KR102285667B1 - Gis를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철탑 위치 선정에 필요한 기술검토와 경관 시뮬레이션을 연동하는 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 송전선로 경과지 선정시스템은 영상자료, 수치지형모델(DEM), 개황조사 및 측량 결과를 중첩하여 철탑, 전선 및 설계기준에 따른 기본데이터를 데이터베이스로 구축하고, 상기 데이터베이스를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계정보에 따른 철탑 및 전선을 모델링하는 철탑 모델링부; 및 상기 철탑 모델링부와 연동하여 상기 철탑 설계정보의 철탑 위치변경에 따른 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관영향에 따른 속성별 가중치에 따라 송전선로 추천 경과지를 실시간으로 3차원 시뮬레이션하는 경관 시뮬레이션부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 실시간으로 요청되는 수정에 대응하기 위해 철탑위치 선정에 필요한 기술검토와 함께 경관 시뮬레이션을 연동할 수 있어서 작게 요청되는 수정, 변경에 실시간 대응이 가능하여 빠른 시간 내 협의안 도출이 가능하고, 다양한 변수에 따라 철탑 유형의 선택과 전선 이도 계산 등 각 송전 철탑마다 특성을 다르게 설정할 수 있는 효과가 있다.

Description

GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템{System for selecting transmission line status using GIS}

본 발명은 지리 정보 시스템(Geographic Information System : GIS)를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철탑위치 선정에 필요한 기술검토와 경관 시뮬레이션을 연동하는 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템에 관한 것이다.

현재 이용되고 있는 송전탑 설치를 위한 기존의 경과지 선정 방법은 먼저 답사 및 현지 개황정보를 수집한다. 개황정보란 상수원 보호구역, 생태, 경관보전지역, 습지보호지역 및 습지주변관리지역, 특정도서 자연공원, 야생생물 보호구역, 수산자원 보호구역, 환경보전해역, 특별 관리해역, 산림보호구역 등 송전선로의 건설이 불가피하게 어렵거나 특정 허가가 필요한 지역에 대한 기초 자료이다.

종래, 송전탑 설치를 위한 기존의 경과지 선정은 답사 및 현지 개황정보를 수집하여 아날로그적인 방식으로 주관적인 경과지를 선정하는데, 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 첫째, 경과지 선정기준의 적용시 주관적인 판단에 의한 경과지 선정이 이루어져 객관성이 결여되는 문제가 있다. 둘째, 현지 주민들의 적극적인 의견 반영이 미비하고, 셋째, 대관, 대민 협의시 전문가들만이 쉽게 이해할 수 있는 자료를 사용함으로서 효율적인 협의의 역할을 할 수 없는 문제가 있다.

한국등록특허 제1188906호에 의하면, 해당 개황정보가 포함된 지도를 활용해 송전선로의 건설이 가능한 지역을 확인하고 가중치 분석을 기법으로 선호하는 송전선로 경과대역을 유추할 수 있다.

현재, 자연 경관 심의제도의 시행으로 송전선로 건설사업의 경우, 경관 시뮬레이션의 중요성이 더욱 커지고 있다. 이에 더 현실감있는 경관 시뮬레이션이 요구되고 있으나, 작게 요청되는 수정, 변경에 실시간 대응이 불가능하여 빠른 시간 내 협의안 도출이 불가능하고, 다양한 변수에 따라 철탑 유형의 선택과 전선 이도 계산 등 각 송전 철탑마다 특성을 다르게 설정할 수 없으므로 실제 공사 시, 경관 시뮬레이션과의 상이함이 오차 범위를 벗어날 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로서, 실시간으로 요청되는 수정에 대응하기 위해 철탑위치 선정에 필요한 기술검토와 함께 경관 시뮬레이션을 연동하는 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템으로서, 영상자료, 수치지형모델(Digital Elevation Model : DEM), 개황조사 및 측량 결과를 중첩하여 철탑, 전선 및 설계기준에 따른 기본데이터를 데이터베이스로 구축하고, 상기 데이터베이스를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계정보에 따른 철탑 및 전선을 모델링하는 철탑 모델링부; 및 상기 철탑 모델링부와 연동하여 상기 철탑 설계 정보의 철탑 위치변경에 따른 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관영향에 따른 속성별 가중치에 따라 송전선로 추천 경과지를 실시간으로 3차원 시뮬레이션하는 경관 시뮬레이션부를 포함하는 것을 일 측면으로 한다.

바람직하게 데이터베이스는 영상자료, 수치지형모델(DEM) 및 개황조사 결과를 중첩하여 철탑, 전선 및 설계기준에 따른 기본 데이터를 데이터베이스로 구축 시, 철탑 타입별, 회선별로 각각 구분하여 3차원(3D) 모델 데이터로 저장하는 철탑제원 데이터베이스; 및 각각의 철탑에서 전선이 가선될 위치를 철탑모델의 암(Arm)에 맞게 공간상에서의 좌표를 저장하는 전선제원 데이터베이스를 포함한다.

