KR20200000878A - 항공기를 이용한 산불 진화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항공기를 이용한 산불 진화 방법에 있어서, 산불진화 컴퓨터 시스템이 관제소, 전자광학 적외선 장비, 3D Digital Moving Map 등의 장비들과 연동되어 산불의 자체 특성 및 환경 특성의 데이터들을 수신하여 산불의 확산 예상 경로를 산출하고, 산불 진화를 위한 살수를 진행하기 위해 최적의 비행경로를 산출하여 정확하고 빠르게 산불을 진화할 수 있는 항공기를 이용한 산불 진화 방법에 관한 것이다.

Description

항공기를 이용한 산불 진화 방법{How to use the aircraft to put out a forest fires}
본 발명은 산불 진화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항공기를 이용하여 산불 진화를 보다 효과적으로 할 수 있는 방법에 관한 것이다.
산불 진화에 있어서 항공기를 이용한 산불 진화는 산불 접근성 및 신속성에서 효과적이다. 하지만 최근에 산불은 환경적 요인에 인하여 규모가 크며 확산 속도 또한 빠르게 확산되고 있으며 주민이 거주하는 민가 및 주민에게까지 피해를 주고 있는 실정이다. 산불 진화 항공기 조종사는 오랜 경험을 통한 진화용 용수를 착수하고 있으나 바람의 풍속, 풍향, 항공기의 진입속도, 고도, 자세에 의하여 정확한 위치 착수가 되지 못하여 비효율적인 진화가 이루어지는 경우도 발생한다.
한국특허공보 제10-1067683("헬리콥터를 이용한 산불진화 장치", 2011.09.20.)에서는 헬리콥터에 매달려 있는 물탱크의 하판에 천공된 복수개의 방수공에 설치된 복수개의 방수밸브를 개방하여 진화용수를 스프레이식으로 방수할 수 있으므로 가로방향으로 넓은 방수폭으로 방수할 수 있어 효과적인 산불진화를 수행할 수 있으며, 양수펌프를 사용하여 수원의 수심과 무관하게 담수가 가능한 장점이 있다. 하지만 이는 진화용수를 어떻게 분사할 것인가에 대한 해답이며, 산불 지역의 풍량, 풍속, 습도, 산불의 이동 경로 등 산불지역의 특성을 여전히 알 수 없어 숙련된 조종사가 아니면 진화용수를 효과적으로 분사할 수 없으며, 산불의 이동경로를 예측하지 못하여 민가 및 문화재가 소손되고 인명피해도 발생할 수 있는 문제점이 존재한다.
1.한국등록특허공보 제10-1067683(2011.09.20. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 산불 발생 시, 산불 진화에 특화된 시스템을 통하여 조종사에게 최적의 산불 진화 가이드를 제시 하며 항공기가 가지고 있는 진화용수를 최대한 손실 없이 활용하며 산림자원, 인명 및 문화재를 보호하는 항공기를 이용한 산불 진화 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 항공기를 이용한 산불 진화 방법은,
산불 진화 컴퓨터 시스템은, 산불 자체 특성정보 및 산불 지역에 대한 산불 환경 특성정보를 전송 받아 산불의 위치, 산불의 크기, 산불의 확산 예상 경로를 파악하는 산불 파악단계, 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 산출한 예상 경로에 따라 보호대상이 있는지 판단하여 대피 방송을 하는 산불 대피 단계 및 항공기가 자동 또는 수동으로 살수를 진행하는 산불 진화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산불 환경 특성정보는 관제소로부터 전송 받은 산불 지역의 풍향, 풍속, 습도, 위치, 나무의 종류 중 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 산불 파악단계는 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 상기 관제소로부터 전송받은 상기 산불 환경 특성정보 중 산불 지역의 위치로 항공기가 이동하도록 이동 지시를 하는 산림 항공기 전개 단계, 상기 항공기의 전자광학 장비가 산불의 종류, 산불의 크기, 산불의 위치를 적어도 하나 이상 포함하는 상기 산불 자체 특성정보를 수집하는 산불 자체 특성정보 수집 단계, 수집된 상기 산불 자체 특성정보를 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템으로 전송하는 산불 자체 특성정보 전송 단계 및 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 상기 산불 환경 특성정보 및 상기 산불 자체 특성정보를 전송 받아, 산불의 확산 예상 경로를 산출하는 산불 