가져온다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -334-

ID_PR-025사용자 정보 수정 <표 6.73>사용자 정보 수정 프로그램ID ID_PR-025 프로그램명 사용자 정보 수정 프로그램 파일 /login/modify_exe.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 사용자 선택 member 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 사용자 수정 처리 1.선택한 사용자 정보를 가져와서 보여준다. 2.전체 사용자 정보를 보여준다. 3.수정한 사용자 정보를 수정한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -335-

ID_PR-026회원가입 <표 6.74> 회원가입 프로그램ID ID_PR-026 프로그램명 회원가입 프로그램 파일 /login/join_exe.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 등록 member 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 사용자 등록 처리 1.사용자 아이디로 기존에 아이디가 있는지 확인한다. 2.사용자 이메일로 기존에 이메일이 있는지 확인한다. 3.사용자 정보를 저장한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) ID_PR-027비밀번호 찾기 <표 6.75> 비밀번호 찾기 프로그램ID ID_PR-027 프로그램명 비밀번호 찾기 프로그램 파일 /login/pwsearch.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 ID 입력/ 이메일입력 사용자 등록 여부 확인 처리 member 1.아이디와 이메일을 입력한후 입력한 자료를 이용해 해당 사용자 정보 가 있는지검색을 한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -336-

ID_PR-028ID 중복체크 <표 6.76>ID 중복체크 프로그램ID ID_PR-028 프로그램명 ID 중복체크 프로그램 파일 /login/id.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 프로그램 기능설명 적용 테이블 및 파일 일람표 ID 입력 중복여부 확인 처리 1.사용자 아이디로 기존에 아이디가 있는지 확인한다. TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) member ID_PR-029ID 찾기 <표 6.77>ID 찾기 프로그램ID ID_PR-029 프로그램명 ID 찾기 프로그램 파일 /login/idsearch.asp member 모듈 흐름도 사용자 정보 이름/ 이메일입력 사용자 등록 여부 확인 처리 프로그램 1.아이디와 이메일을 입력한후 입력한 자료를 이용해 해당 사용자 정보 기능설명 가 있는지검색을 한다. 적용 테이블 및 TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) 파일 일람표 member -337-

ID_PR-030로그인 <표 6.78>로그인 프로그램ID ID_PR-030 프로그램명 로그인 프로그램 파일 /loginproc.asp member 모듈 흐름도 ID 입력/ J패스워드 입력 사용자 확인 처리 사용자 정보 member 프로그램 기능 설명 1.로그인 사용자는ID,PASSWORD를 입력한다. 2.입력 후 LOGIN버튼을 클릭하면 loginproc.asp로 이동한다. 3.아이디,비밀번호를 체크하여 정당한 사용자 라면 사용자 세션생성. 후 시스템 서비스 페이지로 이동. 적용 테이블 및 파일 일람표 TABLE:MEMBER(사용자 정보 테이블) -338-

3)테이블정의서 테이블정의서의 개요 테이블과 관련한 상세정보를 기술한다.기술할 항목은 다음과 같다. -테이블ID :테이블의 물리영문명 -테이블명 :테이블의 논리한글명 -SEQ :테이블 컬럼의 일련번호 -필드ID :테이블 컬럼의 물리영문명 -필드명 :테이블 컬럼의 논리한글명 -PK/NN :PrimaryKey/NotNul표시 -타입 :컬럼의 데이터 타입(CHAR,VARCHAR,INTEGER,DATE) -길이 :컬럼의 사이즈(Size) -정의 :필요시 컬럼의 내용을 기술 테이블 목록 <표 6.79>테이블 목록 순 번 테이블 ID 테이블 명 기본 환경설정 001 Default_config 테이블 Row Upd ate Size 빈도 141 고정 1건 002 Group_table 그룹정보테이블 286 고정 3건 003 History_graph 그래프데이터 _data 취합테이블 004 Location_table 지역정보테이블 42 보존 기간 250 수시 1년 고정 12건 이하 005 Member 사용자 정보 테이블 251 1건 /월 006 Sensor_id_tab 최신센서정보테이블 88 고정 48건 007 tipme_config 미들웨어 환경설정테이블 400 고정 48건 008 web_setup 센서정보 테이블 282 고정 009 <group_id>_<ori gin_id> 노드정보 100 설명 시스템의 기본환경설정 정보 1년 를 관리한다 구룹 정보를 관리한다. 1년 1년 두개의 그룹으로 관리한다. 그래프 정보를 표현하기 위해 만들어놓은 임시 테이블로써 그래프 내용을 표현 해 줄 때 마다 변경이 된다. 한개의 그룹에는 여러개의 지 점이 존재하는 각 지점의 명 칭 및 위치 정보를 관리한다. 1년 웹프로그램을 사용하기 위한 사용자 정보를 관리한다. 센서마다 가장 최근에 수신된 1년 최신 정보를 관리한다. 미들웨어에서 사용하는 각 노 1년 드의 정보를 관리한다. 웹에서 표현하기 위한 센서별 48건 1년 각종 정보를 관리한다. 1880 각각 센서 한개마다 한개의 건 / 일 1년 테이블이 생성이 되며 모든 센서정보를 기록 관리한다. -339-

테이블 정의서 <표 6.80> 기본설정 테이블 테이블명 기본설정테이블 테이블 ID 테이블정의 기본설정테이블 데이타베 이스명 컬럼명 설명 데이터 intervaltime 업데이트 시간간격 rotateinterva 화면전환 l 시간간격 rotate_use_fl 화면전환 ag 사용여부 Instal_path 설치위치 키 유형 유도테이 블 CREATETABLE[dbo].[default_config]( default_config uit 비고 NULL/NOT NULL NULL NULL 인덱스 명 데이터 형 길 이 VARCH AR 20 VARCH AR 20 제약조건 NULL CHAR 1 DEFAULT 0 NULL VARCH AR 100 데이터 정의문 [intervaltime][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [rotateintervaltime][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [rotate_use_flag] [char](1) COLLATE Korean_Wansung_CI_AS NULL CONSTRAINT[DF_default_config_rotate_use_flag] DEFAULT (0), [instal_path][varchar](100)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[default_config] ADD CONSTRAINT [DF_default_config_rotate_use_flag] DEFAULT (0)FOR [rotate_use_flag] -340-

