Chapter 6 ADCP를 이용한 해류관측 표준운영절차서

6.1 목적 및 범위

이 표준운영절차서는 Acoustic Doppler Current Profilers(ADCP)를 해저나 수중에 계류(fixed-mounted)하거나 선박에 장착(vessel-mounted)할 때 ADCP의 운영, 유지관리 및 보수, 교정 등을 위한 표준운영절차서이다. 이 표준운영절차서는 ADCP를 연안 및 내륙의 해수나 담수에서 사용할 때 적용가능하다.

Workhorse Sentinel 300 kHz ADCP

6.2 기본 동작원리

ADCP 기본적으로 특정 주파수의 음파를 일정 시간 간격으로 수중으로 방사한다. 이 음파는 물속에 있는 부유물질에 의하여 반사가 되고 이 반사된 음파는 ADCP에 수신이 된다. 부유물질은 해류와 함께 이동하므로, ADCP에서 보낸 음파와 부유물질에 반사되어 ADCP로 되돌아온 음파 간에는 도플러효과에 의해 주파수 차이가 발생한다. ADCP는 되돌아오는 음파의 시간과 주파수 차이를 이용하여 해류의 수심별 속도와 방향을 측정한다. 선박에 장착하는 ADCP는 파장이 긴 음파를 발생시켜서 해저면을 관측 하는 데에도 사용된다. 이 선박장착 ADCP는 배가 항해하면서 수심을 측정하는데도 사용되며 해저에 대한 ADCP의 상대 속도와 방향을 측정할 수 있다.

6.3 운영방법

계류형 ADCP의 경우 데이터는 내부의 메인보드 및 메모리에서 계산되고 저장되며 선박장착형 ADCP는 케이블을 통해 데이터를 PC에 전송하여 PC에서 데이터를 계산하고 저장한다. 데이터는 파일로 저장이 되며 사용자가 데이터를 가공할 수 있도록 소프트웨어에서 여러 가지 자료처리 도구를 제공한다. 계류형 ADCP와 선박장착형 ADCP에서의 자료처리 프로그램이 다소 다르기 때문에 각각에 맞게 처리되어야 한다.

6.4 장비의 스펙

ADCP는 대부분의 해양환경에서 유속을 측정할 수 있지만, 사용되는 주파수에 따라서 사용 가능 거리와 최대 측정 가능 거리가 다르다. 주파수에 따른 ADCP의 최대 측정 가능 거리는 아래 표와 같다(표 2.1).

예를 들면 300 kHz ADCP의 경우 약 150m 정도까지 측정가능하며, 이 제한 거리를 넘어서면 되돌아오는 음파의 에너지가 너무 작아서 수신을 할 수 없다. ADCP가 방사하는 음파의 주파수가 낮을수록 음파의 전송거리가 더 길어지지만, 해상도는 그만큼 낮아지게 된다. 또한, 계류형 ADCP의 경우 위로 음파를 전송할 때 해수면 근처에서는 사이드 로브 간섭(side lobe interference)으로 인해 자료의 질이 떨어진다. 반대로 선박장착형 ADCP는 해저 부근의 자료 질이 떨어진다.

6.5 적용

3.1. 해양 관측을 위해 한국해양연구원의 ADCP를 사용할 경우, ADCP의 운영, 유지관리, 보수 및 교정을 위해서 반드시 이 표준운영절차서를 따라야 한다.
3.2. 관측을 하기 전에 Teledyne RD Instrument’s PlanADCP software로 배터리 수명과 데이터 저장 용량이 적절한지 파악한다.
3.3. 기존의 배터리에 새로운 배터리를 추가할 경우 내부의 마그네틱 플럭스게이트 컴퍼스에 의한 자기장의 미세변화를 제거하기 위한 교정 작업이 필요하다.
3.4. ADCP는 내부에 모터와 같은 부분이 없어서 전자파 장애 현상이 발생되지는 않지만, 내부의 센서들이 전자파에 상당히 민감하다는 것을 유념해야 한다. 이뿐만 아니라 출장 전 장비를 계류하고자 하는 곳의 수심을 잘 파악하여 수심 제한에 맞는 스펙의 장비를 선정하고 패키지 한다.

6.6 장비구성

4.1. 계류형 ADCP의 경우, 모든 모델명의 ADCP는 정해진 지점에서 일정 시간 간격으로 해수면 아래 수층에 대한 유속을 측정한다. 일반적으로 센서는 송·수신 역할을 하는 4개의 트랜스듀서, 온도 셀, 방향(tilt) 센서, 플럭스게이트(fluxgate) 컴퍼스 그리고 압력센서(옵션사항)로 구성되어 있다. 이 모든 구성요소들은 일반적으로 PVC 하우징 안에 내장되며, ADCP는 음향분리기(acoustic releaser, Benthos Model 875-A or 865-A), 신호발생기(Pinger, RJE Model ULB-364/37), 그리고 연결 줄과 함께 다중 ADCP 회수체계(그림 4.1)를 구성한다. 그림 4.1 (d)는 대략 수심이 40 m(즉, 조류가 적은)정도 되는 곳에 ADCP를 계류한 모식도이다. 신호발생기는 스쿠버 다이버가 다중 ADCP 회수체계를 잘 찾을 수 있도록 해주며, 배위로 인양할 경우 연결 줄을 갈고리에 걸어서 올리면 된다. 보통 ADCP의 회수는 해수면에서 송수파기(送受波機, transducer)로 음향분리기를 향해 음파를 발생시켜 음향분리기의 위치를 찾게 된다. 특별히 30m 이상의 깊은 수심에서는 다중 ADCP 회수체계를 구성할 때는 time-out release를 사용하는 것을 추천한다.

