KR101393407B1 - 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 특히, 외해에 설치되는 해양구조물과; 상기 해양구조물에 고정 설치되어 수면을 향해 초음파 펄스를 발사하여 해면으로부터의 반사파를 수신하여 펄스의 왕복시간으로부터 수위의 변동(즉, 표면파고)을 실시간으로 측정하여 분석장치로 전송하는 초음파 파고계와; 상기 해양구조물에 고정 설치된 상태에서 상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측되는 수위 변동 데이터와 가상 지진 해일 해상조건 시나리오를 이용하여 너울성 파랑 및 지진 해일 발생 여부를 분석함은 물론 실시간으로 분석되는 탐지 데이터를 원격지로 송출하는 분석장치;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 해양구조물에서 직접 실시간으로 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생 여부를 탐지할 수 있음은 물론 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생이 탐지되었을 경우 시스템으로부터 실시간으로 발생 여부를 전송하여 너울성 파랑 및 지진 해일 예보 및 경보에 활용할 수 있으므로 외해에서 발생하는 너울성 파랑을 포함하여 영해 밖에서 발생하는 지진이나 해일 등으로 인한 각종 피해를 사전에 예방할 수 있는 것이다.

Description

해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법{Development of early detecting system for swell- like high waves and tsunamis}
본 발명은 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 보다 구체적으로는 외해에 설치된 해양구조물에 파고계(예를 들어 초음파 파고계)를 포함하여 너울성 파랑 및 지진 해일 분석장치를 설치하여 실시간으로 해수면을 관측하고 한반도에 너울성 파랑 및 지진 해일이 도달하기 전에 발생 여부를 탐지하여 무선망 또는 인공위성 등을 이용하여 원격지의 지상에 있는 재해방송 시스템 등으로 자동 송출해 주어 너울성 파랑 및 지진 해일로 인한 각종 피해를 예방할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 한반도 근해에는 단층대가 존재하지 않아 지진 해일의 발생확률이 매우 낮지만, 동해(일본 근해)에 위치한 단층대와 동중국해에 위치한 류큐(오키나와) 열도에서 대규모 지진 해일이 발생할 경우 한반도가 직접적인 영향을 받을 수 있다.
그러나 단층대의 위치는 우리나라 영해가 아니기 때문에 실시간으로 지진 해일의 발생을 관측하는 일은 어려운 실정이다.
또한, 겨울철에 주로 우리나라 동해안에 피해를 발생시키는 너울성 파랑의 경우 발생, 전파 및 연안역에서의 처오름 등의 거동 메커니즘에 대한 분석이 이뤄지지 않아 예보가 매우 어려운 실정이다.
그럼에도 불구하고 지금까지는 외해에서 해수면의 상태를 실시간으로 관측하여 너울성 파랑 또는 지진 및 해일의 발생상태를 판단하고 이를 지상에 알리는 시스템이 개발되어 있지 않아 한반도에 너울성 파랑 및 지진 해일이 도달하기 전에 이들의 발생을 사전에 알고 이들로 인해 발생될 수 있는 피해를 사전에 방지할 수 없는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 10-0985040호(2010년 09월 28일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 육상와 매우 멀리 떨어진 위치의 외해에 설치된 해양구조물에 파고계(예를 들어 초음파 파고계)를 포함하여 너울성 파랑 및 지진 해일 분석장치를 설치하여 해양구조물에서 직접 실시간으로 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생 여부를 탐지할 수 있도록 하되, 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생이 탐지되었을 경우 시스템에서 실시간으로 발생 여부를 무선망 또는 인공위성 등을 통해 육상의 재해방송 시스템 등으로 전송하여 너울성 파랑 및 지진 해일 예보 및 경보에 활용할 수 있도록 함으로써 외해에서 발생하는 너울성 파랑을 포함하여 영해 밖에서 발생하는 지진이나 해일 등으로 인한 각종 피해를 사전에 예방할 수 있는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 시스템은, 외해에 설치되는 해양구조물과; 상기 해양구조물에 고정 설치되어 수면을 향해 초음파 펄스를 발사하여 해면으로부터의 반사파를 수신하여 펄스의 왕복시간으로부터 수위의 변동(즉, 표면파고)을 실시간으로 측정하여 분석장치로 전송하는 초음파 파고계와; 상기 해양구조물에 고정 설치된 상태에서 상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측되는 수위 변동 