또한 바람직하게 철탑 모델링부는 철탑의 탑정에서 하단암까지의 상체 타입과 철탑계각의 하체 타입을 분리하되 식별정보로 연결하는 철탑제원을 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터베이스를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계정보 중, 철탑의 상체 타입 또는 하체 타입의 철탑제원에 따라 철탑을 모델링하는 철탑 모델링 모듈; 및 철탑 타입별 전선에 따른 전선의 색상 및 굵기 정보를 갖는 전선제원을 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터베이스를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계정보 중, 철탑의 타입과 전선에 따라 실시간으로 전선이 가선되어 상기 전선제원에 따라 전선을 모델링하는 전선 모델링 모듈을 포함한다.

또한 바람직하게 경관 시뮬레이션부는 영상자료, 수치지형모델(DEM) 및 개황조사 결과데이터의 평가항목을 벡터 데이터로 변환하고, 상기 개황조사 결과데이터를 분석하여 기초대상지 선정을 위한 분석용 래스터(Raster) 데이터로 변환하는 변환모듈; 상기 변환된 분석용 Raster 데이터를 상기 설계기준에 따른 기본데이터에 따라 송전선로 건설 선호지역 및 건설 불가능 지역의 레이어 속성을 부여하는 속성부여모듈; 개황조사 결과데이터와 3차원 지도를 연동하여 상기 속성부여모듈의 각 레이어 오버랩을 통한 배제지역을 도출하는 배제지역 도출모듈; 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관영향에 따른 각 속성별 가중치를 설정입력하는 가중치 설정모듈; 및 상기 가중치 설정에 따른 결과로 송전선로 경과지 선호지역 도출하고, 상기 선호지역 내 철탑 데이터를 입력하여 송전선로 경로를 추천하는 경로 추천모듈을 포함한다.

또한 바람직하게 경관 시뮬레이션부는 철탑 설계정보에 따른 경과지 추천에 의한 철탑 위치 선정시, 선택한 위치별로 철탑 설계정보 중, 전선종류에 따른 등가 경간별로 지정된 파라메타 값을 적용하여 이도를 출력하고, 수평하중경간(wind span), 수직하중경간(weight span), 경간비 및 고저차를 출력하는 기술계산모듈; 및 상기 기술계산모듈의 결과를 반영하여 철탑 타입을 조정시, 가종단도를 작성하여 철탑높이를 결정과 철탑 위치에 대한 미세조정을 하도록 하는 미세조정모듈을 더 포함한다.

또한 바람직하게 경관 시뮬레이션부는 철탑 및 전선 모델링하여 철탑 위치를 선정한 후, 가종단도를 작성하여 종단면도 상의 전선 처짐결과 또는 상기 설계기준에 따른 기본데이터의 적합도를 외부로부터 피드백 입력받아 철탑 및 전선 구성을 변경하도록 하는 피드백 모듈을 더 포함한다.

경관 시뮬레이션부는 철탑 및 전선 모델링하여 철탑 위치를 선정한 후, 가종단도를 작성하여 종단면도 상의 전선 처짐결과 또는 상기 설계기준에 따른 기본데이터의 적합도를 외부로부터 피드백 입력받아 철탑 및 전선 구성을 변경하도록 하고, 가종단도와 철탑위치정보를 일치시키는 명령을 실행시켜 철탑 위치정보와 가종단도가 연동되도록 하는 피드백 모듈을 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 실시간으로 요청되는 수정에 대응하기 위해 철탑위치 선정에 필요한 기술검토와 함께 경관 시뮬레이션을 연동할 수 있어서 작게 요청되는 수정, 변경에 실시간 대응이 가능하여 빠른 시간 내 협의안 도출이 가능하고, 다양한 변수에 따라 철탑 유형의 선택과 전선 이도 계산 등 각 송전 철탑마다 특성을 다르게 설정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 개념을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑 상부 3차원 모델을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 전선 지지점 위치에 따른 철탑제원과 전선제원의 데이터베이스를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 전선 지지점 위치에 대한 데이터베이스를 이용한 전선 가선을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑 위치 선정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 기술 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 가종단도를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑 위치 선정과 연동된 3차원 경관 시뮬레이션을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션 영상처리를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 환경 변수에 비례한 수치 계산 및 출력을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑 형태 및 각 철탑 재원 옵션 변경을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션의 종단도 출력결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템에서 미세조정모듈의 종단지도를 나타낸 도면이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 송전선로 경과지 선정시스템은 철탑 모델링부(100), 경관 시뮬레이션부(200)를 포함한다.

철탑 모델링부(100)는 고해상도 영상자료, 수치지형모델(DEM) 및 개황조사 및 측량 결과를 중첩하여 철탑, 전선 및 설계기준에 따른 기본데이터를 데이터베이스로 구축하고, 데이터베이스(110)를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계 정보에 따른 철탑 및 전선을 모델링한다.

철탑 모델링부(100)는 데이터베이스(110), 철탑 모델링 모듈(120), 전선 모델링 모듈(130)을 포함한다.