4.1.1. 음향 트랜스듀서 헤드(Acoustic Transducer Head)
4.1.1.1. 트랜스듀서 3개는 유속(u, v, w)을 측정하고 나머지 1개는 유속 오차 정도를 산정한다. 송수신기 헤드(Acoustic Transducer Head)는 원통 모양의 하우징이다. 송수신 전자장치(transceiver electronic)가 들어있고, 음향송수신부 헤드는 4개의 piezoceramic acoustic transducer로 되어 있다. 4개의 송수신기는 서로 90°씩 떨어져 있고 각 헤드는 25°씩 기울어져 있다. 송수신부 헤드(transduce head)는 폴리우레탄으로 만들어져 있다. 4개의 transducer(송수신부)는 정해진 주파수(300 kHz, 600kHz, 1.2 MHz 등)의 음향펄스(acoustic pulse)를 동시에 전송한다.

4.1.2. 방향 sensor는 움직이는 부분 없이 고정된 모양의 나침반 센서이다. 이 센서는 자기장과 tilt(pitch와 roll)를 측정한다. Compass 방향(heading)은 이러한 측정에 기초해 계산된다. Heading direction은 북쪽과 센서 사이의 각도이다. Micro- controller는 3가지 축으로 지구의 자기장을 측정한다. 이 3가지 축 x, y, z는 서로 직각이다. Tilt-x와 tilt-y도 측정할 수 있다. 또한 tilt를 알면, heading은 세 축의 magnetic field와 tilt로부터 수학적으로 계산된다. 결과는 RS232나 CAN bus에 나타난다. 여기서 결과라 함은 heading과 pitch, roll을 말한다.

ADCP recovery system: a) mount, b) acoustic release, c) pinger, and d) detailed configuration for on-fixed deployment

4.1.1. 온도센서 4.1.2. 압력센서

4.2. Vessel-mounted ADCP의 경우, ADCP는 움직이는 플랫폼(ex. 보트 혹은 배)에 부착된다. 마찬가지로 4개의 도플러 트랜스듀서, 온도 셀, 틸트 센서, 플럭스게이트 컴퍼스로 구성되어있으며 ADCP가 그림 3처럼 아래 방향을 트래킹 할 수 있도록 구성이 된다. ADCP는 수직 막대기에 두 개의 호스 클램프와 케이블 그리고 바다에 빠지지 않도록 묶여있다. 그리고 ADCP와 노트북 컴퓨터를 케이블로 연결하여 데이터를 받을 수 있으며, 또한 DGPS로부터 GGA-mode(혹은 GSA-mode) 데이터를 전송받을 수 있다.

vessel-mounted ADCP의 모습

6.7 장비운영자의 자격요건 및 책임사항

5.1. ADCP를 현장에서 안정적으로 운영하기 위해서는 일반적으로 배 운영자(선장)에 더불어 2명의 장비운영 전문가가 필요하다.

5.2. 장비운영 전문가를 ADCP 장비와 관련 소프트웨어 사용에 익숙하도록 훈련을 해야 한다. 뿐만 아니라 장비운영 전문가는 워터 샘플링에도 경험을 갖고 있어야 한다. 장비운영 전문가는 ADCP를 많이 사용한 경험이 반드시 있어야 한다.

5.3. 표류 구조물(ex.부이) 그리고 배 위에서 일을 할 때 안전 절차에 대한 훈련이 되어있어야 한다. 뿐만 아니라 위험한 화학물질(ADCP 트랜스듀서 헤드 위에 칠해진 anti-foul paint)을 다루어본 경험이 반드시 있어야 한다.

6.8 부속품 및 소모품

1.1. 구명조끼와 우비 준비

1.2. 합성고무 장갑, 가죽장갑, 네오프렌 장갑을 준비

1.3. fixed-mounted 계류의 경우(부록 B참고):

1.3.1. ADCP battery 팩 교환 (그림6.1 참조)
1.3.2. 교정장비(노트북, 케이블, 교정요원, 틸트 블록)
1.3.3. 데이터를 다운 받을 노트북, mounts, shackles, tackle 그리고 recovery system
1.3.4. 필드 로그(부록 A참조)
1.3.5. 체크리스트와 ADCP 패키징 박스 (부록 B참조)
1.3.6. recovery line 과 tackle

1.4. vessel-mounted의 경우(부록 B 참고):

1.4.1. ADCP 소프트웨어가 설치된 노트북
1.4.2. 배로부터 DGPS와의 인터페이스(필요할 경우)
1.4.3. ADCP 통신 케이블, 파워 케이블
1.4.4. 필드 로그(부록 B참조)
1.4.5. 체크리스트와 ADCP 패키징 박스 (부록 D, E참조)

fixed-mounted 계류를 위한 배터리팩 교환

6.9 운영절차

6.9.1 출장 및 계류준비

1.1.1. 배에 승선하기 전에 필드 워크 플랜을 위한 계획을 준비한다.(부록 A 참조)
1.1.2. ADCP의 계류 방법(fixed 혹은 vessel)에 따라 부록 B를 참고하여 출장차량에 짐을 싣는다.

