KR101866703B1 - 위성정보 및 해류정보를 이용한 플랜트 취수위치 선정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위성정보 및 해류정보를 이용하여 플랜트 취수위치를 선정하기 위한 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 위성정보 및 해류정보를 이용하여 플랜트 취수위치를 선정하기 위한 방법에 관한 것이다.
해수 담수화 플랜트 또는 전력 플랜트(이하, 아울러서 “플랜트”로 지칭)와 같이 해수를 취수하여 활용하는 다양한 플랜트 운영 시 적조 또는 녹조라 불리는 유해성 조류 유입에 의한 문제가 심화되고 있다.
해수 담수화 플랜트는 해수를 취수 및 처리하여 담수화하고 농축수를 방류하는데, 적조가 다량 포함된 해수를 취수하는 경우 담수화 효율이 낮아지고 플랜트에 악영향을 주게 된다.
전력 플랜트는 해수를 취수하여 냉각수로 활용한 후 온도가 상승한 방류수를 방류하는데, 적조가 다량 포함된 해수를 취수하는 경우 냉각 효율과는 별도로 플랜트 내 다양한 부품에 악영향을 주게 된다.
또한, 적조가 빈번하게 발생하고 장기간 지속되는 해양 환경에서의 플랜트는 취수뿐만 아니라 방류에도 상호 영향을 받는다.
해수 담수화 플랜트에서 염도가 높은 농축수가 방류수로서 방류되고, 전력 플랜트에서는 상대적으로 높은 온도의 방류수가 방류되는데, 어느 경우에도 방류시 해류에 의해 신속히 확산될 것이 요구된다. 그러나 적조가 빈번하게 발생하고 장기간 지속되는 해양 환경에서는 신속한 확산이 어려워 주변 환경에 악영향을 주게 된다.
이에 따라 플랜트에서 취수 및 방류 시에 악영향을 방지하고 예방하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
특히, 수천억의 공사비가 소요되는 플랜트에 있어서, 한 번 부지 위치가 결정되어 공사가 시작되면 그 위치를 변경하는 것은 불가능하다. 그런데, 부지 위치가 결정되면 실질적으로 취수 및 방류 위치도 결정되어 해당 플랜트로 인해 영향을 주고 받는 해양의 위치 역시 결정되는 것인데, 그럼에도 플랜트 부지 결정시 이러한 환경 영향보다는 다른 요인들, 예컨대 주변 육지 환경 내지 건물들, 수용 가능성, 부지 가격 등이 고려되는 경우가 다수 있다.
또한, 플랜트 위치가 결정되면서 취수위치가 결정되면 수백억의 공사비가 소요되는 취수 파이프 등의 취수 모듈이 공사되는데, 이러한 취수 모듈 역시 한 번 착공되면 그 위치를 변경하는 것이 불가능하다. 즉, 플랜트 운영 과정에서 취수위치가 잘못되었음이 확인되어도 변경이 불가능한 것이다. 따라서, 초기 취수위치를 효과적으로 선정하는 것인 매우 중요하다.
이를 위하여 국내외에서는 연안 지역 적조 발생 여부 및 정도를 모니터링할 수 있는 다양한 연구 및 기술이 개발되고 있다.
중동 오만에서는 2008년 8개월간 발생한 적조로 인해 일부 플랜트 운전이 55일간 중단되고, 담수 생산량이 30~40%까지 감소한 바 있다. 이를 계기로 2016년 중동담수화연구센터는 위성정보와 해류정보를 이용하여 플랜트의 적조 대응기술을 개발하였다. 다만, 구체적인 적조 대응 기술은 공개되지 않았다.
미국 해양대기관리처(NOAA)은 위성정보와 해류정보를 이용하여 일일 4회 6시간마다 녹조 모니터링 정보를 제공하고 있다. 다만, 국외 해양관측 위성은 극궤도 위성으로서 일일 1~2회, 낮은 해상도로 관측한 영상을 가지고 해류모델을 이용하기에 모니터링 결과의 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.
한편, 플랜트로의 녹조 유입 문제를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 미국 NOAA의 오대호환경연구실(GLERL)은 해양 관측한 위성정보와 해양정보를 이용하여 플랜트 취수 관리자에게 일일 1시간마다 1km 해상도로 예측하기 위한 연구를 진행하고 있다.
