저수지 수심측량자료의 NGIS 지형도 연계모듈 개발

김진택 ( Jintaek Kim ),나민철 ( Minchul La ),김대식 ( Daesik Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

무인측정보트는 저수지 경계자료를 DXF파일로 입력받아 자동순항 루트를 생성하고, 이 루트를 따라 저수지를 자동으로 측정하도록 설계되어 있다. 그런데, 저수지의 경계자료는 한국농어촌공사에서 가지고 있는 저수지 바닥표고 설계도를 활용할 수 있으나, 모든 저수지가 이러한 자료를 가지고 있지 않기 때문에, GIS를 이용하여 저수지 경계자료를 생성할 수 있는 별도의 방안을 강구해야 한다. 저수지 바닥표고 설계자료도 현재 CAD 파일로 구축되어 있으나, 이것을 무인측정보트의 입력자료로 활용하기 위해서는 구체적인 절차에 관한 정리가 필요하다. 수질측정지점의 자동생성 및 자동순회알고리즘도 공간분할 및 네트워크 이론을 접목한 새로운 알고리즘의 개발이 요구된다. 이를 위해서 본 연구에서는 지형도 자료와 자동수질측정 연계를 위하여 무인보트의 순회루트 생성을 위한 저수지 경계자료 구축 알고리즘을 개발하였다. 또한, 저수지 경계자료의 DXF 자료구축을 위해서 저수지 바닥 설계도를 우선 사용하고, 설계자료가 없을 경우에는 NGIS자료의 저수지경계 자료를 이용하여 저수지 단계별 경계자료를 구축하면 측정대상 저수지의 외곽경계를 표고별 또는 버퍼링 간격별 DXF 파일들을 무인보트 프로그램에 라이브러리화 할 수 있을 것이다.

무인 자율 수질측정을 위한 순회알고리즘 고찰

김진택 ( Jintaek Kim ),나민철 ( Minchul La ),김대식 ( Daesik Kim ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

자율항법 무인측정보트로 하여금 수질을 측정시료를 채취하도록 하기 위해서는 저수지의 적정지점에 측정점을 설정하고, 그 지점에 자동으로 접근토록하는 별도의 알고리즘을 개발하여야 한다. 본 연구에서는 수질측정지점의 자동생성과 순회루트를 자동으로 생성하는 알고리즘을 개발하기 위하여 저수지 공간을 분할하고 분할된 중심지를 선정하는 방법 중의 하나로서 Arc/Info의 그리드 기능을 이용하는 방법을 고안하였다. 그리드 함수에 의한 저수지 중심 측점 추적 알고리즘 개발을 통하여 주변 경계에서 중심지로 추적하여 가장 중심점의 위치를 탐색하는 알고리즘 개발을 통해 도출된 결과로부터 분할된 중심점 좌표를 무인측점보트에 입력하므로서 적정 수질 측정 위치를 찾아갈 것으로 기대된다.

무인자율항법 수질측정을 위한 자동 채수기술 개발

김진택 ( Jintaek Kim ),나민철 ( Minchul La ),최송범 ( Songbum Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

현재 농업용저수지 수질측정을 위하여 현장에서 연구자가 수동으로 채수하는 있는 현실이다. 하지만 이 방법은 연구자의 능력에 따라 채수위치 및 채수 깊이의 상이함을 갖고 있어 일정한 정확한 값을 갖기에 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서는 현재 개발된 무인자율항법에 자동 채수기술을 적용할 필요가 있다. 본 연구에서는 자동채수장치의 시료를 분배하는 밸브부, 시료를 채수하는 펌프부, 시료를 보관하는 챔버부를 개발하고 이를 제어할 수 있는 제어보드를 개발하여 자율항법 음향센서와 연결하여 정해지 위치 및 깊이에 채수가 이루어 질 수 있도록 하였다. 밸브부는 다채널 멀티 밸브방식으로 중앙에 유입포트를 만들고 각각의 시료팩에 연결하였고, 펌프부는 채수용량과 보트의 배터리 용량을 고려하고 소형 DC모터를 이용한 다이아프램 펌프를 사용하였고, 자동채수기의 시료 보관용 챔버는 아크릴로 제작하고 방수 PVC 캡을 제작하여 채수기 누수가 발생하거나 시표팩에서 누수가 발생하여 시료가 선박으로 침투되지 않도록 제작을 하였다. 또한, 자동채수기의 제어부는 수질측정센서의 자료를 실시간으로 받고 그중에서 수심 데이터를 이용하여 자동 윈치시스템을 작동시켜 원하는 수심까지 센서를 옮긴 후 센서부에 같이 부착되어 있는 입수호스를 통해 자동채수기에 시료를 채수하고 그동안 받은 수질데이터를 선박에 있는 메인PC에 전달하는 작업을 수행하도록 하였다. 자동 채수기술 개발을 통하여 무인자율항법 수질측정이 보다 효율적이고 정확할 수 있도록 하였다.

