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검조기

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1. 개요

검조기는 해수면의 높이를 측정하는 장치이다. 1830년경부터 기계식 플로트와 정지 우물을 갖춘 자동 기록식 게이지가 사용되었으며, 이후 수심계와 유사한 압력 게이지, 음향/초음파 게이지, 레이더 게이지 등으로 대체되었다. 검조기는 센서를 통해 수위의 높이를 기록하며, 조석 및 쓰나미 규모 측정, 평균 해수면 도출에 활용된다. 검출 방식에 따라 플로트식, 수압식, 초음파식으로 분류되며, 해운 및 어업 분야에서 실용적으로 사용되고, 지구 온난화와 관련된 해수면 변화 연구에도 활용된다.

2. 역사

해수면 측정은 1830년경까지 검조주(tide staff)를 이용하는 단순한 방식으로 이루어졌다. 이후 자체 기록을 할 수 있는 게이지가 등장했다.[23] 1830년경에는 기계식 플로트와 정지 우물을 갖춘 자동 기록식 게이지가 도입되었다.[11]

조위 막대와 플로트 게이지는 150년 이상 해수면 측정의 주요 수단이었으며, 오늘날에도 일부 지역에서 계속 사용되고 있다. 현대 조위 게이지 계측기의 일부를 이루고 있지만, 이러한 기술은 이후 수심계와 유사한 압력 게이지, 음향/초음파 게이지, 레이더 게이지로 대체되었다.

역사적으로 사용된 검조기 종류는 다음과 같다:[12]


  • 켈빈형 조위 게이지
  • 퓨스형 조위 게이지
  • GSI형 조위 게이지
  • 고정밀 자동 조위 게이지
  • 고해상도 자동 조위 게이지

2. 1. 역사적 검조기 종류

해수면 측정은 1830년경까지 검조주(tide staff)를 이용하는 단순한 방식으로 이루어졌다. 이후 자체 기록을 할 수 있는 게이지가 등장했다.[23] 1830년경에는 기계식 플로트와 정지 우물을 갖춘 자동 기록식 게이지가 도입되었다.[11]

조위 막대와 플로트 게이지는 150년 이상 해수면 측정의 주요 수단이었으며, 오늘날에도 일부 지역에서 계속 사용되고 있다. 현대 조위 게이지 계측기의 일부를 이루고 있지만, 이러한 기술은 이후 수심계와 유사한 압력 게이지, 음향/초음파 게이지, 레이더 게이지로 대체되었다.

역사적으로 사용된 검조기 종류는 다음과 같다:[12]

  • 켈빈형 조위 게이지
  • 퓨스형 조위 게이지
  • GSI형 조위 게이지
  • 고정밀 자동 조위 게이지
  • 고해상도 자동 조위 게이지

3. 작동 원리 및 분류

센서는 수위의 높이를 지오이드에 가까운 높이 기준면에 대해 지속적으로 기록한다. 물은 하단 파이프(튜브의 먼 끝, 사진 참조)를 통해 장치로 들어가며, 전자 센서가 높이를 측정하여 데이터를 소형 컴퓨터로 전송한다.

전 세계 약 1,450개 관측소에서 역사적 데이터를 이용할 수 있으며, 이 중 약 950개 관측소는 2010년 1월 이후 글로벌 데이터 센터에 업데이트를 제공했다.[9] 일부 지역에서는 수세기 동안 기록이 보존되어 있는데, 예를 들어 암스테르담에서는 1700년까지 거슬러 올라가는 데이터를 이용할 수 있다.[10]

더 넓은 해양 상황을 추정할 때 새로운 현대식 검조기는 위성 데이터를 사용하여 개선될 수 있다.

검조기는 조석을 측정하고 쓰나미의 규모를 정량화하는 데 사용된다. 측정값을 통해 평균 해수면을 도출할 수 있다.

해수면이 상승하기 시작하면 쓰나미를 감지할 수 있지만, 지진 활동의 경고가 더 유용할 수 있다.

검조기는 수위 검출 방식에 따라 플로트식, 수압식, 초음파식으로 분류할 수 있다.

플로트식은 가장 일반적인 방식으로, 검조정(験潮井戸) 또는 파이프 내의 수위를 부력(float)을 사용하여 감지한다. 플로트를 매달린 와이어와 도르래를 통해 수위를 기계적 또는 전기적으로 기록하며, 기록 방식에 따라 여러 종류가 있다. 파랑의 영향을 최소화하기 위해 우물이나 파이프로 둘러싼다.

수압식은 정수압이 수심에 비례한다는 점을 이용하여 수저에 가라앉힌 압력 센서의 출력을 기록하는 방식이다. 공기압식, 기포관식, 반도체 게이지식, 수정 진동자식 등이 있다.

초음파식은 송파기에서 수면을 향해 초음파를 발사하고, 수면으로부터의 반사파가 되돌아오는 시간을 측정하여 수위를 계측하는 방식이다.

3. 1. 분류

검조기는 수위 검출 방식에 따라 플로트식, 수압식, 초음파식으로 분류할 수 있다.

플로트식은 가장 일반적인 방식으로, 검조정(験潮井戸) 또는 파이프 내의 수위를 부력(float)을 사용하여 감지한다. 플로트를 매달린 와이어와 도르래를 통해 수위를 기계적 또는 전기적으로 기록하며, 기록 방식에 따라 여러 종류가 있다. 파랑의 영향을 최소화하기 위해 우물이나 파이프로 둘러싼다.