국내의 경우, 적조 발생 원인에 대한 연구가 주로 이루어졌고 플랜트로의 적조 유입 문제를 해결하기 위한 연구 및 기술은 개발되지 않았다. 위성정보 만으로는 플랜트로의 적조 유입을 예측하기 어렵기 때문에 해류정보를 함께 이용하는 방법이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것이다.
종래의 적조 모니터링 기술은 오직 위성정보만을 이용하기에, 위성정보의 낮은 해상도 및 비교적 긴 관측주기로 인하여 연안에 위치한 플랜트로의 적조 유입을 예측하기 불가하였다.
본 발명은 국내 천리안 위성에 의해 관측되는 보다 높은 해상도 및 짧은 관측주기의 위성정보를 이용하되, 다른 정보들을 더 이용하여 적조 등 유해성 조류 유입을 모니터링하고 플랜트를 제어하기 위한 방법을 제안하고자 한다. 국내 천리안 위성은 세계 최초의 정지궤도 위성으로서 한반도 주변 해양을 일일 8회, 500m의 해상도로 모니터링하여 위성정보를 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 위성정보와 해류정보를 이용하여 플랜트가 위치한 연안에서도 일일 8회, 500m의 해상도로 적조 유입을 예측하는 방법을 제안하고자 하며, 궁극적으로 이를 통하여 효과적으로 플랜트 부지를 선정하고, 플랜트를 제어하여 주변 여건을 개선하고, 플랜트로 인한 환경 피해를 최소화하는 방법을 제안하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 해수를 취수하는 취수 모듈(210)을 포함하는, 플랜트(200)의 취수위치 선정 방법으로서, 상기 방법은, (1) 취수격자 선정 단계; 및 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계를 포함하며, 상기 (1) 취수격자 선정 단계는, (a) 정보수집모듈(110)이 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 수집하는 정보 수집 단계로서, 상기 위성정보는 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 위경도 및 각 격자의 다중분광영상 정보를 포함하고, 상기 해류정보는, 상기 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 위경도 및 각 격자의 해류벡터값을 포함하고, 그리고 상기 지리적정보는 상기 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 위경도 및 각 격자의 해상 및 육지 여부를 포함하는, 정보 수집 단계; (b) 실시간정보 연산모듈(120)이, 각 격자의 정보를 이용하여 상기 위성정보, 상기 해류정보 및 상기 지리적정보를 중첩함으로써 실시간정보를 연산하는 단계; (c) 예측모듈(130)이, 단위시간 동안 일정한 것으로 가정된 상기 해류정보의 해류벡터값을 상기 실시간정보에 대입함으로써, 단위시간 경과 후 각 격자의 다중분광영상 예측정보를 연산하는 단계; (d) 상기 예측모듈(130)이 상기 다중분광영상 예측정보와 적조 가능성에 대하여 미리 결정된 상관관계를 더 이용함으로써 단위시간 경과 후 위경도마다의 적조 가능성 정보를 연산하는 단계; 및 (e) 취수위치 선정모듈(160)이, 상기 (d) 단계에서 연산된 적조 가능성 정보를 이용하여, 상기 플랜트(200)의 위치를 중심으로 주변 격자들 중 적조 가능성이 가장 낮은 격자를 취수격자로 선정하는 단계를 포함하는, 위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법을 제공한다.
또한, 상기 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계는, (f1) 상기 취수위치 선정모듈(160)에 상기 선정된 취수격자의 해저 지형 정보가 입력되는 단계; (f2) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 해저 지형 정보를 이용하여 수심이 기 설정된 깊이 미만인 곳을 미취수구역으로 설정하는 단계; (g) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 선정된 취수격자 중 상기 미취수구역을 제외한 구역 중에서 상기 플랜트(200)의 위치까지 최단거리가 되는 위치를 취수위치로 선정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계는, 상기 (g) 단계 이전에, (h1) 상기 취수위치 선정모듈(160)에 상기 선정된 취수격자 및 주변 격자의 제한 구역이 입력되는 단계; 및 (h2) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 제한 구역으로부터 기 설정된 길이에 이르는 범위를 상기 미취수구역으로 더 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계는, 상기 (g) 단계 이전에, (i1) 상기 취수위치 선정모듈(160)에 상기 선정된 취수격자의 상기 해류정보가 입력되는 단계; (i2) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 해류정보 중 해류벡터값의 크기가 기 설정된 값 이상인 구역을 상기 미취수구역으로 더 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다중분광영상 예측정보는 클로로필 정도 및 유기물 정도 중 어느 하나 이상에 의하여 변화되는 수치값에 대한 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 정보수집모듈(110)은 센서(S)에 의하여 측정된 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 수집하는, 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계에서의 실시간정보는 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 예측모듈(130)은 단위시간 경과 후 각 격자의 수질, 수온, 유향, 유속 예측정보를 더 연산하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 위성정보는 미리 설정된 소정의 위성(10)으로부터 단위시간 간격으로 수신된 정보이며, 상기 해류정보는 해류모델서버(20)로부터 수신된 정보로서 위경도마다 미리 정의된 모델에 의하여 처리된 정보이며, 상기 지리적정보는 GIS 서버(30)에 미리 저장되어 있는 정보인 것이 바람직하다.
