원적외선 카메라를 이용한 표면영상유속계의 비가시 환경 적용성 검토

배인혁,류권규,윤병만,김서준,Bae, Inhyuk,Yu, Kwonkyu,Yoon, Byungman,Kim, Seojun 한국수자원학회 2017 한국수자원학회논문집 Vol.50 No.9

In this study, the applicability of the surface image velocimeter using the far-infrared camera was examined in order to solve the application problem of the measurement in night time, which has been pointed out in previous studies as the limit of the surface image velocimeter. For this purpose, the accuracy evaluation of measurement of the far-infrared camera was conducted for two conditions. Accuracy was evaluated by calculating the relative error of the results of the measurements of surface image velocimeter using the normal video camera during the daytime that was already verified. As a result, the relative error of the surface velocimeter using the far infrared camera was 4.3% at maximum, the average error was about 1%, and the error of the fog condition was maximum 5.2% with an average of 2%. In conclusion, it is possible to measure with high accuracy when using far-infrared camera in a invisible environments where the water flow can not be visualized with a general camera. 본 연구에서는 표면영상유속계의 한계점으로 지적되어 온 야간이나 안개시 적용 문제를 해결하기 위해, 원적외선 카메라를 이용한 표면영상유속계의 적용성을 검토하였다. 이를 위해 각 조건에 대한 원적외선 카메라의 측정 정확도 평가 실험을 진행하였다. 정확도 평가는 기존에 검증이 된 주간 조건의 일반카메라를 이용한 표면영상유속계 측정 결과에 대한 상대 오차를 산정하여 평가하였다. 결과적으로 원적외선 카메라를 이용한 표면영상유속계의 야간 측정 상대 오차는 최대 4.3%, 평균 1% 내외로 매우 낮게 나타나 정확도가 높음을 확인하였고, 안개 조건 또한 최대 5.2%, 평균 2% 내외로 매우 높은 정확도를 보였다. 이에 따라 일반 카메라로 수면 흐름을 가시화할 수 없던 비가시 환경에서 원적외선 카메라를 이용하는 경우 높은 정확도로 측정이 가능할 것으로 판단된다.

벡터곱 연산기에서 전류 프로그래밍 캐스코드 전류 거울을 활용한 전류 변동성 보상

배인혁(In-Hyuk Bae),함승민(Seung-Min Hahm),권기원(Kee-Won Kwon) 대한전자공학회 2022 대한전자공학회 학술대회 Vol.2022 No.6

5T-2R Non-Volatile TCAM using Boost Circuit

배인혁(In-hyuk Bae),권기원(Kee-won Kwon) 대한전자공학회 2021 대한전자공학회 학술대회 Vol.2021 No.6

아날로그 감산기를 활용한 벡터곱 연산기의 표준화

배인혁(In-Hyuk Bae),권기원(Kee-Won Kwon) 대한전자공학회 2021 대한전자공학회 학술대회 Vol.2021 No.11

원적외선카메라를 이용한 수면 파문 가시화를 위한 하천 주변 구조물의 영향 분석

배인혁(Bae, In Hyuk),김서준(Kim, Seojun),류권규(Yu, Kwonkyu),윤병만(Yoon, Byungman) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

