KR102881173B1

KR102881173B1 - 격자형 낙뢰예상시스템

Info

Publication number: KR102881173B1
Application number: KR1020250056117A
Authority: KR
Inventors: 양형찬
Original assignee: 한국에너지종합기술(주)
Priority date: 2025-04-29
Filing date: 2025-04-29
Publication date: 2025-11-10
Anticipated expiration: 2045-04-29

Abstract

본 발명은 낙뢰예상시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구름의 상태, 환경과 낙뢰 발생 사이의 상관관계를 분석하여 해상풍력단지 주변에서 낙뢰 발생 위험이 높은 구름의 위치를 파악하도록 하면서, 낙뢰 발생이 예측되거나 감지되는 구름을 기준으로 주변 격자를 형성하여 구름의 이동에 따른 낙뢰 발생을 예측하도록 하며, 격자의 확장을 통해 해상풍력시설로의 낙뢰 도달을 예측하도록 함으로써 낙뢰에 대한 대비가 가능하도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템에 관한 것이다.

Description

격자형 낙뢰예상시스템{A Lattice Type Lightning Forecasting System}

최근 자원이 고갈되고 화석 연료 사용으로 인해 발생하는 환경오염, 온실효과 등의 문제로 인해 풍력, 조력, 태양열 등을 이용한 친환경 재생에너지에 대한 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

재생에너지의 한 종류인 풍력은 무공해 에너지원으로써 주로 육상풍력발전과 해상풍력발전의 두 갈래로 나뉘는데, 풍력발전의 발전량을 좌우하는 풍속은 해상에서 양질의 값을 가지고, 풍력발전기의 대형화, 단지화로 인한 설치 장소의 확보, 전자파, 소음 문제 등의 이유로 점차 육상보다는 해상 풍력 발전으로 무게의 중심이 이동되고 있다.

다만, 해상 풍력 발전시설의 경우 해상에 설치되어 접근 및 유지보수가 어렵다는 문제가 있으며, 특히 낙뢰에 의한 피해가 빈번하게 발생하여 대규모 정전사태 등이 발생하는 문제가 있다.

낙뢰의 발생은 주로 뇌운에 의한 것으로, 기존 풍력발전시설에 있어서도 아래 특허문헌과 같이 전계에 의해 뇌운의 접근을 감지하고 있기는 하나, 이러한 방법은 뇌운이 초근접한 경우에만 낙뢰를 감지할 수 있어 낙뢰에 대한 대처가 늦을 수밖에 없다는 문제가 있으며, 풍력발전시설에 대한 유지, 보수 등의 작업시 낙뢰 위험에 대처할 시간이 부족하다는 문제가 있다.