또한, 상기 단위시간은 1시간이며, 상기 위성정보는 500m X 500m 크기의 격자에서 단위시간 간격으로 확인되는 정보이며, 상기 적조 가능성 정보를 이용하여, 확인하고자 하는 위치에서의 1시간 이후의 적조 가능성이 확인되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하여, 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 시공간적으로 함께 이용함으로써, 효과적이고 정확한 적조 가능성의 연산이 가능하며. 이를 통하여 플랜트로의 적조 유입 예측이 가능하고 환경 측면 및 해양과 해수 측면에서 효율적이며 친환경적인 플랜트의 취수위치 선정이 가능하다.
본 발명은, 단지 공간해상도가 높아지고 관측주기가 짧아진 위성정보를 이용한 것뿐만 아니라, 그러한 정보를 효율적으로 산업 분야에 접목한 것이다.
이를 통하여, 적조 유입을 미리 예측하여 플랜트에서 취수하기에 가장 효과적인 위치 선정이 가능하다.
추가로, 해저 지형 정보, 제한 구역 정보 등을 더 이용할 수 있어서, 기술적으로 효과가 우수함과 더불어 최단 거리 확보가 가능하여 취수 모듈 공사비의 최소화가 구현된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 개략도로서, 위경도를 이용하여 설정된 격자가 반영된 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 플랜트의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 예시이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 개략도로서, 위경도를 이용하여 설정된 격자가 반영된 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 플랜트의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 예시이다.
이하에서 “플랜트(plant)”는 해수 담수화 플랜트와 전력 플랜트를 통칭하는 개념이다. 해수 담수화 플랜트는 해수를 취수하여 담수화 처리한 후 농축수를 해양에 방류한다. 전력 플랜트는 해수를 취수하여 냉각수로 사용한 후 해양에 방류한다.
이하에서 “적조”는, 단지 적조뿐만 아니라 녹조, 유기물, 입자성물질 등 유해성 조류는 모두 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 즉, 위성정보를 이용하여 수치화 가능한 모든 물질을 포함하는 개념이다. 아래에서는 설명을 위하여 이러한 물질들 중 적조를 예시적으로 들어 설명을 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템은, 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 이용한다.
정보에 대하여 먼저 설명한다.
“위성정보”는 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 정보 및 각 격자의 다중분광영상 정보를 포함하는 정보이다. 위성(10)에서 수집되는 정보이며, 각 격자의 크기는 500m X 500m일 수 있다. 또한, 단위시간마다 위성정보가 획득되는데, 여기서 단위시간은 1시간일 수 있다. 여기서 격자의 크기는 보다 작아질 수 있으며(즉, 해상도가 증가할 수 있으며) , 단위시간 역시 더 작아질 수 있다. 여기서, “격자의 정보”는 다양한 격자의 위치를 구분하는 기준이자, 후술하는 해류정보 및 지리적정보와 위성정보의 격자들을 동기화하기 위한 기준이다. 즉, 각 격자의 좌상단, 좌하단, 우상단, 우하단 모서리가 특정되어 동기화될 수 있으면 충분하며, 예를 들어 위경도 값 또는 직교좌표계 내지 격자좌표계의 값 등을 포함할 수 있다.
“해류정보”는, 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 정보 및 각 격자의 해류벡터값을 포함하는 정보이다. 격자의 크기는 전술한 바와 같이 각 격자의 크기는 500m X 500m일 수 있으며, 위성정보에서의 격자의 크기와 동일하여야 한다. 해류벡터값은 특정 위치에서의 해류의 방향과 속도를 포함하는 개념으로, 해류모델서버(20)에서 수신되는 정보이다. 즉, 해류모델서버(20)에는 수 해 동안의 통계 데이터에서 비롯된 해류벡터값이 수치적으로 정의된 “해류모델”이 미리 처리되어 저장되어 있다. 해류모델은원해에서의모델인“해류수치모델”과 근해에서의 모델인 “조류수치모델”로 구분될 수 있는데, 여기서는 이를 “해류모델”로 통칭 하며, 이러한 해류모델은 널리 알려진 것인바 상세한 설명을 생략한다.