데이터와 가상 지진 해일 해상조건 시나리오를 이용하여 너울성 파랑 및 지진 해일 발생 여부를 분석함은 물론 실시간으로 분석되는 탐지 데이터를 원격지로 송출하는 분석장치;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분석장치는, 상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측되는 해상조건을 정량화하기 위해 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터와; 저장장치에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 실측된 해상조건 간의 관계를 도출함은 물론 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 제어부와; 상기 제어부에서 출력되는 지진 해일 발생 여부 데이터를 무선망 또는 인공위성을 통해 원격지로 실시간 송출하는 탐지 데이터 송출부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법은, 분석장치 내 제어부에서 초음파 파고계를 통해 해수면의 변화 데이터를 실시간으로 입력받는 단계와; 상기 제어부에서 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터를 통해 실측된 해상조건을 정량화하는 단계와; 저장장치에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측된 다음 수치필터를 통해 정량화된 형태로 입력되는 현재 해상조건 간의 관계를 도출하는 단계와; 상기에서 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 단계와; 상기 제어부에서 탐지 데이터 송출부와 무선망 또는 인공위성을 통해 지진 해일 발생 여부 데이터를 원격지로 실시간 송출하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분석장치 내 제어부에서는 수치필터를 통해 실측된 해상조건을 너울성 파랑 및 지진 해일의 장주기 성분과 풍파 및 조석 등의 성분으로 나누어 정량화하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기에서 실측된 해상조건과 가상 지진 해일 해상조건 시나리오의 관계를 지수화할 때, 실측된 해상조건으로부터 지진 해일 위험도를 나타내는 지수를 도출하기 위해 가상 지진 해일 해상조건 database를 Gamma distribution을 적용하여 도시화하되, Gamma distribution density function은 다음의 식(1)로 정의하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013106585159-pat00001
---(1)
여기서, shape parameter
Figure 112013106585159-pat00002
와 scale parameter
Figure 112013106585159-pat00003
는
Figure 112013106585159-pat00004
,
Figure 112013106585159-pat00005
을 각각 사용한다.
또한, 실측된 해상조건에서 지진 해일 성분을 필터링하여 정량화한 에너지(
Figure 112013106585159-pat00006
)와 상기 식(1)의 Gamma function의 파랑 에너지(
Figure 112013106585159-pat00007
의 비를 지진 해일 발생지수로 정의하며, 지진 해일 발생지수가 1.0을 초과(
Figure 112013106585159-pat00008
)하면 지진 해일이 발생하였음을 의미하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기에서 임계 주파수는 0.01로 두어 주파수가 0.01보다 작은 장주기 파랑의 경우 지진 해일로 간주하여 파랑 에너지의 크기에 상관없이 지진 해일이 발생하였음을 의미하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템 및 그 방법에 의하면, 육상와 매우 멀리 떨어진 위치의 외해에 설치된 해양구조물에 파고계(예를 들어 초음파 파고계)를 포함하여 너울성 파랑 및 지진 해일 분석장치를 설치하여 해양구조물에서 직접 실시간으로 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생 여부를 탐지할 수 있도록 하되, 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생이 탐지되었을 경우 시스템에서 실시간으로 발생 여부를 무선망 또는 인공위성 등을 통해 육상의 재해방송 시스템 등으로 전송하여 너울성 파랑 및 지진 해일 예보 및 경보에 활용할 수 있도록 함으로써 외해에서 발생하는 너울성 파랑을 포함하여 영해 밖에서 발생하는 지진이나 해일 등으로 인한 각종 피해를 사전에 예방할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 시스템의 개략적인 블록 구성도.