주야간 겸용 표면영상유속계 개발을 위한 원적외선 카메라의 적용성 검토

류권규,김서준,유병남,배인혁 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.8

홍수시 하천의 유속 측정을 위한 표면영상유속계의 가장 기본이 되는 단계는 질 좋은 영상을 획득하는 것이다. 하지만 영상 획득에 있어 빛이 없는 야간에 발생하는 홍수 흐름을 촬영하는 것은 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 표면영상 유속계의 야간 영상 획득 장치로 원적외선 카메라를 이용하는 방안을 검토하였다. 원적외선 카메라는 별도의 조명을 필요로 하지 않으므로, 주야간 모두 영상을 획득할 수 있는 장점이 있다. 또한 안개나 연기의 영향을 받지 않아서 고정식 표면영상유속계를 구성하는 좋은 대안이 될 수 있다. 원적외선 영상을 이용한 유속 산정의 결과를 비교하기 위해, 보통의 가시광 카메라와 근적외선 카메라를 이용한 동시 촬영을 수행하여 영상을 획득하였고, 시공간 영상분석 방법을 이용하여 분석하였다. 그 결과 소형 프로펠러 유속계로 측정한 유속 자료와 비교하여 원적외선의 주간 영상을 이용할 경우 최소 -9%에서 최대 -19%의 차이를 나타냈고, 야간 영상을 이용할 경우 최소 -10%에서 최대 -23%의 차이를 나타냈다. 또한 일반캠코더의 주간 영상을 이용한 경우와 비교하여 최대 10% 이내의 차이를 보였기 때문에 주야간 유속 측정에 원적외선 카메라의 적용이 어느 정도 가능한 것을 확인하였다. 다만 주간 영상에 비해 야간 영상이 약간 흐려지는 경향이 있기 때문에, 이러한 영상을 적절히 분석하기 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각한다. In flow velocity measurement of natural rivers, taking images with proper image quality is the fundamental and the most important step. Since flood peaks generally occur in night time, it is very difficult to capture proper images in that time. The present study aims to test a far infra-red camera as a adequate alternative to resolve the various problems in measuring flood discharges. The far infra-red cameras are able to capture images in night time without help of any extra illuminations. Futhermore they are not affected by fog nor smoke, they can be adapted for a fixed-type surface image velocimeters. For comparison, a commercial camcorder and a near infra-red cameras were used. The test images were taken at a day time and a night time, and the image acquisition work were performed at an artificial flow channel of the Andong River Experiment Station. The analyzed results showed that the far infra-red camera would be a good instrument for surface image velocimeters, since they were able to capture regardless light condition. There are, however, a few minor problems in their accuracy of the analyzed results. About their accuracy a more study would be required.

Spatial Breach Analysis due to Overtopping Flow Depending on the Degree of Compaction for Noncohesive Embankments

안명희,배인혁,지운 대한토목학회 2022 KSCE Journal of Civil Engineering Vol.26 No.3

This study aimed to an experiment to analyze the spatial levee breach mechanisms due to overtopping according to the degree of compaction. A levee experiment was performed using four different degree of compaction implemented by adjusting the levee compaction thickness and number of compactions, and the effects of the degree of compaction on levee breaching were observed. Under the low degree of compaction, the scale of the levee breach over time was relatively large, and the breach discharge was also significant. This study also observed the change in velocity of the levee crest area through Large Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV) analysis of the velocity field at each levee breach stage; in particular, the location where the maximum velocity occurred in the crest area differed according to the degree of compaction. The relationship between the degree of compaction and peak breach discharge shown in experimental results suggests the degree of compaction can directly affect the breach of the levee and the flooding velocity at the low-land area. The clear correlations between the degree of compaction and breach discharge and breach size over time presented in this study can provide detailed information for the design standards and maintenance of the levee.