“지리적정보”는 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 정보 및 각 격자의 해상 및 육지 여부를 포함하는 정보이다. 격자의 크기는 전술한 바와 같이 500m X 500m일 수 있으며, 위성정보 및 해류정보에서의 격자의 크기와 동일하여야 한다. 지리적정보는 GIS 서버(30)에 미리 저장되어 있는 정보이다. 즉, GIS 서버(30)에는 위경도와 같은 각 격자의 정보 및 해상/육지 여부에 대한 데이터베이스가 미리 구축되어 있으며, 이러한 데이터베이스는 널리 알려진 것인바 상세한 설명을 생략한다. “지리적정보”는 위성정보 또는 해류정보에 포함되어 있는 정보일 수도 있으며, 연안에 이미 설치되어 있는 플랜트 내지 인공구조물 등에 대한 정보가 포함되어 있을 수 있다.
도 2의 좌측에는 위성정보, 해류정보 및 지리적정보가 도시된다.
도 2의 좌측 상부에 지리적정보가 도시되며 다수의 격자와 함께 해상 및 육지가 구분되어 도시된다. 연안에서는 하나의 격자에 해상과 육지가 함께 있을 수 있는데, 이 경우 해상으로 보는 것이 바람직하다.
도 2의 좌측 중간에는 위성정보가 도시되며 다수의 격자와 함께 다중분광영상 정보가 함께 도시된다.
“다중분광영상 정보”는 클로로필 정도 및 유기물 정도 중 어느 하나 이상에 의하여 변화되는 수치값에 대한 정보를 포함한다. 구체적으로, 위성(10)에 의한 해양관측시 확인된 영상정보에는 천연색영상 정보 및 다중분광영상 정보가 포함될 수 있는데, 분광학적 기술에 의하여 추출된 다중분광영상 정보는 각 격자별로 수치가 다르며, 이는 클로로필 정도 및 유기물 정도 중 어느 하나 이상을 나타낸다. 이는 도 2에 도시된 것과 같이 RGB값으로 표현될 수도 있고 그레이 스케일, 또는 YMCK값으로 표현될 수도 있다. 도 2에 도시되는 예시에서는, 발명의 설명을 위해서 빨간색이 파란색보다 높은 클로로필 및 유기물 정도를 의미하는 것으로 가정한다. 또한, “다중분광영상 예측정보”는 이러한 다중분광영상 정보를 예측한 정보를 의미한다.
도 2의 좌측 하단에는 해류정보가 도시되며 다수의 격자와 함께 해류백터값이 화살표로서 함께 도시된다. 해류벡터값은 해류의 방향과 크기를 포함하며, 화살표의 방향이 해류 방향이며 화살표의 길이가 해류 크기이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 전술한 위성정보, 해류정보 및 지리적정보 외에 “수질, 수온, 유향, 유속 실측정보”를 더 이용할 수 있다.
“수질, 수온, 유향, 유속 실측정보”는 해상에 위치한 다수의 센서(S)에서 측정되는 것이며, 다수의 센서(S)의 위치(즉, 위경도값)이 미리 확인되어 있는바, 특정 위치의 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보의 확인이 가능하다. 해상에 위치한 센서(S)는 해상 부이에 위치하는 것일 수도 있으며, 또는 선박에 위치한 것일 수도 있다.
한편, “수질, 수온, 유향, 유속 실측정보”는 위성(10)에서도 획득될 수 있다. 즉, 다중분과영상 정보에서도 획득될 수 있는 것이다. 다만, 센서(S)에서 측정되는 것과 비교하여 정확도가 낮고 측정 시간 간격이 길다. 따라서, 해상 부이, 선박 또는 무인잠수정 등에 구비된 센서(S)가 모든 해상의 수질, 수온, 유향, 유속을 실측할 수 없는 경우, 이를 보완하기 위하여 위성(10)에서 획득되는 정보가 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 제어부(100)는 정보수집모듈(110), 실시간정보 연산모듈(120), 예측모듈(130), 예비타당성 평가모듈(150), 취수위치 선정모듈(160) 운영제어모듈(170), 방류제어모듈(180) 및 정보출력모듈(190)을 포함한다.