도 2는 본 발명 시스템 중 분석장치의 블럭 구성도.
도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.
도 4는 본 발명에서 수치필터 적용 후 분리된 지진 해일 성분도.
도 5는 가상최대 지진 해일 예시도.
도 6a 및 도 6b는 가상 지진 해일(2 및 4)에 따른 해상조건 시나리오 작성도.
도 7은 Gamma distribution density function에 의한 지진 해일 database 도시화 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 시스템의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 시스템 중 분석장치의 블럭 구성도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.
또, 도 4는 본 발명에서 수치필터 적용 후 분리된 지진 해일 성분도를 나타낸 것이고, 도 5는 가상최대 지진 해일 예시도를 나타낸 것이며, 도 6a 및 도 6b는 가상 지진 해일(2 및 4)에 따른 해상조건 시나리오 작성도를 나타낸 것이고, 도 7은 Gamma distribution density function에 의한 지진 해일 database 도시화 예시도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명의 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템은,
외해에 설치되는 해양구조물(1)과;
상기 해양구조물(1)에 고정 설치되어 수면을 향해 초음파 펄스를 발사하여 해면으로부터의 반사파를 수신하여 펄스의 왕복시간으로부터 수위의 변동(즉, 표면파고)을 실시간으로 측정하여 분석장치(3)로 전송하는 초음파 파고계(2)와;
상기 해양구조물(1)에 고정 설치된 상태에서 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실시간으로 실측되는 수위 변동 데이터와 가상 지진 해일 해상조건 시나리오를 이용하여 너울성 파랑 및 지진 해일 발생 여부를 분석함은 물론 실시간으로 분석되는 탐지 데이터를 원격지로 송출하는 분석장치(3);를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분석장치(3)는,
상기 초음파 파고계(2)를 통해 실시간으로 실측되는 해상조건을 정량화하기 위해 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터(31)와;
저장장치(32)에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 실측된 해상조건 간의 관계를 도출함은 물론 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 제어부(33)와;
상기 제어부(33)에서 출력되는 지진 해일 발생 여부 데이터를 무선망 또는 인공위성을 통해 원격지로 실시간 송출하는 탐지 데이터 송출부(34);로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지방법은,
분석장치(3) 내 제어부(33)에서 초음파 파고계(2)를 통해 해수면의 변화 데이터를 실시간으로 입력받는 단계와;
상기 제어부(33)에서 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터(31)를 통해 실측된 해상조건을 정량화하는 단계와;
저장장치(32)에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실시간으로 실측된 다음 수치필터(31)를 통해 정량화된 형태로 입력되는 현재 해상조건 간의 관계를 도출하는 단계와;
상기에서 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 단계와;
상기 제어부(33)에서 탐지 데이터 송출부(34)와 무선망 또는 인공위성을 통해 지진 해일 발생 여부 데이터를 원격지로 실시간 송출하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분석장치(3) 내 제어부(33)에서는 수치필터(31)를 통해 실측된 해상조건을 너울성 파랑 및 지진 해일의 장주기 성분과 풍파 및 조석 등의 성분으로 나누어 정량화하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기에서 실측된 해상조건과 가상 지진 해일 해상조건 시나리오의 관계를 지수화할 때,
실측된 해상조건으로부터 지진 해일 위험도를 나타내는 지수를 도출하기 위해 가상 지진 해일 해상조건 database를 Gamma distribution을 적용하여 도시화하되, Gamma distribution density function은 다음의 식(1)로 정의하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013106585159-pat00009
---(1)
여기서, shape parameter
Figure 112013106585159-pat00010
와 scale parameter
Figure 112013106585159-pat00011
는
Figure 112013106585159-pat00012
,
Figure 112013106585159-pat00013
을 각각 사용한다.