확산 예상 경로 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산불 대피단계는 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 3D 지도를 활용하여 상기 산불 확산 예상 경로에 보호대상이 있는지 판단하는 산불 확산 예상 경로 판단단계, 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 상기 항공기의 속도, 고도 및 자세를 실시간으로 계산하여 추천 비행경로를 산출하는 추천 비행경로 산출단계 및 상기 산불 확산 예상 경로에 보호대상이 있으면, 상기 항공기 스피커를 통해 위험 상황을 방송하는 주민 대피 방송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산불 진화단계는 상기 항공기가 산불 위치에 살수를 진행하는 항공기 살수단계, 상기 항공기가 재 급수가 필요하면, 재 급수가 가능한 후보지를 탐색하는 재 급수 최적지 탐색단계 및 상기 재 급수 최적지 탐색단계에서 재 급수가 완료되면, 상기 산불 자체 특성정보 수집단계로 되돌아가는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 항공기 살수 단계는 상기 추천 비행경로 산출단계에서 추천 비행경로를 입력받아 조종사가 수동으로 살수하도록 이루어지거나, 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템과 상기 전자광학 장비가 연동되어 자동으로 적기 시점에 살수를 진행하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 항공기를 이용한 산불 진화 방법은 항공기 산불 진화 컴퓨터 시스템(Fire Flighting Computer Control System)을 통하여 최신화된 항공기 항전 시스템을 통합하여 센서 및 통신으로 활용하며 항공기를 이용한 산불 진화 알고리즘을 적용하고자 한다. 3D Digital moving map, 전자광학 적외선 장비, 열화상 카메라 등 설비를 연동하고, 풍향, 풍속, 습도 등 산불에 영향을 미치는 정보를 수신 받아 실시간으로 변화되는 환경에 대응하여 진화 용수를 최적의 장소, 최적의 시점에 살수 하여 진화 용수를 손실 없이 활용하며 산림 자원, 문화재, 인명의 피해를 최소화 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 간략 동작 흐름도
도 2는 본 발명의 상세 동작 흐름도
도 3은 본 발명의 구성도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명을 하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 항공기를 이용한 산불 진화 방법에 관한 것으로, 기본적으로 도 1에 도시된 흐름도와 같이 산불이 발생하는 단계(S100), 산불의 종류, 산불의 크기, 산불의 위치 및 산불의 온도 등을 포함한 산불 자체 특성정보를 측정하고, 산불 지역에서의 나무의 종류, 풍향, 풍속 및 습도 등을 포함한 산불 환경 특성정보를 수집하여, 산불의 확산 예상 경로를 파악하는 산불 파악단계(S200), 산불 확산 예상 경로에 민가 및 문화재 등 보호대상이 있는지 파악하여 대피 방송을 하는 산불 대피단계(S300), 항공기로 산불 위치에 살수를 진행하고, 재 급수의 필요에 따라 재 급수 최적지를 탐색하는 산불 진화단계(S400), 산불이 진화되면 전개한 항공기가 기지로 복귀하는 복귀단계(S500)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 흐름도를 상세히 도시한 흐름도로서, 산불 파악단계(S200)는 산불이 발생한 지역의 위치로 항공기가 이동하도록 이동 지시를 내리는 산림 항공기 전개 단계(S210), 전개된 항공기가 전자광학 적외선 장비(400)를 통해 산불의 종류, 산불의 크기, 산불의 위치를 적어도 하나 이상 포함하는 산불 자체 특성정보를 수집하는 산불 자체 특성정보 수집 단계(S220), 수집된 산불 자체 특성정보를 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)으로 데이터를 전송하는 산불 자체 특성정보 전송 단계(S230), 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)은 관제소(200)로부터 전송받은 산불 환경 특성정보와 전자광학 적외선 장비(400)로부터 전송받은 산불 자체 특성정보를 취합하여 산불 확산 예상 경로를 산출하는 산불 확산 예상 경로 산출단계(S240)를 포함할 수 있다.