효율적인 물관리을 위한 농촌용수 관측관리시스템 구축

김진택 ( Jintaek Kim ),윤동균 ( Dongkoun Yun ),오승태 ( Seoungtae Oh ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

최근 가뭄 및 홍수로 인한 재해의 피해가 증가하고 있으며 이로 인한 국가 수자원의 효율적인 관리를 위한 농촌용수관측관리에 대한 국가적인 요구가 증대되고 있다. 농업용수지구의 체계적인 관측, 물관리 실용화 방안 필요하다. 농업용수의 농촌지역 다목적 활용과 4대강 수자원 연계운영 등을 위한 과학적이고 효율적인 용수관리와 물이용서비스 제공을 위한 IT기술기반의 농촌용수 관측관리 시설 현장 설치와 시스템을 구축하였다. 농촌용수 관측관리시스템은 수원공, 하천 및 수로의 수위, 유량관측 시설을 설치하여 수자원의 효율적인 관리 및 재해대처 능력 향상을 도모하는 시스템으로 다음과 같이 3개 시설로 구성되어있다. 현장계측시설, 정보통신시설, 농촌용수 관측관리시스템이다. 현장계측시설은 저수지, 양수장, 용수로 및 농경지에 관측시설을 설치하는 것이며 정보통신시설은 관측시설에 근거리 통신(Zigbee), CDMA와 같은 무선통신장비를 설치한 것이며 농촌용수 관측관리시스템은 관측된 자료 및 정보를 통신장비를 이용하여 서버에 전송하여 용수관리자 및 물사용자에게 정보제공을 할 수 있는 프로그램이다. 관측관리시스템은 2009년부터 2011년까지 시범지구3지구를 포함하여 5지구가 관측관리시스템 구축되었으며 2012년 3지구가 시행중에 있다. 현재 관측관리시스템 운영중인 전남 구례에 위치한 광의지구와 강원 고성에 인정지구, 충남부여에 외산지구, 전북 정읍에 신면지구, 충남 예산에 신양지구에 농촌용수 관측관리시스템을 구축하였다. 농촌용수 관측관리시스템의 구축으로 현장 모니터링을 통한 실시간 용수공급현황과 수자원의 관리를 위한 가뭄·홍수 재해 대처능력 강화 및 농촌용수 다목적이용 및 하천연계 운영을 위한 계측자료 확보, 현장계측과 적정 용수공급량산정 프로그램을 이용하여 수자원의 절감, 대농업인 용수서비스 개선, 선진 IT기술과 융합한 농촌용수 관리기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.

수리시설 및 물 관리를 위한 영상 유속·유량측정 기술 개발

김진택 ( Jintaek Kim ),윤동균 ( Dong Koun Yun ),김동주 ( Dong Joo Kim ),나민철 ( Min Chul La ) 한국농공학회 2012 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2012 No.-

표면영상유속계(SIV)는 영상 분석 기법을 이용하여 하천의 표면유속을 측정하고, 이를 토대로 유량을 산정하는 시스템이다. 현재 시험적으로 수전교에 고정식표면영상유속계(FSIV)를 이용하여 실시간 하천유량 산정하고 있다. 하지만, 농촌지역의 농업용수로에서는 그 범위가 넓어 고정직표면영상유속계를 설치·운영하는 것이 힘든 현실이다. 따라서 넓은 농촌지역의 농업용수를 효율적으로 관리하기 위한 모바일표면영상유속계측 방법을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 모바일표면영상유속계(MSIV) 시스템을 농업용수로에 적용하여 실시간으로 연속적인 유량측정을 실시하였다. 농업용수로에 기준점 4곳을 표시하여 스마트폰으로 5~10초 촬영한 후, 서버에 보내면 표면영상유속분석을 통하여 유량을 산정하였다. 모바일표면영상유속계측 방법은 농촌용수 현장관리를 스마트폰 등을 이용하여 실시간으로 유량을 관측할 수 있어 농촌수자원의 효율적인 관리와 안정적인 영농을 위한 물공급 기대된다.