(특허문헌) 공개특허공보 제10-2024-0061790호(2024. 05. 08. 공개)"자연풍 회전셔터형 전계 센서"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 구름의 상태, 환경과 낙뢰 발생 사이의 상관관계를 분석하여 해상풍력단지 주변에서 낙뢰 발생 위험이 높은 구름의 위치를 파악하도록 하면서, 낙뢰 발생이 예측되거나 감지되는 구름을 기준으로 주변 격자를 형성하여 구름의 이동에 따른 낙뢰 발생을 예측하도록 하며, 격자의 확장을 통해 해상풍력시설로의 낙뢰 도달을 예측하도록 함으로써 낙뢰에 대한 대비가 가능하도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 격자 사이의 구름의 이동과 환경에 따른 전계 변화를 분석하여 낙뢰 예측에 이용하도록 함으로써 낙뢰 예측의 정확성을 높일 수 있도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 구름에서 낙뢰가 발생된 위치를 특정하여 낙뢰 예측에 반영하도록 함으로써, 낙뢰 발생 예측의 더욱 정확한 예측이 가능하도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 해상풍력시설들이 설치되는 해상풍력단지 내에서는 각 해상풍력시설에 설치되는 전계선서, 자계센서를 이용하여 낙뢰를 예측 및 감지하고, 낙뢰가 예측 또는 감지되는 경우 낙뢰를 발생시키는 구름의 이동에 따라 다른 해상풍력시설에 대한 낙뢰의 발생을 예측하여 알리도록 함으로써, 해상풍력단지 내에서는 더욱 정확하게 낙뢰의 예측이 가능하도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 낙뢰 발생시 전계에 따른 피해정도를 분석하여, 측정되는 전계 범위에 따라 피해정도에 맞는 경고신호가 발생되도록 함으로써 안전하고 효율적인 해상풍력시설의 운영이 가능하도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 해상풍력시설에 설치되는 진동센서 및 전류센서를 통해 낙뢰를 검출하고, 이와 더불어 복수의 진동센서 및 전류센서를 이용하여 낙뢰가 도달한 위치를 검출하도록 함으로써, 낙뢰에 의한 피해 위치의 파악이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 격자형 낙뢰예상시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템은 해상에 설치되어 바람에 의한 회전에 의해 전력을 발생시키는 복수의 해상풍력시설과, 해상풍력시설에 도달하는 낙뢰를 예측하여 알리는 관리서버를 포함하고, 상기 관리서버는 해상풍력시설 주변에서 낙뢰가 예측되거나 발생한 구름을 감지하는 구름감지부와; 낙뢰가 예측되거나 발생한 구름의 주변에 구름과 상응하는 격자를 형성하여 구름의 이동에 따라 낙뢰가 발생될 것으로 예측되는 격자를 도출하며, 도출된 격자와 해상풍력시설 위치의 비교에 따라 해상풍력시설에 대한 낙뢰 발생을 예측하는 격자분석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 어서, 상기 구름감지부는 낙뢰 발생정보를 저장하는 낙뢰정보저장모듈과, 낙뢰 발생시의 구름 내 전계정보를 저장하는 전계정보저장모듈과, 낙뢰 발생시 주변 온도정보를 저장하는 기온정보저장모듈과, 주변 습도정보를 저장하는 습도정보저장모듈과, 구름 내 전계, 기온, 습도와 낙뢰 발생과의 상관관계를 기계적 학습에 의해 분석하는 상관분석모듈과, 구름의 전계, 온도, 습도정보를 수신하는 구름정보수신모듈과, 수신되는 구름정보를 상관분석모듈에 의해 분석된 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생이 예측되거나 낙뢰 발생이 감지되는 정보가 수신되는 경우 낙뢰 발생정보를 생성하는 낙뢰정보생성모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 격자분석부는 상기 낙뢰정보생성모듈에 의해 낙뢰 발생정보가 생성된 구름의 형태에 따라 낙뢰 발생지점 주변의 격자를 형성하는 구름격자형성모듈과, 낙뢰 발생지점의 바람정보를 수신하는 바람정보수신모듈과, 수신된 바람정보에 따라 낙뢰가 발생한 구름의 이동하는 격자를 예측하는 이동격자예측모듈과, 구름이 이동할 것으로 예상되는 격자에서의 전계, 온도, 습도정보를 상관분석모듈에 의한 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생 여부를 예측하는 낙뢰발생예측모듈과, 낙뢰 발생이 예측되는 경우 해당 격자를 새로운 기준 격자로 결정하는 기준격자결정모듈과, 기준 격자를 기준으로 주변 격자로의 구름의 이동 및 낙뢰 발생을 예측하는 과정을 반복하는 격자예측반복모듈과, 반복되어 생성되는 기준 격자를 해상풍력시설의 위치와 매칭시키는 위치정보매칭모듈과, 위치가 매칭되는 경우 낙뢰 예측정보를 전달하는 예측정보전달모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 관리서버는 낙뢰 발생의 수신에 따라 상기 격자분석부에 의해 해양풍력시설로의 낙뢰 발생이 예측되는 경우 낙뢰 발생 위치에 따라 구름 도달 시점을 수정하는 위치보정부를 포함하고, 상기 위치보정부는 낙뢰가 발생한 구름의 위치를 특정하는 구름위치특정모듈과, 낙뢰가 발생한 위치를 특정하는 낙뢰위치특정모듈과, 구름과 낙뢰 발생 위치를 매핑하여 구름에서 낙뢰가 발생한 기준위치를 검출하는 기준위치검출모듈과, 검출된 기준위치를 구름의 이동 및 낙뢰 발생 예측에 반영하는 기준위치반영모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 관리서버는 구름 전계 상태의 변화를 분석하여 낙뢰 발생 예측에 반영하는 예측최적화부를 포함하고, 상기 예측최적화부는 기준 격자의 전계정보와 구름이 이동한 주변 격자의 전계정보를 수집하는 전계정보수집모듈과, 격자 사이의 거리정보를 수집하는 거리정보수집모듈과, 격자의 환경정보를 수집하는 환경정보수집모듈과, 상기 전계정보수집모듈에 의해 수집된 전계정보의 변화정도를 산출하는 전계변화산출모듈과, 격자 사이의 환경의 변화정도를 산출하는 환경변화산출모듈과, 상기 거리정보수집모듈에 의해 수집된 거리 및 환경의 변화정도와 전계의 변화정도 간의 상관관계를 도출하는 상관관계도출모듈과, 도출된 상관관계에 거리 및 환경의 변화정도를 입력하여 전계의 변화정도를 예측하고, 이를 이용하여 낙뢰발생예측모듈에 의해 입력되는 전계정보를 수정하는 전계정보수정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 관리서버는 해상풍력시설 상에서 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰를 감지하고, 인접한 다른 해상풍력시설로의 낙뢰 도달을 예측하는 낙뢰분석부;를 포함하고, 상기 낙뢰분석부는 해상풍력시설이 모인 해상풍력단지에 도달하는 낙뢰정보를 수집하는 낙뢰정보수집모듈과, 낙뢰 발생시 해상풍력시설에서 측정되는 전기장 정보를 수집하는 전계정보수집모듈과, 낙뢰 발생시 해상풍력시설에서 측정되는 자기장 정보를 수집하는 자계정보수집모듈과, 해상풍력시설에서 측정되는 기온정보를 수집하는 기온정보수집모듈과, 해상풍력시설에서 측정되는 습도정보를 수집하는 습도정보수집모듈과, 수집된 전계, 자계, 온도, 습도와 낙뢰 발생의 상관관계를 기계적 학습에 의해 분석하는 상관관계분석모듈과, 상기 상관관계분석모듈에 의해 분석된 상관관계에 해상풍력시설에서 측정되는 전계, 자계, 기온, 습도정보를 입력하여 낙뢰 발생이 예측되는 경우 낙뢰 발생이 예측되는 구름을 검출하여 알리는 낙뢰구름검출모듈과, 낙뢰가 예측되는 구름의 이동정보를 수집하는 이동정보수집모듈과, 낙뢰 발생이 예측되는 해상풍력시설 주변 다른 해상풍력시설의 위치정보를 수집하는 시설위치수집모듈과, 구름의 이동정보에 따라 다른 해상풍력시설로의 뇌운의 도달을 예측하는 낙뢰도달예측모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 관리서버는 낙뢰 발생에 따른 피해를 분석하여 낙뢰 위험 정도에 따른 경고를 발생시키는 위험경고부를 포함하고, 상기 위험경고부는 해상풍력시설에 낙뢰가 도달한 정보를 불러오는 낙뢰정보로딩모듈과, 낙뢰 도달시 측정된 전계정보를 불러오는 전계정보로딩모듈과, 낙뢰 도달에 따른 피해정보를 수집하는 피해정보수집모듈과, 수집된 피해정보를 분류하는 피해정보분류모듈과, 측정된 전계 범위에 피해의 분류를 매칭시키는 피해정보매칭모듈과, 분류된 피해정보에 따른 경고의 종류를 설정하는 경고분류설정모듈과, 상기 낙뢰예측부 또는 낙뢰분석부에 의해 낙뢰 발생이 예측되는 경우 전계 범위에 따라 매칭되는 경고를 발생시키는 낙뢰경고알림모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 피해정보분류모듈은 해상풍력시설 부품의 파괴 및 분리에 관한 피해로 저장하는 파손피해저장모듈과, 해상풍력시설의 표면 또는 내부 손상의 피해로 저장하는 손상피해저장모듈과, 파괴 및 손상 없이 낙뢰만이 도달한 피해로 저장하는 단순피해저장모듈을 포함하고, 상기 경고분류설정모듈은 상기 파손피해저장모듈에 의해 저장되는 피해의 전계 범위에 대해 접근 금지의 경고신호를 발생시키는 접근금지경고모듈과, 상기 손상피해저장모듈에 의해 저장되는 피해의 전계 범위에 대해 해상풍력시설의 작동을 정지시키는 경고신호를 발생시키는 작동정지경고모듈과, 상기 단순피해저장모듈에 의해 저장되는 피해의 전계 범위에 대해 해상풍력시설에 대한 접촉 위험을 경고하는 신호를 발생시키는 접촉위험경고모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템에 있어서, 상기 관리서버는 해상풍력시설에 대한 낙뢰를 검출하며, 낙뢰가 도달한 위치를 추정하는 위치추정부를 포함하고, 상기 위치추정부는 상기 해상풍력시설에서 측정되는 진동 및 전류에 따라 낙뢰의 도달을 검출하는 낙뢰정보검출모듈과, 해상풍력시설에 설치된 복수의 진동센서로부터 측정되는 진동정보를 수집하는 진동정보수집모듈과, 해상풍력시설에 설치된 복수의 전류센서로부터 측정되는 전류정보를 수집하는 전류정보수집모듈과, 각 진동센서 및 전류센서로부터 수집되는 진동 및 전류 정보를 비교하는 수집정보비교모듈과, 진동 및 전류의 비교 결과에 따라 낙뢰가 도달한 위치를 검출하는 낙뢰위치검출모듈과, 특정된 낙뢰 도달 위치를 관리자에게 전송하는 위치정보전송모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 구름의 상태, 환경과 낙뢰 발생 사이의 상관관계를 분석하여 해상풍력단지 주변에서 낙뢰 발생 위험이 높은 구름의 위치를 파악하도록 하면서, 낙뢰 발생이 예측되거나 감지되는 구름을 기준으로 주변 격자를 형성하여 구름의 이동에 따른 낙뢰 발생을 예측하도록 하며, 격자의 확장을 통해 해상풍력시설로의 낙뢰 도달을 예측하도록 함으로써 낙뢰에 대한 대비가 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 격자 사이의 구름의 이동과 환경에 따른 전계 변화를 분석하여 낙뢰 예측에 이용하도록 함으로써 낙뢰 예측의 정확성을 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 구름에서 낙뢰가 발생된 위치를 특정하여 낙뢰 예측에 반영하도록 함으로써, 낙뢰 발생 예측의 더욱 정확한 예측이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 해상풍력시설들이 설치되는 해상풍력단지 내에서는 각 해상풍력시설에 설치되는 전계선서, 자계센서를 이용하여 낙뢰를 예측 및 감지하고, 낙뢰가 예측 또는 감지되는 경우 낙뢰를 발생시키는 구름의 이동에 따라 다른 해상풍력시설에 대한 낙뢰의 발생을 예측하여 알리도록 함으로써, 해상풍력단지 내에서는 더욱 정확하게 낙뢰의 예측이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 낙뢰 발생시 전계에 따른 피해정도를 분석하여, 측정되는 전계 범위에 따라 피해정도에 맞는 경고신호가 발생되도록 함으로써 안전하고 효율적인 해상풍력시설의 운영이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 해상풍력시설에 설치되는 진동센서 및 전류센서를 통해 낙뢰를 검출하고, 이와 더불어 복수의 진동센서 및 전류센서를 이용하여 낙뢰가 도달한 위치를 검출하도록 함으로써, 낙뢰에 의한 피해 위치의 파악이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자형 낙뢰예상시스템의 구성도
도 2는 관리서버의 구성을 나타내는 블럭도
도 3은 구름감지부의 구성을 나타내는 블럭도
도 4는 격자분석부의 구성을 나타내는 블럭도
도 5는 격자 형성예를 나타내는 참고도
도 6은 위치보정부의 구성을 나타내는 블럭도
도 7은 예측최적화부의 구성을 나타내는 블럭도
도 8은 낙뢰분석부의 구성을 나타내는 블럭도
도 9는 위험경고부의 구성을 나타내는 블럭도
도 10은 피해정보분류모듈의 구성을 나타내는 블럭도
도 11은 경고분류설정모듈의 구성을 나타내는 블럭도
도 12는 위치추청부의 구성을 나타내는 블록도
도 13은 해상풍력시설의 구성을 나타내는 블록도
도 14는 전류센서 및 진동센서의 설치예를 나타내는 참고도