<표 6.81> 그룹정보 테이블 테이블 테이블 명 그룹정보 테이블 ID group_table 테이블 데이터 정의 그룹정보 테이블 베이스명 uit 비고 컬럼명 설명 키유형 유도테 NULL/N 인덱스 이블 OTNULL 명 데이터형 길 이 group _id 노 드의 그 룹 ID 기본키 NOT group_i d_pkey INTEGER 4 VARCHA site 그룹 의 위 치 이 름 저 장 NULL R 20 db_ti me GPS지 원 준 비 db time NULL VARCHA R 20 gps_ti me GPS지 원 준 비 시 간 NULL VARCHA R 20 VARCHA lati GPS지 원 준비 NULL R 20 VARCHA long GPS지 원 준비 NULL R 20 tipme tipme2에서 사 용 할 x축 _x 그 룹 위치 NULL FLOAT 15 tipme tipme2에서 사 용 할 y축 _y 그 룹 위치 NULL FLOAT 15 webtipme에 서 사 용할 web_x x축 그 룹 위 치 NULL FLOAT 15 web_ webtipme에 서 사 용할 y y축 그 룹 위 치 NULL FLOAT 15 origin _backi mage _nam e thum b_bac kimag e_na me image _upda te_tim e webtipme에 서 사 용할 그 룹 배 경이 미 지 webtipme에 서 사 용할 그 룹 배경 썸 네 일 이미 지 webtipme에 서 사 용할 이 미 지 수 정일 시 NULL NULL NULL VARCH AR 20 VARCH AR 20 VARCH AR 20 descri ption 그룹 별 세 부 정보 저 장 NULL VARCH AR 20 tipme _bkgn tipme2에 서 사 용 할 VARCH d 배 경 이 미 지 주 소 NULL AR 50 tipme tipme2에 서 제 공 하 는 그룹 별 캠 영 상 지 원 을 _mms 위 한 mms주소 저 장 데이터 정의문 NULL VARCH AR 20 제약 조건 -341-

CREATETABLE[dbo].[group_table]( NULL, NULL, [group_id][int]not NULL, [site][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [db_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [gps_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [lati][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [long][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [tipme_x][float]null, [tipme_y][float]null, [web_x][float]null, [web_y][float]null, [orgin_backimage_name] [varchar](20) COLLATE [thumb_backimage_name] [varchar](20) COLLATE Korean_Wansung_CI_AS Korean_Wansung_CI_AS [image_update_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [description][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [tipme_bkgnd][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [tipme_mms][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, CONSTRAINT[group_id_pkey]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [group_id]asc )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[group_table]add KEY CLUSTERED ( [group_id]asc CONSTRAINT [group_id_pkey]primary )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -342-

<표 6.82>그래프 데이터취합 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 reg_no 그래프데이터취합 테이블 그래프데이터취합 테이블 설명 일련 번 호 키 유형 테이블 ID history_graph_data 데이타베 이스명 유도테 이블 uit 비고 NULL /NOT NULL 인덱스명 데이터형 길 이 PK_history_ graph_data NUMBER 18,0 group_id 노드의 구룹 NULL ID INTEGER 4 group_nam e 구룹명 NULL VARCHAR 50 origin_id 노드의 주소 NULL INTEGER 4 node_name 노드명 NULL VARCHAR 20 location_id 지점번호 NULL INTEGER 4 location_na me 지점명 NULL VARCHAR 50 surge_data _type 센서타입 NULL INTEGER 4 value0 값0 NULL VARCHAR 20 value1 값1 NULL VARCHAR 20 value2 값2 NULL VARCHAR 20 time_stamp 등록일시 NULL VARCHAR 20 데이터 정의문 CREATETABLE[dbo].[history_graph_data]( [reg_no] IDENTITY(1,1)NOTNULL, [group_id][int]null, [group_name][varchar](50)collatekorean_wansung_ci_asnull, [origin_id][int]null, [node_name][varchar](50)collatekorean_wansung_ci_asnull, [location_id][int]null, [location_name][varchar](50)collatekorean_wansung_ci_asnull, [surge_data_type][int]null, [value0][varchar](20)collatekorean_wansung_ci_asnull, [value1][varchar](20)collatekorean_wansung_ci_asnull, [value2][varchar](20)collatekorean_wansung_ci_asnull, [time_stamp][varchar](20)collatekorean_wansung_ci_asnull )ON[PRIMARY] GO ALTERTABLE[dbo].[history_graph_data]ADD CONSTRAINT[PK_history_graph_data]PRIMARY KEYCLUSTERED ( [reg_no]asc )WITH(SORT_IN_TEMPDB=OFF,IGNORE_DUP_KEY=OFF,ONLINE=OFF)ON[PRIMARY] 제약 조건 -343-

테이블명 테이블정의 컬럼명 지역정보 테이블 지역정보 테이블 설명 키 유형 location_id 지 점 번호 기본 키 group_id 노 드 의 구 룹 location_na me 지 점 명 location_x 지점 X축 위 치 정보 location_y 지점 Y축 위 치 정보 backimage_n 지 점 배경 ame 이 미 지명 테이블 ID location_table 데이타 베이스 명 유도테 이블 CREATETABLE[dbo].[location_table]( uit 비고 NULL/ NOTN ULL 인덱스명 데이터형 길 이 제약조건 NOT PK_location_ table INTEGE R 4 NOT INTEGER 4 NOT NOT NULL NULL 데이터 정의문 [location_id][int]identity(1,1)not NULL, [group_id][int]null, VARCH AR 50 INTEGER 4 DEFAULT 0 INTEGER 4 DEFAULT 0 VARCH AR 20 [location_name][varchar](50)collatekorean_wansung_ci_asnull, [location_x][int]nullconstraint[df_location_table_location_x] DEFAULT (0), [location_y][int]nullconstraint[df_location_table_location_y] DEFAULT (0), [backimage_name][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, CONSTRAINT[PK_location_table]PRIMARY KEY CLUSTERED ([location_id]asc )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[location_table] ADD CONSTRAINT [PK_location_table] PRIMARY KEY CLUSTERED ([location_id]asc )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -344-

<표 6.83>사용자 정보 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 user_id 사용자 정보 테이블 사용자 정보 테이블 설명 사용자 아이디 키 유형 기본 키 테이블 ID member 데이타 베이스 명 uit 비고 유도테 NULL/ 이블 NOTN 인덱 ULL 스명 데이터형 길이 제약조건 NOT PK_M EMBE VARCHAR R 20 passwd 패스워드 NOT VARCHAR 30 IDNUM1 주민번호앞 NOT VARCHAR 6 IDNUM2 주민번호뒤 NOT VARCHAR 7 use_range 권한설정 NOT VARCHAR 20 user_name 사용자명 NOT VARCHAR 20 tel 내부전화 NULL VARCHAR 40 celphone 핸드폰 NULL VARCHAR 40 email 이메일 NULL VARCHAR 30 reg_date 최초등록일 시 NULL VARCHAR 20 use_flag 승인여부 NOT CHAR 1 DEFAULT 0 데이터 정의문 CREATETABLE[dbo].[member]( [USER_ID][varchar](20)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [PASSWD][varchar](30)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [IDNUM1][varchar](6)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [IDNUM2][varchar](7)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [USE_RANGE][char](1)COLLATEKorean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [USER_NAME][varchar](20)COLLATEKorean_Wansung_CI_ASNOT NULL, [TEL][varchar](40)COLLATEKorean_Wansung_CI_ASNULL, [CELLPHONE][varchar](40)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNULL, [EMAIL][varchar](30)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNULL, [REG_DATE][varchar](20)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNULL, [USE_FLAG][char](1)COLLATE Korean_Wansung_CI_ASNOT NULL CONSTRAINT[DF_MEMBER_USE_FLAG] DEFAULT('0'), CONSTRAINT[PK_MEMBER]PRIMARY KEY CLUSTERED ( -345-