수압식은 정수압이 수심에 비례한다는 점을 이용하여 수저에 가라앉힌 압력 센서의 출력을 기록하는 방식이다. 공기압식, 기포관식, 반도체 게이지식, 수정 진동자식 등이 있다.

초음파식은 송파기에서 수면을 향해 초음파를 발사하고, 수면으로부터의 반사파가 되돌아오는 시간을 측정하여 수위를 계측하는 방식이다.

4. 현대 기술 및 활용

최근 몇 년 동안 새로운 기술이 개발되어 조수 센서에 태양광 무선 연결을 통해 실시간 원격 조수 정보를 온라인으로 게시할 수 있게 되었다. 음향/초음파 센서[13]는 이미 매우 효과적으로 배치되었으며 데이터는 트위터를 통해 정기적으로 방송되고 온라인으로도 표시된다.[14]

조위관은 낮은 조수나 높은 조수가 얕은 만이나 다리가 있는 장소로의 접근을 방해하거나 금지할 수 있는 해운 및 어업 분야에서 실용적인 응용 분야를 가지고 있다. 예를 들어, 포르투갈의 카스카이스 조위관은 테주강의 모래톱 때문에 설치되었으며, 이 모래톱은 리스본 항구로 들어오는 선박에 어려움을 초래한다. 이와 유사한 문제로 인해 많은 산업체들이 전 세계 항구에 자체 조위관을 설치했으며, NOAA와 같은 정부 기관에도 의존하고 있다.

데이터 기록 장비를 보여주는 카스카이스 조위관 내부 모습


조위관에서 수집된 데이터는 지구 기상 패턴, 평균 해수면, 그리고 특히 지구 온난화와 잠재적으로 관련된 추세를 측정하는 과학자들에게도 관심의 대상이다.

4. 1. 활용 분야

조위관은 낮은 조수나 높은 조수가 얕은 만이나 다리가 있는 장소로의 접근을 방해하거나 금지할 수 있는 해운 및 어업 분야에서 실용적인 응용 분야를 가지고 있다. 예를 들어, 포르투갈의 카스카이스 조위관은 테주강의 모래톱 때문에 설치되었으며, 이 모래톱은 리스본 항구로 들어오는 선박에 어려움을 초래한다. 이와 유사한 문제로 인해 많은 산업체들이 전 세계 항구에 자체 조위관을 설치했으며, NOAA와 같은 정부 기관에도 의존하고 있다.

조위관에서 수집된 데이터는 지구 기상 패턴, 평균 해수면, 그리고 특히 지구 온난화와 잠재적으로 관련된 추세를 측정하는 과학자들에게도 관심의 대상이다.

4. 2. 대한민국 현황

참조

[1] 웹사이트 The Kronstadt sea-gauge http://www.visit-sai[...] 2019-04-26
[2] 논문 A New Methodology for Incorporating Tide Gauge Data in Sea Surface Topography Models https://www.tandfonl[...] 2024-07-27
[3] 논문 An Improved Calibration of Satellite Altimetric Heights Using Tide Gauge Sea Levels with Adjustment for Land Motion http://www.tandfonli[...] 2024-07-27
[4] 서적 Geodesy https://books.google[...] De Gruyter 2021-12-08
[5] 웹사이트 4. Tide, Mareograph, Sea Level http://itic.ioc-unes[...] UNESCO 2014-06-16
[6] 서적 Handbook of Sea-Level Research https://books.google[...] Wiley
[7] 웹사이트 Definition of LIMNIMETER https://www.merriam-[...] 2022-10-07
[8] 웹사이트 Definition of LIMNIMETER https://www.merriam-[...] 2021-08-14
[9] 웹사이트 Obtaining Tide Gauge Data http://www.psmsl.org[...] PSMSL 2016-03-07
[10] 웹사이트 Other Long Records not in the PSMSL Data Set http://www.psmsl.org[...] PSMSL 2015-05-11
[11] 웹사이트 Tide gauge history UK National Oceanographic Centre http://noc.ac.uk/sci[...] 2015-08-24
[12] 웹사이트 History of tide gauges http://tide.gsi.go.j[...] Geospatial Information Authority of Japan 2014-04-19
[13] 웹사이트 Remote Monitoring a MaxSonar® http://www.maxbotix.[...] 2012-09-28
[14] 웹사이트 ioBridge Apps - Ockway Bay Tide Levels http://www.iobridge.[...] 2012-09-28
[15] 기타 2021-08-08
[16] 논문 A New Methodology for Incorporating Tide Gauge Data in Sea Surface Topography Models https://www.tandfonl[...] 2024-07-27
[17] 논문 An Improved Calibration of Satellite Altimetric Heights Using Tide Gauge Sea Levels with Adjustment for Land Motion http://www.tandfonli[...] 2024-07-27
[18] 서적 Geodesy https://books.google[...] De Gruyter 2021-12-08
[19] 웹인용 4. Tide, Mareograph, Sea Level http://itic.ioc-unes[...] UNESCO 2014-06-16
[20] 서적 Handbook of Sea-Level Research https://books.google[...] Wiley
[21] 웹인용 Definition of LIMNIMETER https://www.merriam-[...] 2022-10-07
[22] 웹인용 Definition of LIMNIMETER https://www.merriam-[...] 2021-08-14
[23] 웹사이트 Tide gauge history UK National Oceanographic Centre http://noc.ac.uk/sci[...] 2015-08-24



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