또한, 실측된 해상조건에서 지진 해일 성분을 필터링하여 정량화한 에너지(
Figure 112013106585159-pat00014
)와 상기 식(1)의 Gamma function의 파랑 에너지(
Figure 112013106585159-pat00015
의 비를 지진 해일 발생지수로 정의하며, 지진 해일 발생지수가 1.0을 초과(
Figure 112013106585159-pat00016
)하면 지진 해일이 발생하였음을 의미하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기에서 임계 주파수는 0.01로 두어 주파수가 0.01보다 작은 장주기 파랑의 경우 지진 해일로 간주하여 파랑 에너지의 크기에 상관없이 지진 해일이 발생하였음을 의미하는 것을 특징으로 한다.
여기서 미설명 부호 35는 키입력부이고, 36은 표시부이다.
이와 같은 구성 및 단계로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 방법이 적용된 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템은 도 1 및 도 2와 같이 크게, 해양구조물(1)과 초음파 파고계(2) 및 분석장치(3)를 포함하는 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 해양구조물(1)은 해양 환경에서 건설 사용되는 정치식 구조물로써 육상으로부터 매우 먼 외해에 설치된다.
또, 상기 초음파 파고계(2)는 상기 해양구조물(1)에 고정 설치된 형태를 갖고, 수면을 향해 초음파 펄스를 발사하여 해면으로부터의 반사파를 수신하여 펄스의 왕복시간으로부터 수위의 변동(즉, 표면파고)을 실시간으로 측정하여 분석장치(3)로 전송하는 기능을 수행하게 된다.
이때, 파고계(wave height gauge, 波高計)는 기본적으로 바다의 파고를 재는 계측기로, 레벨계와 같은 동작원리로 된 것이 많으며, 해저에 설치된 압력센서를 사용하여 수압의 변동으로부터 측정하는 것과, 2개의 평행인 전극판을 수중에 세워 수위의 변화에 의한 전기용량의 변화로부터 측정하는 것 및 해면의 윗부분에서 초음파를 보내 수면에서의 반사파가 돌아오는 시간으로부터 측정하는 것 등이 있는데, 본 발명에서는 상기한 3가지의 파고계 중 초음파 파고계를 선택하여 설치한 것이다.
또한, 상기 분석장치(3)는 수치필터(31)와 저장장치(32), 제어부(33) 및 탐지 데이터 송출부(34)를 구비하고 상기 해양구조물(1)에 고정 설치되는 것으로, 이와 같은 분석장치(3)는 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실시간으로 실측되는 수위 변동 데이터와 자체 내에 기 입력되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오를 이용하여 너울성 파랑 및 지진 해일 발생 여부를 분석함은 물론 실시간으로 분석되는 파고에 대한 탐지 데이터를 원격지로 송출하는 기능을 수행하게 된다.
또, 상기 분석장치(3) 내에 설치되어 있는 구성요소 중 상기 수치필터(31)는 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실시간으로 실측되는 해상조건을 정량화하기 위해 과거 관측자료를 토대로 선정한 것이다.
이때, 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지를 위해 수치필터(31)의 안정성이 보장되고 선형적인 위상특성을 갖는 FIR 필터를 설계하여 적용하고, 지진 해일 성분에 맞도록 저역통과필터(Lowpass filter: LPF)를 대상으로 하며, 창 함수(Window function)는 Boxcar window, Triangular window, Hanning window, Kaiser window를 적용하고, FIR 필터 설계에서 절단주파수(Cutoff frequency)는 1/300Hz(주기로는 300초) 그리고 Nyquist 주파수는 0.1Hz로 한다.
또한, 상기 제어부(33)는 EEPROM 등과 같은 저장장치(32)에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실측된 다음 수치필터(31)를 통해 정량화된 상태로 입력되는 해상조건 간의 관계를 소정의 분석프로그램 등을 통해 도출함은 물론 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 등 분석장치(3)에 대한 전반적인 제어기능을 수행하게 된다.
또, 상기 탐지 데이터 송출부(34)는 상기 제어부(33)에서 실시간으로 출력되는 너울성 파랑 분석 데이터 또는 지진 해일 발생 여부 데이터 등을 무선망 또는 인공위성을 통해 원격지의 재난방송 시스템 등에 실시간으로 송출하는 기능을 수행하게 된다.