자연성기반기술의 홍수완충구간 조성을 위한 입지 선정 방법에 관한 연구 - 대청댐 상류부터 용담댐 하류구간 사례 연구

지운,장은경,배인혁,안명희,배준 응용생태공학회 2022 Ecology and resilient infrastructure Vol.9 No.3

The magnitude and frequency of extreme floods are increasing owing to the effects of climate change. Therefore, multipurpose flood management techniques incorporating nature-based solutions have been introduced to mitigate the limitations of flood management and river design methods relying on existing observation data. Nature-based solutions to prepare for such extreme flooding events include ways to retreat the embankment, expand the floodplain, and reduce flood damage. To apply these technologies, adopting appropriate location selection methods based on various evaluation factors, such as flood damage reduction effects, sustainable ecological environments, river connectivity, and physical channel structure enhancements, should be prioritized. Therefore, in this study, the optimal location for implementing the multipurpose floodplain construction project was determined by selecting the location of the floodplain expansion with objectivity in the river waterfront area upstream of Daecheong Dam to downstream of Yongdam Dam. Through the final location determination, the Dongdaeje and Jeogokje sections were included in the optimal location considering both flood damage reduction and water environment improvement. 기후변화의 영향으로 최근 하천에서 극한 홍수 발생 크기와 빈도가 증가하고 있으며, 따라서 기존의 관측 기록에 의존한홍수관리 및 하천설계 방식의 한계를 개선하기 위해 자연성 기반의 기술을 접목한 다목적 홍수 관리 기법이 도입되는 추세이다. 이러한 극한 홍수에 대비하기 위한 자연성 기반 해법 중에는 제방을 후퇴하여 홍수터를 확장하고 극한 홍수 발생시에 홍수피해를저감 시키는 방법이 있다. 이러한 기술을 적용하기 위해서는 홍수피해 저감 효과, 지속가능한 생태환경, 하천 연결성 및 하도의물리적 구조 개선 등의 다양한 평가항목에 기초한 적합한 입지 선정 방법을 채택하는 것이 우선되어야 한다. 따라서 본 연구에서는대청댐 상류부터 용담댐 하류 지역내 하천 수변구역을 대상으로 객관성이 확보된 입지 선정 방법을 적용하여 다기능 홍수터조성 사업을 위한 후보지의 적정성을 판단하였다. 최종 입지 판정 결과, 홍수피해 저감과 수환경 개선을 모두 고려한 최적의입지 우선순위에 동대제 구간과 저곡제 구간이 포함되는 것으로 나타났다.

3차원 포인트 클라우드 기반 복셀화에 의한 식생의 물리적 구조 재구현

안명희,장은경,배인혁,지운 대한토목학회 2020 대한토목학회논문집 Vol.40 No.6

Vegetation affects water level change and flow resistance in rivers and impacts waterway ecosystems as a whole. Therefore, it is important to have accurate information about the species, shape, and size of any river vegetation. However, it is not easy to collect fullvegetation data on-site, so recent studies have attempted to obtain large amounts of vegetation data using terrestrial laser scanning (TLS). Also, due to the complex shape of vegetation, it is not easy to obtain accurate information about the canopy area, and there are limitations due to a complex range of variables. Therefore, the physical structure of vegetation was analyzed in this study by reconfiguring high-resolution point cloud data collected through 3-dimensional terrestrial laser scanning (3D TLS) in a voxel. Each physical structure was analyzed under three different conditions: a simple vegetation formation without leaves, a complete formation with leaves, and a patch-scale vegetation formation. In the raw data, the outlier and unnecessary data were filtered and removed byStatistical Outlier Removal (SOR), resulting in 17%, 26%, and 25% of data being removed, respectively. Also, vegetation volume by voxel size was reconfigured from post-processed point clouds and compared with vegetation volume; the analysis showed that themargin of error was 8%, 25%, and 63% for each condition, respectively. The larger the size of the target sample, the larger the error. The vegetation surface looked visually similar when resizing the voxel; however, the volume of the entire vegetation was susceptible to error. 하천에 광범위하게 활착되는 식생은 수위 변화 및 흐름 저항에 절대적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 하천 시스템 전반에 영향을 미치는 중요 요소이다. 따라서 유입되는 식생의 형태와 규모를 정확하게 파악하는 것이 매우 중요함에도 불구하고 현장에서 이를 파악하기란 쉽지 않은 일이다. 따라서 최근에는 지상 레이저 스캐닝 등을 활용하여 대용량의 식생 정보를 취득하는 연구가 시도되고 있다. 그러나 식생의 복잡한 형상으로 인해 캐노피 영역의 정확한 정보를 획득하기 어려우며, 자연적인 영향에 매우 민감하게 반응한다는 한계가 있다. 본 연구에서는 3차원 지상 레이저 스캐닝을 통해 수집된 고해상도의 포인트 클라우드 데이터를 복셀 형식으로 재구현하여 식생의 물리적 구조를 분석하였다. 먼저 잎이 없는 단순한 형태, 잎이 있는 완전한 형태의 식생 및 패치 규모 식생 조건으로 설정하여 각각의 물리적 구조를 분석하였다. 이를 위해 측정된 데이터의 이상치 제거 및 불필요한 데이터의 필터링을 위해 통계적 이상치 제거 방법을 활용하여 각각 17 %, 26 %, 25 %의 포인트를 제거하였다. 또한 후처리 된포인트 클라우드로부터 복셀 크기별 식생 형상을 재구현하여 실제 식생의 부피와 비교하였으며, 분석 결과, 오차 범위는 각 조건별로 8 %, 25 %, 63 %로 나타났다. 대상 샘플의 규모가 클수록 더 큰 오차가 발생하였으며, 복셀 크기 조정 시 식생의 표면이 시각적으로 비슷하게 보이지만 전체식생의 부피는 이러한 변화에 매우 민감한 것으로 나타났다.