이하에서는 본 발명에 따른 격자형 낙뢰예상시스템의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 격자형 낙뢰예상시스템을 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명하면, 상기 낙뢰예상시스템은 해상에 설치되어 바람에 의한 회전에 의해 전력을 발생시키는 복수의 해상풍력시설(3)과, 해상풍력시설(3)에 도달하는 낙뢰를 예측하여 알리는 관리서버(1)를 포함한다.

일반적으로 해상에 설치되는 해상풍력시설(3)의 경우 복수의 해상풍력시설(3)이 일정 범위 지역에 해상풍력단지(G)를 형성하면서 설치된다. 따라서, 종래 해상풍력시설(3)에 설치되는 센서 등으로 낙뢰를 감지하는 경우 해상풍력단지(G)에 낙뢰가 도달한 경우에만 이를 감지할 수 있어 낙뢰에 대한 대비가 미리 이루어질 수 없다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명에서는 해상풍력단지(G) 주변에서 발생하는 낙뢰를 예측 및 감지하고 구름의 이동방향에 따라 해상풍력시설(3)에 도달하는 낙뢰의 예측이 이루어지도록 함으로써, 미리 낙뢰 발생에 대한 작업 중지, 작업자 대피, 작동 중지 등의 조치가 이루어질 수 있도록 한다.

특히, 본 발명은 낙뢰가 예측되거나 감지되는 구름을 기준으로 주변 격자를 형성하여 구름이 이동할 격자와 해당 격자에서의 낙뢰 발생 가능성을 예측하도록 하고, 해상풍력단지(G)까지 격자의 확장을 통해 낙뢰의 도달을 예측하도록 하여 낙뢰 예측의 정확성을 더욱 높일 수 있도록 한다.

또한, 해상풍력단지(G) 내에서는 해상풍력시설(3)에서 직접 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰를 예측하고 구름의 이동에 따라 다른 해상풍력시설(3)에서의 낙뢰 발생을 예측하도록 함으로써, 예측의 정확성을 더욱 높일 수 있도록 한다.

상기 관리서버(1)는 해상풍력시설(3)에 도달하는 낙뢰를 예측하여 알리는 구성으로, 해상풍력단지(G) 주변의 구름의 상태, 환경과 낙뢰 발생 사이의 상관관계를 분석하여 낙뢰 발생을 예측하도록 하고, 낙뢰가 예측되거나 발생된 구름 주변의 격자를 형성하여 구름의 이동에 따라 낙뢰가 발생할 위험이 높은 격자를 도출하고, 이러한 과정의 반복을 통해 해상풍력단지(G)에 도달하는 낙뢰를 예측할 수 있도록 한다. 또한, 상기 관리서버(1)는 해상풍력단지(G) 주변에서 낙뢰가 발생하는 경우 그 발생 위치에 따라 각 격자로의 낙뢰 도달 시간을 수정하고, 구름의 이동 및 환경의 변화에 따른 전계의 변화를 분석하여 낙뢰 예측에 반영하도록 함으로써 낙뢰 예측의 정확성을 높일 수 있도록 한다. 또한, 해상풍력단지(G) 내에서는 해상풍력시설(3)에서 직접 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰의 예측이 이루어지도록 함으로써, 더욱 정확성 높은 예측 정보를 제공하도록 한다. 그리고, 상기 관리서버(1)는 낙뢰에 따른 피해 정도를 분석하여 예측되는 낙뢰 강도에 따라 적절한 경고신호를 생성할 수 있도록 하고, 해상풍력시설(3)에 낙뢰가 도달하는 경우에는 도달한 위치의 특정을 통해 빠르고 정확한 유지보수가 이루어질 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 관리서버(1)는 구름감지부(11), 격자분석부(12), 위치보정부(13), 예측최적화부(14), 낙뢰분석부(15), 위험경고부(16), 위치추정부(17)를 포함할 수 있다.

상기 구름감지부(11)는 구름의 상태 및 환경과 낙뢰 발생 사이의 상관관계를 분석하는 구성으로, 해상풍력단지(G) 주변의 일정 범위에서 낙뢰가 발생할 때 구름의 상태 및 환경정보를 수집하여 낙뢰 발생과의 상관관계를 분석하도록 하며, 분석된 상관관계를 이용하여 낙뢰 발생 위험이 높은 구름을 예측하도록 한다. 또한, 상기 구름감지부(11)는 낙뢰 발생 위험이 예측되거나 낙뢰가 감지된 경우 해당 구름에 대한 낙뢰 정보를 생성하여 상기 격자분석부(12)에서 주변 격자의 형성 및 격자에 대한 낙뢰 발생의 예측이 이루어질 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 구름감지부(11)는 낙뢰정보저장모듈(110), 전계정보저장모듈(111), 기온정보저장모듈(112), 습도정보저장모듈(113), 상관분석모듈(114), 구름정보수신모듈(115), 낙뢰정보생성모듈(116)을 포함할 수 있다.

상기 낙뢰정보저장모듈(110)은 낙뢰가 발생한 정보를 저장하는 구성으로, 기상청 등의 외부 서버로부터 해상풍력단지(G) 주변의 일정 범위 내에서 낙뢰가 발생한 위치, 시간 등의 정보를 저장하도록 할 수 있다.

