A Study on Development of Accuracy Verification System of

In this paper, “Sensor Verification System(SVS)“ which is used to check the status of Temperature, Conductivity, Oxygen sensors using with CTD(Conductivity Temperature Depth) system has been designed and performance test was done, CTD is the most famous equipment in the world using universally in ocean exploration. SVS has been designed with CTD sensors and "LabVIEW" software, NI PXI system, DAQ board, and more. To share the measured data of CTD system, local network system has been installed with CTD and SVS. Also, Optical oxygen sensor has been installed to compare with original electrochemical oxygen sensor using in the CTD. The Software of the SVS was designed three types programs for test each sensors of CTD system. The result of test for each sensors using SVS is as follows. Temperature sensor and Conductivity sensor use magnitude of analog output frequency as the source of sensors data. The performance test of SVS is implemented using 500kHz frequency which is maximum sampling frequency of NI DAQ board. The standard deviation of temperature sensor was 0.1~0.2℃, this is 10 times greater than CTD system. In the case of Conductivity sensor, standard deviation was 0.01~0.02 S/m, this is 50 times greater than CTD system. Assuming that the CTD data is standard data of this test, the average data error of temperature sensor from SVS was -0.0176℃ and average of the absolute error value was 0.1473. The average data error of conductivity sensor from SVS was -0.0011 S/m and average of the absolute error value was 0.0133 S/m. Temperature sensor and Conductivity sensor have high accuracy in the test of average data error, but, when we check the average of the absolute error value, this value is similar with standard deviation and it appears that, the precision is slightly lowered. this means, SVS has a lower stability compared to the CTD system. To solve this problem, we can make the system to produce a output data by averaging acquired data for 1~10 minutes, then we can have high accuracy and reduce the data errors. But, radical method to improve the accuracy of data is that, upgrade NI DAQ board to the better one which has more high quality of sampling frequency than we can reduce standard deviation of the data. In the case of test SVS with oxygen sensor, we have to make test environment because, electrochemical oxygen sensor measure the data with consuming real oxygen so, we have to supply oxygen at the hall where the membrane is located continuously on the speed higher than certain level. So that, performance test of SVS was implemented in the air first, and second test was implemented in the seawater located in the plastic water tank. The two electrochemical oxygen sensor was installed on the SVS system. In the first test, electrochemical oxygen sensor doesn't use frequency as a resource of oxygen data but, DC output voltage so, we can measure the high accuracy data even though SVS doesn't have high frequency of sampling data. The standard deviation of each sensor data of the CTD was 0.0013 ml/l, and in the case of SVS, first oxygen sensor was 0.0018 ml/l, second was 0.0017 ml/l. this looks, Difference of Standard deviation between CTD and SVS is very small. And the standard deviation of data acquired from optical oxygen sensor was 0.0043 ml/l, this was 3 times greater than CTD system. Assuming that the CTD data was standard data of this test, average of data error was 0.0581 ml/l, 0.016 ml/l. optical oxygen sensor was 0.2834 ml/l. Average of the absolute error value was same with average of data error. The tendency of this test was that, the stability of the SVS system was similar with CTD system but, there are some data errors which is not small. The main cause of this errors are follows, first is measuring environment of oxygen sensor is not flat. and the oxygen of the air consist not equally. second is correction error of own sensor. Second test is implemented in the seawater. Average of error data from SVS was 0.0909 ml/l, -0.0223 ml/l, Optical oxygen sensor was 2.9503 ml/l. Average of the absolute error value from SVS was 0.0912 ml/l, 0.0444 ml/l. Optical oxygen sensor was 2.9503 ml/l. The data of optical oxygen sensor was 2 times greater than data of CTD, SVS. So, If we acquire the oxygen sensor data in the seawater, it is impossible to compare oxygen data with optical oxygen sensor, in this case we have to prepare the special equipment which supply equal oxygen to compare the data of oxygen sensor more precisely.목 차 i 표 목차 iii 그림 목차 iv Abstract ⅵ 제 1 장 서론 1 제 2 장 연구 배경 4 2.1 CTD 장비 4 2.2 LabVIEW 프로그램 8 제 3 장 시스템 하드웨어 구성 16 3.1 시스템 주요 하드웨어 구성 및 각 기능 16 3.2 CTD sensor 18 3.3 NI PXI 모듈 21 3.4 광학 산소센서 23 3.5 시리얼 - 이더넷 신호 변환장치 29 제 4 장 시스템 소프트웨어 구성 31 4.1 소프트웨어 설계 31 4.2 수온 센서 정밀 계측 및 검정 프로그램 설계 33 4.3 전도도 센서 정밀 계측 및 검정 프로그램 설계 37 4.4 산소 센서 정밀 계측 및 검정 프로그램 설계 41 4.5 계측데이터의 활용 및 저장 47 제 5 장 센서 검정 시스템 성능실험 49 5.1 수온센서 데이터 계측결과 49 5.2 전도도센서 데이터 계측결과 52 5.3 산소센서 데이터 계측결과 55 제 6 장 결론 및 고찰 60 참고 문헌 64 연구논문 발표실적 66 감사의 글 67Maste

