지하 매질(물, 토석류, 공기 등)의 움직임은 TLS-3D에 의해 실시간으로 구현된다. > 새로운소식

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❍ TLS-3D(3차원 분포형 지하온도측정장치)의 기본 개념 및 활용

① 기존 온도측정방식

기존 온도측정은 점형 측정방식(point sensing)에 바탕을 두고 있다. 만약 공간의 8지점의 온도를 동시에 측정하기 위해서는 8개의 온도센서, 8개의 데이터 전송케이블 및 8채널 데이터로거가 필요하다.

그림 1. 점형측정방식의 기본 개념

만약 지하 40지점의 온도를 동시에 측정하고자 할 경우 40개의 온도센서, 40개의 케이블 및 5개의 8채널 데이터로거 그리고 5개의 데이터로거를 제어할 수 있는 또 다른 데이터로거가 필요하다(그림 2의 왼쪽 그림 참조).

② 다점온도모니터링의 개발

21세기 초입 세계적인 기술수준에서 많은 지점의 온도를 동시에 측정할 수 있는 하나의 새로운 측정방식 즉 분포형 측정방식(distributed swnsing)이 개발되었다. 2002년 영국의 한 벤처기업인 Sensornet사는 광케이블을 이용하여 온도를 측정할 수 있는 장비 DTS를 출시하였다. 즉 단순히 통신용으로 사용하는 광케이블을 장비 DTS에 연결하면 광케이블 자체가 바로 은도측정을 위한 센서가 된다는 것이다. 일례로 광케이블 길이가 2km일 경우 온도측정간격이 0.5m이면 광케이블을 따라 총 4000지점의 온도가 측정될 수 있다는 것이다. 이러한 혁신적인 기술은 바로 전력사업 분야에서 이미 광복합 전선케이블로 규정화하여 활용하게 되었다(현병구 등, 2017).

본사는 위의 광케이블 이용기술 개발과 병행하여 또 다른 분포형 측정방식을 개발하였다. 즉 하나의 케이블에 많은 양의 온도센서를 장착하여 그들의 온도를 1-wire통신기법을 이용하여 동시에 측정하는 것이다(김중열, 2015). 일례로 그림 2의 분포형 온도측정(우측 그림)은 그림 2의 점형 온도측정(좌측 그림)을 그대로 대체할 수 있다는 것이다. 이러한 분포형 측정을 편의상 다점온도모니터링(TLS : Thermal Line Sensing)이라 하고, 그의 온도센서모음 장치는 다점온도센서케이블(TLS 케이블)이라 하였다(그림 3 참조).

그림 2. 다점온도모니터링 개발로 인해 공간온도분포 구현이 가능하게 되었다.

그림 3. 케이블에 온도센서를 장착하여 1-wire통신이 가능하게 하였다.

③ 다점온도모니터링의 특별한 기능

다점온도모니터링이 갖는 첫 번째 기능은 그림 2에서 예시한바 많은 지점의 온도를 시차 없이 동시에, 경제적으로 측정할 수 있다는 데 있다.

그림 4는 연안 해수 심도 약 30미터 깊이에 대한 다점온도모니터링 결과를 기존 온도센서의 것과 상호 비교하여 예시하고 있다.

단일 온도센서의 경우 그 결과는 단지 시간경과에 대한 온도값으로 표현된다.

그림 4. 다점온도모니터링은 케이블 주위 매질의 움직임을 구현한다.

여기서 매질은 밀물이다. 하루 두 번 밀물이 넘나든다.

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