USN 기반의 농촌용수 관측관리시스템의 녹색성장 효과 고찰

김진택 ( Jintaek Kim ),오승태 ( Seoungtae Oh ),나민철 ( Minchul La ),최규훈 ( Gyuhoon Choi ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술을 활용한 스마트 농촌용수 관측관리시스템은 USN기반의 농촌용수관리 무선 통신기술 개발, 태양광 전원과 저전력 계측기술 개발, 센서네트워크 기반의 양방향 디지털 계측기술 개발, 물관리 웹/모바일 기술 개발 등을 통하여 저탄소화, 환경지속성, 환경친화성, 일자리 창출 등으로 녹색성장에 기여하였다. 저탄소화 기여도는 무선통신과 태양광전원을 이용하여 농촌지역에 무분별하게 설치되는 전력ㆍ통신선로와 전신주를 설치하지 않음으로써 소나무 약 5,780만 그루의 탄소배출 저감효과를 기대할 수 있다. 환경지속성 기여도는 현장 실시간 모니터링을 통한 수자원 절약 및 재해대처 능력 강화함으로써 배분관리용수량의 20%에 해당하는 303.4백만톤의 절수가 예상되며 이는 약89.2천톤의 쌀 생산할 수 있으며, 연간 2,400여명이 사용할 수 있는 물을 사용할 수 있는 양이다. 환경친화성 기여도는 농촌지역의 전력ㆍ통신선로와 전신주의 설치를 하지 않아도 됨으로써 농촌의 어메니티, 농촌경관을 보전할 수 있고, 국내 선진 IT 기술의 농촌에의 적용을 활발하게 촉진시키는 한편 해외 농업사업에 수출할 수 있는 국제적인 경쟁력 확보를 통한 일자리 창줄에도 기여할 것으로 기대된다.

효율적 물관리를 위한 농촌수로 수초제거 기술 개발

김진택 ( Jintaek Kim ),문성근 ( Sungkeun Moon ),김종덕 ( Jongduk Kim ),이현진 ( Hyunjin Lee ) 한국농공학회 2014 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2014 No.-

우리나라의 농업은 외국과는 달리 좁은 농토에 집약적으로 농사를 짓는 집약농업형태로, 고비용·저효율 문제에 당면하여 우리 농산물의 높은 생산비가 가격상승의 주된 요인으로 작용되고 있다. 이러한 우리 농업이 안고 있는 구조적인 문제점들을 개선하기 위하여 수리시설물의 유지관리비를 절감하고, 궁극적으로는 농업의 생산비 절감에 기여하고자 꾸준히 노력하여 왔다. 그러나 우리나라 전체의 용·배수로 중 약 76%가 토공수로로 되어있어 우기에 번성하는 용·배수로의 수초제거작업 미비로 인해 수로의 통수능력을 저하시켰으며, 집중강우시 홍수배제가 제대로 이루어지지 않아 수리시설물의 파손붕괴 등으로 이어지고 수로에 토사물이 퇴적되어 수로의 통수능력 저하가 악순환 되면서 농업생산을 저해하여왔다. 이를 해결하고자 인력을 이용한 작업을 실시하여 왔지만 수로구조 특성상 사면 및 수중작업이 힘들고 제거된 풀을 수거하기가 어렵다. 이를 해결하기 위해 수초제거 기술을 개발하여 안정적인 농업용수의 공급과 수로 관리개선을 통한 수리시설의 유지관리비절감 및 안전성을 확보할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내 수로에 적합한 수초제거 기술을 개발하기 위해 먼저 수로의 위치별로 남부, 중부, 북부로, 유형별로 산지, 평지, 간척지의 9개 지역으로 선정한 후 수초 식생과 예취실태를 조사·분석하였으며, 농업수로의 효율적인 수초관리 기술개발을 위하여 예취시기가 농업수로 수초의식생과 수량에 미치는 영향과 예취횟수가 농업수로 수초의 식생과 수량에 미치는 영향을 실험하였다. 또한 국내 수로에 적합한 5가지 수초제거 기술에 대해 조사하였으며 이 중 물리적 방제법에 초점을 맞추어 농촌지역에 보급률이 높은 트랙터에 부착할 수 있는 트랙터용 수초제거 시작품을 제작하고 현장시험을 수행하였다. 갈풀, 환삼덩굴, 고마리 등의 수초가 자생하고 있는 약 50m의 수로변을 대상으로 한 현장시험 결과, 수로변에 자생하는 수초가 95%이상 제거되었다. 향후 효율적인 수초제거를 통해 통수를 원활하게 하여 홍수에 의한 침수피해 경감 및 작물 수확량을 증대시키기 위하여 수초제거 시작품을 보완 및 향상시켜 토공 용·배수로의 통수능력을 거양하고, 작물에 적기 적량의 용수를 공급하여 잉여수를 배제할 수 있게 하고자 한다. 또한 통수능력저하 등의 피해 예방 및 유지관리 비용을 절감하고 효율적이며 신속한 업무 환경 조성을 위한 수로수초·토사 관리정보 시범 시스템을 개발 하고자 한다.

