• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1467-1468
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• 2006

본 논문에서는 현재 운용되고 있는 낙뢰탐지 시스템들과는 다른 측위방식인 TDOA(Time Difference of Arrival)방법을 사용한 3차원 낙뢰 탐지 및 추적 시스템을 제안한다. TDOA방식은 낙뢰와 수신국사이의 도달시간을 측정하여 두 수신국간의 시간차가 일정한 쌍곡선을 얻고 이들 쌍곡선의 교점을 이용해 낙뢰의 위치를 결정하는 방법이다. 이 시스템을 이용하여 위치정확도가 수 미터인 3차원 낙뢰 방전 궤적을 얻을 수 있다. 시스템의 구현을 위해서 먼저 낙뢰의 신호를 저장해야 하는데, 광대역의 낙뢰신호를 저장하기 위해서는 고속의 디지타이저가 필요하다. 그러나 디지타이저와 프로세서간의 인터페이스의 한계로 연속적으로 이를 저장하는 것은 어려우며, 이러한 신호 저장의 문제점을 해결하기 위해서 낙뢰 신호 저장 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 낙뢰의 메커니즘과 광대역 낙뢰신호 검출기법을 설명하고, 구현한 낙뢰 신호 저장 시스템을 소개한다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제4권2호
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• pp.49-54
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• 2006

현재 전라남도 고흥 외나로도에서는 발사체를 발사하기 위한 우주센터를 건립 중에 있다. 우주센터 내에는 추적레이다, 발사대, 발사통제시스템, 기상 장비 등 발사를 위한 그리고 발사 후의 발사체 추적을 위한 장비가 건설 중이다. 본 글에서는 우주센터 기상장비 중에서 낙뢰현상을 감지할 수 있고 낙뢰의 이동방향을 추적할 수 있는 종합낙뢰감지시스템에 대하여 낙뢰의 관측방법과 국내외에서 낙뢰를 감지하여 실제 기상청이나 Launch Site에서 사용하고 있는 실례를 소개하고 우주센터에 설치 중인 종합낙뢰감지시스템의 성능과 앞으로의 활용가능성에 대하여 알아보기로 하겠다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제23권9호
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• pp.117-123
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• 2009

최근 전력설비의 품질 향상과 시스템 운영기술의 발전으로 전력설비 자체의 고장은 낮은 수준으로 억제되고 있어, 상대적으로 바람이나 낙뢰와 같은 자연재해에 의한 고장이 차지하는 비중이 증가하는 추세이다. 특히, 낙뢰에 의한 고장을 억제하기 위해서는 효과적인 절연설계가 필요하며, 이를 위해서는 여러 가지 과전압해석이 필수적이다. 낙뢰에 의한 과전압해석을 위해서는 낙뢰특성에 대한 기본데이터와 이의 분석된 결과가 필요하다. 본 논문에서는 체계적인 낙뢰대책 수립을 위해 도입된 한국전력공사의 낙뢰관측시스템인 KLDNet(Kepco Lightning Detection Network)의 낙뢰관측 정보를 이용하여 낙뢰발생분포, 낙뢰의 다중도, 연간낙뢰일수, 대지낙뢰밀도, 낙뢰전류의 크기 등 절연설계에 필요한 기본 자료에 대해서 통계 처리하여 분석하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.664-668
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• 2018

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.

• 항공우주기술
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• 제4권1호
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• pp.247-259
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• 2005

자연대기 전기의 항공기에 대한 상호 작용은 비행안전 상에 많은 문제를 초래하고 있다. 상용 항공기는 년간 1회 이상의 낙뢰를 맞는 것으로 보고되고 있으며 낙뢰는 항공기의 운항안전에 큰 위협이 되고 있다. 낙뢰 유도 전압은 항공기 전기․전자장비의 기능 장애 또는 손상을 가져다 주는 데 이것을 낙뢰의 간접영향이라 한다. 이러한 항공기의 낙뢰 간접영향으로부터 항공전자장비를 보호하기 위해서는 항공기에 대한 낙뢰의 영향과 항공기 내부 시스템을 분석하고 해당 부품에 대한 위협 내용에 대한 보호 설계를 통해 달성한다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.38-39
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• 2010