[USER_ID]ASC )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[member]add CONSTRAINT [PK_MEMBER]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [USER_ID]ASC )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -346-

<표 6.84> 최신센서 정보테이블 테이블명 최신센서정보 테이블 테이블 ID sensor_id_tab 데이타 테이블정의 최신센서정보 테이블 베이스 명 uit 비고 컬럼명 설명 키 유도테 NULL/N 유형 이블 OTNULL 인덱스명 데이터형 길 이 group_id 노드의 구룹 ID 기본 키 NOT sensor_id _tab_pkey INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 기본 키 NOT sensor_id _tab_pkey INTEGER 4 parent_id 노드의 상위코드 NOT INTEGER 4 surge_data_ type last_update last_sensor0 last_sensor1 last_sensor2 last_sensor3 last_sensor4 last_sensor5 노드센서타입 NOT INTEGER 4 노드로부터 수신된 데이터의 마지막시간 노드로부터 수신된 센서0데이터 노드로부터 수신된 센서1데이터 노드로부터 수신된 센서2데이터 노드로부터 수신된 센서3데이터 노드로부터 수신된 센서4데이터 노드로부터 수신된 센서5데이터 NOT VARCHAR 20 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 NOT INTEGER 4 version 노드현제버젼 NOT INTEGER 4 last_parent0 last_lqi0 last_parent1 last_lqi1 ver2.0에서 제공하는 최종 PARENT0 ver2.0에서 제공하는 최종 LQI0 ver2.0에서 제공하는 최종 PARENT1 ver2.0에서 제공하는 최종 LQI0 NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 제약 조건 -347-

last_parent2 last_lqi2 ver2.0에서 제공하는 최종 PARENT2 ver2.0에서 제공하는 최종 LQI0 CREATETABLE[dbo].[sensor_id_tab]( [origin_id][int]not NULL, [parent_id][int]not NULL, [group_id][int]not NULL, 데이터 정의문 [surge_data_type][int]not NULL, NULL INTEGER 4 NULL INTEGER 4 [last_update][varchar](20)collatekorean_wansung_ci_asnot NULL, [last_sensor0][int]not NULL, [last_sensor1][int]not NULL, [last_sensor2][int]not NULL, [last_sensor3][int]not NULL, [last_sensor4][int]not NULL, [last_sensor5][int]not NULL, [version][int]not NULL, [last_parent0][int]null, [last_lqi0][int]null, [last_parent1][int]null, [last_lqi1][int]null, [last_parent2][int]null, [last_lqi2][int]null, CONSTRAINT[sensor_id_tab_pkey]PRIMARY KEY CLUSTERED ( [origin_id]asc, [group_id]asc )WITH (IGNORE_DUP_KEY = OFF)ON [PRIMARY] )ON [PRIMARY] GO ALTER TABLE [dbo].[sensor_id_tab] ADD PRIMARY KEY CLUSTERED ( [origin_id]asc, [group_id]asc CONSTRAINT [sensor_id_tab_pkey] )WITH (SORT_IN_TEMPDB = OFF,IGNORE_DUP_KEY = OFF,ONLINE = OFF)ON [PRIMARY] -348-

<표 6.85> 미들웨어 환경설정 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 미들웨어 환경설정테이블 테이블ID tipme_config 미들웨어 데이타베 환경설정테이블 이스명 uit 비고 키 유도테이 NULL/N 인덱 설명 유형 블 OTNULL 스명 데이터형 길 이 group_id 노드의 구룹ID NOT INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 NOT INTEGER 4 node_name 노드의 이름 NULL VARCHAR 20 메인화면에서 node_x 노드 X 축 위치 저장 메인화면에서 node_y 노드 Y 축 위치 저장 메인화면에서 node_z 노드 Z 축 위치 저장 노드최대 임계치 warcfg_high 설정 각센서별로 최대 limitvalue0_high 임계치 설정 최대제한값0 각센서별로 최대 limitvalue1_high 임계치 설정 최대제한값1 각센서별로 최대 limitvalue2_high 임계치 설정 최대제한값2 각센서별로 최대 limitvalue3_high 임계치 설정 최대제한값3 각센서별로 최대 limitvalue4_high 임계치 설정 최대제한값4 각센서별로 최대 limitvalue5_high 임계치 설정 최대제한값5 노드최소 임계치 warcfg_low 설정 각센서별로 최소 limitvalue0_low 임계치 설정 최소제한값0 각센서별로 최소 limitvlaue1_low 임계치 설정 최소제한값1 limitvalue2_low 각센서별로 최소 임계치 설정 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL INTEGER 4 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL INTEGER 4 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 제약 조건 -349-

최소제한값2 각센서별로 최소 limitvalue3_low 임계치 설정 최소제한값3 각센서별로 최소 limitvalue4_low 임계치 설정 최소제한값4 각센서별로 최소 limitvalue5_low 임계치 설정 최소제한값5 노드별로 위치 location 데이터 정보 저장 노드별로 설치 start_time 시간 저장 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL FLOAT 15 NULL VARCHAR 20 NULL VARCHAR 20 period 가동시간저장 NULL VARCHAR 20 comment 노드별로 설명 또는 메모 저장 NULL VARCHAR100 node_icon 노드아이콘 NULL VARCHAR 50 node_informatio n CREATETABLE[dbo].[tipme_config]( 노드정보 NULL VARCHAR 50 [group_id][int]not NULL, [origin_id][int]not NULL, 데이터 정의문 [node_name][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_x][float]null, [node_y][float]null, [node_z][float]null, [warcfg_high][int]null, [limitvalue0_high][float]null, [limitvalue1_high][float]null, [limitvalue2_high][float]null, [limitvalue3_high][float]null, [limitvalue4_high][float]null, [limitvalue5_high][float]null, [warcfg_low][int]null, [limitvalue0_low][float]null, [limitvalue1_low][float]null, [limitvalue2_low][float]null, -350-

[limitvalue3_low][float]null, [limitvalue4_low][float]null, [limitvalue5_low][float]null, [location][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [start_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [period][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [comment][varchar](100)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_icon][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_infomation][varchar](50)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO -351-

