특수구조물 중에서 특히 높은 독립적 구조물은 낙뢰에 의한 뇌격을 받을 가능성이 높다. 특수 구조물은 대체적으로 국가 산업시설물에 속하므로 낙뢰로 인한 피해는 사회적 경제적 손실이 막대하다. 이러한 낙뢰 피해 방지를 위해 낙뢰 보호시설을 설치하였으나 2015년도에 서해 대교의 지지케이블에 낙뢰로 인한 화재가 발생하여 많은 경제적 손실을 초래하였다. 이에 낙뢰 보호 시스템의 설계는 구조물에 낙뢰 위험을 분석 한 후 보호 조치를 수립해야한다. 뇌격에 대한 위험도 평가에 대한 국제적 규격은 국제전기기술위원회(IEC) 규격이 전 세계적인 규격의 근간을 이루고 있으며, 특히 해외 국가규격이나 기준은 IEC 기준으로 낙뢰 위험도 평가를 실시하여 낙뢰 보호대책시 적용하고 있다. 국내에서도 KS C IEC 62305 규격을 적용하여 위험성평가와 피뢰보강을 위한 기초자료로 활용하고, 낙뢰 보호 시스템을 설계한다. KSC IEC 측정방법으로 국내 특수교 리스크 평가에 대한 결과로는 물리적 손상 및 전자계시스템 위험 특수교는 평가대상 전체 교량 77개 교량 중 7개 교량에서 허용위험도가 높은 것으로 보고되었다. 본 논문에서는 높고 독립적 구조물의 위치에 따라 낙뢰 수에 대한 실제 정보 수집 시스템을 운영하는 모델링 시스템을 제안하기 위해 실제적인 낙뢰 정보를 분석하고 기상 관측소에서 제공 한 낙뢰수와 높은 구조물에 직접 도달하는 위험한 낙뢰 수를 비교하여 검증하는 방법을 검토하였으며, 지상에 직접적으로 도달한 낙뢰수에 따른 낙뢰위험도 산출시 확률적 보정률을 모니터링하여 적용함으로써 실효적인 낙뢰위험도 평가를 할 수 있도록 제안하고자 한다.
특수구조물 중에서 특히 높은 독립적 구조물은 낙뢰에 의한 뇌격을 받을 가능성이 높다. 특수 구조물은 대체적으로 국가 산업시설물에 속하므로 낙뢰로 인한 피해는 사회적 경제적 손실이 막대하다. 이러한 낙뢰 피해 방지를 위해 낙뢰 보호시설을 설치하였으나 2015년도에 서해 대교의 지지케이블에 낙뢰로 인한 화재가 발생하여 많은 경제적 손실을 초래하였다. 이에 낙뢰 보호 시스템의 설계는 구조물에 낙뢰 위험을 분석 한 후 보호 조치를 수립해야한다. 뇌격에 대한 위험도 평가에 대한 국제적 규격은 국제전기기술위원회(IEC) 규격이 전 세계적인 규격의 근간을 이루고 있으며, 특히 해외 국가규격이나 기준은 IEC 기준으로 낙뢰 위험도 평가를 실시하여 낙뢰 보호대책시 적용하고 있다. 국내에서도 KS C IEC 62305 규격을 적용하여 위험성평가와 피뢰보강을 위한 기초자료로 활용하고, 낙뢰 보호 시스템을 설계한다. KSC IEC 측정방법으로 국내 특수교 리스크 평가에 대한 결과로는 물리적 손상 및 전자계시스템 위험 특수교는 평가대상 전체 교량 77개 교량 중 7개 교량에서 허용위험도가 높은 것으로 보고되었다. 본 논문에서는 높고 독립적 구조물의 위치에 따라 낙뢰 수에 대한 실제 정보 수집 시스템을 운영하는 모델링 시스템을 제안하기 위해 실제적인 낙뢰 정보를 분석하고 기상 관측소에서 제공 한 낙뢰수와 높은 구조물에 직접 도달하는 위험한 낙뢰 수를 비교하여 검증하는 방법을 검토하였으며, 지상에 직접적으로 도달한 낙뢰수에 따른 낙뢰위험도 산출시 확률적 보정률을 모니터링하여 적용함으로써 실효적인 낙뢰위험도 평가를 할 수 있도록 제안하고자 한다.
Free-standing structures that are especially high are more likely to receive brain attacks caused by lightning. Since special structures are generally part of national industrial structures, lightning strikes mostly cause socio-economic damage. Lightning protection facilities are installed to preven...