제어부(100)는 다양한 정보를 수집하여 본 발명에 따른 방법으로 적조, 녹조 등 유해성 조류의 유입을 예측함으로써 플랜트(200)를 제어할 수 있으며, 전술한 바와 같이 여기서 플랜트(200)는 해수를 취수하는 해수 담수화 플랜트 또는 전력 플랜트일 수 있다.
정보수집모듈(110)은 정보를 수집한다. 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 수집할 수 있으며, 다른 실시예에서는 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 수집할 수 있다.
실시간정보 연산모듈(120)은 수집된 정보를 이용하여 실시간정보를 연산하고, 예측모듈(130)은 이를 더 가공하여 적조 가능성 정보를 연산할 수 있다.
여기서, “실시간 정보”는 도 2의 중간 도면에 도시된 정보로서, 각 격자의 다중분광영상 정보는 물론 해류정보와 지리적정보를 모두 포함하는 정보를 의미한다.
예비타당성 평가모듈(150)은 적조 가능성 정보를 이용하여 다수의 플랜트(200)의 부지들의 예비타당성을 평가하는 기능을 한다.
취수위치 선정모듈(160)은 플랜트(200)의 취수위치를 선정하는 기능을 하며, 운영제어모듈(170)은 플랜트(200)의 운영을 다양하게 조절하는 기능을 수행한다.
방류제어모듈(180)은 플랜트(200)의 방류위치를 선정하고 방류여부를 결정하는 기능을 한다.
정보출력모듈(190)은 예비타당성 평가모듈(150)에서 평가된 예비타당성 결과 및 취수위치 선정모듈(160)에서 선정된 취수위치를 사용자에게 그림, 그래프 및 표 형태로 문서 출력하는 기능을 한다.
도 3을 참조하여 플랜트(200)를 설명한다.
전술한 바와 같이, 플랜트(200)는 해수 담수화 플랜트이거나 해수를 취수하는 전력 플랜트일 수 있는데, 여기서는 해수 담수화 플랜트인 경우를 예로 들어 설명한다.
플랜트(200)는 취수 모듈(210)과 전처리부(220)와 담수처리부(230)와 배수 모듈(240)을 포함한다.
취수 모듈(210)은 해수를 취수하기 위한 취수 라인(IL)을 포함한다. 취수 라인(IL)에는 취수 여부를 제어하는 밸브(IV)가 구비된다.
선택적으로, 취수 모듈(210)의 후단에 취수저류부(215)가 더 구비될 수 있다. 취수저류부(215)를 향하는 밸브(IV1)를 개방하고 전처리부(220)를 향하는 밸브(IV2)를 폐쇄함으로써, 취수 모듈(210)에서 취수된 해수가 취수저류부(215)에 저류된다. 취수저류부(215)에 저류된 해수는 필요시 전처리부(220)로 이송되어 처리된다.
전처리부(220)는 해수에서 오염물을 제거하는 기능을 수행한다. 약품주입부(221)가 연결되어 응집제 등의 약품이 투입될 수 있으며, 이는 별도의 밸브(CV1)에 의하여 제어될 수 있다. 오염 정도가 심할수록 더 많은 약품이 투입된다. 전처리를 위한 어떠한 방식을 채택하여도 무방하다. 처리된 이후의 오염물은 슬러지는 별도 수집되어 배출된다.
전처리부(220)에서 처리되어 발생하는 폐수는 폐수처리부(225)로 유동한다. 별도의 밸브(CV2)에 의해 약품주입부(221)의 약품이 폐수처리부(225)에 주입되어 폐수가 처리된다. 여기서 처리된 폐수(즉, 슬러지가 제거된 폐수)는 전처리부(220)에 다시 주입되어 전처리 및 담수처리됨으로서 전체 회수율을 상승시킬 수 있으며, 이를 위해 밸브(WV1)가 개방된다. 또는, 처리된 폐수가 배수 모듈(240)을 통해 방류될 수도 있으며, 이를 위해 밸브(WV2)가 개방된다. 한편, 폐수처리부(225)의 처리 과정에서 발생한 슬러지는 별도 배출되어 수거된다.
담수처리부(230)는 해수를 담수화하는 주처리 기능을 수행한다. 역삼투(RO) 또는 정삼투(FO) 방식을 채택할 수 있으며, 또는 그 외의 다른 어떠한 방법도 사용할 수 있다. 담수처리부(230)에서의 담수화 처리에 의하여 담수인 처리수와 폐수가 발생하는데, 처리수는 별도 수집되어 활용되고 폐수는 배수 모듈(240)을 통해 방류된다.