<표 6.86> 센서정보 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 센서정보 테이블 센서정보 테이블 설명 키 유 형 테이블 ID web_setup 데이타 베이스 uit 명 인 유도테 NULL/N 덱 이블 OTNULL 스 명 비고 데이터형 group_id 노드의 구룹ID NOT INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 NOT INTEGER 4 node_name 노드의 이름 NULL node_x node_y node_z limitvalue0_hig h limitvalue1_hig h limitvalue2_hig h limitvalue3_hig h limitvalue4_hig h limitvalue5_hig h limitvalue0_low limitvalue1_low limitvalue2_low limitvalue3_low 메인화면에서 노드의 위치 X축 저장 메인화면에서 노드의 위치 Y축 저장 메인화면에서 노드의 위치 Z축 저장 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값0 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값1 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값2 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값3 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값4 각 센서별로 최대 임계치 저장 최대제한값5 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값0 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값1 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값2 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값3 VARCHA R 길 이 20 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 제약 조건 -352-

limitvalue4_low limitvalue5_low location start_time 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값4 각 센서별로 최소 임계치 저장 최소제한값5 노드별로 위치 데이터 저장 노드별로 설치 시간 저장 NULL FLOAT() 15 NULL FLOAT() 15 NULL NULL period 가동시간저장 NULL comment 노드별로 설명 또는 메모 저장 CREATETABLE[dbo].[web_setup]( [group_id][int]not NULL, [origin_id][int]not NULL, 데이터 정의문 NULL VARCHA R 20 VARCHA R 20 VARCHA R 20 VARCHA R 100 [node_name][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [node_x][float]null, [node_y][float]null, [node_z][float]null, [limitvalue0_high][float]null, [limitvalue1_high][float]null, [limitvalue2_high][float]null, [limitvalue3_high][float]null, [limitvalue4_high][float]null, [limitvalue5_high][float]null, [limitvalue0_low][float]null, [limitvalue1_low][float]null, [limitvalue2_low][float]null, [limitvalue3_low][float]null, [limitvalue4_low][float]null, [limitvalue5_low][float]null, [location][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [start_time][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [period][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [comment][varchar](100)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL )ON [PRIMARY] GO -353-

<표 6.87> 노드정보 테이블 테이블명 테이블정의 컬럼명 노드정보 테이블 노드정보 테이블 설명 키 유형 테이블 ID <group_id>_<origin_id> 데이타베 이스명 uit 비고 유도테이 NULL/N 인덱 블 OTNULL 스명 데이터형 길 이 group_id 노드의 구룹ID NULL INTEGER 4 origin_id 노드의 일련번호 NULL INTEGER 4 노드의 멀티옵이 multi_seq_no 보낸 데디타 횟수 NULL INTEGER 4 노드의 멀티옵이 origin_seq_no 보낸 ORIGIN 횟수 NULL INTEGER 4 hopcount 노드의 네트워크 홉수 NULL INTEGER 4 surge_data_ty pe 노드센서 타입 NULL INTEGER 4 parent_id 상위노드 ID NULL INTEGER 4 seq_no 노드가 보낸 데이터의 횟수 NULL INTEGER 4 sensor0 센서0정보 NULL INTEGER 4 sensor1 센서1정보 NULL INTEGER 4 sensor2 센서2정보 NULL INTEGER 4 sensor3 센서3정보 NULL INTEGER 4 sensor4 센서4정보 NULL INTEGER 4 sensor5 센서5정보 NULL INTEGER 4 time_stamp 데이터 송신시의 시간 NULL VARCHAR (20) 20 last_parent0 최종 PARENT0 NULL INTEGER 4 last_lqi0 최종 LQI0 NULL INTEGER 4 last_parent1 최종 PARENT1 NULL INTEGER 4 last_lqi1 최종 LQI1 NULL INTEGER 4 last_parent2 최종 PARENT2 NULL INTEGER 4 last_lqi2 최종 LQI2 NULL INTEGER 4 제약 조건 -354-

데이터 정의문 CREATETABLE[dbo].[136_0]( [group_id][int]null, [origin_id][int]null, [multi_seq_no][int]null, [origin_seq_no][int]null, [hopcount][int]null, [surge_data_type][int]null, [parent_id][int]null, [seq_no][int]null, [sensor0][int]null, [sensor1][int]null, [sensor2][int]null, [sensor3][int]null, [sensor4][int]null, [sensor5][int]null, [time_stamp][varchar](20)collate Korean_Wansung_CI_ASNULL, [last_parent0][int]null, [last_lqi0][int]null, [last_parent1][int]null, [last_lqi1][int]null, [last_parent2][int]null, [last_lqi2][int]null )ON [PRIMARY] GO -355-

6.4.3시스템 기능 구현 가.기본 정보 조회 기능 1)ID_UI-001로그인 <표 6.88>로그인 기능구현 ID ID_UI-001 UI명 로그인 프로그램 파일 /index.asp 사용필드 USER_ID PASSWORD 화면 1.로그인 사용자는ID,PASSWORD를 입력한다. UI흐름 2.입력 후 LOGIN버튼을 클릭하면 loginproc.asp로 이동한다. 3.아이디,비밀번호를 체크하여 정당한 사용자 라면 사용자 세션생성. 후 시스템 서비스 페이지로 이동. 1.회원가입 버튼 :신규사용자의 회원가입 UI컨트롤 설명 2.아이디 찾기 버튼 :기존 사용자의 ID찾기 3.비밀번호 찾기 버튼 :기존 사용자의 비밀번호 찾기 -356-

2)ID_UI-002회원가입 <표 6.89> 회원가입 기능구현 ID ID_UI-002 UI명 회원가입 프로그램 파일 사용필드 /join.html USER_ID,PASSWORD,PASSWORD2,USER_NAME,EMAIL1,EMAIL2, EMAIL3, PHONE1,PHONE2,PHONSE3,MOBILE1,MOBILE2,MOBILE3 화면 UI흐름 1.신규가입 등록자는 사용하고자 하는 아이디를 입력 중복확인 버튼을 클 릭한다. 2.중복확인 후 비밀번호,비밀번호 확인,주민번호,이름 이메일 주소의 필 수 입력항목을 기입한다. 3.전화번호나,핸드폰이 없는 경우 해당 콤보박스에서 없음을 선택한다. 4.등록하기 버튼을 클릭하여 가입한다. UI컨트롤 설명 1.사용하기 버튼:중복이 안된 아이디라면 입력양식에 ID를 적용한다. 2.다시입력 하기 버튼:아이디가 중복되었을 경우 새 ID입력후 다시 검사한다. -357-

3)ID_UI-003아이디 찾기 <표 6.90> 아이디 찾기 기능구현 ID ID_UI-003 UI명 아이디 찾기 프로그램 파일 /idsearch.asp 사용필드 이름 이메일 화면 UI흐름 1.이름,이메일 주소 필드를 입력한다. 2.아이디 찾기 버튼을 클릭한다. 3.페이지 새로고침 된다. 4.이름,이메일에 해당하는 아이디가 존재하면 출력하여 보여준다. UI컨트롤 설명 1.아이디 찾기 버튼 :상단 아이디 찾기 버튼과 동일기능 2.비밀번호 찾기 버튼 :현 화면에서 비밀번호를 찾기 화면으로 이동 -358-

4)ID_UI-004비밀번호 찾기 <표 6.91> 비밀번호찾기 기능구현 ID ID_UI-004 UI명 비밀번호 찾기 프로그램 파일 /pwsearch.asp 사용필드 USER_ID EMAIL1 EMAIL2 화면 UI흐름 1.아이디,이메일 주소 필드를 입력한다. 2.비밀번호 찾기 버튼을 클릭한다. 3.페이지 새로고침 된다. 4.아이디,이메일에 해당하는 비밀번호를 출력하여 보여준다. UI컨트롤 설명 1.아이디 찾기 버튼 :현 화면에서 아이디 찾기 화면으로 이동 2.비밀번호 찾기 버튼 :상단 비밀번호 찾기버튼과 동일 -359-