Free-standing structures that are especially high are more likely to receive brain attacks caused by lightning. Since special structures are generally part of national industrial structures, lightning strikes mostly cause socio-economic damage. Lightning protection facilities are installed to prevent such lightning damage, but in 2015, support cables on West Sea bridges were hit by lightning, causing a lot of economic damage. Accordingly, the design of a lightning protection system shall establish protective measures after analyzing the risk of debris falling onto the structure. In this thesis, lightning strikes are analyzed directly in relation to the modeling system that operates the actual information collection system for lightning strikes, depending on the location of the tall, free-standing structures, and practical lightning hazard information is provided by a meteorological station. In addition, we propose monitoring and applying a probability correction rate to the calculation of the lightning risk based on the number of lightning strikes directly reaching the ground in order to obtain an effective lightning risk assessment.
Free-standing structures that are especially high are more likely to receive brain attacks caused by lightning. Since special structures are generally part of national industrial structures, lightning strikes mostly cause socio-economic damage. Lightning protection facilities are installed to prevent such lightning damage, but in 2015, support cables on West Sea bridges were hit by lightning, causing a lot of economic damage. Accordingly, the design of a lightning protection system shall establish protective measures after analyzing the risk of debris falling onto the structure. In this thesis, lightning strikes are analyzed directly in relation to the modeling system that operates the actual information collection system for lightning strikes, depending on the location of the tall, free-standing structures, and practical lightning hazard information is provided by a meteorological station. In addition, we propose monitoring and applying a probability correction rate to the calculation of the lightning risk based on the number of lightning strikes directly reaching the ground in order to obtain an effective lightning risk assessment.
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문제 정의
여러 연구논문에서는 높은 구조물의 낙뢰 밀도 적용시 산출된 값의 2배를 해야 된다는 논문이 발표되고 있다[2]. 본 논문에서는 이러한 높은 독립구조물에 대한 직접적인뇌격의 위험도에 대한 검증방안을 제시하고자 한다.
뇌격에 대한 구조물의 손실을 최소화하고 자연재해인 낙뢰로부터 위험을 줄이기 위한 피뢰대책 수립 시 독립된 높은 특수구조물에 대한 위험성 평가를 실질적인 모델링을 통하고 빅데이터를 축적 활용하고자 본 논문을 작성하였다. 이에 대한 목적은 허용위험도에 대한 관리 주체의 입장에서 고찰하고 직격뢰의 위험한 뇌격을 실효적으로 통제하고자 한다.
뇌격에 대한 구조물의 손실을 최소화하고 자연재해인 낙뢰로부터 위험을 줄이기 위한 피뢰대책 수립 시 독립된 높은 특수구조물에 대한 위험성 평가를 실질적인 모델링을 통하고 빅데이터를 축적 활용하고자 본 논문을 작성하였다. 이에 대한 목적은 허용위험도에 대한 관리 주체의 입장에서 고찰하고 직격뢰의 위험한 뇌격을 실효적으로 통제하고자 한다. 향후 낙뢰 모니터링의 빅데이터 수집은 본 논문의 모델링의 실제적인 보정값을 산출 가능하며, 독립적인 특수 구조물의 피뢰시스템 설계시 반영하여 보다 효과적인 낙뢰 보호시스템을 구축하고자 한다.
제안 방법
위험도 산출 프로그램에서는 뇌섬락 횟수를 프로그램에 입력된 해당 구조물의 수뢰면적, 구조물의 위치계수를 적용되어 산출프로그램을 통하여 구조물의 위험한 뇌격의 횟수(NX)를 산출한다. 뇌격의 구조물의 손상 위험도(R= NX * PX* LX)는 위험한 뇌격의 횟수와 구조물 뇌격이 물리적손상을 일의킬 확률(뇌보호시스템 LPS의 레벨) 함수값 PX, 위험한 사건당 평균 상대적 손실량(LX)을 프로그램을 통하여 자동 산출한다. 낙뢰유입 정보는 빅데이터화 하여 연간 낙뢰환경 및 위험도 지수를 모니터링 할 수 있도록 구성한다.
기존의 국가기상정보망의 정보는 관련규격에서 정해진 규칙에 구조물의 낙뢰위험성 평가를 하고 낙뢰보호설계 하는데 활용하였으나, 본 논문에서는 독립된 특수구조물의 직접적인 낙뢰 수뢰의 정보로부터 보다 현실적이며 확실한 데이터를 기반으로 낙뢰위험도를 평가할 수 있다. 산출된 보정값을 적용하면 효과적인 낙뢰 위험도를 산출되며, 이러한 데이터는 특수구조물의 낙뢰 방호의 유지 관리하는데 활용할 수 있는 실효적 가치를 가질 수 있다.