데이터베이스(110)는 영상자료, 수치지형모델(DEM) 및 개황조사 결과를 중첩하여 철탑, 전선 및 설계기준에 따른 기본 데이터를 데이터베이스로 구축한다. 이러한 데이터베이스(110)는 철탑 타입별, 회선별로 각각 구분하여 3D모델 데이터로 저장하는 철탑제원 데이터베이스(111)와 각각의 철탑에서 전선이 가선될 위치를 철탑모델의 암(Arm)에 맞게 공간상에서의 좌표를 저장하는 전선제원 데이터베이스(112)를 포함한다.

또한 철탑 모델링 모듈(120)은 철탑의 탑정에서 하단암까지의 상체 타입과 철탑계각의 하체 타입을 분리하되 식별정보로 연결하는 철탑제원을 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터베이스를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계정보 중, 철탑의 상체 타입 또는 하체 타입의 철탑제원에 따라 철탑을 모델링한다.

전선 모델링 모듈(130)은 철탑 타입별 전선에 따른 전선의 색상 및 굵기 정보를 갖는 전선제원을 상기 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터베이스를 기초로 하여 외부로부터 수신하는 철탑 설계정보 중, 철탑의 타입과 전선에 따라 실시간으로 전선이 가선되어 상기 전선제원에 따라 전선을 모델링한다.

경관 시뮬레이션부(200)는 철탑 모델링부와 연동하여 철탑 설계정보의 철탑 위치변경에 따른 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관영향에 따른 속성별 가중치에 따라 송전선로 추천 경과지를 실시간으로 3차원 시뮬레이션한다. 이러한 기능을 수행하기 위한 경관 시뮬레이션부(200)는 변환모듈(210), 속성부여모듈(220), 배제지역 도출모듈(230), 가중치 설정모듈(240), 경로 추천모듈(250), 기술계산모듈(260), 미세조정모듈(270), 피드백 모듈(280)을 포함한다.

변환모듈(210)은 영상자료, 수치지형모델(DEM) 및 개황조사 결과데이터의 평가항목을 벡터 데이터로 변환하고, 개황조사 결과데이터를 분석하여 기초대상지 선정을 위한 분석용 Raster 데이터로 변환한다.

또한 속성부여모듈(220)은 변환된 분석용 Raster 데이터를 설계기준에 따른 기본데이터에 따라 송전선로 건설 선호지역 및 건설 불가능 지역의 레이어 속성을 부여한다. 이러한 속성부여모듈(220)은 경관 시뮬레이션 분석환경을 설정하기 위한 구성으로 GIS 데이터 및 경관 시뮬레이션 프로젝트 파일을 생성할 수 있다.

또한 배제지역 도출모듈(230)은 상기 개황조사 결과와 3차원 지도를 연동하여 상기 속성부여모듈의 각 레이어 오버랩을 통한 배제지역을 도출한다.

또한 가중치 설정모듈(240)은 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관영향에 따른 각 속성별 가중치를 설정한다.

본 실시예에 따른 가중치 설정은 분석용 래스터(Raster) 데이터를 영상자료, 수치지형모듈 및 개황조사 결과를 중첩하여 철탑, 전선 및 설계기준에 따른 기본데이터를 기초로 하여 주변의 자연환경, 주민들의 생활환경, 송전선로 설정에 따른 안정성에 따라 복수의 단계로 구분하고 각 단계별로 가중치를 두어, 평가위원의 외부입력에 의한 가중치 평가입력에 다른 가중치 중첩분석, 기준점수 설정을 한다. 여기서 평가위원들은 송전선로 경과지를 선정하기 위해 구성된 위원회의 위원들을 의미한다.

평가 위원들은 기초 대상지를 상술한 주변의 자연환경, 주민들의 생활환경, 송전선로 설정에 따른 안정성에 따라 복수의 단계로 구분하고 해당 단계별로 점수화한다.

여기서 기준점수설정은 앞서 각 단계에 따른 기준 점수를 의미한다. 예를 들어 각 단계가 3단계로 구분된다고 가정하면 1 단계는 1점, 2 단계는 2점, 3 단계는 3점을 주는 식이다. 여기서 가중치 중첩 분석은 주변의 자연환경, 주민들의 생활환경, 송전선로 설정에 따른 안정성에 따라 단계별 점수를 줄 때, 각 단계별 기준 중에 두개 이상에서 송전선로 경과지에 적합한 점수를 얻은 경우에 가중치 점수를 추가하는 것을 의미한다. 예를 들어 총점이 가장 높은 지역을 송전선로 경과지로 선정한다고 할 때, '가'지역이 주변의 자연환경에서 1점, 주민들의 생활환경에서 3점, 송전선로 설정에 따른 안정성에서 3점을 얻었다면 총점은 7점이 아닌 2개의 기준에서 좋은 점수를 얻었으므로 가중치 1점을 더 주어서 8점을 얻는 것이다. 여기서, 가중치는 평가위원들의 특정 기준에 따라 카테고리별로 가중치를 주는 것을 의미한다.