5)ID_UI-005맨홀 실시간 모니터링 <표 6.92> 맨홀 실시간 모니터링 기능구현 ID ID_UI-005 UI명 맨홀 모니터링 프로그램 파일 /monitoring/monitoring_location.asp 사용필드 화면 UI흐름 1.모든 업데이트 데이터는 환경설정에서 설정한 INTERVAL_TIME의 시간간 격으로 실시간 업데이트 된다. a지점이동 탭 :모니터링을 원하는 지점으로 이동한다. UI컨트롤 설명 b경고상태 표시창:전체 지점의 경고 수를 취합하여 보여준다 c사운드 켜짐,꺼짐 토글버튼:경고음의 재생을 STOP,PLAY할 수 있다. d센서노드 아이콘:센서 노드의 위치등을 시스템상에서 표현해 주며,센서노 드의 노드 값도 표시한다. e센서리스트:현재 지점의 센싱 데이터를 텍스트 리스트로 표현한다. -360-

6)ID_UI-006수위/수온 모니터링 <표 6.93> 수위/수온 모니터링 기능구현 ID ID_UI-006 UI명 수위/수온 모니터링 프로 그램 파일 /monitoring/veiwseting.asp 사용 필드 화면 UI 흐름 UI컨 트롤 설명 1.각 노드아이콘을 선택마우스 왼쪽 버튼을 클릭한채 드래그하여 센서 노드아이 콘을이동한다.노드들의 화면 이동이 완료 되었으면 마우스 오른쪽 버튼 클릭하여 나타나는 팝업메뉴의 노드위치 저장 메뉴를 클릭한다. 2.배경 이미지 a지점이동 탭 :모니터링을 원하는 지점으로 이동한다. b경고상태 표시창:전체 지점의 경고 수를 취합하여 보여준다 c사운드 ON,OFF토글버튼:경고음의 재생을 STOP,PLAY할 수 있다. d센서노드 아이콘:센서 노드의 위치등을 시스템상에서 표현해 주며,센서노드의 노드 값도 표시한다.,아이콘을 드래그하여 이동할수 있다. e센서리스트:현재 지점의 센싱 데이터를 텍스트 리스트로 표현한다. 각 수치값에 대하여 시스템에서 설정된 임계치를 표현한다. -361-

7)ID_UI-007통계 및 현황 <표 6.94> 통계 및 현황 기능구현 ID ID_UI-07 UI명 통계 프로그램 파일 /statistics/statistics.asp 사용필드 화면 UI흐름 1.검색하려는 그룹,지점,노드,수치를 선택한 후 통계유형을 선택한다.유 형에 따라 연도,월,일을 선택한다. 2.검색 버튼을 클릭한다. UI컨트롤 설명 a엑셀 출력버튼 :조회데이터의 엑셀출력 b검색내역 리스트:검색조건으로 검색된 데이터 리스트. c검색데이터 그래프:검색조건으로 검색된 데이터의 그래프(선형그래프,막 대그래프) d그래프 데이터 툴팁:생성그래프 위에 마우스 커서를 위치하면 그래프의 수치값이 표현됨. -362-

8)ID_UI-08기본환경설정 <표 6.95> 기본환경설정 기능구현 ID ID_UI-08 UI명 기본환경 설정 프로그램 파일 사용필드 /system/defaultseting.asp 업데이트 주기 설치경로 화면전환 주기 화면전환 사용여부 USER_OCDEUSER_NAME DEPT_CODE DEPT_NAME TEL_NO PASSWORD 사용자명 메일주소,전화번호 번호,이메일 사용여부 화면 UI흐름 UI컨트롤 설명 1.최상위 탭 "환경설정"을 클릭한다. 2.기본환경 설정으로 이동한다. 3.각 설정화면의 입력양식을 입력,수정 후 설정저장을 클릭한다. a기본환경 설정저장 버튼:시스템운영의 기본 환경설정을 저장한다. b환경 설정저장 버튼:기본환경 설정저장 -363-

9)ID_UI-09노드관리 <표 6.96> 노드관리 기능구현 ID ID_UI-09 UI명 노드관리 프로그램 파일 /system/nodeseting.asp 그룹ID 그룹명 지점 ID지점명 새지점 그룹ID 사용필드 새 지점ID 노드형태 배터리 최저임계치 최저임계치/ 최대임계치 화면 UI흐름 UI컨트 롤 설명 1.최상위 탭 "환경설정"을 클릭한다. 2.노드관리 탭을 클릭한다. 3.설정하려는 노드를 선택하기 위해 그룹,노드를 선택한다. 4.지점을 선택한다. 5.임계치를 입력,수정한다. 6.SetingSave버튼을 클릭하여 저장한다. a그룹이름저장 버튼:그룹명을 입력,수정한다. b지점추가 버튼:지점의 추가를 위해 지점입력 양식을 보이거나 숨긴다. c지점명 저장 버튼:지점명을 수정한다. d지점 삭제 버튼:지점을 삭제한다. e추가지점 저장 버튼:지점을 추가한다. f설정저장버튼:노드의 설정된 사항을 저장한다. -364-

10)ID_UI-10사용자관리 <표 6.97> 사용자관리 기능구현 ID ID_UI-10 UI명 사용자관리 프로그램 파일 /system/user_manager.asp USER_ID USER_NAME PASSWORD EMAIL1 EMAIL2 사용필드 PHONE1 PHONE2 PHONE3, USE_RANGE USE_FLAG 화면 UI흐름 UI컨트 롤 설명 1.최상위 탭 "환경설정"을 클릭한다. 2.사용자관리 탭을 클릭한다. 3.정보를변경하기 위해 사용자리스트에서 해당사용자의 수정버튼을클릭한다. 4.사용자 설정 화면에서 수정사항을 입력한다. 5.설정저장 버튼을 클릭하여 저장한다. a설정저장 버튼:사용자 정보를 저장한다. b수정 버튼:사용자 정보를 수정하기 위해 사용자 정보를 로딩한다. c삭제 버튼:사용자를 삭제한다. -365-

11)ID_UI-11기본화면 <표 6.98> 기본화면 기능구현 ID ID_UI-11 UI명 기본화면 프로그램 파일 사용필드 /main.asp 화면 UI흐름 1.로그인한다. UI컨트 롤 설명 a서브 시스템 탭:시스템의 서브 시스템으로 이동하기 위한 탭 네비게이터 b서브 메뉴 탭:서브 시스템의 하위 메뉴로 이동하기 위한 탭 네비게이터 c정보수정 버튼:로그온 사용자의 사용자 정보를 수정한다. d화면전환 토글버튼:자동화면 전환 모드의 ON,OFF e로그오프 버튼:사용자 로그오프 f프로그램 뷰:프로그램 화면이 나타남. -366-