농업용저수지 자율항법 무인 자동 수질측정 기술 개발

김진택 ( Jintaek Kim ),나민철 ( Minchul La ),권남선 ( Namuun Kwon ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

현재 현장에서 운영하고 수질측정은 수질센서를 수중에 고정식으로 넣어 한곳의 데이터를 측정하거나 수중펌프를 이용하여 하천변 또는 저수지 주변에 설치한 측정소 내부로 물을 보내 내부에서 수질을 측정하는 방식이 대부분이다. 이러한 방식은 지정되어 있는 한 곳의 데이터만을 측정하는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해서는 소형선박에 탑재 가능한 센서를 이용하여 다양한 지점의 수질을 측정할 수 있고 각 지점의 수심에 따른 수질데이터를 측정할 수 있도록 자동으로 상하운동이 가능한 자동윈치 시스템이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 통신용 케이블과 시료채수용 호스를 넣어 특수 제작된 케이블을 한 개의 드럼에 장착하고 자동수질센서에 장착되어 있는 수심측정센서의 데이터를 이용하여 사용자가 원하는 지점의 수질을 측정할 수 있는 제어기술을 개발 하였다. 또한 측정된 자료를 선박에 있는 제어모듈에 전송할 수 있는 통신모듈을 개발하였다. 이 기술을 기 개발된 자율항법 무인선에 융합함으로써 효율적인 농업용저수지의 무인자동 수질측정이 가능할 수 있다.

농촌용수 관측관리시스템 구축 사례

김진택 ( Jintaek Kim ),윤동균 ( Dongkoun Yun ),오승태 ( Seoungtae Oh ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

국가 수자원의 효율적인 관리를 위한 농촌용수 관측관리에 대한 국가적인 요구가 증대되고 있으며 단위 용수지구의 체계적인 관측 물관리 실용화 방안 필요하다. 농업용수의 농촌지역 다목적 활용과 4대강 수자원 연계운영 등을 위한 과학적이고 효율적인 용수관리와 물이용서비스 제공을 위한 IT기술기반의 농촌용수 관측관리 시설 현장 설치와 시스템 구축 필요하다. 농촌용수 관측관리시스템은 수원공, 하천 및 수로의 수위, 유량관측 시설을 설치하여 수자원의 효율적인 관리 및 재해대처 능력 향상을 도모하는 시스템으로 다음과 같이 3개 시설로 구성되어있다. 현장계측시설, 정보통신시설, 농촌용수 관측관리시스템이다. 현장계측시설은 저수지, 양수장, 용수로 및 농경지에 관측시설을 설치하는 것이며 정보통신시설은 관측시설에 근거리 통신(Zigbee), CDMA와 같은 무선통신장비를 설치한 것이며 농촌용수 관측관리시스템은 관측된 자료 및 정보를 통신장비를 이용하여 서버에 전송하여 용수관리자 및 물사용자에게 정보제공을 할 수 있는 프로그램 이다. 관측관리시스템의 시범구축으로 총저수량 10만톤 이상, 수혜면적 50 ㏊ 이상 지구를 적용하여 2009년 전남 구례에 위치한 광의지구와 2010년 강원 고성에 위치한 인정지구, 충남 부여에 위치한 외산지구에 총 3지구에 농촌용수 관측관 리시스템을 구축하였다. 농촌용수 관측관리시스템의 시범구축으로 현장 모니터링을 통한 가뭄ㆍ홍수 재해 대처능력 강화 및 농촌용수 다목적 이용 및 하천연계 운영을 위한 계측자료 확보, 현장계측과 적정 물공급을 통한 수자원의 절감, 대농업인 용수서비스 개선, 선진 IT기술과 융합한 농촌용수 관리기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.

지그비(Zigbee) Active 태그를 이용한 농촌용수관리 적용성 고찰

김진택 ( Jintaek Kim ),윤동균 ( Dongkoun Yun ),나민철 ( Minchul La ),박지양 ( Jiyang Park ) 한국농공학회 2011 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2011 No.-

농촌용수관리에 있어서 시설현황 및 운영 자료의 갱신은 가장 중요한 업무 프로세스이다. 농촌수리시설물의 경우에 종래에는 수로감시원이 종이 조사표를 들고 점검을 한 후, 이를 다시 컴퓨터에 입력하는 과정을 거치기 때문에 업무의 비효율성이 크고, 타이핑 과정에서 오타가 발생할 가능성도 있어 신뢰성을 확보하기가 쉽지 않다는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 지그비(Zigbee) 무선통신, RFID 태그 및 QR코드를 통한 농촌용수관리 현장적용성을 시행하였다. 지그비 무선통신을 이용한 Zigbee Tag 시스템은 지그비 유심카드를 내장한 스마트폰과 Zigbee Tag, Exciter 신호발신기로 구성되어 RFID Tag가 갖는 낮은 인식률 문제를 해결함과 동시에 QR 코드가 갖고 있는 카메라 포커싱에 의한 인식불가 문제와 함께 카메라 성능과 QR코드의 크기에 따른 인식거리 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다.