6.9.2 해저에 ADCP를 계류할 경우

1.2.1. ADCP의 내부의 센서들이 전자기 필드에 상당히 민감하기 때문에, 계류하고자 하는 위치에 해저 케이블이 없는지 확인하여야 한다. 만약 ADCP 근처에 사람이 만든 전자파 필드가 형성되어 있을 경우 e, v, w components를 rotate하기 위해 ADCP 내부의 플럭스게이트 마그네토미터에 의존하기 보다는 beam 좌표계에서 데이터를 수집하는데 더 주의를 기울인다.

1.2.2. 계류를 어떻게 할 것인가를 계획한다. 일반적으로 6분의 시간간격으로 데이터를 수집하도록 셋팅을 한다. 90개의 데이터를 평균하며, ADCP가 배터리 수명을 연장하기 위해서 4.5분 동안 전원이 꺼지도록 설정한다. PlanADCP software를 통해서 duration, vertical resolution(bin size), 배터리 수명 등에 대한 계산을 할 수 있다. 현재 보유하고 있는 ADCP의 계류수심은 최대 100미터 이고, 조류의 세기에 따라 다르다. ADCP안에 32MB의 저장 메모리 카드가 있으며, 필요에 따라 이 메모리 용량을 업그레이드 할 수 있다. ADCP의 트랜스듀서 부분에 자연침식(생물부착, 빛 투과, 시간의 흐름) 가능성에 따라서 트랜스듀서 부분을 보호해야 한다. Marine fixed paint를 사용하여(9.0 참조)보호하고 있는데 이것은 다른 제품에 비해 유독성이 덜 하다. 일반적으로 선박부착형 ADCP의 경우는 배에 설치하여 해류관측을 하는 시간이 짧기 때문에 biofouling에 대한 대비를 할 필요가 없다.

1.2.3. 아래의 순서대로 ADCP를 준비한다.

1.1.1.1. 새 배터리팩을 준비한다(그림4 참조). 배터리를 교환하기 위해서 ADCP의 아래쪽(헤드에서 먼 뒤쪽)을 연다. 아래쪽을 열 때 ADCP 하우징 안에 있는 beam 3개가 보이고 헤드의 위치를 확인하면서 연다. 그리고 닫을 때도 마찬가지로 한다. RDI에서 ADCP의 하우징의 실링에 문제가 있다는 것을 발견하였기 때문에 최근에는 ADCP 표면을 실링을 한다. 배터리팩의 끝부분에 있는 볼트를 조심하여 제거한다(구형 배터리와 건조제(방습제)를 제거한다). 고무밴드의 위치를 주의깊게 살펴서 회로 기판으로부터 건조제가 닫지 않도록 한다. 사실 배터리팩을 트랜스듀서의 헤드부분을 열어서 교체할 수도 있지만, 경험상으로 그렇게 하지 않기를 권한다. 필자의 생각에는 커넥터의 끝부분을 통해서 배터리를 교환하는 것이 더 쉽다고 생각한다. ADCP의 안쪽 그리고 바깥쪽은 동일하게 실링이 되어있으나, 매번 끝부분의 cap이 열리게 됨에 따라 ADCP의 내부에 마이너스압력이 생성될 가능성이 있어서 진공효과를 발생시키게 된다. 이 진공효과로 인해 ADCP 안으로 습기가 들어올 수 있다. 만약에 O-ring 부분에 이물질이 존재할 경우, 그 사이로 침수가 일어날 수 있으며 ADCP의 전자회로에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 이 문제가 발생하였을 경우 주저 없이 다음 사람에게 연락을 하면 도움이 받을 수 있다. Matt Burdyny, Field Service Engineer, Teledyne-RD Instruments: Acoustic Doppler Solutions
1.1.1.2. ADCP안에 있는 구 건조제를 꼭 새 건조제로 교제한다.
1.1.1.3. ADCP의 뒷부분을 열다가 ADCP beam 3를 건드리면 중요한 문제를 일으킬 수 있다. 배터리 팩을 ADCP에 교체한 후 길게 늘어진 전선을 고무밴드로 배터리 팩의 옆 부분에 감는다.
1.1.1.4. 뒷받침판과 워셔 그리고 윙너트를 추가한다. 윙너트 부분에 고무밴드를 감아 건조제를 매달아서 ADCP의 회로기판에 닫지 않도록 한다.
1.1.1.5. O-ring에 Dow Corning 111 valve lubricant 제품과 실링용 실리콘 그리스를 다시 바른다. O-ring 부분에 모래나 먼지와 같은 이물질이 존재 하지 않도록 확실하게 제거한다.
1.1.1.6. 바깥쪽 볼트를 채우고 안쪽으로 너트를 채운다. 각각의 한 개의 볼트의 헤드와 2개의 너트 아래에 워셔를 끼운다.
1.1.1.2. PlanADCP 소프트웨어를 통해 계류 방법을 계획한다. (www.rdinstruments.com for latest details). 
1.1.1.3. 마그네틱 필드가 존재하지 않는 환경에서 새 배터리를 교환한 ADCP를 교정한다. 이를 위해서 소프트웨어가 깔려있는 노트북, 케이블, 그리고 교정요원이 필요하다. ADCP의 시간을 GMT로 맞춘다.