상기 전계정보저장모듈(111)은 낙뢰 발생시 구름 내 전계정보를 저장하는 구성으로, 기상청 등에서 운영하는 전계측정장치 등을 통해 측정되는 구름 내 전계정보를 저장하도록 할 수 있다.

상기 기온정보저장모듈(112)은 낙뢰 발생시 기온 정보를 저장하는 구성으로, 낙뢰가 발생한 구름 위치에서의 기온정보를 기상청 등의 서버로부터 수집하여 저장하도록 할 수 있다.

상기 습도정보저장모듈(113)은 낙뢰 발생시 습도 정보를 저장하는 구성으로, 낙뢰가 발생한 구름 위치에서의 습도정보를 기상청 등의 서버로부터 수집하여 저장하도록 할 수 있다.

상기 상관분석모듈(114)은 구름 내 전계정보, 기온, 습도와 낙뢰발생과의 상관관계를 분석하는 구성으로, 낙뢰 발생시 전계정보저장모듈(111), 기온정보저장모듈(112), 습도정보저장모듈(113)에 의해 저장되는 전계, 기온, 습도 정보를 인공신경망 등의 기계적 학습 방식을 통해 학습하여 상관관계를 분석하도록 할 수 있다.

상기 구름정보수신모듈(115)은 해상풍력단지(G)로부터 일정범위 내의 구름정보를 수신하는 구성으로, 일정시간 간격으로 구름의 전계, 기온, 습도정보를 수신하도록 할 수 있다.

상기 낙뢰정보생성모듈(116)은 낙뢰가 발생하거나 낙뢰 발생 위험이 노은 구름 정보를 생성하는 구성으로, 상기 구름정보수신모듈(115)에 의해 수신되는 구름의 전계, 기온, 습도정보를 상관분석모듈(114)에 의해 분석되는 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생 위험을 예측하도록 하거나 별도의 낙뢰 관측 장치로부터 낙뢰 발생정보를 수신하여 낙뢰정보를 생성하도록 할 수 있다.

상기 격자분석부(12)는 낙뢰가 예측되거나 발생한 구름을 기준으로 주변 격자를 형성하여 구름의 이동 및 낙뢰 발생을 예측하는 구성으로, 바람에 따른 구름의 이동과 이동에 다른 환경 변화를 반영하여 낙뢰의 예측이 이루어지도록 한다. 또한, 상기 격자분석부(12)는 낙뢰가 발생할 격자를 예측하면서 격자의 확장이 이루어지도록 하며, 낙뢰 발생이 예측되는 격자와 해상풍력단지(G)의 위치를 비교하여 해상풍력단지(G)에 낙뢰가 도달할 우려가 있는지 여부를 예측할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 격자분석부(12)는 구름격자형성모듈(120), 바람정보수신모듈(121), 이동격자예측모듈(122), 낙뢰발생예측모듈(123), 기준격자결정모듈(124), 격자예측반복모듈(125), 위치정보매칭모듈(126), 예측정보전달모듈(127)을 포함할 수 있다.

상기 구름격자형성모듈(120)은 상기 낙뢰정보생성모듈(116)에 의해 낙뢰의 발생이 예측되거나 감지되는 정보가 생성되는 경우 도 5에 도시된 바와 같이 구름(C)을 기준으로 격자(P)를 형성하는 구성으로, 구름의 크기에 상응하는 격자가 형성되도록 하며, 낙뢰 발생이 예측되거나 감지된 구름을 중심으로 그 둘레를 따라 복수개의 격자(P)가 형성되도록 한다.

상기 바람정보수신모듈(121)은 격자의 형성후 격자에 대한 바람정보를 수신하는 구성으로, 낙뢰가 예측되거나 감지된 구름의 위치에서 바람의 방향, 속도에 관한 정보를 기상청 등의 별도 서버, 관측장치로부터 수신하도록 할 수 있다.

상기 이동격자예측모듈(122)은 구름의 이동 격자를 예측하는 구성으로, 바람정보수신모듈(121)에 의해 수신되는 바람정보에 따라 낙뢰가 예측되거나 발생한 구름이 이동할 격자를 예측하도록 한다.

상기 낙뢰발생예측모듈(123)은 이동격자예측모듈(122)에 의해 구름이 이동할 것으로 예측되는 격자에서 구름의 이동에 따라 낙뢰의 발생 여부를 예측하는 구성으로, 바람의 속도에 따른 구름의 도달시간과 해당 시간에서의 환경정보에 따라 낙뢰 발생을 예측하도록 한다. 따라서, 상기 낙뢰발생예측모듈(123)은 구름이 이동할 것으로 예상되는 격자에 대해 바람의 속도를 고려한 구름의 도달 예상시간에 예측되는 기온, 습도정보를 전계정보와 함께 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생 여부를 예측하도록 한다.

상기 기준격자결정모듈(124)은 낙뢰발생예측모듈(123)에 의한 예측결과 구름이 도달할 것으로 예측되는 격자에서 낙뢰의 발생까지 예측되는 경우 해당 격자를 기준격자로 결정하는 구성으로, 기준격자를 중심으로 주변 격자를 형성하여 바람정보를 고려한 구름의 이동 및 낙뢰 발생의 예측이 이루어지도록 한다.

상기 격자예측반복모듈(125)은 기준격자의 생성후 구름의 이동 및 낙뢰 예측이 반복되도록 하는 구성으로, 기준격자 주변의 격자를 다시 생성하여 바람정보수신모듈(121), 이동격자예측모듈(122), 낙뢰발생예측모듈(123)에 의해 구름의 이동 및 낙뢰 발생을 예측하도록 하며, 낙뢰 발생이 예측되는 경우 다시 새로운 기준격자의 생성이 반복되도록 하면서 격자의 확장이 이루어지도록 하여 낙뢰 경로를 예측하도록 할 수 있다.

상기 위치정보매칭모듈(126)은 기준격자의 생성시마다 해상풍력시설(3)이 위치하는 해상풍력단지(G)의 위치와 기준격자의 위치 정보를 매칭시키는 구성으로, 낙뢰 발생이 예측되는 구름이 해상풍력단지(G)에 도달하는지 여부를 확인할 수 있도록 한다.

상기 예측정보전달모듈(127)은 기준격자와 해상풍력단지(G)의 위치가 매칭되어 낙뢰 발생이 예측되는 구름이 해상풍력단지(G)에 도달하는 것이 예측되는 경우 예측정보를 관리자 등에게 전달하는 구성으로, 낙뢰에 대한 대비가 미리 이루어지도록 할 수 있다.

상기 위치보정부(13)는 상기 격자분석부(12)에 의해 해상풍력단지(G)로의 구름의 이동 및 낙뢰 발생이 예측되는 경우 구름에서 낙뢰가 발생한 위치를 구름의 도달 시점에 반영하는 구성으로, 상기 격자분석부(12)에서 해당풍력단지(G)로부터 일정 범위 내에서 낙뢰 발생이 감지되고, 낙뢰 발생이 감지된 구름이 해상풍력단지(G)에 도달하는 것이 예측되는 경우 구름에서 낙뢰가 발생한 위치를 고려하여 해상풍력단지(G)로의 도달 시점을 수정하도록 한다. 다시 말해, 상기 격자분석부(12)에서 마지막 기준격자의 위치가 해상풍력단지(G)의 위치와 매칭되어 해상풍력단지(G)로의 구름의 도달 및 낙뢰 발생이 예측되는 경우 구름의 도달 및 낙뢰 발생 시점은 격자를 기준으로 생성되므로, 실제 구름에서 낙뢰가 발생한 위치를 고려하여 도달 시점을 수정하도록 함으로써, 도달 시점 예측의 정확성을 높일 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 위치보정부(13)는 구름위치특정모듈(130), 낙뢰위치검출모듈(174), 기준위치검출모듈(132), 기준위치반영모듈(133)을 포함할 수 있다.