즉, a 위원은 A항목에 가중치를 주고, b 위원은 B항목에 가중치를 주어 다른 항목보다 더 높은 점수를 줄 수 있다.

또한 경로 추천모듈(250)은 가중치 설정에 따른 결과로 송전선로 경과지 선호지역 도출하고, 상기 선호지역 내 철탑 데이터를 입력하여 송전선로 경로를 추천한다. 이러한 경로 추천모듈(250)은 선호지역 도출, 송전선로 경로 추천, 예상 송전선로 구간인지 판단하여 수정 요청하고, 가중치 분석을 통한 송전선로 건설 구간 출력 및 철탑 위치선정시 상호 관계되는 철탑과의 개황조사 결과(주변 자연환경, 주민들의 생활환경, 송전선로 설정에 따른 안정성)데이터를 입력하여 적절한 철탑의 유형과 높이, 이도 계산, 전선 종류 등을 추천한다.

또한 기술계산모듈(260)은 철탑 설계정보에 따른 경과지 추천에 의한 철탑 위치 선정시, 선택한 위치별로 철탑 설계정보 중, 전선종류에 따른 등가경간별로 지정된 파라메타 값을 적용하여 이도를 출력하고, 수평하중경간(wind span), 수직 하중경간(weight span), 경간비 및 고저차를 출력한다. 여기서, 도 13에 도시된 바와 같이, 기술계산모듈은 환경 변수(경간[m], 기온, 기압, 풍속 등)에 비례한 전선 단면적, 전선 중량, 전선 외경, 최소인장하중, 최대사용장력, 전선 안전율, 탄성계수, 선팽창계수, 풍력계수 등의 수치 계산 및 출력도 할 수 있다.

또한 미세조정모듈(270)은 개황조사 데이터와 3차원 지도와 연동하고, 기술 계산모듈의 결과를 반영하여 철탑 타입을 조정시, 가종단도를 작성하여 철탑높이를 결정과 철탑 위치에 대한 미세조정을 하도록 한다. 여기서, 도 14에 도시된 바와 같이, 미세조정모듈은 철탑 형태 및 각 철탑 재원 옵션 변경을 하여 최적의 송전선로 구간과 공사비용, 공사기간 등의 정보를 함께 제공한다. 이러한 최적의 송전선로 구간과 공사비용, 공사기간 등의 정보를 사용자에게 제공함으로써 현실적(공사비용, 공사기간 등) 선택을 할 수 있도록 서포트할 수 있다.

피드백 모듈(280)은 철탑 및 전선 모델링하여 철탑 위치를 선정한 후, 가종단도를 작성하여 종단면도 상의 전선 처짐결과 또는 상기 설계기준에 따른 기본데이터의 적합도를 외부로부터 피드백 입력받아 철탑 및 전선 구성을 변경하도록 한다. 이때, 가종단도와 철탑위치정보를 일치시키는 명령을 실행시켜 철탑 위치정보와 가종단도가 연동되도록 하여 철탑 및 전선 구성을 변경하도록 한다.

본 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템은 고해상도 위성영상 또는 항공사진 등을 이용하여 철탑위치선정에 활용함과 동시에 3 차원 경관 시뮬레이션을 제작하여 건설 후 모습을 사전에 예측할 수 있는 기술로써, 철탑위치선정에 필요한 기술검토와 경관 시뮬레이션을 연동하여 철탑위치가 변경되면 자동으로 경관 시뮬레이션에 반영할 수 있다. 가독성이 뛰어난 위성영상을 이용하여 설계자가 설계기본정보를 확인하면서 철탑위치를 선정할 수 있으며, 대용량의 위성영상 데이터를 별도의 작업없이 설계정보와 연동하여 3차원 경관 시뮬레이션을 제작하고 설계를 피드백함으로써, 최적 경과지 선정을 위한 검토시 유용하게 활용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 개념을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전선, 철탑, 설계기준을 데이터베이스로 구축하여 철탑위치선정을 지원하고, 가종단도 작성 및 검토, 개략 기술검토가 가능하도록 하는 철탑위치선정(2D), 이러한 철탑위치선정(2D)과 연동하여 3차원 지형모델(DEM) 제작, 대용량 위성영상 압축, 3차원 지형 렌더링, 시뮬레이션 환경설정, 동영상 제작 등을 하는 경관시뮬레이션(3D)을 구축한다.