낙뢰란 뇌운 속에서 분리 축적 된 음 (-)과 양 (+)의 전하 사이 또는 뇌운 속의 전하와 지면에 유도되는 전하 사이에서 발생하는 불꽃 방전을 말한다. 뇌운 안에는 이 불꽃 방전을 반복하기에 충분한 전하의 분리가 계속 일어나고 있는데, 그 결과 양전하 (+)는 구름의 상부에 넓게 분산되어 분포하고, 음전하 (-)는 주로 구름 하부에 분포한다. 이 때 음전하가 대지로 방전되어 발생하는 낙뢰를 부극성 (-)낙뢰, 양전하가 대지로 방전되어 발생하는 낙뢰를 정극성 (+)낙뢰라 한다. 낙뢰의 약 80%는 구름 내부 또는 구름 대 구름 사이에서 발생하고, 약 20%만이 구름과 지면 사이에서 발생하는데, 이러한 구름-지면 낙뢰 (Cloud-to-ground lightning)는 가장 위험하고 그 피해도 크다. 우리나라는 동아시아 몬순 기후의 영향으로 여름철에 대기가 불안정하여 낙뢰가 집중적으로 발생하며, 복잡한 지형과 해양의 영향으로 낙뢰현상의 공간적 변동도 크게 나타난다. 이러한 낙뢰는 최근으로 올수록 강도가 증가하고 있어 그 피해의 증가가 우려되기 때문에 낙뢰 발생 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 낙뢰자료와 강수자료, 그리고 시 공간 분해능이 뛰어난 MTSAT-1R (Multi-functional Transport SATellite - 1 Replacement) 정지궤도 위성의 휘도온도를 이용하여 낙뢰 발생 시 강수 및 위성 휘도온도의 특성을 분석하고자 한다. 이러한 연구는 대류활동에 대한 정보 제공 뿐 아니라, 낙뢰 예측성 향상 및 재해 경감에도 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서는 2001년 기상청에 도입되어 운영 중인 신 낙뢰관측 시스템 (Total Lightning Detection System, TLDS)에서 관측된 낙뢰자료와 MTSAT-1R 위성에서 관측된 휘도온도 자료, 그리고 자동기상관측장비 (Automatic Weather System, AWS)에서 관측된 강수자료를 사용하였으며, 세 자료의 출처는 모두 기상청이다. 분석 기간은 2006년부터 2007년까지이며 우리나라에서 낙뢰발생 빈도가 여름철에 집중되어 나타나는 것을 고려하여 여름철 (6~8월) 낙뢰에 대해서만 분석하였다. 또한 낙뢰 발생 사례에 대하여 관측 효율이 90% 이상으로 알려진 위도 $33{\sim}39^{\circ}N$, 경도 $124{\sim}130^{\circ}E$ 영역에서 낙뢰발생시 강수 및 위성 휘도온도의 특성을 분석하였다. 사례는 낙뢰 발생 횟수가 많은 날을 중심으로 먼저 적외영상과 낙뢰영상을 정성적으로 분석한 후 뇌우의 지속시간이 긴 9개 사례를 선정하였다. MTSAT-1R 위성과 낙뢰자료 및 강수자료는 관측주기와 공간규모가 서로 다르기 때문에 세 자료를 함께 사용하기 위해서는 시 공간을 일치시키는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 위성자료 관측시간(00분, 33분)과 AWS 지점 위 경도를 시 공간 일치를 위한 기준으로 사용하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 A
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• pp.727-729
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• 2005