성능/효과
기존의 국가기상정보망의 정보는 관련규격에서 정해진 규칙에 구조물의 낙뢰위험성 평가를 하고 낙뢰보호설계 하는데 활용하였으나, 본 논문에서는 독립된 특수구조물의 직접적인 낙뢰 수뢰의 정보로부터 보다 현실적이며 확실한 데이터를 기반으로 낙뢰위험도를 평가할 수 있다. 산출된 보정값을 적용하면 효과적인 낙뢰 위험도를 산출되며, 이러한 데이터는 특수구조물의 낙뢰 방호의 유지 관리하는데 활용할 수 있는 실효적 가치를 가질 수 있다.
3.2.2에서의 빅데이터를 통한 위험한 사건의 보정값 산정은 이론적 위험도 평가를 통한 피뢰시스템 설계보다 한층 높은 신뢰성을 갖는 피뢰시스템 설계가 될 것으로 예측되며, 이는 높은 구조물의 낙뢰 보호대책 수립시 뇌격 위험을 보다 실효적으로 접근할 것으로 판단된다.
후속연구
이에 대한 목적은 허용위험도에 대한 관리 주체의 입장에서 고찰하고 직격뢰의 위험한 뇌격을 실효적으로 통제하고자 한다. 향후 낙뢰 모니터링의 빅데이터 수집은 본 논문의 모델링의 실제적인 보정값을 산출 가능하며, 독립적인 특수 구조물의 피뢰시스템 설계시 반영하여 보다 효과적인 낙뢰 보호시스템을 구축하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
특수 구조물의 낙뢰로 인한 피해가 사회적 경제적 손실이 막대한 이유는?
특수구조물 중에서 특히 높은 독립적 구조물은 낙뢰에 의한 뇌격을 받을 가능성이 높다. 특수 구조물은 대체적으로 국가 산업시설물에 속하므로 낙뢰로 인한 피해는 사회적 경제적 손실이 막대하다. 이러한 낙뢰 피해 방지를 위해 낙뢰 보호시설을 설치하였으나 2015년도에 서해 대교의 지지케이블에 낙뢰로 인한 화재가 발생하여 많은 경제적 손실을 초래하였다.
특수 구조물의 종류에는 어떤 것이 있는가?
특수 구조물의 종류로는 기간 산업분야의 플랜트, 전력산업의 철탑, 스택, 정보통신분야의 기지국, 특수교량의 주탑 등 다양한 분야의 독립 구조물이 있다. 일반 도심은 주로 높은 건축물이나 빌딩, 아파트 등으로 뇌격이 유입된다.
낙뢰피해의 위험에는 어떤 유형이 있는가?
낙뢰피해의 위험은 크게 두 가지의 유형이 존재한다. 첫 번째는 직격뢰의 물리적 손상위험이며, 두 번째는 내부전자자계의 위험성 요소이다. 이 두 가지의 위험에 대한 보호대책 적용시 평가되어야 하는 리스크 평가는 기존의 일률적으로 적용되어야 하는 위치계수와 높이에 고려되지 않는 낙뢰밀도 인자값을 연간 위험한 사건의 횟수(N) 산출시 보정되어야 할 요소라 할 수 있다.
참고문헌 (6)
Korea Standards, "Protection against lightning-Part2:Risk management", Korea Standards, KS CIEC 62305-2, 2012.
The Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT), "The risk management of road cable bridge and a proposal of protection", MOLIT, Republic of Korea, 2017.
The Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT), "Report last research service for system preparation protective a special bridge of lightning", MOLIT, Republic of Korea, 2016.
C, Bouquegneau, A. Kern, A. Rousseau. "Flash density applied to lightning protection standards", Proc. 5th LPE Conf, 2012.
D. Kokkinos, G. Valirakis, N. Kokkinos, "Lightning Protection of Cable Bridges", 28th lnternational Conference on Lihgtning Protection, 2006.
Dehn und Sohne, "LIGHTNING PROTECTION GUIDE", 3rd updated Edition, Germany, 2014, Available From: https://www.dehn-africa.com/sites/default/files/uploads/dehn/pdf/blitzplaner/bpl2015/lpg_2015_e_complete.pdf (accessed May, 5, 2018)
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