본 실시예에 따른 철탑 모델링부(100)는 대용량 이미지 파일 압축기술을 이용하여 고해상도 위성영상이나 항공사진의 경우, 10km x 10km 범위의 데이터용량은 300MB정도로 대용량을 차지하고 있어 일반 그래픽 프로그램에서는 편집이 어려운 경우가 많다. 특히, 50km 이상의 장거리 송전선로 경과지를 선정하기 위해서는 대용량의 위성영상을 활용하는 것이 필수적이므로 파일의 로딩, 편집, 저장이 용이하여야 한다. 이러한 점에 착한하여 본 실시예에서는 대용량 이미지 압축기술을 적용하여 이미지 파일의 이동, 확대, 축소를 비롯한 데이터 핸들링이 용이하도록 DXTC를 이용한 자체 이미지 파일 구조를 적용하였다. 디스플레이 기능도 2D 기반이 아닌 3D 기술을 도입하여 최신의 3D-GPU의 가속기능을 활용하여 Real-Time Display가 가능하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 철탑의 상부 3차원 모델을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터베이스 구축에 있어서, 철탑제원의 철탑 모델은 타입별, 회선 별로 각각 구분하여 3D모델 데이터가 구축되어 있으며, 경과지 선정에 설계자가 원하는 타입과 전선종류를 지정하면, 경관 시뮬레이션에서 자동으로 모델을 생성한다. 또한 철탑의 상체(탑정에서 하단암까지)와 Leg(철탑계각)를 분리하여 하단암까지의 높이를 입력하면 Leg의 경우 철탑 스킴에서 규정된 계각 슬로프에 따라 철탑모델을 실시간으로 모델링할 수 있는 구조로 되어있다. 그러므로 철탑 타입, 높이별로 모든 철탑의 모델링을 하지 않아도 되므로 업무 효율성을 높일 수 있다. 철탑을 자세하게 묘사하기 위해 애자련까지 표현이 가능하며, 항공 장애도장 등을 표현할 수 있도록 철탑의 높이에 따라 철탑색이 자동으로 지정되는 등의 기능을 포함한다. 또한 전선제원은 각각의 철탑에서 전선이 가선될 위치를 철탑모델의 Arm에 맞게 공간상에서의 좌표를 데이터베이스로 구축하여, 철탑의 타입과 전선 및 회선을 선택하면 실시간으로 전선이 가선되며, 철탑 및 전선의 색상 및 전선의 굵기를 조절할 수 있다. 또한 정확한 전선의 처짐을 계산하기 위해서 전선의 종류별 최대 사용장력, 전선 자중, 탄성계수, 선팽창 계수 등이 설정할 수 있도록 되어 있고, 사용자가 직접 입력할 수도 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전선 지지점 위치에 따른 철탑 제원과 전선제원의 데이터베이스를 나타낸 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전압, 철탑 타입, 상(Phase), 지지점의 좌표 등을 정보로 가지고 있다. 또한 철탑 위치에 대한 데이터베이스를 작성할 때는 여러 선로에 대해 작성할 수 있는데, 이때 하나의 선로가 하나의 Group으로 정의되어 하나의 파일에 여러 개의 데이터베이스를 기록할 수 있도록 되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전압, 전선종류, 회선 수 등을 선택하면 선로의 기본정보가 입력되고 특수전선을 사용할 경우에는 최대 사용장력, 전선 단면적 등 전선제원을 입력하면 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전선지지점 위치에 대한 데이터베이스를 이용한 전선 가선을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 송전선로 경과지 선정시스템은 가선한 모습으로 전선장력을 계산하여 전선처짐을 결정한 것으로써, 가종단도의 전선 처짐과 일치한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑위치 선정을 나타낸 도면이다. 철탑위치 선정은 경과지 선정이나 측량에서 얻은 XYZ 좌표를 활용하거나 또는 위성영상을 보면서 현장상황을 고려하여 화면에서 철탑 위치를 마우스로 클릭하면 그 위치로 철탑위치가 정해진다. 이때, 화면에서 철탑위치를 클릭하면 도 7에 도시된 바와 같이, 화면 왼쪽에 정보창이 나타나며 수평각도, 경간, 지반고 등의 정보가 제공되어 수평각도나 경간 등의 정보를 확인하면서 철탑위치, 타입, 높이를 조정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 기술계산 결과를 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 철탑 설계정보에 따른 경과지 추천에 의한 철탑 위치 선정시, 선택한 위치별로 철탑 설계정보 중, 전선종류에 따른 등가경간별로 지정된 파라메타 값을 적용하여 이도를 출력하고, 수평하중경간(wind span), 수직하중경간(weight span), 경간비 및 고저차를 출력하는 창으로써 설계기준에 대한 데이터베이스도 함께 가지고 있어 지역(Region)을 선택하면 지역별로 적용되어 계산치가 달라질 수 있다. 이때 적용하는 이도는 전선종류별 등가경간별 파라메타값을 적용하여 계산하고, 3차원 경관 시뮬레이션에서는 계산결과에 따라 전선처짐을 그대로 구현한다. 기술계산 결과를 반영하여 철탑 타입을 조정한 후에는 가종단도를 작성하여 철탑높이를 결정하고, 철탑위치에 대한 미세조정을 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 가종단도를 나타낸 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 개략적인 수목의 높이까지 고려하기 위해 환경설정시 수목높이, 눈금 간격, 나타내고자 하는 정보의 종류(철탑 타입, 높이, 고저차 등)를 선택하고 전선과 최근접 지반과의 거리에 대한 정보도 알 수 있다. 또한 듀얼모니터를 이용하여 작업하는 경우 한쪽에는 도 7의 영상정보를 놓고 다른 한쪽 모니터에는 도 9의 가종단도 창을 보면서 철탑위치를 조정할 경우 가종단도와 철탑위치정보를 일치시키는 명령을 사용하면 철탑위치 정보와 가종단도가 연동되어 나타나므로 철탑위치, 타입, 높이 조정에 매우 효과적이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑위치 선정과 연동된 3차원 경관 시뮬레이션을 나타낸 도면이다. 경관 시뮬레이션을 구동하기 위해서는 대용량의 지형데이터 및 이미지 데이터 처리기술이 핵심기술로서 3차원 지형모듈링(DEM, Digital Elevation Model)처리를 위하여 Dynamic Heightfield Level of Detail알고리즘을 적용할 수 있다. 3차원 그래픽에서 DEM데이터는 3차원 공간상의 가상 정점(Vertax)으로 사용되며, 각 정점마다 공간상의 표현을 위한 여러 수치정보로 변환되게 된다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션부 영상처리를 나타낸 도면이다. 송전선로 경과지 선정에 활용하고 있는 고해상도 위성영상의 경우 20GB이상의 대용량 이미지 데이터를 다루는 경우가 많이 발생하고 있는데, 이러한 대용량의 데이터를 경관 시뮬레이션부의 변환모듈(210)에서 데이터 변환과 함께 영상자료를 영상처리한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이미지의 해상도 조절을 병행하여 스와핑 처리를 실행한다. 이는 매순간 고화질의 영상수준을 유지하면서 이미지 수준을 조절할 수 있는 장점이 있다.