산불 대피단계(S300)는 산불 확산 예상 경로에 보호대상이 있는지 판단 후, 추천 비행경로 산출단계(S320)로 진행하기 전에, 산불확산 예상 경로에 민가 및 문화재 등의 보호대상이 있으면(S310-Yes), 주민 대피 방송을 진행하는 주민대피 방송단계(S330), 산불 진화 컴퓨터 시스템이 항공기의 속도, 고도, 자세를 실시간으로 계산하여 살수를 위한 최적의 시간 및 장소를 추천하는 추천 비행경로 산출단계(S320)를 포함할 수 있다.
산불 진화단계(S400)는 추천 비행경로를 따라 산불위치에 항공기로 살수를 진행하는 항공기 살수 단계(S410), 살수를 통해 산불이 진화되어 재 급수가 필요하지 않으면(S420-No), 항공기가 기지로 복귀하는 복귀단계(S500), 산불이 진화되지 않아 재 급수가 필요하면(S420-Yes), 재 급수를 위해 산불 위치에서 가장 가까운 최적의 장소를 탐색하는 재 급수 최적지 탐색단계(S430)를 포함할 수 있다.
산불이 발생하여(S100) 등산객에 의해 신고가 들어오거나, 관할 관제소(200)에서 신고가 들어오면 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)이 관제소(200)로부터 산불 지역의 위치를 포함한 산불 자체 특성정보를 전송 받아, 산불 지역으로 산림 항공기가 이동하도록 이동 지시를 내려 산림 항공기 전개 단계(S210)를 실시하게 된다. 이때, 항공기 물탱크에 저장된 물의 중량 및 산불 진화 약품에 대한 정보를 항공기 정보입력 시스템(300)에 입력하여 항공기 비행 가능 시간, 비행 속도, 약품의 종류 등을 도출하고 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)의 변수로 입력된다. 항공기는 데이터 통신을 통하여 관제소(200)로부터 대략적인 산불 지역의 위치 정보를 수신하여 산불 진화 컴퓨터(100)에 입력되고, 이와 연동되는 3D Digital Moving Map(500)에 산불 지역의 위치가 출력되어 조종사는 최단 시간, 최단 거리로 신속히 이동 비행할 수 있다.
산불 영상 처리 단계(S220)는 항공기가 대략적인 산불 지역의 위치에 도착하면, 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)이 항공기의 전자광학 적외선 장비(400)를 산불 추적 모드로 변환하고, 360도 회전하면서 상세 산불 지역을 검색하게 되고, 산불의 최종 식별된 위치를 전자광학 적외선 장비(400)의 화면에 출력한다. 이때, 전자광학 적외선 장비(400)는 항공기의 위치 및 기수 방향에 상관없이 지속적으로 모니터링 할 수 있다.
산불 자체 특성정보 전송 단계(S230)는 전자광학 적외선 장비(400)가 산불의 종류, 확산의 크기, 산불의 위치를 측정하고, 열화상 카메라를 통해 온도를 측정한다. 측정한 산불의 종류, 확산의 크기, 산불의 위치, 산불의 온도 등 산불 자체 특성정보를 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)으로 데이터를 전송한다.
산불 확산 예상 경로 산출 단계(S240)는 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)이 3D Digital Moving Map(500)의 지도 데이터를 활용하고, 산불 지역의 특성을 고려하여 산불 경로 및 확산 정도를 계산한다. 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)은, 관할 관제소로부터 숲의 특성, 산불 지역의 풍향, 풍속, 습도 등의 산불 환경 특성정보를 전송 받고, 항공기에 부착된 전자광학 적외선 장비(400)로 수집되는 산불의 크기, 산불의 종류, 산불의 온도 등의 산불 자체 특성정보를 전송 받아 종합적으로 계산하여 예상되는 산불의 경로를 파악하는 산불 확산 예상 경로 산출단계(S240)를 진행한다.