The Study of Marine Geology and Geological Structure in the Korea Jurisdictional Seas(II)

1. 연구개발목표 및 내용 ㅇ 남황해 및 북동중국해 대륙붕 해성층의 지질 및 지구조 특성 규명 2. 연구개발성과 ㅇ 남황해 및 북동중국해 대륙붕 퇴적체 발달(연장성)·진화과정 모델 - 한반도 주변 해역 내 지구물리·지질 빅데이터 DB 구축 및 국가 아틀라스 제작 중 - 고해상도 3D/2D 탄성파 탐사(P-cable 시스템) 구축 및 실증 - 101 m 길이의 퇴적시료 채취 및 분석으로 지난 20만년 동안의 해수면 변동에 따른 퇴적층서 발달과 고환경 변화 규명 ㅇ 남해 제4기 층서 정립 및 층서정보 디지털 시스템 - 남해 천부 제4기 퇴적층에 대해 층서단위 분류 기준안 마련 - 퇴적연대, 분포해역, 암상 및 퇴적환경에 따른 17개 층서단위 분류 및 분포도 작성 3. 연구개발성과 활용계획 및 기대효과 ㅇ 국가 차원의 해양영토 관리 및 상시 활용을 위한 한반도 주변 해역 3D/2D 디지털 트윈 해저공간정보 시스템 구축 중 ㅇ 육지-연안역-대륙붕-대륙사면-심해 연결 퇴적층서 및 지구조 정보 구축 ㅇ 접근성이 떨어지는 핵심해역에서의 석유·가스 등 잠재적 해저광물자원 자료 확보 ㅇ 활용 가능한 분야별로 해저공간정보의 현안 대응을 위한 적정기술(데이터 포함)로서 적용: 지구 기후변화 예측, 해저광물자원 개발, 지질재해 예방, 해군·해경 작전, 연안 개발 및 해양구조물 설치(해상풍력, 해저케이블, 파이프라인, 연육교, 항만, 해저터널,해저도시, CCS 등) ㅇ 관할해역 해양공간 활용(해양 구조물 설치, 부지조사, 케이블 루트 조사 등)에 필요한 지반안정성 및 지질위해 요소 정보 제공 ㅇ 관할해역 부존 해저자원 개발(골재 및 중광물 자원 등)에 필요한 기초 자료 제공 ㅇ 광역 지질정보 및 자료구축 시스템 구축에 따라 자료 활용성 증대 및 중복 탐사 비용 절감 ㅇ 자원의 국가 간 공동개발 또는 단독개발 등의 다양한 전략 수립에 필요한 과학적 근거거 제시 ㅇ 과학자료는 1차적으로는 해양관할권 유지·확장을 위한 근거 → 2차적으로는 자원개발의 근거 → 3차적으로는 해역별 특성에 따른 해역관리 정책으로 활용해양수산과학기술진흥

