초음파센서를 활용한 토양침식모니터링 방법 개발 (I)

Abstract

기후변화에 따른 대규모 토양유실에 대한 토양관리 및 적절한 대책이 수립되어야 하나 현재까지 토양침식 실측자료 및 정책을 뒷받침할 연구가 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 유역규모에서 토양침식의 정량적 분석을 위하여 실시간 측정 장치인 스마트센서를 개발하였고 실제 지형을 정밀하게 표현하는 지상라이다를 활용하여 비교 및 검증하였다. 스마트 센서는 초음파센서, 강우계, 태양열전지, RTU 및 CDMA 무선통신망 등으로 구성하였고 30분 간격으로 토양침식변위를 정량적으로 파악할 수 있게 하였다. 연구결과 2013년 8월 22일부터 10월 11까지 측정된 라이다와 초음파센서의 토양침식깊이의 상관관계는 0.9182이었다. 또한 라이다의 토양침식깊이(mm)와 토양침식량(m³)의 상관관계는 하부 영역에서 0.9063, 상부영역에서 0.9868이었다. 향후 스마트센서의 추가자료 확보, 설치 위치 최적화 및 자료 보정이 수행되어 유역규모에 설치된다면 토양보전 및 관리 체계의 기초자료로 양질의 자료를 제공하리라 판단된다. Few studies have investigated soil management policy and soil erosion measurement, whereas the occurrence of climate change requires the establishment of robust soil management systems and appropriate control of soil erosion. In this study, we developed a smart sensor for real-time quantitative measurements of soil erosion at the watershed scale. The smart sensor consists of an ultrasonic sensor, a rainfall meter, a solar cell, an RTU (remote terminal unit),and a CDMA (code division multiple access) and it was programmed to take a measurement every 30 minutes. The depths measured by the smart sensor were compared with data from terrestrial LiDAR. Experimental results showed a strong correlation in the depth of soil erosion between LiDAR and the ultrasonic sensor for the period from 22 August to 11 October 2013. Furthermore, the correlation coefficient between soil erosion depth (mm) and soil erosion volume (m³) was 0.9063 in the lower region of the watershed and is 0.9868 in the upper region. The proposed ultrasonic sensor technique can provide high-quality data for soil conservation and management systems in the future.