용적식 토양수분함량의 측정방법


 용적식 토양수분함량 측정에 사용되는 센서방식은 TDR 방식과 C방식의 두 가지가 많이 알려진 방식입니다.  TDR방식은 토양 내 수분 량의 정도에 따라 변화하는 유전율을 이용하는 방식이고, C방식은 토양 내 수분 량의 정도에 따라 변화하는 정전용량을 이용하는 방식입니다. C방식의 센서를 사용하는 경우에는 피 측정 토양의 구조와 성질에 따라 일일이 교정 값을 찾아내야 하는데 비해서 TDR방식의 경우에는 그럴 필요가 없고 비교적 정확도가 높으며 안정적인 측정 값을 제공하기 때문에 최근에는 대체로 TDR방식의 센서를 많이 사용합니다.

 TDR은 Time Domain Reflectometry 의 약자이며 TDT는 Time Domain Transmissometry 의 약자입니다. Time Domain 방식은 한 개의 빠른 속도를 가진 펄스신호가 한 구획의 전송 선을 따라서 이동하는데 걸리는 시간을 측정하는데, 둘 다 전송 선은 전송신호가 있는 한쪽 끝에서 시작됩니다. TDR에서는, 전송된 펄스신호가 전송 선을 따라서 이동하다가 전송선로 중 임피던스의 불연속을 만나게 되면 반향을 일으키게 되고 전송선의 동일한 끝점에서 전송된 신호와 겹치게 되는데, 이 신호를 관찰하여 그 동안의 시간을 측정합니다. 그러므로 측정되는 시간은 왕복전송시간(round-trip propagation time)이 됩니다.

  TDT에서는, 한 쪽 끝에서 펄스신호를 보내고 전송선의 반대편 끝에서 그 신호를 관찰합니다. 그러므로 측정되는 시간은 일방전송시간(one-way propagation time)이 됩니다. 두 가지 방식 모두 필수측정항목은 소요시간입니다. 주어진 길이의 전송 선을 따라서 하나의 전자파가 전송되는 시간은 전송 선이 잠겨있는 주변 매질의 유전율의 제곱근(square root)에 비례합니다. 
만일 매질이 토양/물/공기의 혼합이라면, 물의 유전율이 그 혼합물의 유전율을 지배하게 됩니다. 따라서, 이 때의 측정은 곧 그 혼합물의 수분함량을 결정하는데 이용될 수 있는 것입니다.
 둘 중에 어느 방식을 선택할 것인가의 문제는 실제적으로 주어진 상황에 의한 것입니다. TDR방식은 전송선의  한 쪽 끝에서 신호를 보내고 받고 하기 때문에 연결단자가 하나만 있으면 되지만 신호가 중첩되어 있으므로 신호해석이 약간 더 까다로워집니다. TDT방식은 전송선의 한 쪽 끝에서 신호를 보내고 다른 쪽 끝에서 신호를 받기 때문에 신호해석은 간단하지만 연결단자간의 거리가 큰 경우에는 제작에 어려움이 있을 것입니다.