본 논문에서는 낙뢰에서 발생하는 VHF 대역의 신호를 광대역 간섭계를 통하여 낙뢰의 방전경고 측정하는 거리 낙뢰관측 시스템을 소개하고자 한다. 측정시스템은 3개의 광대역 전계센서와 LF/VLF 대역의 전계센서로 구성된다. 측정된 신호는 잡음 제거를 위한 필터를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 메모리에 저장되어 진다. 각각의 센서로부터 측정된 신호는 FFT분석을 거쳐 신호원인 낙뢰의 방위각과 고도각이 계산되어진다. 이 시스템은 30 km 내외의 뇌운의 방전 경로의 형성과 진전과정을 세밀하게 관측할 수 있다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제5권2호
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• pp.87-97
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• 2007

오늘날 항공기 설계와 제작은 다국적인 산업의 형태로 이루어지고 있다. 즉 항공기 서브시스템은 세계 각국에서 독립적으로 설계, 제작 및 시험한 후 한 곳으로 납품되어 조립 제작되는 데 이 때 중요한 것이 표준화이다. 항공전자장비의 낙뢰 간접영향에 대한 인증의 경우 RTCA DO-160E, Section 22 Lightning Induced Transient Susceptibility(낙뢰 유도 과도현상 적응성)로 표준화 되어 있다. 이 Section 22는 낙뢰 간접영향에 대한 항공전자장비 단위 즉, LRU (Line Replaceable Units)와 같은 부품단위의 시험 요건을 규정하고 있으며 이 규격은 현재 전 세계적으로 통용이 되고 있다. 1980년대 초 상용 수송기에 디지털 "Fly by Wire" 비행 시스템과 엔진제어시스템(EEC, Electronic Engine Control)의 도입 이후, 항공기 시스템이 낙뢰 환경에서 운용시 신뢰성을 보증할 필요성이 대두되었다. 데이터 처리를 통하여 제어되는 각종 항공전자장비에는 다중타격(MS)과 다중파열(MB) 기법에 의한 시험 사항이 최근 추가 되었다. 실제 낙뢰 환경과 유사한 시험실 모사를 위해 계속적인 연구가 진행 중이며 신규 시험 규격서가 새로이 출간되고 있다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제14권spc호
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• pp.49-55
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• 2020

항공사에서 운용되는 수송급 항공기는 평균적으로 연 1회(또는 1,000~20,000 비행시간 당 1회) 낙뢰에 피격되는 것으로 추정된다. 그러나 피격 확률이 중요한 것이 아니라 항공기가 낙뢰에 피격된다는 사실이 중요하다. 그러므로 인증 과정에서 항공기의 낙뢰보호설계가 검증되고 낙뢰 관련 감항기준에 대한 적합성이 입증되어야 한다. 본 논문에서는 우선적으로 우리나라 최초로 민간 형식증명을 획득한 KC-100 비행기 및 일부 시험 사례 분석을 통해 낙뢰에 대한 적합성 입증방법을 고찰하였다. 향후 본 논문을 바탕으로 우주발사체에 대한 낙뢰 영향성도 고찰해 볼 필요가 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권12호
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• pp.1071-1086
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• 2016

항공기는 결빙, 난기류, 낙뢰 등 환경적 요인에 의해 안전성을 위협받는다. 그 중 낙뢰는 항공기에 강한 전류와 전압을 유입시켜 고온의 열과 자기장을 발생시키므로 항공기 안정성에 큰 위협이 된다. 본 연구에서는 낙뢰의 발생원리 및 항공기 낙뢰 피격 메카니즘을 설명하고 항공기에 대한 낙뢰의 직접, 간접 영향성을 다룬다. 먼저 항공기 낙뢰 지침서인 ARP를 분석하여 항공기 낙뢰모사와 부착위치에 대한 분석을 진행하였으며, 이를 전산 시뮬레이션에 적용하였다. 또한 ABAQUS 소프트웨어를 활용한 열적, 전기적 시뮬레이션을 통해 연료탱크의 낙뢰 영향성 분석 및 낙뢰보호시스템 설계를 진행하였다. 그리고 Maxwell 방정식에 기초한 EMA3D 소프트웨어를 활용하여 항공기 전기체의 전류 흐름에 대한 전산수치해석을 진행하였다.