12)ID_UI-12사용자 정보변경 <표 6.99> 사용자 정보변경 기능구현 ID ID_UI-012 UI명 사용자 정보변경 프로그램 파일 /login/modify.asp 사용필드 USER_ID PASSWORD PASSWORD2 USER_NAME EMAIL1 EMAIL2 EMAIL3 PHONE1 PHONE2 PHONSE3 MOBILE1 MOBILE2 MOBILE3 화면 UI흐름 UI컨트롤 설명 1.로그인한다. 2.정보수정 버튼을 클릭한다. 3.정보를 수정한다. 4.등록하기 버튼을 클릭한다. a등록하기 버튼:사용자 정보를 저장한다. b취소하기 버튼:아무작업 없이 창을 닫는다. -367-

나.u-GIS시스템 기능 1)u-GIS기본 기능 GIS기능 중 기본이 되는 지도 제어 기능을 구현하였으며,기본 기능에는 전체화면 보 기,직교보기,확대,축소,속정정보 조회,경로 조회 등이 가능하도록 하였으며,사용자 1 클릭을 통해 원하는 수자원 시설물 및 지형정보를 즉시 조회가 가능하도록 시스템을 개 발하였다. -368-

-369-

2)3D 객체 관리 3D 모델링된 수자원시설물을 u-gis시스템에 반영하여 조회 및 속성정보 입력,객체 생성,객체조정 등 편집이 가능한 기능을 적용하였다.향후 수자원 전시설에 대한 3D 모 델링이 구축될 경우 편리한 시스템 반영이 가능할 것으로 판단된다. -370-

3)공간 분석 기능 GIS공간분석 기능을 이용하여 하천 수위분석,특정지점으로부터 영향권 버퍼분석,면 적 및 거리계산,하천 및 지형단면분석 등이 가능하도록 구현하였다. -371-

-372-

4)지하시설물 및 운하관리 기능 수자원 시설물 중의 하나인 수도관로는 지하구조물로 기존 2차원 GIS 시스템에서는 가시적인 표현이 불가능하였으나,본 3D GIS시스템에서는 지하입체 구현이 가능하여 지 하시설물의 체계적인 관리에 기여할 수 있을 것으로 판단되다.또한 운하시설의 경우 선 박운항 정보,배수갑문 정보 및 센싱 정보 등을 조회하고 관리할 수 있는 기능을 구현하 였다. -373-

5)관리시스템 기능 시스템에 사용되는 공간데이터의 체계적인 관리를 위하여 자료의 서버 업로드 및 정 보수정,심볼정의,검색 설정 등의 데이터관리 기능과 서버의 운영 효율을 향상시킬 수 있는 트렉젝션 관리,원활한 이용환경 제공을 위한 서비스 관리 기능을 적용하여 시스템 관리에 있어 편리성을 제공할 수 있도록 하였다. -374-

6.5향후 개선 방향 본 연구에서는 u-gis 기반 수자원통합 관제시스템을 개발하기 위한 시범시스템 구축 을 통한 기반을 구축하였으며,이 시스템을 통해 국내외 GIS기술 개발 동향을 고려하여 다양한 융복합 기술 적용을 위한 기틀을 마련해 나가야 할 것이다.이를 위해 차년도 과 제에서는 3D GIS와 Web2.0접목을 통한 차세대 관리시스템 개발을 목표로 Open API, Mashup,GoogleEarth,MSVirtualEarth 등 최신 웹GIS및 IT 기술을 접목 방안 제시 및 시스템 개발을 추진하고,실시간 수자원분석 결과 가시화 및 통계분석이 가능한 기능 을 개발해야 할 것이다.또한 RFID,USN 등에 의해 취득된 수자원 정보의 분석 및 통계 처리를 위한 관리기능을 개발하고,웹기반 시설물 관리 및 관제 기술 개발을 위한 H/W, S/W 플랫폼을 설계 개발하여야 할 것이다. -375-

제 7장 맺음말 공사에서는 수자원의 효율적 관리와 관리기술의 선진화를 구현하기 위하여 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 을 수립하였으며,그 일환으로 07년 시범 연구계획을 수립하여 실질적인 수자원분야 도입을 통한 공사업무의 효율성 및 경제적 효 과 등을 검토할 수 있는 연구를 진행하였다.시범 연구 수행을 통해 현재 공사에는 수자 원관리를 위하여 운영되고 있는 센서 및 통신,그리고 센서정보의 해석에 관한 분석 방법 을 도출하고,실시간 수자원 및 수자원시설물 관리를 위한 센서기술의 정의와 구체적인 설계가 필요하였다.또한,RFID,USN,BcN,GIS,LBS,융복합 기술 등 유비쿼터스 IT 핵 심 기술을 접목하여 수계단위의 수자원 및 수도 관련 수문 및 시설물 정보 등에 관한 정 보는 물론 시설물의 안전과 기능적 정상유무 등을 파악할 수 있는 차세대 수자원 관리기 술 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 본 연구의 목적은 유비쿼터스 기반 하천 및 수도정보의 실시간 상황모니터링,수자원 시설물관리체계 구축 등 u-it 기술을 이용한 시범적용을 통하여 수자원분야에 확대 적용 함에 있어 효율적인 적용이 가능하도록 하여 지능화된 수자원 및 수자원시설관리 방법을 제시하는 것이다.이를 위해 1차년도에는 국내외 연구동향 및 현업사용자 요구사항 분석 을 통하여 공사 우선 도입을 위한 과업을 선정하고,유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수 지 수위관측 방법 및 댐 방류수 추척을 위한 센서기술을 개발하였다.또한,수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적용 기술을 개발하 였다.2차년도에는 전차년도 연구 개발된 센서 기술을 근간으로 실질적인 현장 적용을 통 한 운영상 문제점 개선 및 실용화를 위한 체계적인 구축 방안 모색하고자 하였으며,수자 원시설의 관리체계의 선진화된 운영기틀 마련하여 이를 활용할 수 있는 방안을 제시함으 로써 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1.유비쿼터스 기반 기술은 급속도로 진화하고 있으며,최신 u-it기술을 수자원 및 수자 원관리에 접목하여 공사의 관리기술을 고도화할 수 있는 방안 모색이 시급하다.이에 따라 1차년도 연구에서는 수자원분야 유비쿼터스 기술 적용을 위하여 수요조사 및 시범 적용대 상을 선정하고,선정된 대상에 적용하기 위한 센서기술을 시범 적용하였다.그러나 시범적 용 후 발생하는 문제점과 향후 확장하여 실용화 할 수 있는 기술 검토가 필요하였으며,2차 년도 연구에서는 기 도입된 관리기술에서 발생된 문제점을 개선할 수 있는 방안 마련과 더 불어 센서기술 개선 및 유비쿼터스 기술 운영 지침을 개발하여 현업부서에서 즉시 활용할 수 있도록 실용화를 도모하였다. -376-