한편, 본 발명이 적용된 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지방법은, 먼저 분석장치(3) 내 제어부(33)에서 초음파 파고계(2)를 통해 해수면의 변화 데이터를 실시간으로 입력받게 된다.
이어서 상기 제어부(33)에서는 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터(31)를 이용하여 초음파 파고계(2)를 통해 실측된 해상조건을 정량화하게 된다.
즉, 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실측된 해상조건을 상기 수치필터(31)를 통해 도 4와 같이 너울성 파랑 및 지진 해일의 장주기 성분과 풍파 및 조석 등의 성분으로 나누어 정량화한다.
이후, 상기 제어부(33)에서는 저장장치(32)에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 상기 초음파 파고계(2)를 통해 실시간으로 실측된 다음 수치필터(31)를 통해 정량화된 형태로 입력되는 현재 해상조건 간의 관계를 도출하게 된다.
즉, 가상 지진 해일을 선정하여 해상에 지진 해일을 발생시킨 후 지진 해일 수치 모델링을 통해 도 5에 도시한 가상최대 지진 해일 예시도(독도 및 이어도 해양과학기지 주변)와 같이 해상조건 시나리오를 작성하고, 도 6a와 도 6b에 도시한 가상 지진 해일에 따른 해상조건 시나리오 작성도와 같이 다양한 시나리오에 대한 결과를 종합하여 데이터베이스를 구축한다.
또한, 상기 제어부(33)에서는 상기에서 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하게 된다.
이때, 상기 제어부(33)에서 실측된 해상조건과 가상 지진 해일 해상조건 시나리오의 관계 지수화 단계를 살펴 보면 다음과 같다.
실측된 해상조건으로부터 지진 해일 위험도를 나타내는 지수를 도출하기 위해 가상 지진 해일 해상조건 database를 Gamma distribution을 적용하여 도 7과 같이 도시화하되, Gamma distribution density function은 다음의 식(1)로 정의할 수 있다.
Figure 112013106585159-pat00017
---(1)
여기서, shape parameter
Figure 112013106585159-pat00018
와 scale parameter
Figure 112013106585159-pat00019
는
Figure 112013106585159-pat00020
,
Figure 112013106585159-pat00021
을 각각 사용한다.
상기에서 실측된 해상조건에서 지진 해일 성분을 필터링하여 정량화한 에너지(
Figure 112013106585159-pat00022
)와 상기 식(1)의 Gamma function의 파랑 에너지(
Figure 112013106585159-pat00023
의 비를 지진 해일 발생지수로 정의하며, 지진 해일 발생지수가 1.0을 초과(
Figure 112013106585159-pat00024
)하면 지진 해일이 발생하였음을 의미한다.
여기서 임계 주파수는 0.01로 두어 주파수가 0.01보다 작은 장주기 파랑의 경우 지진 해일로 간주하여 파랑 에너지의 크기에 상관없이 지진 해일이 발생하였음을 의미한다.
