가속도센서를 이용한 파고센서 및 파고관측시스템 개발

Abstract

파고는 연안에서 해안 구조물의 파손 및 침식, 부식, 퇴적 등 지형변화와 항만에서의 하역활동을 방해하거나 선박 항해에 지장을 주기도 하며, 개펄 또는 연안 양식장 등의 해양환경변화의 주요 원인으로 빈번한 피해를 주고 있다. 지속적인 해양연구에 필요한 해양물리 관측 장비의 핵심기술에 대한 정확한 현황파악분석, 그리고 미래에 대한 수요예측이 부족하기 때문에 타 장비 국산화에 비하여 연구개발 활동이 활발히 이루어지지 못하였다. 최근 우리나라의 IT기술을 포함하는 무선이동통신 기반기술의 급속한 발전은 해양관측소의 해양자료를 실시간으로 수집 가능하게 하였다. 뿐만 아니라 자료처리 과정을 단시간에 수행할 수 있는 자료처리 시스템의 개발을 가능하게 하였다. 본 연구에서는 신뢰성 있는 파고관측 자료를 다각적으로 비교 분석하여야 가능한 최대파고, 유의파고, 파주기, 평균파고, GPS, 수온에 관한 연구에 무선이동통신망 환경 구축에 최적화되어있는 COSMOS 파고부이 시스템을 개발하고 파고관측 자료를 실시간으로 자료전송이 가능하도록 하였음을 입증하였다. 먼저 연구 개발된 파고센서는 파고 검·교정 장비를 이용하여 가속도계를 이용한 파고알고리즘을 구현하고 이론적 검증을 실험하여 알고리즘의 적정성을 도출하였다. 또한 강원도 고성 거진항에 COSMOS 파고부이와 외국 Datawell Waverider SG 및 MIROS Wave radar 파고 관측 시스템을 설치하여 동일한 해역 파고 자료를 8일간 자료의 중단 없이 실시간 관측하여 장비별 파고자료를 합리적으로 비교 시험 하였다. 3개소의 파고관측 시스템 파고자료 시험 비교결과 Datawell Waverider SG와 근소한 파고자료 차이를 보였으며 MIROS Wave radar 파고계의 자료보다 자료 정밀도와 분해능이 우수한 자료결과를 얻을 수 있었다. 본 연구결과로 연구 개발된 파고부이의 파고자료의 특성을 다각적이고 종합적인 방법으로 규명할 수 있었으며, 무선이동통신환경을 해양에 적용하여 보다 손쉽고 간단하게 파고자료를 획득할 수 있는 구체적인 방안을 제시 하였다. 본 연구의 특성규명 결과는 향후 지속적인 자료 누적과 현장 자료획득 및 자료 분석을 통해 신뢰도와 정확도를 높여 세계 해양의 파고관측을 가능하게 할 수 있을 것으로 판단된다.

The subject of this study was development of wave height sensor and observation system using accelerometer. Principle of wave height sensor equipped with vertical acceleration measurement by means of an accelerometer placed on a tilt assembly system. Wave observation system consists of observation buoy, data communication system. The wave observation system tests had been carried out for 3 months near a coast from October to December 2008. The comparative field-test for performance of the wave height sensor was lasted for 8 days in the Geojin Habor of the East Sea. The brand new product, COSMOS Wave Height Buay, was installed and the results compared with the Waverider buoy(Waverider-SG) and Wave Radar(SM-050). Wave analysis component was Height of highest wave(Hmax), Average height of 10% highest wave(H[1/10]), Average height of 33% highest waves(H[1/3]), average height of all waves(Have), Period of wave(T). In data analysis of development sensor buoy and Waverider buoy, the implications of the results were a difference not exceeding 20cm. These results indicate that measurement wave data show more exact wave data in all analysis component compared with Wave Radar(SM-050) during observation period. Expect to could understand way that development of wave height sensor and observation system has excellent accuracy through this analysis result and give role and suggestion to other wave height equipment study.