산불 대피단계(S300)는, 산불 확산 예상 경로에 보호대상이 있는지 판단 후, 추천 비행경로 산출단계(S320)로 진행하기 전에, 산불 확산 예상 경로가 민가 또는 문화재 등의 보호대상으로 향하고 있다면(S310-Yes), 항공기에 설치된 스피커를 통해 위협 상황을 전파 하며, 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)이 제공하는 산불 도착 예정 시간을 주민들에게 알려주고 대피방송을 진행하여 인명피해가 생기지 않도록 사전에 조치한다.
산불 확산 예상 경로에 민가 또는 문화재 등의 보호대상이 없는지 판단 후에 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)은 조종사에게 효과적인 산불 진화를 위해 산불의 크기, 확산 속도, 이동 방향, 현재 위치의 풍향, 풍속, 숲의 특징 등 산불의 변수를 복합적으로 계산하여 추천 비행경로를 산출하는 추천 비행경로 산출단계(S320)를 진행한다.
산불 진화 단계(S400)에서는, 산불 대피 단계(S300)에 속한 추천 비행경로 산출단계(S320)에서 산출된 추천 비행경로를 따라 항공기 살수 단계(S410)를 시작한다. 조종사는 살수를 진행하기 전에 살수 방법을 수동 또는 자동 조작으로 설정할 수 있으며, 수동 조작으로 인해 발생되는 부정확한 살수를 자동 조작으로 보완하여 살수에 효과적인 도움을 준다. 산출된 추천 비행경로에 따라 조종사가 수동으로 조작으로 살수를 할 수 있다. 또한, 조종사가 자동 조작을 선택하면 항공기가 추천 비행경로의 동선을 따라 비행하면서 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)이 항공기의 속도, 고도, 자세를 실시간으로 계산 업데이트 하고, 전자광학 적외선 장비(400)를 통해 산불을 모니터링 하면서 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)이 자동으로 적기 시점에 살수 할 수 있다.
항공기 살수 단계(S410) 이후에, 산불이 진화되지 않아 재 급수가 필요하면(S420-Yes), 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)은 3D Digital Moving Map(500)을 활용하여 본 기지, 강, 바다, 호수 등 재 급수가 가능한 후보지 군을 선정하여 조종사에게 제시한다. 재 급수 완료 후에는 산불 자체 특성정보 수집 단계(S220)로 되돌아가 상기 흐름을 반복한다.
항공기 살수 단계(S410)후에 산불이 진화되어 재 급수가 필요하지 않으면(S420-No) 항공기는 기지로 복귀한다(S500).
이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명을 구성하는 주요 시스템의 구성도이다. 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)은 각각의 장치와 시스템에서 측정한 정보를 취합, 연산하여 산불 진화에 최적의 결과를 도출한다.
관제소(200)는 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)과 실시간으로 상호간에 데이터를 통신 한다. 관제소(200)에서는 항공기에게 산불의 대략적인 위치 정보를 전송하고 3D Digital Moving Map(500)을 통하여 항공기가 최단거리로 산불 지역으로 이동하게 한다. 또한, 산불 확산 예상 경로를 산출할 수 있는 산불 지역의 숲의 특성, 풍향, 풍량, 풍속, 습도 등 산불 환경 특성정보를 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)으로 전송한다. 또한, 관제소(200)는 항공기에서 전자광학 적외선 장비(400)를 통해 획득한 산불 영상을 지상관제에 송신하여 전체 산불에 대한 상황 판단 및 지상에서 진화 지원하는 장비 및 인원에게 도움을 줄 수 있도록 한다.
항공기 정보입력 시스템(300)은 항공기 물탱크에 저장된 중량 및 산불 진화 약품에 대한 정보를 항공기 정보 입력 시스템(300)에 입력하여 항공기 비행 가능 시간 및 약품의 정보에 대한 정보들을 도출하고 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)으로 전송한다.
전자광학 적외선 장비(400)는 항공기가 산불지역으로 전개되고 산불의 이동, 확산의 크기 및 위치를 측정하여 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)과 데이터를 주고받고, 산불의 최종 식별된 위치를 전자광학 적외선 장비(400)의 화면에 출력한다.