2.1차년도 연구에서는 댐축 수위를 이용하여 유입량 산정하는 문제점을 해결하기 위 하여 유비쿼터스 기술인 USN,CDMA 등의 센서 및 통신기술을 적용하여 안정적인 실시 간 수위모니터링이 가능하도록 호내 4개(죽도교,용평대교,갈두교,사근교)의 수위관측지 점을 확대하였다.그러나 댐유역의 정확한 측량 기준점 부재로 인하여 평수기 댐축의 수 위자료를 환산하여 수위계 영점을 설정함으로써 정확한 수위자료 취득에 어려움이 있었 다.따라서 본 연구에서는 우선적으로 수위계가 설치되어 있는 4개 지점 36km 구간에 대 하여 정밀 노선측량을 수행하여 수위관측의 신뢰성을 확보할 수 있었다.또한 관측된 수 위자료를 이용하여 1차원(HEC-RAS),2차원(SMS-RMA2)수치모형을 적용하여 호내 수면 프로파일 분석을 통한 댐 유입량을 산정하였다.HEC-RAS모형은 1차원 수리모의가 가능 한 모형으로서 저수지 상류로부터 하류까지의 수직적인 수면곡선 분포를 모의할 수 있는 반면 SMS-RMA2모형은 2차원 수리모의가 가능하여 저수지의 각 단면별 수면곡선 및 수 위,유속 분포의 모의가 가능하였다.본 연구에서는 SMS-RMA2모형을 이용하여 용담댐 저수지의 수면곡선을 추적하고 4개의 수위관측소(죽도교,용평대교,사근교,갈두교)가 설 치된 저수지 단면의 수위분포를 작성하고 각 수위관측소에서 관측된 실측값과 비교 검토 하여 2차원 수리모형의 적용성을 검토하였다.댐 저수지 정확한 수치모형 구축을 통하여 홍수 댐 유입량 산정의 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있을 것으로 사료된다 3.댐 방류수 추적 기술 개발을 위하여 1차년도 연구에서 USN 방류노드,인식노드,PDA 시스템을 구축하였으며,센서부자를 이용하여 홍수기 댐 방류시 충주댐하류 및 대청댐하류 에 대하여 하류도달시간을 계측하였다.또한 1차원 수치모형을 시범 적용하여 유하시간을 산정하였으나 매개변수 보정 및 지형자료 보완 등 추가적인 모형 개선이 필요하였다.이에 따라 2차년도 연구에서는 하천 전구간에서 센서부자가 유선에 따라 원활하게 흐를 수 있도 록 모형을 개선하였으며,센서부자를 이용하여 무인 자동화된 실시간 계측체계 구축을 위하 여 통신 및 관측 방법 등을 개선하여 계측에 필요한 자원을 최소화될 수 있도록 하였다.또 한,1차원 모형(HEC-RAS)분석의 한계를 개선하기 위하여 2차원 수치모형(FLUMEN)을 적 용하여 하천전구간의 유속분포와 흐름 방향성 등을 분석하였다.이러한 댐 방류수 하도 추 적 기술은 기존 홍수예경보 자료를 보완할 수 있는 유비쿼터스 기반 실측기술로 홍수예경 보의 신뢰성을 확보하고 홍수기 댐 운영의 효율성을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 금년도 연구에서는 홍수사상 미발생으로 인하여 댐 방류가 발생하지 않아 실측이 이루어 지지 않았으나,향후 지속적인 시계열 실측자료의 확보와 하천 전구간에 대한 유수흐름 특성을 실측하여 정확한 댐 방류수 유하 특성 분석이 이루어 질 것으로 판단된다.이러한 -377-

자동화된 실측기술은 금년 발생한 낙동강 페놀 유출사건에서와 같이 하류도달시간을 사 전예측하고 실측할 수 있는 분야에 적용이 가능하여 오염원 차단 및 긴급한 상황을 신속 하게 대처할 수 있어 수자원 전문기관으로써 위상을 제고할 수 있을 것으로 기대된다. 4.수자원시설의 체계적인 관리체계 구축을 위하여 1차년도 수자원관리용 RFID 테그 제작 및 수도시설 안전성 확보 기술 개발하여 수도시설의 점검관리를 수행하는 현장관리 자의 업무효율을 향상 시킬 수 있는 기반을 구축하였다.2차년도 연구에서는 기 도입된 RFID 테그와 USN 기술을 현장에 원활하게 활용하기 위하여 개선 방안을 검토하였으며, 검토결과 RFID의 경우 수도시설물 점검관리자가 직접 현장에 출동하여 상세한 점검정비 가 이루어 질 수 있도록 하기 위해 센서 인식거리를 기존 2~5m에서 0.3m내로 단축하였 으며,현장 점검정비 내용을 입력하고 조회하고 저장할 수 있도록 RFID 기반 모바일 시 스템을 시범 구축하였다.또한,기 개발된 시스템의 경우 국내외 통합모듈로 구성된 단말 기가 개발되지 않아 시설물 점검관리에 사용하는 RFID 리더기와 밸브실 안전성 확보를 위한 휴대용 모바일 단말기가 별도로 운영되어 사용자 운영환경에 불편함을 초래하였다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 연구에서는 수자원시설 점검관리와 밸브실 대기질 정 보를 동시에 조회하고 관리할 수 있는 RFID/USN 통합 리더기를 제작하여 적용함으로써 현장작업자의 관리업무의 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 5.최근 이상기후로 인하여 매년 하천제방 붕괴로 막대한 홍수피해가 발생하고 있으 며,하천제방 구조물의 안전성에 막대한 위험을 가중시키고 있다.본 연구에서는 제방 구 조물의 안전성을 상시 평가하고 관리할 수 있는 기술을 개발하여 공사 댐하류하천 정비 사업 및 하천관리청의 하천정비기본계획 사업에 적용하고자 한다.이를 위해,국내외 기 술동향 및 사례분석하고,변위발생 및 안전성 모니터링을 위한 센서 기술 적용 방안 제 시,센서 적용시 문제점 및 개선방안,분석방법 제시 등의 수행하였다.이를 통해 연구성 과 달성을 위한 내용을 구체화하고 홍수피해 경감을 위한 구조적 대책 수립과 현장적용 및 실용화를 달성하기 위한 전략수립이 가능하였으며,이를 기반으로 공사 하천관리 기술 의 기술역량을 강화하여 하천사업 영역 확장에 있어 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 6.차세대 수자원시설의 체계적인 관리기술을 제시하기 위하여 3D 모델링 기술을 이용 한 운영방법 모델링,u-IT 기술을 이용하여 수자원 및 수자원시설 관리를 위한 센서기술 을 개발하고,개발된 센서기술을 현장에 적용하여 실시간 취득된 센서 정보를 해석하고 분석하고 모니터링하여 관리업무의 과학적인 기반을 구축하였다.이를 위해 각 구축대상 -378-