상기 구름위치특정모듈(130)은 낙뢰가 발생한 구름의 위치를 특정하는 구성으로, 기성청 등의 서버로부터 낙뢰가 발생한 구름에 대한 정보를 수신하여 구름의 위치를 특정하도록 한다.

상기 낙뢰위치특정모듈(131)은 구름위치특정모듈(130)에 의해 특정된 위치의 구름 내에서 낙뢰가 발생한 위치를 특정하는 구성으로, 기상청 등의 낙뢰검측장치 등으로부터 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰 발생 위치를 특정하도록 한다.

상기 기준위치검출모듈(132)은 구름에서 낙뢰가 발생한 기준위치를 검출하는 구성으로, 구름의 위치에 낙뢰 발생 위치를 매칭시켜 기준위치를 검출하도록 한다.

상기 기준위치반영모듈(133)은 낙뢰가 발생한 구름에서의 기준위치를 기준으로 구름이 해상풍력단지(G)에 도달하는 시간을 수정하는 구성으로, 기준격자의 위치에 매칭되는 해상풍력단지(G)의 위치와, 낙뢰가 발생한 기준 위치를 고려하여 낙뢰가 발생한 구름이 해상풍력단지(G)에 도달하는 시점을 계산하도록 한다.

상기 예측최적화부(14)는 상기 격자분석부(12)에 의한 낙뢰 발생여부의 예측을 최적화하는 구성으로, 구름의 전계 상태 변화를 분석하여 낙뢰 발생여부 예측에 반영하도록 함으로써 예측의 정확성을 높이도록 한다. 다시 말해, 상기 격자분석부(12)는 낙뢰 발생이 예측되거나 감지되는 구름의 이동에 따라 주변 격자로의 구름 이동 및 낙뢰 발생을 예측하도록 하는데, 구름이 이동할 것으로 예측되는 격자에서 기존 구름의 전계정보를 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생 여부를 예측하도록 한다. 다만, 구름의 이동 및 환경 변화에 따라 전계가 변화하게 되므로, 상기 예측최적화부(14)는 환경 변화와 전계 변화의 상관관계를 분석하여 낙뢰 발생의 예측에 반영하도록 한다. 이를 위해, 상기 예측최적화부(14)는 전계정보수집모듈(140), 거리정보수집모듈(141), 환경정보수집모듈(142), 전계변화산출모듈(143), 환경변화산출모듈(144), 상관관계도출모듈(145), 전계정보수정모듈(146)을 포함할 수 있다.

상기 전계정보수집모듈(140)은 낙뢰 발생이 감지되거나 예측되는 구름의 전계정보와 해당 구름의 이동 후 전계정보를 수집하는 구성으로, 상기 전계정보수신모듈(124)에 의해 수신되는 전계정보, 구름이 기준격자에 도달했을 때 구름관측장치 등으로부터 측정되는 전계정보를 수집하도록 한다.

상기 거리정보수집모듈(141)은 낙뢰 발생이 감지 또는 예측된 구름과 구름이 이동한 다음 기준격자 사이의 거리 정보를 수집하는 구성으로, 격자의 중심을 기준으로 구름이 이동한 거리정보를 수집하도록 할 수 있다.

상기 환경정보수집모듈(142)은 기온 및 습도에 관한 환경정보를 수집하는 구성으로, 낙뢰 발생이 감지 또는 예측되는 구름의 위치와 해당 구름이 도달한 기준격자의 환경정보를 수집하도록 한다.

상기 전계변화산출모듈(143)은 구름의 이동에 따른 전계 변화정도를 산출하는 구성으로, 전계정보수신모듈(124)에 의해 수신된 전계정보와 다음 기준 격자사이의 전계정보에 대한 변화 정도를 산출하도록 한다.

상기 환경변화산출모듈(144)은 구름의 이동에 따른 환경 변화정도를 산출하는 구성으로, 낙뢰 발생이 감지되거나 예측되었을 때의 구름의 기온, 습도정보, 다음 기준격자에 도달했을 때의 기온, 습도정보의 변화 정도를 산출하도록 한다.

상기 상관관계도출모듈(145)은 구름의 이동거리, 환경 변화와 전계 변화 사이의 상관관계를 도출하는 구성으로, 이동거리, 기온, 습도정보를 입력변수로 하고 전계 변화를 출력변수로 하여 인공신경망 등의 기계적 학습에 의해 상관관계를 도출하도록 한다.

상기 전계정보수정모듈(146)은 상관관계도출모듈(145)에 의해 도출되는 상관관계를 이용하여 낙뢰 예측을 위한 전계정보를 수정하는 구성으로, 도출된 상관관계에 이동거리, 환경의 변화정도를 입력하여 전계의 변화 정도를 출력하고, 이를 이용하여 전계정보수신모듈(124)에 의해 수신된 전계정보를 수정하도록 한다. 따라서, 수정된 전계정보는 구름이 이동할 것으로 예측되는 격자에서 상기 낙뢰발생예측모듈(123)에 의해 낙뢰 발생을 예측할 때 상관관계에 입력되도록 한다.

상기 낙뢰분석부(15)는 해상풍력시설(3)에서 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰를 감지하는 구성으로, 해상풍력단지(G) 내에서는 해상풍력시설(3)에 설치되는 센서들을 이용하여 직접 구름의 상태를 측정하고, 이를 이용하여 낙뢰가 발생할 위험이 높은 구름을 검출하도록 함으로써, 낙뢰 예측의 정확성을 더욱 높일 수 있도록 한다. 또한, 상기 낙뢰분석부(15)는 낙뢰 발생 위험이 높은 구름이 검출되는 경우 그 이동상태를 파악하여 다른 해상풍력시설(3)에 대한 낙뢰 발생을 예측할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 낙뢰분석부(15)는 낙뢰정보수집모듈(150), 전계정보수집모듈(151), 자계정보수집모듈(152), 기온정보수집모듈(153), 습도정보수집모듈(154), 상관관계분석모듈(155), 낙뢰구름검출모듈(156), 이동정보수집모듈(157), 시설위치수집모듈(158), 낙뢰도달예측모듈(159)을 포함할 수 있다.

상기 낙뢰정보수집모듈(150)은 해상풍력단지(G)에서 발생하는 낙뢰정보를 수집하는 구성으로, 별도의 낙뢰관측장치 등을 통해 측정되는 정보를 수집하도록 한다.

상기 전계정보수집모듈(151)은 낙뢰 발생시 해상풍력시설(3)에서 측정되는 전계정보를 수집하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에 형성되는 전계센서(31)에 의해 측정되는 전계 정보를 수집하도록 한다.

상기 자계정보수집모듈(152)은 낙뢰 발생시 해상풍력시설(3)에서 측정되는 자계정보를 수집하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에 형성되는 자계센서(32)에 의해 측정되는 자기장 정보를 수집하도록 한다.