기관 공용 연구인프라의 효율적인 운영 및 관리를 위한 기획 연구

한국해양과학기술

심해 해저근접 정밀 수중탐색용 잠수정 체계 구축 방안 기획연구 : 2019 미래선도사업국가사회적해양과학기술 수요 예측 대응 과제

· 심해 근접 탐사용 잠수정은 국가의 해양 재난 재해에 대비한 영해 전 해역을 탐색 가능한 운영수심대의 장비(3000m 이상)로 준비할 필요가 있음. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 해저면 근접 광역탐색을 위한 잠수함 형태의 탐색용 잠수정(AUV)와 목표점이 확인된 지점에서 시료를 채취하거나, 정밀 촬영, 연구장비의 진회수 지원을 위한 작업 등을 위한 원격조정 잠수정(ROV)으로 구성됨. · 탐색용 잠수정(AUV)에는 기본적으로, 정밀해저지형탐사(Multibeam Echo Sounder), 측면주사음탐기(Side ScanSonar), 천부지층 탐사기(Sub Bottom Profiler), CTD, ADCP 등을 탑재하여 고정밀 해저 환경 정보를 취득하는 센서를 포함함. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 잠수정 하드웨어 뿐 아니라, 잠수정으로부터 확보된 정보를 처리하는 전문 운영 소프트웨어까지 포함하는 턴키 시스템으로 구성되어야 함. · 기존 해양수산부 및 과기부의 연구과제 수행을 통해 개발된 무인잠수정 해미래 및 크랩스터 등의 해양로봇은 기업체로 기술이전되어, 기술이전을 받은 국내 업체의 제조기술과 운영기술이 확보되어 가고 있음. · 해양과학 현장탐사를 지원하는 상용 무인잠수정은 국내외 생산지를 고려치 않고, 연구자의 기능요구를 충족시키는 제품을 도입하는 것을 선호함. · 타 국외 연구사업을 통해 기능이 검증된 상용 무인잠수정의 도입단가는, 제조사의 제안서에 근거하여 자율무인운항잠수정(AUV)의 경우, 약 100억원, 원격조정무인잠수정(ROV)의 경우 70억원 정도로 추정됨. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 연구선 기능고도화 사업의 일환으로, 대형연구장비를 도입하는 정책으로 추진할 필요가 있음. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 5억 이상 연구장비에 해당함으로, 이를 도입하기 위해서는 국가연구장비 심의위원회의 심의를 거쳐야 하며, 이를 위해서는 연구기관의 연구장비 로드맵과 용도가 자세하게 설명된 기획보고서가 준비되어야 함. · 연구선 기능 고도화 사업으로 추진될 경우, 운영의 주체는 연구선의 연구장비 운영을 총괄하는 연구선 관측팀 맡는 것이 타당함. · 심해 근접 탐사용 잠수정의 운영을 위해서, 단기간의 일회성 운영보다 현장에서의 1항차 20일 정도의 연속적인 활용을 요구함으로, 이를 지원할 수 있는 전문운영기술원이 필요함. · 현재 이사부호의 원할한 현장연구지원을 위하여, 남해연구소 연구선 관측팀 소속 9인 구성의 관측사 제도가 운영되고 있으나, 무인잠수정이 도입될 경우, 육상 정비, 선상 지원 및 운영, 연구자와의 연구계획 소통 등의 업무를 전담할 8인의 신규 관측사의 충원이 필요함. · 심해 근접 잠수정 도입에 따른 운영 경제성 평가를 실시한 바, 편익/비용 비율(Benefit/Cost Ratio, B/C)은 1.29(1.0 이상으로 사업성 있음), 내부수익율(Internal Rate of Return, IRR)은 12.66%(4.5% 이상으로 사업성 있음)으로 평가됨.한국해양과학기술