이와 같은 단계를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 실시간으로 탐지한 상기 제어부(33)에서는 탐지 데이터 송출부(34)와 무선망 또는 인공위성을 통해 지진 해일 발생 여부 데이터를 원격지의 재해방송 시스템 등으로 전송하여 줌으로써 육상의 재해방송 시스템 등에서 너울성 파랑 및 지진 해일 예보 및 경보에 활용할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명은 외해에 설치된 해양구조물에 초음파 파고계(2)와 분석장치(3)로 구성되는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템을 설치하여 해양구조물에서 직접 실시간으로 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생 여부를 탐지할 수 있도록 함은 물론 너울성 파랑 및 지진 해일의 발생이 탐지되었을 경우 시스템으로부터 실시간으로 발생 여부를 전송하여 너울성 파랑 및 지진 해일 예보 및 경보에 활용할 수 있도록 함으로써 외해에서 발생하는 너울성 파랑을 포함하여 영해 밖에서 발생하는 지진이나 해일 등으로 인한 각종 피해를 사전에 예방할 수 있는 것이다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 해양구조물
2 : 초음파 파고계
3 : 분석장치
31 : 수치필터 32 : 저장장치
33 : 제어부 34 : 탐지 데이터 송출부
35 ; 키입력부 36 : 표시부

Claims (7)

  1. 외해에 설치되는 해양구조물과;
    상기 해양구조물에 고정 설치되어 수면을 향해 초음파 펄스를 발사하여 해면으로부터의 반사파를 수신하여 펄스의 왕복시간으로부터 수위의 변동(표면파고)을 실시간으로 측정하여 분석장치로 전송하는 초음파 파고계와;
    상기 해양구조물에 고정 설치된 상태에서 상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측되는 수위 변동 데이터와 가상 지진 해일 해상조건 시나리오를 이용하여 너울성 파랑 및 지진 해일 발생 여부를 분석함은 물론 실시간으로 분석되는 탐지 데이터를 원격지로 송출하는 분석장치;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석장치는,
    상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측되는 해상조건을 정량화하기 위해 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터와;
    저장장치에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 실측된 해상조건 간의 관계를 도출함은 물론 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 제어부와;
    상기 제어부에서 출력되는 지진 해일 발생 여부 데이터를 무선망 또는 인공위성을 통해 원격지로 실시간 송출하는 탐지 데이터 송출부;로 구성한 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 시스템.
  3. 분석장치 내 제어부에서 초음파 파고계를 통해 해수면의 변화 데이터를 실시간으로 입력받는 단계와;
    상기 제어부에서 과거 관측자료를 토대로 선정한 수치필터를 통해 실측된 해상조건을 정량화하는 단계와;
    저장장치에 기억되어 있는 가상 지진 해일 해상조건 시나리오와 상기 초음파 파고계를 통해 실시간으로 실측된 다음 수치필터를 통해 정량화된 형태로 입력되는 현재 해상조건 간의 관계를 도출하는 단계와;
    상기에서 도출한 관계의 지수화를 통해 너울성 파랑 및 지진 해일을 탐지하는 단계와;
    상기 제어부에서 탐지 데이터 송출부와 무선망 또는 인공위성을 통해 지진 해일 발생 여부 데이터를 원격지로 실시간 송출하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 분석장치 내 제어부에서는 수치필터를 통해 실측된 해상조건을 너울성 파랑 및 지진 해일의 장주기 성분과 풍파 및 조석 등의 성분으로 나누어 정량화하는 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    실측된 해상조건과 가상 지진 해일 해상조건 시나리오의 관계를 지수화할 때, 실측된 해상조건으로부터 지진 해일 위험도를 나타내는 지수를 도출하기 위해 가상 지진 해일 해상조건 database를 Gamma distribution을 적용하여 도시화하되, Gamma distribution density function은 다음의 식(1)로 정의하는 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 방법.
    Figure 112013106585159-pat00025
    ---(1)
    여기서, shape parameter
    Figure 112013106585159-pat00026
    와 scale parameter
    Figure 112013106585159-pat00027
    는
    Figure 112013106585159-pat00028
    ,
    Figure 112013106585159-pat00029
    을 각각 사용한다.
  6. 청구항 5에 있어서,
    실측된 해상조건에서 지진 해일 성분을 필터링하여 정량화한 에너지(
    Figure 112014008878291-pat00030
    )와 상기 식(1)의 Gamma function의 파랑 에너지(
    Figure 112014008878291-pat00031
    의 비를 지진 해일 발생지수로 정의하며, 지진 해일 발생지수가 1.0을 초과(
    Figure 112014008878291-pat00032
    )하면 지진 해일이 발생하였음을 의미하는 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    임계 주파수는 0.01로 두어 주파수가 0.01보다 작은 장주기 파랑의 경우 지진 해일로 간주하여 파랑 에너지의 크기에 상관없이 지진 해일이 발생하였음을 의미하는 것을 특징으로 하는 해양구조물을 이용한 너울성 파랑 및 지진 해일 탐지 방법.
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