  1. 교정요원
    가. ADCP의 헤드를 1-2-3-4 순차적으로 브러쉬한다.
    나. Rotate flat, 360 degrees on primary axis.
    다. Rotate pitch/roll. lift by 10.20 degrees up on side 3 with a non-magnetic tilting block, rotate 360 degrees on primary axis.
    라. Rotate roll/pitch. lift by 10-20 degrees up on adjacent side, 360 degrees on primary axis.
    마. Final rotation. not as critical. Rotate somewhere between (and not as much), 360 degrees on primary axis.

    1.1.1.1. 구 데이터를 ErAsE를 통해 지운다.
    1.1.1.2. 교정작업을 완료 한 후, 대기 중 혹은 선상에서 물기가 없는 지역에서 데이터 수집을 시작한다.
    1.1.1.3. Workhorse Sentinel ADCP는 컴퓨터와 통신을 할 때 대략 2.2W 파워를 소모하는데 한 개의 배터리 팩으로 대략 5일정도 쓸 수 있다. ADCP가 통신하지 않을 때는 거의 1mW 이하의 파워를 소모한다. 일반적으로 새 배터리 팩으로 교환한 ADCP는 대략 3달 정도 계류할 수 있는데 여러 가지 변수에 따라 바뀔 수 있기 때문에 제조사의 소프트웨어(ADCPlan)를 통해 결정하는 것이 가장 좋은 방법이다.
    1.1.1.4. 계류를 위한 여러 가지 도구 및 체인의 최종 구성도는 계류 지역에 따라 그리고 그 장비의 운영자의 경험에 따라 다를 수 있다. 일반적으로 장비 계류 및 설치를 위한 모습이 그림 7.1에 나타나있다.

DCP 계류를 하기위한 mount의 모습

1.1.1. 음향분리기(Acoustic Release)를 테스트 하고 준비한다.

1.1.1.1. 음향분리기는 반드시 사용하기 전에 청소하고 미리 테스트가 되어있어야 한다. 분리를 미리 테스트하기 위해서는 새로운 배터리로 교환하고 공기 중에서 분리를 트리거 하여  성능을 검사한다. 이것은 반드시 출장 전에 시행 되어야 한다.

1.1.2. 회수 절차

 1.1.2.1. 장비의 회수
 ADCP 장비를 회수하기 위한 방법은 음향분리기 트랜스듀서를 수중에 넣어 음향분리기를 찾는 것이다. 이때 트랜스듀서는 Benthos deck box(그림 7-2참조)와 연결되어있는데, 이 deck box는 배의 110V AC power에 연결되어있다. 트랜스듀서는 deck box와 연결되어있는데 트랜스듀서를 사용하기 위해서는 기술이 있는 운영자가 필요하다. 음파는 수중에서 밀도차이로 인해 쉽게 산란된다. 최악의 경우, 음향분리기와 통신이 안 되는 경우도 발생할 수 있다. 각각의 분리기는 특정주파수(ex. 10 kHz)로 고정되어있고 분리기의 코드(ex. 'A')가 운영자에 의해서 선정되어야 한다. 배 아래에서 분리기를 찾는 작업을 몇 번 계속 시도를 하고 관찰을 한다. 분리기를 찾는데 성공하였으면, 배의 갈고리를 이용하여 ADCP를 회수한다. 회수할 때 그림 7.3과 같은 파워윈치를 사용한다.

hydrophone이 연결된 Benthos-type deck box

ADCP mount를 회수하기 위한 파워윈치

만약에 음향분리기가 작동을 하지 않을 경우, ADCP를 찾을 수 없기 때문에 상황이 된다면 갈고리를 이용해야 한다. 처음에 계류를 했던 위치를 적어놓은 야장에서 연결 줄의 위치를 파악한다. ADCP 계류체계를 찾기 위해서는 선장의 역할이 중요하다. 만약에 ADCP 계류체계를 찾는데 실패했을 경우, 음향분리기의 배터리 수명이 다할 수 있기 때문에 ADCP를 재 회수하기 위한 작업이 빠른 시간 내에 이루어져야 한다. 필요에 따라서는 갈고리 후크 그리고 스쿠버 다이버 혹은 ROV의 도움으로 장비를 회수하는데 도움을 받아야 한다.