방류수는 배수 모듈(240)을 통해 방류되며 배수 라인(DL)을 포함한다. 배수 라인(DL)에는 배수 여부를 제어하는 밸브(DV)가 구비된다. 배수 모듈(240)의 전단에는 배수 펌프(DP)가 구비될 수 있어서, 해양으로 방류되는 방류수의 압력(즉, 유속)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 배수 펌프(DP) 제어에 의해 보다 빠른 속도로 방류될 수 있는 것이다.
선택적으로, 배수 모듈(240)의 전단에 방류저류부(245)가 더 구비되어 방류수가 일정 기간 저류될 수 있다. 여기에 저류된 방류수는 사용자가 원하는 시점에 해양으로 방류된다.
전력 플랜트인 경우에도 동일하게 취수 모듈과 배수 모듈을 모두 구비한다. 다만, 담수처리부(230) 대신 해수를 사용하는 다른 사용처가 포함될 것이다.
이하, 본 발명에 따른 위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법은, (1) 취수격자 선정 단계; 및 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계로 이루어진다.
먼저, (1) 취수격자 선정 단계를 설명한다.
정보수집모듈(110)이 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 수집한다.
실시간정보 연산모듈(120)은, 수집된 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 중첩한다. 중첩시, 격자의 정보를 이용하여 동기화할 수 있다. 예를 들어, 위경도를 시용할 수 있다.
전술한 바와 같이 위성정보가 단위시간(예를 들어, 1시간) 간격으로 획득되므로, 1시간 간격의 실시간정보가 연산되는 것이다. 도 2의 중간의 도면이 실시간정보를 도시한다.
다음, 예측모듈(130)이, 해류정보의 해류벡터값을 상기 실시간정보에 대입함으로써, 단위시간 경과 후 각 격자의 다중분광영상 예측정보를 연산한다. 해류벡터값의 방향 및 속도가 단위시간 동안 일정한 것으로 가정된 것이다. 다중분광영상 정보에 해당하는 수치값이 해류벡터값의 방향 및 속도에 의하여 이동한 것으로 연산함으로써 예측정보가 연산되는데, 연산된 예측정보는 단위시간 이후의 값으로 해석할 수 있다.
클로로필 정도 및 유기물 정도를 의미하는 다중분광영상 정보와 적조 가능성 사이의 상관관계는 종래 기술에 따라 미리 결정되어 있다. 도 2에서는 다중분광영상 정보 또는 다중분광영상 예측 정보 상의 RGB값이 빨간색일수록 적조 가능성이 높은 것으로 도시되어 있다.
예측모듈(130)이 이와 같은 상관관계를 이용함으로 각 격자에서의 적조 가능성 정보를 연산할 수 있다. 예를 들어, 각 격자에는 위경도가 할당되어 있는바, 단위시간 경과 후 위경도마다의 적조 가능성 정보를 연산하게 되는 것이다.
이제, 취수위치 선정모듈(160)이, 연산된 적조 가능성 정보를 이용하여, 플랜트(200)의 위치를 중심으로 주변의 해양에 해당하는 격자들 중 적조 가능성이 가장 낮은 격자를 취수격자로 선정하게 된다.
이를 통하여, 플랜트(200) 주변의 해양 중 적조 가능성이 가장 낮은 격자에서 해수를 취수할 수 있게 된다.
다음, (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계로 진행한다.
취수격자는 전술한 바와 같이 500m의 가로 세로 길이를 갖는바, 본 단계는 취수격자 내에서도 취수에 가장 적절한 위치를 선정하는 단계이다.
취수격자 내 취수위치 선정은, 취수격자 중 미취수구역(S1, S2, S3)을 먼저 결정한 후, 이들을 제외한 영역 중에서 플랜트(200)의 위치로부터 최단거리가 뒤는 위치를 선정하는 방식으로 이루어진다.
미취수구역(S1, S2, S3)을 선정하는 기준은, 해저 지형, 제한 구역 및 해류정보를 이용할 수 있다(도 4 참조).