이러한 경관 시뮬레이션 영상처리를 도 11을 참조하여 설명하면, 텍스처 타일의 크기를 계산(2의 승수 크기를 가져야 함)하고(a), 계산에 따른 이미지의 리사이징(Resizing)을 수행하며(b), 이미지의 타일링(계산된 크기대로 이미지를 조각냄)하여 각각의 타일화된 이미지를 압축 처리(c)하고, 좌표정보와 함께 압축된 타일을 병합(Merging)한다(d). 크기가 작은 이미지의 경우에는 별 문제가 없으나, 수십 기가 바이트에 달하는 위성영상 같은 데이터를 이러한 방식으로 처리하기 위해서는 상당한 작업자의 노력이 소요된다. 이를 해결하기 위해 본 실시예에서는 이러한 과정을 사용자가 특별히 신경쓰지 않고 처리할 수 있도록 몇몇 소요정보의 입력만을 입력받아 나머지는 자동화 처리를 할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 3 차원 지도 영상에 송전선로 건설 선호지역 및 건설이 불가능하거나 특정 허가 절차가 필요한 구역을 표현하고, 기존 3차원 시뮬레이션에서는 표현되지 않았던 3차원 건물들이 표현되는 V-World 데이터를 통해 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관영향을 실시간으로 사실적으로 확인할 수 있다. 또한 송전선로에 대해 실시간 수정 요청시 대응가능한 프로세스의 도입으로 수 개월에서 년 단위로 이어지는 협의 과정을 획기적으로 단축할 수 있는 효과가 있다.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션부는 경관 시뮬레이션 결과에서 개황조사를 3차원으로 시각화하여 송전선로 건설의 제한되는 영역을 확인 가능하고, 제한되는 영역을 포함한 최적의 송전선로 구간과 제한되는 영역을 제외한 최적의 송전선로 구간과 공사비용, 공사기간 등의 정보를 사용자에게 제공함으로써 현실적(공사비용, 공사기간 등) 선택을 할 수 있도록 서포트할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 환경 변수에 비례한 수치 계산 및 출력을 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 환경 변수(경간[m], 기온, 기압, 풍속 등)에 비례한 전선 단면적, 전선 중량, 전선 외경, 최소인장하중, 최대사용장력, 전선 안전율, 탄성 게수, 선 팽창계수, 풍력계수 등의 수치 계산 및 출력도 할 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 철탑 형태 및 각 철탑 재원 옵션 변경을 나타낸 도면이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 철탑 형태 및 각 철탑 재원 옵션 변경을 할 수 있는데, 선택된 철탑 파일의 식별번호(TW ID)별로 철탑번호, 경간, 수평각도, 기반고저차, 철탑 타입, 철탑 높이, 애자련형을 미세 조정할 수 있다.