1.1.1.1. 데이터 복원 ADCP에 데이터 케이블을 연결하여 WinSC 소프트웨어를 통해서 데이터를 다운 받거나 ADCP의 트랜스듀서쪽 헤드를 열어서 직접 PCMIA데이터 카드를 꺼내서 노트북에 연결하여 데이터를 다운받을 수 있다. 보통 데이터 케이블을 통한 시리얼 전송의 경우 한 시간 혹은 그 이상이 걸리지만 ADCP의 케이스를 열지 않고 데이터를 다운 받을 수 있는 장점이 있다.

1.1.1. 보관 절차
1.1.1.1. 모든 기·장비는 깨끗한 물로 씻어야 하며, 부착된 이물질을 제거해야한다. 그리고 보관하기 전에 잘 건조시켜야 한다. 미생물부착으로 인한 biofouling이 제거되어야 하는데, 특히 ADCP의 트랜스듀서 헤드부분을 청소 할 때는 상당한 주의를 기울여야 한다.
1.1.1.2. 모든 기어는 보관장소에 제대로 보관이 되어야 한다. 보관에 대한 의문점이 있으면 출장 코디네이터에게 문의를 한다. 밧줄은 로프 보관 장소에 저장하며 mount는 야외에 보관하는 것도 괜찮으나 직사광선에 바로 노출된 장소는 피하는 것이 좋다. ADCP와 음향분리기 그리고 신호발생기 등은 해양관측장비 보관 장소에 잘 포장하여 보관한다.

6.10 관리

6.10.1 데이터 관리

6.10.2 기록물 관리

1.2.1. 수중계류 ADCP가 설치된 각각의 사이트에 대한 표준화된 필드 로그 시트(부록 A참조)를 사용하여서 필드의 상태, 위치, 장비의 시리얼 넘버 그리고 중요하게 고려되어야 할 다른 정보들 등과 같은 사이트에 대한 정보를 반드시 기록한다. 선박장착 ADCP의 경우, 마찬가지로 부록 B를 참고하여 필드 로그시트를 사용하여 기록을 한다. Operation Center(OC)에 돌아왔을 때, 장비는 반드시 세척되어야 하고 장기간의 보관을 위해서 건조되어야 한다. 수중계류와 선박장착의 경우 모두 출장이 완료된 후 필드 스태프에 의해서 그 로그시트는 전자 데이터베이스에 입력되어야 한다.

1.2.2. 수중계류 ADCP의 저장디렉토리는 다음과 같다. ( 웹하드 디렉토리 )

1.2.3. 선박장착 ADCP의 저장디렉토리는 다음과 같다. ( 웹하드 디렉토리 )

6.10.3 장비 관리

1.3.1. 주기적 점검 사항 1.3.1.1. 수중계류 ADCP의 보수점검은 계류 시에 매번 시행한다. ADCP 통제 및 자료저자용 컴퓨터의 유지보수 간격은 1개월을 원칙으로 한다.

1.3.2. ADCP 보수점검 사항은 아래와 같다. (1) 입출력 케이블과 더미 플러그 (2) 유속계 분해 (3) 유속계 조립 (4) 배터리 팩 (5) 나침반의 방위 보정 (6) 퓨즈 교체 (7) 통신 설정 (8) 방습제 (9) 계류를 위한 유속계 밀봉 (10) 부착생물 방지 (11) 온도센서 관리 (12) 압력센서 관리

1.1.1. 입출력 케이블과 더미 플러그

1.1.1.1. 수중 케이블, 입출력 케이블, 더미 플러그는 수중에서 방수와 절연이 되어야 한다.
1.1.1.2. 입출력 케이블이나 더미 플러그를 장비로부터 빼 내고자 할 때는 먼저 유지고무줄(retaining strap)을 위로 올리고, 케이블을 장치 단자에 가깝게 잡고, 단자의 방향과 수평으로 잡아당겨 분리한다.
1.1.1.3. 입출력 단자 또는 더미 플러그를 장비에 연결하고자 할 때는 연결단자와 평행하게 밀어야 한다. DC-111 윤활제를 장비 연결단자의 고무 부분에 가볍게 바르면 연결에 도움이 된다. 유지고무줄을 굴려서 단자에 맞춘다.

입출력 단자 제거 모습

1.1.1. 유속계 분해 1.1.1.1. 밑 뚜껑 제거 (1) 장비를 건조시킨다. 트랜스듀서 면에 부드러운 받침을 댄다. 장치에 공급되는 전원을 제거한다. 입출력 케이블과 더미 케이블을 제거한다. (2) 4개의 볼트를 느슨하게 풀어 준다. 모든 볼트를 느슨하게 푼 후 볼트를 밑 뚜껑에서 분리한다. 조심스럽게 장비의 틀에서 밑 뚜껑을 공통 모드 초크에 연결된 잭에 접근할 수 있을 때까지 들어 올린다. (3) 내부 입출력 케이블 연결자의 양 측면을 눌러 공통 모드 초크로부터 분리시킨다. (4) O 링과 접촉되는 면을 먼지가 나지 않는 천으로 부드럽게 닦아 준다. 접촉면이 손상되지 않았는지 검사한다. O 링에 작은 흠집이라도 있으면 물이 센다. 1.1.1.2. 트랜스듀서 상부 조립부품 제거 (1) 장비에 연결된 모든 전원을 제거한다. (2) 입출력 케이블과 더미 플러그를 입출력 단자로부터 제거한다. (3) 장비를 밑 뚜껑을 아래로 하고 세운다. (4) 모든 볼트를 느슨하게 풀어준다. 모든 볼트가 느슨해지면 볼트를 상부 조립부품에서 분리한다. (5) 조심스럽게 들어 올려 공통 모드 초크에 연결된 단자에 접근할 수 있을 때까지 들어 올린다. (6) 내부 입출력 케이블 연결자의 양 측면을 눌러 공통 모드 초크로부터 분리시킨다. (7) O 링과 접촉되는 면을 먼지가 나지 않는 천으로 부드럽게 닦아 준다. 접촉면이 손상되지 않았는지 검사한다.