상기 기온정보수집모듈(153), 습도정보수집모듈(154)은 낙뢰 발생시 해상풍력시설(3) 주변의 기온, 습도 정보를 수집하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에 형성되는 환경센서(35)에 의해 측정되는 기온, 습도 정보를 수집하도록 할 수 있다.

상기 상관관계분석모듈(155)은 낙뢰 발생에 영향을 미치는 변수와 낙뢰 발생의 상관관계를 분석하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에서 측정되는 정보를 이용하여 상관관계를 분석하도록 한다. 일 예로, 상기 상관관계분석모듈(155)은 전계정보수집모듈(151), 자계정보수집모듈(152), 기온정보수집모듈(153), 습도정보수집모듈(154)에 의해 수집되는 전계, 자계, 기온, 습도 정보를 입력 변수로 하고 낙뢰 발생을 출력 변수로 하여 인공신경망 등의 기계적 학습에 의해 상관관계를 분석하도록 할 수 있다.

상기 낙뢰구름검출모듈(156)은 낙뢰가 발생할 위험이 높은 구룸을 검출하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에서 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰 발생 위험이 높은 구름을 검출하도록 한다. 따라서, 상기 낙뢰구름검출모듈(156)은 해상풍력시설(3)에서 측정되는 전계, 자계, 기온, 습도정보를 상관관계분석모듈(155)에 의해 분석되는 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생 위험을 예측하고, 낙뢰 발생 위험이 예측되는 경우 해당 위치에서의 구름 데이터를 이용하여 낙뢰 발생 위험이 있는 구름을 검출하도록 한다. 그리고, 낙뢰구름검출모듈(156)은 낙뢰 발생 위험을 관리자에게 알려 낙뢰에 대비한 조치가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 이동정보수집모듈(157)은 낙뢰구름검출모듈(156)에 의해 검출된 구름의 이동정보를 수집하는 구성으로, 구름의 이동속도, 이동방향에 관한 정보를 기상청 등으로부터 수집하도록 할 수 있다.

상기 시설위치수집모듈(158)은 낙뢰 발생이 예측되는 해상풍력시설(3) 주변의 해상풍력시설(3)의 위치정보를 수집하는 구성으로, 동일 해상풍력단지(G) 내에 존재하는 해상풍력시설(3)들의 위치정보를 수집하도록 한다.

상기 낙뢰도달예측모듈(159)은 시설위치수집모듈(158)에 의해 수집된 해상풍력시설(3)에 대하 낙뢰 구름의 도달 여부를 예측하는 구성으로, 이동정보수집모듈(157)에 의해 수집되는 이동방향정보를 이용하여 도달 가능성이 있는 해상풍력시설(3)을 예측하도록 하고, 구름의 이동속도에 따라 도달 시점을 파악하여 관리자 등에게 알리도록 할 수 있다.

상기 위험경고부(16)는 낙뢰에 따른 위험을 경고하는 구성으로, 낙뢰 발생에 따른 피해를 분석하여 낙뢰 위험 정도에 따라 관리자, 작업자 등에게 경고를 발생시키도록 한다. 상기 위험경고부(16)는 낙뢰 발생시의 전계정보에 따른 피해정도를 분석하여 낙뢰가 예측되는 경우 전계정보에 따라 분류된 경고를 발생시키도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 위험경고부(16)는 낙뢰정보로딩모듈(160), 전계정보로딩모듈(161), 피해정보수집모듈(162), 피해정보분류모듈(163), 피해정보매칭모듈(164), 경고분류설정모듈(165), 낙뢰경고알림모듈(166)을 포함할 수 있다.

상기 낙뢰정보로딩모듈(160)은 해상풍력시설(3)에 낙뢰가 도달한 정보를 불러오는 구성으로, 해상풍력시설(3)에 설치되는 전류센서(33), 진동센서(34) 등으로부터 감지되는 정보와 별도의 낙뢰관측장치를 통해 관측되는 정보를 이용하여 낙뢰가 도달한 정보를 불러오도록 할 수 있다.

상기 전계정보로딩모듈(161)은 낙뢰 도달시 측정된 전계정보를 불러오는 구성으로, 해상풍력시설(3)의 전계센서(31)로부터 측정되는 정보를 불러오도록 할 수 있다.

상기 피해정보수집모듈(162)은 낙뢰 도달시 해상풍력시설(3)에서 발생한 피해정보를 수집하는 구성으로, 낙뢰 도달시 발생한 시설의 손상, 고장, 기타 피해의 정보를 관리자 등으로부터 입력되는 정보에 의해 수집하도록 할 수 있다.

상기 피해정보분류모듈(163)은 피해정보수집모듈(162)에 의해 수집된 피해정보를 분류하는 구성으로, 상이한 경고를 발생시켜야 할 필요가 있는 피해의 종류들을 분류하도록 할 수 있다. 일 예로, 부품의 파손, 분리 등의 손상이 발생하는 경우에는 가장 큰 위험을 발생시키는 것으로 작업자, 주변 선박 등에 재산 및 인명 피해를 야기할 수 있고, 해상풍력시설(3)의 표면, 내부 손상이 발생하는 경우에는 해상풍력시설(3)의 작동 기능이 저하되고 계속적인 작동에 의해 추가 피해를 발생시킬 수 있으며, 파괴, 손상 등의 피해없이 낙뢰만이 도달하는 경우에는 해상풍력시설(3)에 접촉하는 작업자 등에게 감전 등의 피해를 입힐 수 있게 된다. 따라서, 상기 피해정보분류모듈(163)은 부품의 파괴 및 분리에 관한 피해를 저장하는 파손피해저장모듈(163a), 해상풍력시설(3)의 표면, 내부손상의 피해를 저장하는 손상피해저장모듈(163b), 파괴 및 손상 없이 낙뢰만이 도달하는 피해로 저장하는 단순피해저장모듈(163c)을 포함하여, 수집되는 피해정보를 각 분류에 따라 구분하여 저장하도록 할 수 있다.

상기 피해정보매칭모듈(164)은 측정된 전계 범위에 피해의 분류를 매칭시키는 구성으로, 전계가 높을수록 파손 또는 분리, 표면 또는 내부손상, 단순 감전 피해 등이 발생하게 되므로, 파손피해저장모듈(163a), 손상피해저장모듈(163b), 단순피해저장모듈(163c)에 의해 분류되는 각 피해를 발생시키는 전계범위를 매칭시켜 저장하도록 한다.

상기 경고분류설정모듈(165)은 피해의 종류에 따른 경고의 분류를 설정하는 구성으로, 파손피해저장모듈(163a), 손상피해저장모듈(163b), 단순피해저장모듈(163c)에 의해 저장되는 각 피해의 분류에 맞는 경고를 설정하도록 한다. 이를 위해, 상기 경고분류설정모듈(165)은 접근금지경고모듈(165a), 작동정지경고모듈(165b), 접촉위험경고모듈(165c)을 포함할 수 있다.

상기 접근금지경고모듈(165a)은 파손피해저장모듈(163a)에 의한 피해에 대응되는 경고를 발생시키는 구성으로, 부품의 파손, 분리가 발생하는 경우 주변에 접근하는 작업자, 선박 등에게 큰 피해를 입힐 수 있으므로, 해당 해상풍력시설(3)로의 접근을 금지하는 경고를 발생시키도록 한다.

