A Study on the Development of a Lightning Warning System by the Measurement of Electric Field at the Ground

대지전장측정에 의한 뇌경보시스템 개발에 관한 연구

In this study, a lightning warning system (LWS) which can predict a lightning return stroke is developed, and the LWS is based on the measurement of electric field intensity at the ground level. The LWS consist of a rotation-type field mill as an electric field sensor, an impedance changer, a two-stage amplifier, and a microprocessor unit. From the calibration experiment, the frequency bandwidth and the maximum resolution of the LWS are $DC{\sim}200\;[Hz]$ and 73 [V/m], respectively. Also, the LWS can measure the electric field strength caused by a thunderstorm up to 18.7 [kV/m] at the ground. To ensure the sensing ability of the developed LWS in an actual situation, computer simulation using thundercloud models was carried out, and the result showed that the LWS can monitor the movement of thunderclouds within 6 [km] from the observation site.

본 연구에서는 지상에서 전장의 세기를 측정하는 것에 의해 낙뢰 예측이 가능한 뇌경보시스템을 개발하였다. 뇌경보시스템은 전장센서로써 회전형 필드밀, 임피던스변환기, 2단 증폭기 및 마이크로프로세서로 구성되어 있다. 교정 실험결과로부터 뇌경보시스템의 주파수대역과 최대 분해능은 각각 $DC{\sim}200\;[Hz]$, 73[V/m]이었으며, 뇌운에 의한 대지전장의 세기를 18.7 [kV/m]까지 측정할 수 있음을 확인하였다. 실제 상황에서 본 뇌경보시스템의 감지능력을 평가하기 위하여 뇌운의 모델을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며. 그 결과 관측점으로부터 6 [km] 이내에 접근하는 뇌운의 움직임을 관측할 수 있었다.