1.1.2. 유속계 조립 1.1.2.1. 장비를 계류하기 위하여 밀봉한다면 ADCP 밀봉 방법에 따라 모든 항목을 수행하여야 한다. 1.1.2.2. 모든 인쇄된 회로보드, 케이블, 나사가 장착되어야 한다. 1.1.2.3. ADCP 밀봉 전에 두 개의 새로운 방습제 백을 넣어야 한다. 1.1.1.1. O 링 검사와 교체 (1) 계류의 성공여부는 O 링의 상태에 달려있다. 계류에 사용된 O 링은 교체하는 것이 바람직하다. O 링의 유지보수 작업은 최종적으로 한다. (2) O 링 검사: 맨 눈으로 보아 O 링은 갈라지거나 찌그러지거나 이물질이 들어가거나 물결무늬가 있어서는 안 된다. O 링은 매끈하고 일정한 형태를 띠어야 한다. 결점은 0.1 mm보다 작아야 한다. (3) O 링을 닦고 결점을 검사한다. 이물질의 결점, 부식, 구멍이 없어야 한다. 손톱으로 지나가 보아서 느낌이 없으면 사소한 것이지만 그렇지 않으면 손상되었으므로 교체해야 한다. (4) O 링 결점이 플라스틱 본체에 있어 불룩하게 된 흠집이라면 샌드페이퍼(60 망)을 사용하여 갈아 낼 수 있다. 이 때 다른 상처가 생기지 않도록 한다. (5) DC-111 윤활제를 O 링에 얇게 나른다. 고무장갑을 이용한다. 작업을 하면서 누수의 원인이 되는 실이나 실보무라지가 묻지 않도록 한다. 1.1.1.1. 밑 뚜껑 교체 (1) 부드러운 물건으로 트랜스듀서 밑에 바치고 세운다. (2) 본체의 O 링을 검사하고, 닦고, 윤활제를 바른다. O 링에 실리콘 윤활제를 가볍게 바른다. 지나치게 많은 윤활제를 바르면 윤활제를 바르지 않는 것 보다 더욱 해로울 수 있다. (3) 내부 입출력 단자를 공통 모드 초크에 연결한다. (4) 밑 뚜껑을 본체에 넣어 나사구멍에 맞춘다. 3번 빔과 밑 뚜껑에 표시된 방향이 일치되어야 한다. (5) 볼트 너트를 넣어서 조여 준다. 1.1.1.2. 트랜스듀서 상부 조립 부품 교체 (1) 밑 뚜껑 교체와 같은 방식으로 진행한다.

1.1.2. 배터리 팩 1.1.2.1. 배터리 전압이 30 VDC 이하이면 교체하여야 한다.

1.1.3. 컴퍼스 보정 1.1.3.1. 배터리 교체 후에는 컴퍼스를 보정해야 한다.

1.1.4. 퓨즈 교체 1.1.4.1. POI 보드의 퓨즈를 점검하여 교체한다.

1.1.5. 통신 설정 1.1.5.1. 유속계와 컴퓨터가 같은 통신 방식을 하여야 한다. 유속계는 RS-232와 RS-422를 변경할 수 있는 스위치가 있다. 컴퓨터 통신 체계에 맞는 방식을 선택하여야 한다.

1.1.6. 방습제 1.1.6.1. 방습제는 플라스틱 본체 장비를 계류할 때 필수적이다. 방습제는 일반적인 방의 습기를 빠르게 흡수한다. 새로운 방습제의 평균 무게는 7.2 그램이다. 사용된 방습제는 무게가 8.4 그램에서 9 그램이다. 사용된 방습제는 250°에서 14시간동안이면 건조시킬 수 있다. 계류하기 전 또는 보관하기 전에 방습제를 교체해야 한다.

1.1.7. 계류를 위한 유속계 밀봉 1.1.7.1. 나사, PC 카드, 배터리 팩, 방습제를 확인하고 밑 뚜껑을 조립한다.

1.1.8. 부착생물 방지 1.1.8.1. 100 m 이내의 얕은 수심의 따뜻한 해수에서 계류할 때는 부착생물이 많이 붙는다. 매주 트랜스듀서를 닦아 줄 수 없다면 부착생물 방지용 그리스를 발라준다.

1.1.9. 온도센서 관리 1.1.9.1. 온도센서에는 생물부착방지 페인트를 바르지 않는다. 부착생물을 가능한 빨리 닦아준다.