해저 지형을 이용할 경우, 예를 들어 수심이 기 설정된 깊이(가령 5m) 미만인 경우 적조의 영향을 많이 받는 비교적 얕은 수위에서만 취수를 하게 되며 조수 간만의 차이에도 영향을 크게 받게 되는바, 이러한 구역을 미취수구역으로서 제한할 수 있다. 즉, 기 설정된 깊이(가령 5m) 이상에서만 취수가 이루어지도록 해저 지형을 이용하는 것이다.
이를 위하여, 취수위치 선정모듈(160)에 선정된 취수격자의 해저 지형 정보가 입력되면, 취수위치 선정모듈(160)이 해저 지형 정보를 이용하여 수심이 기 설정된 깊이 미만인 곳을 미취수구역으로 설정하게 된다. 도 4의 예시에서 S1으로 표시된다.
해류정보를 이용할 경우, 예를 들어 비교적 높은 속도로 해류가 이동하는 위치에서는 적조 유입 가능성이 높고 안정적인 취수가 어려우므로, 이러한 구역을 미취수구역으로서 제한할 수 있다.
이를 위하여, 취수위치 선정모듈(160)에 선정된 취수격자의 해류정보가 입력되면, 취수위치 선정모듈(160)이 해류정보 중 해류벡터값의 크기가 기 설정된 값 이상인 구역을 미취수구역으로 더 설정하게 된다. 도 4에서 S2로 표시된다.
제한 구역 정보를 이용할 경우, 예를 들어 주변에 양식장과 같은 인공 구조물이 있는 환경에서 취수를 하면 여기에 영향을 줄 수 있으므로, 이러한 구역을 미취수구역으로서 제한할 수 있다.
여기서 언급하는 “제한 구역”은 인공 구조물 외에도 법규(지방자치단체의 조례 등) 제한에 의하여 취수를 할 수 없는 구역이 포함될 수도 있으며, 또는 강 하류 부분, 갯벌 구역 및 주변 지상 시설(골프장 등)과 같이 지상 오염물이 유입될 수 있는 구역이 포함될 수도 있다. 본 발명을 사용하는 사용자가 자유롭게 추가 입력할 수 있음은 물론이다.
이를 위하여, 취수위치 선정모듈(160)에 선정된 취수격자 및 주변 격자의 제한 구역이 입력되면, 취수위치 선정모듈(160)이 상기 제한 구역으로부터 기 설정된 길이에 이르는 범위를 미취수구역으로 더 설정하게 된다. 기 설정된 길이는 예를 들어 100m일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 도 4에서 S3으로 표시된다.
이러한 방법을 통하여 효율적인 취수가 가능하면서도 취수 라인(IL)을 최단거리가 되도록 할 수 있어서, 효율적인 취수는 물론 비용 경제적이라는 장점을 갖게 된다.
또한, 이러한 방식으로 확인된 최적의 취수격자 및 취수위치는 정보 출력 모듈(190)을 통하여 사용자에게 출력될 수 있다.
다른 실시예에서, 정보수집모듈(110)은 센서(S)에 의하여 측정된 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 수집할 수 있는바, 전술한 실시간정보는 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 예측모듈(130)은 해류정보의 해류벡터값을 실시간정보에 대입함으로써 단위시간 경과 후 각 격자의 수질, 수온, 유향, 유속 예측정보를 더 연산할 수도 있다.