별 도입된 센서로부터 취득된 정보를 효율적으로 관리하고 운영할 뿐만 아니라,관리자가 의사결정 수립시 지원할 수 있는 관제시스템이 필요하며,이를 위해 당해 연도 연구에서 는 USN,RFID,CDMA,3D GIS 등 유비쿼터스 기반 기술을 융합하고 관리할 수 있는 관제시스템을 설계하고 시범 구축함으로써 향후 확대하기 위한 방안을 제시하였다.3D GIS를 이용한 수자원 및 수자원시설 관제시스템은 현장 적용시 가시적으로 시설물을 조회 하고 관리하게 됨으로써 업무 효율 향상에 기여하고,지속적인 관측 및 예측 기술이 가능하 여 긴급 상황시 신속한 대처가 가능하도록 하여 의사결정지원에 기여할 수 있을 것으로 사 료된다. 7.u-IT기술을 이용한 수자원관측기술,USN을 이용한 하천 및 하천관리기술 개발,USN 을 이용한 수도시설관리 방법 등에 대하여 현업에서 효율적이고 편리하게 활용할 수 있도 록 사용자 매뉴얼을 제작하여 운영방법에 대하여 교육하고,연구성과에 대한 특허등록,상 품등록,프로그램 등록,기술이전 등을 수행하여 연구성과 실용화 및 상용화될 수 있도록 추진하였다. -379-

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실 용 화 추 진 계 획 서 과제번호 KIWE-HRC-08-02 구 분 프로그램개발,운영방법개선 년 도 2008 연구과제명 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설관리 방법 개발(2차년도) 연구수행자 연구수행 연 구 기 간 2008.1.~ 2008.12. 예 산 현 황 00% 집행 집행액 예산액 연 구 결 과 o수자원시설의 체계적인 관리를 위한 유비쿼터스 기술 개발 o지능화된 유비쿼터스 기반 수자원관제시스템 구축 제 목 USN 기반 수도시설 안전관리시스템 및 매뉴얼 수 행 자 적용대상 부서 및 담당자 수도센터,지역본부,관리단 등 o각 수도센터 및 지역본부,관리단에서 수행하는 수도 점검 관리 현장에 시스템 제공 실 용 화 추진계획 내 용 o수도관리업무에 원활한 제공을 위한 사용자 프로그램 운영 매뉴얼 제공 o 수도시설 점검을 위한 안전성 확보에 대한 기술적인 가이드 라인 제시 o 09.2. 3 :USN 기반 모바일시스템 사용자 교육 o 09.3. 4:사용자 운영 매뉴얼 작성 배포 추진계획 o 09.4. 5:수도관리로 안전관리 시스템 확대 1/4분기 2/4분기 3/4분기 4/4분기 계 30% 30% 30% 10% 100% 소요예산 -사용자교육(200만원),매뉴얼 작성 배포(300만원) -안전관리시스템 확대(5,000만원) -383-

서 지 자 료 (1)출판물 고유번호 KIWE-HRC-08-02 (2)사업분류 (3)발행일 2008.12.31 (4)제목/부제 (5)연구기간 유비쿼터스 기반의 지능형 수자원시설 관리 방법 개발 2007.1.~ 2009.12. (6)연구수행기관 (7)연구 수행자(소속) 한국수자원공사,수자원연구원 (8)수행기관 주소 (9)연구의뢰기관 및 주소 대전광역시 유성구 전민동 462-1 (10)공동 수행기간 (11)계약 또는 인가번호 (12)초록 공사는 06년 u-kwater구현을 위한 유비쿼터스 전략계획 수립 하였으나,실질적 인 수자원분야 도입을 위한 과제 도출 및 적용이 이루어지지 못함으로써 도입을 통한 공사업무의 효율성 및 경제적 효과 등을 검토할 수 있는 시범연구 필요하였다.또한, 현재 수자원관리를 위해 다양한 시스템이 개발 운영되고 있으나,센서 및 통신,그리 고 센서정보의 해석에 관한 기술 개발과 도입이 미흡하여,실시간 수자원 및 수자원시 설물 관리에 필요한 실질적인 현장 정보가 턱없이 부족한 실정이다.더욱이 최근 전 분야에서 그 도입이 확대되고 있는 유비쿼터스 신기술을 도입하여 댐 및 저수지,하천 과 제방,양배수장 및 수처리시설,수도관로 등 수자원관련 모든 시설물들로부터 수량 과 수질 등에 관한 정보는 물론 시설물의 안전과 기능적 정상유무 등을 파악할 수 있 는 기술 도입이 절실한 실정이다. 이에 따라, 본 연구에서는 유비쿼터스 기반 하천 및 수도정보의 실시간 상황모니터 링, 수자원시설물관리체계 구축 등 u-it 기술을 이용한 지능형 수자원 및 수자원시설관 리 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 국내외 연구동향 및 현업사용자 요구사항 분석 을 통하여 공사 우선 도입을 위한 과업을 선정하였으며, 유비쿼터스 기술을 이용하여 댐 저수지 수위관측 방법 및 홍수파 추척을 통한 홍수예경보 기술 등 개발하여 실시간 수 자원 모니터링이 가능한 기술을 개발하였다. 또한, 수자원시설물 점검정비 효율성 확보 및 작업자의 안정성 확보를 위한 RFID/USN 적용 기술을 개발하여 수자원시설의 관리체 계의 선진화된 운영기틀 마련하여 이를 활용할 수 있는 방안을 제시하였다. (13)키-워드 유비쿼터스,수자원시설,USN,RFID,u-IT (14)사업고유번호 (15)비밀번호 (16)총면수 (17)발행부수 (18)가격 386p 50부 -384-

BIBLIOGRAPHIC DATA SHEET (1)ReportID KIWE-HRC-08-02 (2)ProjectClassification (3)ReportDate Dec.31,2008 (4)Title/Subtitle (5)ResearchPeriod Jan.1,2007~ Dec.31,2009 (6)PerformingOrganization (7)Author(s) Kwater,KIWE (8)PerformingOrganizationAddress (9)SponsoringAgencyandaddress 462-1Jeonmin-dongYusung-kuDaejon (10)Co-performingOrganization(s) (11)ContractorAuthorization (12)Abstracts K-Waterhad established Ubiquitousstrategicplan forembodying u-kwater but in substance productions and applications of a project for induction in water resourcefiled did notapplied.soithasbeenneededtoresearchtostudythetask eficiency and the economical efectiveness through inducting the ubiquitous technology.also curently,forwaterresourcemanagementthevarioussystemsare operated butthetechnology developmentand induction ofthesensornetworking and theanalysisofthesensordatainsuficient,sothehelpfulinformation forreal timemanagementofwaterresourceandequipmentsisnotenough.besides,recently theubiquitoustechnologyisappliedatalsocietyfields, thereforethedevelopment ofthetechnologywhichcan monitorand analyzethequalityand quantityofthe waterresourceandthestatusofwatermanagementequipmentsisneedmuchmore. So this study present inteligent water and water equipments management methodsforusingitsuchasrealtimemonitoring,thewaterresourcemanagement bodyofknowledgeandsoon.throughthis,ataskfortheinductionwasselected from thetrend oftheinsideand outsideofthecountry and thedemand ofend userand realtimewatermonitoringsystem wasdeveloped from dam waterlevel measurement method and floodwater survey method using the ubiquitous technology.also,rfid/usn technology was developed for securing the water equipmentmanagementefectivenessand the workersafety and the methodsfor advanced operating ofthe waterresource managementbody ofknowledge was presented (13)Keyword Ubiquitous,WaterResourcesFacility,USN,RFID,u-IT (14)ProjectID (15)SecurityClass (16)No.ofPages (17)Circulation 386p 50Volumes (18)Price -385-

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