상기 작동정지경고모듈(165b)은 손상피해저장모듈(163b)에 의한 피해에 대응되는 경고를 발생시키는 구성으로, 해상풍력시설(3)의 표면, 내부에 손상이 발생하는 경우 해상풍력시설(3)의 작동 이상과 추가적인 피해를 발생시킬 수 있으므로, 해상풍력시설(3)의 작동을 정지시키는 경고를 발생시키도록 한다.

상기 접촉위험경고모듈(165c)은 단순피해저장모듈(163c)에 의한 피해에 대응되는 경고를 발생시키는 구성으로, 해상풍력시설(3)의 손상없이 낙뢰만 도달하는 경우 감전피해를 발생시킬 수 있으므로, 접촉 위험을 알리는 경고를 발생시키도록 한다.

상기 낙뢰경고알림모듈(166)은 낙뢰가 예측되는 경우 낙뢰 발생에 따른 경고를 작업자, 관리자 등에게 알리는 구성으로, 낙뢰예측부(12) 또는 낙뢰분석부(15)에 의해 낙뢰가 예측되는 경우 경고를 발생시키도록 한다. 특히, 상기 낙뢰경고알림모듈(166)은 낙뢰의 예측시 전계값에 대응되는 유형의 경고를 발생시키는 구성으로, 파손피해저장모듈(163a), 손상피해저장모듈(163b), 단순피해저장모듈(163c)에 의해 저장되는 각 분류의 피해를 발생시키는 전계값에 대해 각각 접근금지경고모듈(165a), 작동정지경고모듈(165b), 접촉위험경고모듈(165c)에 따른 경고를 발생시키도록 한다.

상기 위치추정부(17)는 낙뢰가 해상풍력시설(3)에 도달하는 경우 도달 위치를 추정하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에 설치되는 복수의 진동센서(34), 전류센서(33)로부터 진동 및 전류 정보를 수집하여 낙뢰를 검출하고 낙뢰가 도달한 위치를 측정하도록 한다. 이를 통해, 상기 위치추정부(17)는 낙뢰가 도달한 위치를 정확하게 파악하여 손상에 대한 조치가 빠르게 이루어지도록 할 수 있다. 이를 위해, 상기 위치추정부(17)는 낙뢰정보검출모듈(170), 진동정보수집모듈(171), 전류정보수집모듈(172), 수집정보비교모듈(173), 낙뢰위치검출모듈(174), 위치정보전송모듈(175)을 포함할 수 있다.

상기 낙뢰정보검출모듈(170)은 해상풍력시설(3)에 낙뢰가 도달하는 것을 검출하는 구성으로, 해상풍력시설(3)에 설치되는 진동센서(34) 및 전류센서(33)에 의해 측정되는 진동 및 전류에 따라 일정 정도 이상의 진동 및 전류가 측정되는 경우 낙뢰가 도달한 것으로 검출하도록 할 수 있다.

상기 진동정보수집모듈(171)은 낙뢰정보검출모듈(170)에 의해 해상풍력시설(3)에 낙뢰가 도달하는 것이 검출되는 경우 해상풍력시설(3)의 진동센서(34)에 의해 측정되는 진동정보를 수집하는 구성으로, 해상풍력시설(3)의 위치별로 형성되는 복수의 진동센서(34)로부터 진동정보를 수집하도록 한다.

상기 전류정보수집모듈(172)은 낙뢰정보검출모듈(170)에 의해 해상풍력시설(3)에 낙뢰가 도달하는 것이 검출되는 경우 해상풍력시설(3)의 전류센서(33)에 의해 측정되는 전류정보를 수집하는 구성으로, 해상풍력시설(3)의 위치별로 형성되는 복수의 전류센서(33)로부터 전류정보를 수집하도록 한다.

상기 수집정보비교모듈(173)은 복수의 진동센서(34) 및 전류센서(33) 각각으로부터 수집되는 진동 및 전류를 비교하는 구성으로, 위치별 진동센서(34) 사이의 진동값, 전류센서(33) 사이의 전류값을 비교하도록 한다.

상기 낙뢰위치검출모듈(174)은 해상풍력시설(3) 상에 낙뢰가 도달한 위치를 검출하는 구성으로, 수집정보비교모듈(173)에 의한 비교결과에 따라 위치를 검출하도록 할 수 있다. 센서가 위치하는 각 위치에서 낙뢰가 도달한 위치와 근접할수록 진동 및 전류값이 큰 값을 갖게 되므로, 복수의 위치에 형성되는 진동 및 전류값의 비교를 통해 낙뢰가 도달한 위치를 검출하도록 할 수 있다.

상기 위치정보전송모듈(175)은 낙뢰가 도달한 위치정보를 작업자 또는 관리자에게 전송하는 구성으로, 낙뢰에 따라 발생한 손상에 대해 빠른 조치가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 해상풍력시설(3)은 해상에 설치되어 바람에 의한 회전에 의해 전력을 발생시키는 구성으로, 일정 지역에 복수개가 하나의 그룹을 형성하면서 해상풍력단지(G)를 형성하도록 한다. 그리고 각 해상풍력시설(3)에는 전계를 측정하는 전계센서(31), 자계를 측정하는 자계센서(32), 전류를 측정하는 복수의 전류센서(33), 진동을 측정하는 복수의 진동센서(34), 기온 및 습도를 측정하는 환경센서(35)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 낙뢰 발생을 예측하고 낙뢰의 검출 및 위치 특정이 가능하도록 한다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 관리서버 11: 구름감지부
12: 격자분석부 13: 위치보정부
14: 예측최적화부 15: 낙뢰분석부
16: 위험경고부 17: 위치추정부
3: 해상풍력시설