3D Digital Moving Map(500)은 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)과 연동되어 산불 위치가 3D Digital Moving Map(500)의 화면에 출력되고, 산불의 확산 예상 경로가 산출되면 3D Digital Moving Map(500)을 활용하여 민가 및 문화재 등의 보호대상의 위치를 확인 할 수 있다.
대기자료 컴퓨터(600)는 추천 비행경로를 수신한 항공기가 자동으로 살수를 진행하기 위해 필요한 항공기의 고도와 속도에 대한 데이터를 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)으로 제공한다.
자동비행 조종장치(700)는 추천 비행경로를 수신한 항공기가 자동으로 살수를 진행하기 위해 필요한 항공기의 자세 유지에 대한 데이터를 산불 진화 컴퓨터 시스템(100)으로 제공한다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
100 : 산불 진화 컴퓨터 시스템
200 : 관제소
300 : 항공기 정보 입력 시스템
400 : 전자광학 적외선 장비
500 : 3D Digital Moving Map
600 : 대기자료 컴퓨터
700 : 자동비행 조종장치
S100 : 산불 발생
S200 : 산불 파악단계
S300 : 산불 대피단계
S400 : 산불 진화단계
S500 : 복귀 단계

Claims (5)

  1. 산불 진화 컴퓨터 시스템은, 산불 자체 특성정보 및 산불 지역에 대한 산불 환경 특성정보를 전송 받아 산불의 위치, 산불의 크기, 산불의 확산 예상 경로를 파악하는 산불 파악단계;
    상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 산출한 예상 경로에 따라 보호대상이 있는지 판단하여 대피 방송을 하는 산불 대피 단계; 및
    항공기가 자동 또는 수동으로 살수를 진행하는 산불 진화단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기를 이용한 산불 진화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산불 환경 특성정보는 관제소로부터 전송 받은 산불 지역의 풍향, 풍속, 습도, 위치, 나무의 종류 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 산불 파악단계는,
    상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 상기 관제소로부터 전송받은 상기 산불 환경 특성정보 중 산불 지역의 위치로 항공기가 이동하도록 이동 지시를 하는 산림 항공기 전개 단계;
    상기 항공기의 전자광학 장비가 산불의 종류, 산불의 크기, 산불의 위치를 적어도 하나 이상 포함하는 상기 산불 자체 특성정보를 수집하는 산불 자체 특성정보 수집 단계;
    수집된 상기 산불 자체 특성정보를 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템으로 전송하는 산불 자체 특성정보 전송 단계; 및
    상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 상기 산불 환경 특성정보 및 상기 산불 자체 특성정보를 전송 받아, 산불의 확산 예상 경로를 산출하는 산불 확산 예상 경로 산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기를 이용한 산불 진화 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 산불 대피단계는,
    상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 3D 지도를 활용하여 상기 산불 확산 예상 경로에 보호대상이 있는지 판단하는 산불 확산 예상 경로 판단단계;
    상기 산불 진화 컴퓨터 시스템이 상기 항공기의 속도, 고도 및 자세를 실시간으로 계산하여 추천 비행경로를 산출하는 추천 비행경로 산출단계; 및
    상기 산불 확산 예상 경로에 보호대상이 있으면, 상기 항공기 스피커를 통해 위험 상황을 방송하는 주민 대피 방송단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기를 이용한 산불 진화 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 산불 진화단계는,
    상기 항공기가 산불 위치에 살수를 진행하는 항공기 살수단계;
    상기 항공기가 재 급수가 필요하면, 재 급수가 가능한 후보지를 탐색하는 재 급수 최적지 탐색단계; 및
    상기 재 급수 최적지 탐색단계에서 재 급수가 완료되면, 상기 산불 자체 특성정보 수집단계로 되돌아가는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기를 이용한 산불 진화 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 항공기 살수 단계는,
    상기 추천 비행경로 산출단계에서 추천 비행경로를 입력받아 조종사가 수동으로 살수하도록 이루어지거나, 상기 산불 진화 컴퓨터 시스템과 상기 전자광학 장비가 연동되어 자동으로 적기 시점에 살수를 진행하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 항공기를 이용한 산불 진화 방법.
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