온도센서와 압력센서의 모습 1.1.1. 압력센서 관리 1.1.1.1. 압력을 측정하기 위해서는 구리나사의 구멍에 물이 흘러 들어가야 하는데 그 구멍이 쉽게 막힌다. 그 구리나사를 분해하여 잘 닦아 준다.

초음파 유속계의 압력센서

1.1.1. ADCP 시험 1.1.1.1. ADCP를 그림8.4와 같이 연결한다. 유속계를 버킷 물속에 넣어 둔다. ADCP가 물속에 있지 않으면 몇 가지 시험이 실패한다. 1.1.1.2. BBTalk 프로그램을 실행한다. 1.1.1.3. ADCP 시험 마법사가 시행되도록 키를 누른다. 시험 결과가 스크린에 나타나고 WH_RSLTS.txt에 저장된다. WH_RSLTS.tx 파일은 BBTalk가 실행되는 디렉토리와 같은 장소에 정장되지 않는다.

ADCP 시험을 위한 연결도

1.1.1.1. 관측 전 점검 사항(부록 B 참조)

1.1.1.2. 관측 후 점검 사항(부록 B 참조)

6.11 품질 관리와 품질 보증

6.11.1 필드 품질 관리

1.1.1. ADCP의 달려 있는 4번째 트랜스듀서는 유속의 3차원속도(u, v, w)를 측정하는데 있어서 오차 정도를 제공해준다. 트랜스듀서의 헤드부분은 기하학적으로 고정(수평면에서 20도 틀어져 있다)이 되어있기 때문에, 부 정확도를 산정하는 용승/하강을 나타내는 w가 수평 컴포넌트( u(동-서), v(남-북) )보다 커지게 된다. 연구과제의 기획에 따라 달라지겠지만, vessel-mounted ADCP의 품질관리의 경우 여러 번의 품질필터를 거치는 것을 추천한다. 여러 자료의 세트를 한 번의 품질필터를 거치는 것 보다, 한 개의 세트마다 여러 번의 품질필터를 거치는 것이 더 좋다.

6.11.2 데이터 엔트리와 로그 시트 품질 관리

1.2.1. 필드 스태프 중 한 사람으로부터 데이터베이스에 입력된 각각의 로그 시트는 다른 스태프가 또 다른 로그 시트를 데이터베이스에 입력할 때 다른 스태프에 의해서 그 전 로그시트가 재검토 되어야 한다. 검토시에 참고가 될 수 있도록 그 로그시트의 작성날짜와 작성한 기술자의 이름을 적어놓는다. 작성된 로그시트들은 최종적으로 ADCP 코디네이터의 책상위에 놓아져야 한다.

6.12 안전사항

1.1. 모든 필드 스태프들은 Environmental Assessment Program(EAP) Safety Manual의 사항을 완벽히 숙지하고 따라야 하며 특히 부가적으로 추락 방지, 물위에서의 작업, 화학약품 안전사항 그리고 EAP safety manual의 챕터3 부분을 숙지하고 있어야 한다. 보호장비( 합성고무 장갑, 가죽장갑, 등)의 적절한 사용은 필드 스태프의 의무이다.

1.2. MSDS 화학약품에 대한 정보, 저장, 폐기, 그리고 안전사항들을 의무적으로 숙지하고 있어야 한다(MSDS Trilux White = http://www.yachtpaint.com/msds_pdf/YBA068_GBR_ENG.pdf). EAP HQ safey Manual을 참조한다.

6.13 참고문헌

1.1. Environmental Assessment Program, 2006. Environmental Assessment Program Safety Manual. March 2006. Washington State Department of Ecology. Olympia, WA.

1.2. WorkHorse Sentinel ADCP User’s Guide, P/N 957-6163-00 (January 2001), RD Instruments Acoustic Doppler Solutions (Appendix F).

6.14 부록 1. 필드 로그(Fixed-mounted ADCP)

LOG SHEET FOR ADCP BOTTOM DEPLOYMENT

날 짜:
배 이름: 선장 이름:
출장 장소: 선원 이름:

계류한 ADCP의 위도:
계류한 ADCP의 경도:

설치한 앵커 위도: 수심:
설치한 앵커 경도:

ADCP로부터 떨어진 태그 라인의 방향 그림(동그라미 안의 X에 표시)

날씨:
풍속: 풍향:

작업시작

시간: 육지에서 떨어진 거리(m):

Acoustic Release(model 875A) Serial number:
Frequency(Hz):
Release code:

Pinger? 예/아니오
Snag-line? 예/아니오
Timed-release? 예/아니오

6.15 부록 2.필드 로그(Vessel-mounted ADCP)

LOG SHEET FOR ADCP DATA COLLECTION

날 짜:
배 이름: 선장 이름:
출장 장소: 선원 이름:

Transect Number:
Transect Name:
저장파일이름:
Configuration 파일 이름:

날씨: 풍속: 풍향:

작업시작

시간: 육지에서 떨어진 거리(m):

Select Bank: Left / Right Transect Direction (heading):
위도:
경도:

작업종료

시간: 육지에서 떨어진 거리(m):