주야간 겸용 표면영상유속계 개발을 위한 원적외선 카메라의 적용성 검토

류권규,김서준,유병남,배인혁,Yu, Kwonkyu,Kim, Seojun,Yoo, Byeongnam,Bae, Inhyuk 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.8

홍수시 하천의 유속 측정을 위한 표면영상유속계에서 가장 기본이 되는 단계는 적절한 영상을 취득하는 것이다. 하지만 영상 획득에 있어 야간에 발생하는 홍수 흐름을 촬영하는 것은 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 표면영상 유속계의 야간 영상 획득 장치로 원적외선 카메라를 이용하는 방안을 검토하였다. 원적외선 카메라는 별도의 조명을 필요로 하지 않으므로, 주야간 모두 영상을 획득할 수 있는 장점이 있다. 또한 안개나 연기의 영향을 받지 않아서 고정식 표면영상유속계를 구성하는 좋은 대안이 될 수 있다. 원적외선 영상을 이용한 유속 산정의 결과를 비교하기 위해, 보통의 가시광 카메라와 근적외선 카메라를 이용한 동시 촬영을 하여 영상을 분석하였다. 아울러 소형 프로펠러 유속계에 의한 유속 측정 자료와 비교하였다. 정확도 분석 결과 원적외선의 주간 영상을 이용할 경우 최소-9%에서 최대 -19%의 오차를 나타냈고, 야간 영상을 이용할 경우 최소 -10%에서 최대 -23%의 오차를 나타냈다. 또한 일반캠코더를 이용한 경우와 비교하여 최대 10% 이내의 차이를 보였기 때문에 주야간 유속 측정에 원적외선 카메라의 적용이 가능한 것을 확인하였다. 다만 주간 영상에 비해 야간 영상이 약간 흐려지는 경향이 있기 때문에, 이러한 영상을 적절히 분석하기 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각한다. In flow velocity measurement of natural rivers, taking images with proper image quality is the fundamental and the most important step. Since flood peaks generally occur in night time, it is very difficult to capture proper images in that time. The present study aims to test a far infra-red camera as a adequate alternative to resolve the various problems in measuring flood discharges. The far infra-red cameras are able to capture images in night time without help of any extra illuminations. Futhermore they are not affected by fog nor smoke, hence they can be adapted for a fixed-type surface image velocimeters. For comparison, a commercial camcorder and a near infra-red cameras were used together. The test images were taken at a day time and a night time, and the image acquisition work were performed at an artificial flow channel of the Andong River Experiment Station. The analyzed results showed that the far infra-red camera would be a good instrument for surface image velocimeters, since they were able to capture regardless light condition. There are, however, a few minor problems in their accuracy of the analyzed results. About their accuracy a more study would be required.