즉, 도 13과 도 14에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템은 송전 철탑이 생성되는 각 지반 높이에 따라 철탑의 종류 및 전선 등 다양한 정보들이 자동으로 설정되어 생성할 수 있으며, 상황에 따라 철탑의 미세 조정을 통해 세밀한 철탑의 설계를 할 수 있는 효과가 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션의 종단도 출력결과를 나타낸 도면이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 가종단도 창을 보면서 철탑위치를 조정할 경우 가종단도와 철탑위치정보를 일치시키는 명령을 사용하면 철탑위치정보와 가종단도가 연동되어 나타나므로 철탑위치, 타입, 높이 조정에 매우 효과적이다. 그리고 송전선로 종단도 상에서 적용되는 이도에 따라 전선 처짐을 그대로 구현한다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템에서 미세조정모듈의 종단지도를 나타낸 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 종단측량 및 도면 출력을 하는 최대의 이유는 철탑의 건설 후, 가선될 전선의 하중으로 인해 처지는 DEEP을 파악하여, 환경에 따라 철탑의 높이를 높이고 낮추는 중요한 데이터가 되기 때문이다. 도 16에서 미세조정모듈은 D의 각 지반의 높이를 측정하여, D와 같이 종단 지도를 만들고, 철탑에 걸쳐진 전선(B)이 최대로 늘어지는 C점을 파악하여, 지반과의 높이(A)를 파악한다. 해당 높이(A)는 규격에 따라 가선되지만 환경에 따라 변할 수 있으므로 수정이 가능해야한다. 이때 수정되는 속성은 철탑의 높이가 변경된다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템에서, 미세조정모듈(270)은 개황조사 데이터와 3차원 지도와 연동하고, 기술 계산모듈의 결과를 반영하여 철탑 타입을 조정시, 가종단도를 작성하는데, 해당 지역의 각 기반의 높이를 측정한 값으로 종단지도를 생성하고, 철탑에 걸쳐진 전선이 최대로 늘어지는 점을 파악하여 지반과의 높이를 출력한다. 이때 가종단도에서 해당 철탑높이 결정과 철탑 위치에 대한 미세조정을 하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정시스템은 DEM+고해상도 영상자료를 통해 현지 개황조사자료를 입력하여 DEM과 고해상도 영상, 개황조사결과를 중첩하여 대상지역에 대한 각종 조회 및 거리측정 등 정보를 제공할 수 있다. 또한 경관 시뮬레이션을 통해 철탑 위치, 표고, 경사도, 수평각도, 철탑타입, 높이 등의 정보를 확인하면서 철탑 위치를 선정하고, 가종단도 작성 및 검토, 기술계산 작성 및 검토를 통해 철탑 위치를 선정한다. 또한 가종단도 작성에 있어 철탑위치를 경관 시뮬레이션을 통해 입력하면 자동으로 가종단을 작성하고 위치 변동에 따라 재작성한다. 철탑 타입 높이 검토에 있어서는 가종단 작성시 동시에 검토할 수 있으며 기술계산 결과를 활용하여 철탑 타입, 높이를 결정하는 철탑 위치 선정을 위한 전문기능을 포함하고 있어 초보자도 제공되는 정보를 통해 철탑 위치 선정이 가능하고, 잦은 경고지 변경 및 다수 대안 검토시 가종단 작성 및 기술계산이 용이하여 업무효율성이 높은 효과가 있다. 이러한 점으로 볼 때, 철탑 위치선정과 3차원 경관시뮬레이션 자료가 연계되어 별도의 작업 없이도 변경된 위치정보를 반영하여 경관시뮬레이션이 가능하다. 또한 철탑 위치 선정에 필요한 정보 제공으로 경험있는 전문인력의 의존도를 줄일 수 있다. 지형도보다 가독성 및 직관성이 우수한 영상자료를 활용함으로써 철탑 위치 선정이 용이하며 민원 대처 등 주민설득에도 효과적이다. 가종단도 작성 및 기술검토가 철탑 위치 선정과 연계되어 자동작성되어 업무 효율이 높고 다수 대안 및 경과지 변경 검토가 용이하여 예비 답사시 철탑 위치에 현장기술검토가 가능하다. 경과지 노선 위주의 검토에서 정확한 철탑 위치, 타입, 높이를 결정할 수 있도록 지원함으로써 최적의 대안 도출이 가능하다.

본 실시예에 따른 송전선로 경과지 선정시스템의 경관 시뮬레이션부는 철탑 표현력 측면에서 3000 vertex 이상으로 구성된 정교한 철탑 모델을 사용하여 애자 표현 및 전선 처짐을 표현하고, 사용자 정의에 의한 철탑 색상 표현 및 항공 장애 철탑 표현이 가능하다. 또한 가시영역 측면에서는 대용량 데이터 처리 기술을 이용하여 넓은 영역을 표현할 수 있고, 가시거리 확장에 따른 속도 저하가 거의 없으며 정교한 모델의 철탑과 전선장력, 이도 계산을 고려한 전선 처짐을 표현하다. 또한 정보 제공 측면에서는 모델의 3차원적인 위치와 형태뿐만 아니라, 제작 당시 입력된 정보를 이용하여 철탑 타입, 높이, 회선 수 등과 같은 기본 정보를 제공할 수 있다. 업무 효율성 측면에서는 철탑 위치 선정기술과 연동하여 작성된 내용을 3D로 표현하는데 최적화되어 있기 때문에 추가 작업이 필요하지 않고, 설계자의 의도대로 철탑색상이나 가선의 색상변경이 가능하며 넓은 영역을 한꺼번에 표현할 수 있어 선로길이가 길 경우에도 한번 시뮬레이션이 가능하고 원활한 시뮬레이션 속도를 유지하므로 빠른 업무 처리가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 송전선로 경과지 선정시스템은 V-World 공공 데이터를 활용하여 고해상도 영상자료 및 DEM 자료를 제작할 필요가 없어 비용 절감의 효과가 있다.