또한, 센서(S)가 확보하지 못하는 위치에서의 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보는 위성(10)을 통하여 확인되어 보완될 수도 있으며, 이를 이용하여 수질, 수온, 유향, 유속 예측정보의 연산도 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 인공위성
20: 해류모델 서버
30: GIS 서버
100: 제어부
110: 정보 수집 모듈
120: 실시간정보 연산모듈
130: 예측모듈
150: 예비타당성 평가모듈
160: 취수위치 선정모듈
170: 운영제어모듈
180: 방류제어모듈
190: 정보출력모듈
200: 플랜트
210: 취수 모듈
215: 취수저류부
220: 전처리부
221: 약품주입부
225: 폐수처리부
230: 담수처리부
245: 방류저류부
240: 배수 모듈
20: 해류모델 서버
30: GIS 서버
100: 제어부
110: 정보 수집 모듈
120: 실시간정보 연산모듈
130: 예측모듈
150: 예비타당성 평가모듈
160: 취수위치 선정모듈
170: 운영제어모듈
180: 방류제어모듈
190: 정보출력모듈
200: 플랜트
210: 취수 모듈
215: 취수저류부
220: 전처리부
221: 약품주입부
225: 폐수처리부
230: 담수처리부
245: 방류저류부
240: 배수 모듈
Claims (10)
- 해수를 취수하는 취수 모듈(210)을 포함하는, 플랜트(200)의 취수위치 선정 방법으로서, 상기 방법은,
(1) 취수격자 선정 단계; 및
(2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계를 포함하며,
상기 (1) 취수격자 선정 단계는,
(a) 정보수집모듈(110)이 위성정보, 해류정보 및 지리적정보를 수집하는 정보 수집 단계로서,
상기 위성정보는 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 위경도 및 각 격자의 다중분광영상 정보를 포함하고,
상기 해류정보는, 상기 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 위경도 및 각 격자의 해류벡터값을 포함하고, 그리고
상기 지리적정보는 상기 소정의 크기로 이루어진 다수의 격자, 각 격자의 위경도 및 각 격자의 해상 및 육지 여부를 포함하는, 정보 수집 단계;
(b) 실시간정보 연산모듈(120)이, 각 격자의 정보를 이용하여 상기 위성정보, 상기 해류정보 및 상기 지리적정보를 중첩함으로써 실시간정보를 연산하는 단계;
(c) 예측모듈(130)이, 단위시간 동안 일정한 것으로 가정된 상기 해류정보의 해류벡터값을 상기 실시간정보에 대입함으로써, 단위시간 경과 후 각 격자의 다중분광영상 예측정보를 연산하는 단계;
(d) 상기 예측모듈(130)이 상기 다중분광영상 예측정보와 적조 가능성에 대하여 미리 결정된 상관관계를 더 이용함으로써 단위시간 경과 후 위경도마다의 적조 가능성 정보를 연산하는 단계; 및
(e) 취수위치 선정모듈(160)이, 상기 (d) 단계에서 연산된 적조 가능성 정보를 이용하여, 상기 플랜트(200)의 위치를 중심으로 주변 격자들 중 적조 가능성이 가장 낮은 격자를 취수격자로 선정하는 단계를 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계는,
(f1) 상기 취수위치 선정모듈(160)에 상기 선정된 취수격자의 해저 지형 정보가 입력되는 단계;
(f2) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 해저 지형 정보를 이용하여 기 설정된 깊이 미만인 곳을 미취수구역으로 설정하는 단계;
(g) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 선정된 취수격자 중 상기 미취수구역을 제외한 구역 중에서 상기 플랜트(200)의 위치까지 최단거리가 되는 위치를 취수위치로 선정하는 단계를 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계는,
상기 (g) 단계 이전에,
(h1) 상기 취수위치 선정모듈(160)에 상기 선정된 취수격자 및 주변 격자의 제한 구역이 입력되는 단계; 및
(h2) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 제한 구역으로부터 기 설정된 길이에 이르는 범위를 상기 미취수구역으로 더 설정하는 단계를 더 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 (2) 취수격자 내 취수위치 선정 단계는,
상기 (g) 단계 이전에,
(i1) 상기 취수위치 선정모듈(160)에 상기 선정된 취수격자의 상기 해류정보가 입력되는 단계;
(i2) 상기 취수위치 선정모듈(160)이 상기 해류정보 중 해류벡터값의 크기가 기 설정된 값 이상인 구역을 상기 미취수구역으로 더 설정하는 단계를 더 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다중분광영상 예측정보는 클로로필 정도 및 유기물 정도 중 어느 하나 이상에 의하여 변화되는 수치값에 대한 정보를 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정보수집모듈(110)은 센서(S)에 의하여 측정된 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 수집하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서의 실시간정보는 수질, 수온, 유향, 유속 실측정보를 더 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 상기 예측모듈(130)은 단위시간 경과 후 각 격자의 수질, 수온, 유향, 유속 예측정보를 더 연산하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위성정보는 미리 설정된 소정의 위성(10)으로부터 단위시간 간격으로 수신된 정보이며,
상기 해류정보는 해류모델서버(20)로부터 수신된 정보로서 위경도마다 미리 정의된 모델에 의하여 처리된 정보이며,
상기 지리적정보는 GIS 서버(30)에 미리 저장되어 있는 정보이며,
상기 격자의 정보는 위경도를 포함하는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 단위시간은 1시간이며,
상기 위성정보는 500m X 500m 크기의 격자에서 단위시간 간격으로 확인되는 정보이며,
상기 적조 가능성 정보를 이용하여, 확인하고자 하는 위치에서의 1시간 이후의 적조 가능성이 확인되는,
위성정보 및 해류정보를 이용한 취수위치 선정 방법.
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