Select Bank: Left / Right Transect Direction (heading):
위도:
경도:

메모:

6.16 부록 3.현장 준비 시 준비사항 및 물품

(Bottom-mounted ADCP 체크리스트) Office & Electronics

  • Laptop Computer (w/ power cord)
  • Data stick for backing-up data
  • Metal Clipboard
  • Float Plan x3 (Section Secretary, Contact, Field)
  • Sample Logs
  • Tide Table
  • Cell Phone (w/ charger)
  • Digital Camera
  • MSDS

OC Field Supplies

  • Data cable and power cord for 110-volt ship power (or battery)
  • Life Jackets
  • Power winch with footswitch
  • Buckets
  • Mount with ADCP (and new batteries)
  • Acoustic release (batteries), deck unit and hydrophone
  • Pinger (batteries)
  • Chain, tackle, anchor ball for line canister
  • Viny float, and line
  • Special line that allows release of float from either acoustic or time signal
  • Hefty bag to seal line cylinder
  • Buoyant (floating) yellow snag-line (50 m, > ½-inch, 5000# test)
  • Hose clamps (or nylon ties), and spares
  • Boat hook
  • ADCP Rubbermaid Action Packer, Large
  • Tool Box (content details listed below)
  • Cable to interface with DGPS

From Wet Lab

  • *Plastic Bags
    • *Label, Electrical and Duct Tape
    • *Sharpies, Pencils and Pens
  • *Connectors
  • *Bottle Brushes & Paper Clip (straightened)
  • *Scissors
  • *Dummy plugs for ADCP
  • *Nitrile Gloves, Med and Large
  • *Extra Plastic Beaker
  • *Kimwipes
  • Deck unit and hydrophone (for recovery)

Items packed morning of departure

Contents of Bins
Large ADCP Action Packer

  • Hose Clamps and/or large nylon ties
  • Electrical Tape
  • Duct Tape
  • Zip-Ties, various sizes
  • Spare Parts
  • Gloves, Nitrile
  • Sandwich Box with Allen Wrench
  • Kimwipes
  • Misc Hardware (screws, nuts, washers, insulators, Teflon tape)
  • Plastic Beaker
  • Brushes
  • Teflon and Wooden Block

Toolbox
Screwdrivers

  • Large flathead
  • Small flathead
  • Large Philips
  • Stubby Philips

Pliers

  • Large diagonal cutters (for large zip-ties)
  • Small diagonal cutters (for small zip-ties)
  • Needle nose
  • Locking

Wrenches

  • Adjustable
  • Ratchet w/ drivers (various)
  • Combo wrenches (various)
  • Allen wrenches
  • Nut drivers (various, 7 mm for heavy duty hose clamps)
  • Hammer
  • Electrical tape
  • Knife
  • Extra ADCP plugs
  • Spare nuts, bolts, and ties

6.17 부록 4.현장 준비 시 준비사항 및 물품

(Vessel-mounted ADCP 체크리스트)

Office & Electronics

  • Laptop Computer (w/ power cord)
  • Data stick for backing-up data
  • Metal Clipboard
  • Float Plan x3 Section Secretary, Contact, Field)
  • Sample Logs
  • Tide Table
  • Cell Phone (w/ charger)
  • Digital Camera
  • MSDS

OC Field Supplies

  • Data cable and power cord for 110-volt ship power (or battery)
  • Life Jackets
  • Buckets
  • Mount for ADCP to vessel (w/lanyard)
  • Boat hook
  • ADCP Rubbermaid Action Packer, Large
  • Tool Box (content details listed below)
  • Cable to interface with DGPS (if desired)

From Wet Lab

  • *Plastic Bags
  • *Label, Electrical and Duct Tape
  • *Sharpies, Pencils and Pens
  • *Connectors
  • *Bottle Brushes & Paper Clip (straightened)
  • *Scissors
  • *Dummy plugs for ADCP
  • *Nitrile Gloves, Med and Large
  • *Extra Plastic Beaker
  • *Kimwipes

Items packed morning of departure
Contents of Bins Large ADCP Action Packer (some items duplicative of toolbox)

  • Hose Clamps and/or large nylon ties
  • Electrical Tape
  • Duct Tape
  • Zip-Ties, various sizes
  • Spare Parts
  • Gloves, Nitrile
  • Sandwich Box with Allen Wrench
  • Kimwipes
  • Misc Hardware (screws, nuts, washers, insulators, Teflon tape)
  • Plastic Beaker
  • Brushes
  • Teflon and Wooden Blocks
  • Sponges

Toolbox
Screwdrivers

  • Large flathead
  • Small flathead
  • Large Philips
  • Stubby Philips

Pliers
- Large diagonal cutters (for large zip-ties)
- Small diagonal cutters (for small zip-ties)
- Needle nose
- Locking

Wrenches

  • Adjustable
  • Ratchet w/ drivers (various)
  • Combo wrenches (various)
  • Allen wrenches
  • Nut drivers (various, 7 mm for heavy duty hose clamps)
  • Hammer
  • Electrical tape
  • Knife
  • Extra ADCP plugs
  • Spare nuts, bolts, and ties