보통 송전선로의 건설을 위해서는 해당 지역의 주민들과 지자체 및 다양한 보호단체 등과의 협의를 통한 경과대역을 설정한다. 하지만 철탑 자체는 혐오 시설물로써, 지역 주민들과의 협의가 쉽지가 않아, 협의안에 도달하기까지 짧게는 2년에서 10년까지도 걸리는 사업이다. 또한 협의를 위해 가중치 분석 및 3차원 시뮬레이션 등을 사용하여, 대민 설득 방법을 업그레이드 해왔으나, 주민과의 협의를 위한 회의의 주민들의 참석률 조저 또는 주민 대표와 협의를 이루어도, 지역 주민들의 반발 등 다양한 변수들이 항상 도사리고 있다. 이때, 개황조사를 통해 각 지역의 특성을 파악함과 동시에 개황조사를 반영한 3차원 시뮬레이션으로 연계하여 설계시에 사용자가 실시간으로 주민들의 의견을 수용하는데, 특히 온라인을 활용한 송전선로 경과대역 설정은 실시간으로 주민들의 의견을 수용하고 적용할 뿐더러, 철탑 시공의 중요성 및 공사비용 등과 같이 데이터와 수치는 사람으로 하여금 현실적인 판단을 할 수 있도록 서포트할 수 있을 것이다.

또한 네트워크의 공동 프로젝트를 구성하여, 협의체 구성원들과 때와 장소의 상관없이 의견을 수용하고 반영하여 빠른 협의를 도출할 수 있다. 이는 개개인의 민원을 빠르게 수집하여 해결함으로써 집단민원을 사전 방지할 수 효과를 기대할 수 있다.

100 : 철탑 모델링부 110 : 데이터베이스
111 : 철탑제원 데이터베이스 120 : 철탑 모델링 모듈
200 : 경관 시뮬레이션부 220 : 속성부여모듈
112 : 전선제원 데이터베이스 130 : 전선 모델링 모듈
210 : 변환모듈 230 : 배제지역 도출모듈
250 : 경로 추천모듈 240 : 가중치 설정모듈
260 : 기술계산모듈 280 : 피드백 모듈
270 : 미세조정모듈

Claims (6)

1. GIS를 활용한 송전선로 경과지 선정 시스템에 있어서,
   철탑 타입에 대한 정보를 갖는 철탑 데이터베이스와 전선 제원에 대한 정보를 갖는 전선 데이터베이스를 구비하고, 설계 정보에 따라 철탑 및 전선을 모델링하는 철탑 모델링부와,
   개황조사 결과와 상기 모델링된 철탑 및 전선을 표시한 3차원 영상을 생성하는 경관 시뮬레이션부를 포함하고,
   상기 경관 시뮬레이션부는 상기 개황조사 결과에 따라 송전선로 건설의 제한 영역을 확인하고, 상기 건설 제한 영역을 포함한 송전선로 선호지역과, 상기 건설 제한 영역을 제외한 송전선로 선호지역을 추천하며,
   상기 경관 시뮬레이션부는 상기 개황조사 결과에 따라 상기 송전선로 선호지역에서의 철탑의 타입과 높이를 추천하고,
   상기 경관 시뮬레이션부는 입력된 철탑 설계정보에 따라 송전선로 경로를 추천하며,
   상기 경관 시뮬레이션부는 상기 철탑 설계정보에 따른 공사 비용과 공사 기간을 포함한 공사 정보를 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 송전선로 경과지 선정 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전선 데이터베이스는 철탑 타입별로 전선이 가선될 위치에 대한 정보를 더 갖는 것을 특징으로 하는 송전선로 경과지 선정 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 철탑 모델링부는 철탑의 탑정에서 하단암까지의 상체 타입과 철탑 계각의 하체 타입을 분리하여 상기 철탑 데이터베이스에 저장하는 것을 특징으로 하는 송전선로 경과지 선정 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 경관 시뮬레이션부는 송전선로가 자연과 건축물에 미치는 경관 영향에 정보에 따라 송전선로 경과지 선호지역을 도출하는 것을 특징으로 하는 송전선로 경과지 선정시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 경관 시뮬레이션부는 선정된 철탑과 전선에 대한 정보에 따라 이도, 수평 하중 경간, 수직 하중 경간, 경간비, 고저차 중 적어도 하나를 계산하고 가종단도를 작성하는 것을 특징으로 하는 송전선로 경과지 선정시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 경관 시뮬레이션부는 상기 선정된 철탑에 걸쳐진 전선이 최대로 늘어지는 점을 상기 가종단도에서 표시하고 지반과의 높이를 출력하여, 철탑의 높이와 위치에 대한 미세조정이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 송전선로 경과지 선정시스템.

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