Claims

해상에 설치되어 바람에 의한 회전에 의해 전력을 발생시키는 복수의 해상풍력시설과, 해상풍력시설에 도달하는 낙뢰를 예측하여 알리는 관리서버를 포함하고,
상기 관리서버는,
해상풍력시설 주변에서 낙뢰가 예측되거나 발생한 구름을 감지하는 구름감지부와; 낙뢰가 예측되거나 발생한 구름의 주변에 구름과 상응하는 격자를 형성하여 구름의 이동에 따라 낙뢰가 발생될 것으로 예측되는 격자를 도출하며, 도출된 격자와 해상풍력시설 위치의 비교에 따라 해상풍력시설에 대한 낙뢰 발생을 예측하는 격자분석부와; 해상풍력시설 상에서 측정되는 정보를 이용하여 낙뢰를 감지하고, 인접한 다른 해상풍력시설로의 낙뢰 도달을 예측하는 낙뢰분석부;를 포함하며,
상기 낙뢰분석부는,
해상풍력시설이 모인 해상풍력단지에 도달하는 낙뢰정보를 수집하는 낙뢰정보수집모듈과, 낙뢰 발생시 해상풍력시설에서 측정되는 전기장 정보를 수집하는 전계정보수집모듈과, 낙뢰 발생시 해상풍력시설에서 측정되는 자기장 정보를 수집하는 자계정보수집모듈과, 해상풍력시설에서 측정되는 기온정보를 수집하는 기온정보수집모듈과, 해상풍력시설에서 측정되는 습도정보를 수집하는 습도정보수집모듈과, 수집된 전계, 자계, 온도, 습도와 낙뢰 발생의 상관관계를 기계적 학습에 의해 분석하는 상관관계분석모듈과, 상기 상관관계분석모듈에 의해 분석된 상관관계에 해상풍력시설에서 측정되는 전계, 자계, 기온, 습도정보를 입력하여 낙뢰 발생이 예측되는 경우 낙뢰 발생이 예측되는 구름을 검출하여 알리는 낙뢰구름검출모듈과, 낙뢰가 예측되는 구름의 이동정보를 수집하는 이동정보수집모듈과, 낙뢰 발생이 예측되는 해상풍력시설 주변 다른 해상풍력시설의 위치정보를 수집하는 시설위치수집모듈과, 구름의 이동정보에 따라 다른 해상풍력시설로의 뇌운의 도달을 예측하는 낙뢰도달예측모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 구름감지부는
낙뢰 발생정보를 저장하는 낙뢰정보저장모듈과, 낙뢰 발생시의 구름 내 전계정보를 저장하는 전계정보저장모듈과, 낙뢰 발생시 주변 온도정보를 저장하는 기온정보저장모듈과, 주변 습도정보를 저장하는 습도정보저장모듈과, 구름 내 전계, 기온, 습도와 낙뢰 발생과의 상관관계를 기계적 학습에 의해 분석하는 상관분석모듈과, 구름의 전계, 온도, 습도정보를 수신하는 구름정보수신모듈과, 수신되는 구름정보를 상관분석모듈에 의해 분석된 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생이 예측되거나 낙뢰 발생이 감지되는 정보가 수신되는 경우 낙뢰 발생정보를 생성하는 낙뢰정보생성모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 격자분석부는
상기 낙뢰정보생성모듈에 의해 낙뢰 발생정보가 생성된 구름의 형태에 따라 낙뢰 발생지점 주변의 격자를 형성하는 구름격자형성모듈과, 낙뢰 발생지점의 바람정보를 수신하는 바람정보수신모듈과, 수신된 바람정보에 따라 낙뢰가 발생한 구름의 이동하는 격자를 예측하는 이동격자예측모듈과, 구름이 이동할 것으로 예상되는 격자에서의 전계, 온도, 습도정보를 상관분석모듈에 의한 상관관계에 입력하여 낙뢰 발생 여부를 예측하는 낙뢰발생예측모듈과, 낙뢰 발생이 예측되는 경우 해당 격자를 새로운 기준 격자로 결정하는 기준격자결정모듈과, 기준 격자를 기준으로 주변 격자로의 구름의 이동 및 낙뢰 발생을 예측하는 과정을 반복하는 격자예측반복모듈과, 반복되어 생성되는 기준 격자를 해상풍력시설의 위치와 매칭시키는 위치정보매칭모듈과, 위치가 매칭되는 경우 낙뢰 예측정보를 전달하는 예측정보전달모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 관리서버는
낙뢰 발생의 수신에 따라 상기 격자분석부에 의해 해양풍력시설로의 낙뢰 발생이 예측되는 경우 낙뢰 발생 위치에 따라 구름 도달 시점을 수정하는 위치보정부를 포함하고,
상기 위치보정부는,
낙뢰가 발생한 구름의 위치를 특정하는 구름위치특정모듈과, 낙뢰가 발생한 위치를 특정하는 낙뢰위치특정모듈과, 구름과 낙뢰 발생 위치를 매핑하여 구름에서 낙뢰가 발생한 기준위치를 검출하는 기준위치검출모듈과, 검출된 기준위치를 구름의 이동 및 낙뢰 발생 예측에 반영하는 기준위치반영모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 관리서버는
구름 전계 상태의 변화를 분석하여 낙뢰 발생 예측에 반영하는 예측최적화부를 포함하고,
상기 예측최적화부는,
기준 격자의 전계정보와 구름이 이동한 주변 격자의 전계정보를 수집하는 전계정보수집모듈과, 격자 사이의 거리정보를 수집하는 거리정보수집모듈과, 격자의 환경정보를 수집하는 환경정보수집모듈과, 상기 전계정보수집모듈에 의해 수집된 전계정보의 변화정도를 산출하는 전계변화산출모듈과, 격자 사이의 환경의 변화정도를 산출하는 환경변화산출모듈과, 상기 거리정보수집모듈에 의해 수집된 거리 및 환경의 변화정도와 전계의 변화정도 간의 상관관계를 도출하는 상관관계도출모듈과, 도출된 상관관계에 거리 및 환경의 변화정도를 입력하여 전계의 변화정도를 예측하고, 이를 이용하여 낙뢰발생예측모듈에 의해 입력되는 전계정보를 수정하는 전계정보수정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
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제 1 항에 있어서, 상기 관리서버는
낙뢰 발생에 따른 피해를 분석하여 낙뢰 위험 정도에 따른 경고를 발생시키는 위험경고부를 포함하고,
상기 위험경고부는,
해상풍력시설에 낙뢰가 도달한 정보를 불러오는 낙뢰정보로딩모듈과, 낙뢰 도달시 측정된 전계정보를 불러오는 전계정보로딩모듈과, 낙뢰 도달에 따른 피해정보를 수집하는 피해정보수집모듈과, 수집된 피해정보를 분류하는 피해정보분류모듈과, 측정된 전계 범위에 피해의 분류를 매칭시키는 피해정보매칭모듈과, 분류된 피해정보에 따른 경고의 종류를 설정하는 경고분류설정모듈과, 상기 격자분석부 또는 낙뢰분석부에 의해 낙뢰 발생이 예측되는 경우 전계 범위에 따라 매칭되는 경고를 발생시키는 낙뢰경고알림모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 피해정보분류모듈은
해상풍력시설 부품의 파괴 및 분리에 관한 피해로 저장하는 파손피해저장모듈과, 해상풍력시설의 표면 또는 내부 손상의 피해로 저장하는 손상피해저장모듈과, 파괴 및 손상 없이 낙뢰만이 도달한 피해로 저장하는 단순피해저장모듈을 포함하고,
상기 경고분류설정모듈은,
상기 파손피해저장모듈에 의해 저장되는 피해의 전계 범위에 대해 접근 금지의 경고신호를 발생시키는 접근금지경고모듈과, 상기 손상피해저장모듈에 의해 저장되는 피해의 전계 범위에 대해 해상풍력시설의 작동을 정지시키는 경고신호를 발생시키는 작동정지경고모듈과, 상기 단순피해저장모듈에 의해 저장되는 피해의 전계 범위에 대해 해상풍력시설에 대한 접촉 위험을 경고하는 신호를 발생시키는 접촉위험경고모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 관리서버는
해상풍력시설에 대한 낙뢰를 검출하며, 낙뢰가 도달한 위치를 추정하는 위치추정부를 포함하고,
상기 위치추정부는,
상기 해상풍력시설에서 측정되는 진동 및 전류에 따라 낙뢰의 도달을 검출하는 낙뢰정보검출모듈과, 해상풍력시설에 설치된 복수의 진동센서로부터 측정되는 진동정보를 수집하는 진동정보수집모듈과, 해상풍력시설에 설치된 복수의 전류센서로부터 측정되는 전류정보를 수집하는 전류정보수집모듈과, 각 진동센서 및 전류센서로부터 수집되는 진동 및 전류 정보를 비교하는 수집정보비교모듈과, 진동 및 전류의 비교 결과에 따라 낙뢰가 도달한 위치를 검출하는 낙뢰위치검출모듈과, 특정된 낙뢰 도달 위치를 관리자에게 전송하는 위치정보전송모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 격자형 낙뢰예상시스템.