낙뢰 관측원리
낙뢰관측방법으로는 도달시간차방식(TOA, Time Of Arrival), 방향탐지방식(MDF, Magnetic Direction Find), 전파간섭계방식(Interferomenter)이 있다. TOA방식은 낙뢰가 발생하여 각 센서에 도달한 시간을 이용하고, MDF방식은 낙뢰가 발생한 방향을 이용하며, 전파간섭계방식은 전기장의 위상차를 이용하여 낙뢰발생 위치를 알아낸다. LLP시스템은 MDF방식을 이용하였으며, IMPACT·LDARⅡ시스템 중 IMPACT 센서는 TOA방식과 MDF방식을 합성한 방식으로 낙뢰를 탐지하였고, LDARⅡ 센서는 TOA 방식으로 낙뢰를 탐지하였다. 현 LINET시스템은 각 센서에 GPS 안테나가 부착되어있으며, 최소 5개 이상의 센서에 낙뢰가 도달하는 시간도달차 방식으로 낙뢰를 탐지한다.
- 낙뢰발생 시 발생하는 전자기파가 여러 개의 센서에 도달하는 시간 차이를 계산하여 낙뢰의 위치(위·경도, 거리)를 결정하는 방식으로 각 센서 간의 GPS 시간동기화가 중요하다.다음의 그림처럼 센서별 관측반경이 겹치는 영역에 낙뢰가 위치하므로 정확도를 높이기 위해서 최소 3개 이상의 센서가 필요하다.
- 방향탐지방법(MDF)은 낙뢰로부터 발생한 전자파가 도달되는 방향을 측정하여 2개의 안테나로부터 낙뢰의 위치를 결정하는 방식이다. 따라서 MDF방식에서는 진북을 정확하게 설정하는 것이 중요하다. 다음의 그림은 방향탐지방법에 의한 낙뢰위치 결정방법을 보이고 있다.
- TOA방식과 MDF방식을 합성하여 낙뢰를 관측하는 방법으로써 TOA 방식만을 사용하였을때 발생하는 위치 부정확성의 문제를 방지할 수 있어, 보다 정확한 낙뢰의 위치를 관찰할 수 있다.
- 센서의 방향성 안테나에서 수신한 전기장의 위상차를 이용하여 낙뢰위치를 결정하는 방식이다.