심해 해저근접 정밀 수중탐색용 잠수정 체계 구축 방안 기획연구 : 2019 미래선도사업국가사회적해양과학기술 수요 예측 대응 과제

· 심해 근접 탐사용 잠수정은 국가의 해양 재난 재해에 대비한 영해 전 해역을 탐색 가능한 운영수심대의 장비(3000m 이상)로 준비할 필요가 있음. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 해저면 근접 광역탐색을 위한 잠수함 형태의 탐색용 잠수정(AUV)와 목표점이 확인된 지점에서 시료를 채취하거나, 정밀 촬영, 연구장비의 진회수 지원을 위한 작업 등을 위한 원격조정 잠수정(ROV)으로 구성됨. · 탐색용 잠수정(AUV)에는 기본적으로, 정밀해저지형탐사(Multibeam Echo Sounder), 측면주사음탐기(Side ScanSonar), 천부지층 탐사기(Sub Bottom Profiler), CTD, ADCP 등을 탑재하여 고정밀 해저 환경 정보를 취득하는 센서를 포함함. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 잠수정 하드웨어 뿐 아니라, 잠수정으로부터 확보된 정보를 처리하는 전문 운영 소프트웨어까지 포함하는 턴키 시스템으로 구성되어야 함. · 기존 해양수산부 및 과기부의 연구과제 수행을 통해 개발된 무인잠수정 해미래 및 크랩스터 등의 해양로봇은 기업체로 기술이전되어, 기술이전을 받은 국내 업체의 제조기술과 운영기술이 확보되어 가고 있음. · 해양과학 현장탐사를 지원하는 상용 무인잠수정은 국내외 생산지를 고려치 않고, 연구자의 기능요구를 충족시키는 제품을 도입하는 것을 선호함. · 타 국외 연구사업을 통해 기능이 검증된 상용 무인잠수정의 도입단가는, 제조사의 제안서에 근거하여 자율무인운항잠수정(AUV)의 경우, 약 100억원, 원격조정무인잠수정(ROV)의 경우 70억원 정도로 추정됨. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 연구선 기능고도화 사업의 일환으로, 대형연구장비를 도입하는 정책으로 추진할 필요가 있음. · 심해 근접 탐사용 잠수정은 5억 이상 연구장비에 해당함으로, 이를 도입하기 위해서는 국가연구장비 심의위원회의 심의를 거쳐야 하며, 이를 위해서는 연구기관의 연구장비 로드맵과 용도가 자세하게 설명된 기획보고서가 준비되어야 함. · 연구선 기능 고도화 사업으로 추진될 경우, 운영의 주체는 연구선의 연구장비 운영을 총괄하는 연구선 관측팀 맡는 것이 타당함. · 심해 근접 탐사용 잠수정의 운영을 위해서, 단기간의 일회성 운영보다 현장에서의 1항차 20일 정도의 연속적인 활용을 요구함으로, 이를 지원할 수 있는 전문운영기술원이 필요함. · 현재 이사부호의 원할한 현장연구지원을 위하여, 남해연구소 연구선 관측팀 소속 9인 구성의 관측사 제도가 운영되고 있으나, 무인잠수정이 도입될 경우, 육상 정비, 선상 지원 및 운영, 연구자와의 연구계획 소통 등의 업무를 전담할 8인의 신규 관측사의 충원이 필요함. · 심해 근접 잠수정 도입에 따른 운영 경제성 평가를 실시한 바, 편익/비용 비율(Benefit/Cost Ratio, B/C)은 1.29(1.0 이상으로 사업성 있음), 내부수익율(Internal Rate of Return, IRR)은 12.66%(4.5% 이상으로 사업성 있음)으로 평가됨.한국해양과학기술