무선 돛대 및 타워
Radio masts and towers시리즈의 일부 |
안테나 |
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라디오 돛대와 타워는 일반적으로 TV를 포함한 통신 및 방송용 안테나를 지원하기 위해 설계된 높은 구조물입니다.두 가지 주요 유형이 있습니다. 가이드가 있는 구조와 자립식 구조입니다.그것들은 인간이 만든 가장 높은 건축물 중 하나이다.돛대는 종종 그것을 처음 제작했거나 현재 사용하고 있는 방송사의 이름을 따서 붙여진다.
돛대 라디에이터 또는 방사탑의 경우 전체 돛대 또는 탑 자체가 송신 안테나입니다.
용어.
"마스트"와 "타워"라는 용어는 종종 서로 바꿔서 사용됩니다.그러나 구조 공학 용어로 타워는 자립형 또는 캔틸레버형 구조인 반면, 돛대는 스테이 또는 남자에 의해 지탱됩니다.영국의 방송 엔지니어들도 같은 용어를 사용합니다.마스트는 지상 또는 옥상 구조물로 안테나가 충분히 전파를 송수신할 수 있는 높이에서 안테나를 지지한다.전형적인 마스트는 강철 격자 또는 관형 강철 구조입니다.이통사 전송에는 돛대 자체가 관여하지 않는다.돛대(토목 공학 용어 사용)는 건설 비용이 더 적게 드는 경향이 있지만 가이 와이어를 수용하기 위해 돛대 주변 영역을 확장해야 합니다.타워는 땅이 부족한 도시에서 더 일반적으로 사용된다.
부분적으로는 독립형이고 부분적으로는 가이드가 있는 타워라고 불리는 경계선 디자인이 몇 가지 있습니다.예를 들어 다음과 같습니다.
- 거브란디 타워는 자립형 타워로 이루어져 있으며 꼭대기에는 기둥이 달린 마스트가 있다.
- 남아 있는 몇 개의 Blaw-Knox 타워는 그 반대입니다: 그들은 자유 착륙 부분으로 둘러싸인 뾰족한 하부를 가지고 있습니다.
- Zendstation Smilde, 높은 탑 위에 턱이 달린 돛대가 있고 땅에 내려앉는 남자들도 있어요.
- Torre de Collserola는 탑의 일부가 자유롭지 않은 꼭대기에 기둥이 있는 기둥이 있는 탑입니다.
역사
무선 통신에 대한 첫 번째 실험은 1894년에 Guglielmo Marconi에 의해 시작되었습니다.1895-1896년에 그는 수직 모노폴 또는 마르코니 안테나를 발명했는데, 이것은 처음에는 높은 나무 기둥에 매달린 철사였다.그는 안테나가 더 높게 매달려 있을수록 더 멀리 송신할 수 있다는 것을 알게 되었고, 이는 안테나의 높이가 필요하다는 것을 처음으로 인식하게 되었다.무전기는 1900년경 무선통신에 상업적으로 사용되기 시작했다.라디오의 첫 20년 동안 장거리 라디오 방송국은 매우 낮은 주파수 대역의 긴 파장을 사용했기 때문에, 가장 높은 안테나조차 전기적으로 짧고 5-25Ω의 매우 낮은 방사선 저항을 가지고 있어 지상 시스템에 과도한 전력 손실을 초래했습니다.무선통신국은 효율을 [1]높이기 위해 100-300m(330-980ft)의 여러 철탑 사이에 늘어뜨린 수평선으로 구성된 대용량 평탑 안테나를 사용했다.
AM라디오 방송은 1920년경에 시작되었다.방송을 위한 중파 주파수의 할당은 상단 부하 없이 단일 수직 돛대를 사용할 수 있는 가능성을 높였다.1920년대 방송을 위해 사용된 안테나는 T 안테나로, 두 개의 돛대 사이에 와이어가 매달린 두 개의 돛대로 구성되어 있어 하나의 [1]돛대에 비해 두 배의 건설 비용과 육지 면적이 필요합니다.1924년 Stuart Ballantine은 단일 돛대 [1]안테나의 개발을 이끈 두 개의 역사적인 논문을 발표했다.첫 번째로 그는 지면상에서 [2]수직 도체의 방사선 저항을 도출했다.그는 방사선 저항성이 최대까지 증가했음을 발견했다. 1⁄2 파장, 따라서 그 길이 주변의 돛대는 접지 저항보다 훨씬 높은 입력 저항을 가지고 있어 용량성 최고 부하를 사용하지 않고 접지 시스템에서 손실되는 송신기 전력의 비율을 낮춥니다.같은 해 두 번째 논문에서 그는 지상파에서 수평으로 방사되는 전력량이 5⁄8 파장의 [3]돛대 높이에서 최대치에 도달했음을 보여주었다.
1930년까지 T 안테나 비용은 방송사들이 돛대 자체의 금속 구조가 안테나 역할을 하는 [4]돛대 라디에이터 안테나를 채택하도록 이끌었다.사용된 최초의 유형 중 하나는 다이아몬드 캔틸레버 또는 Blaw-Knox 타워였다.이것은 다이아몬드(약면체) 모양을 가지고 있어서 단단하게 만들었기 때문에 넓은 허리에 한 세트의 남성 라인만 있으면 되었다.안테나의 뾰족한 하단부는 콘크리트 베이스 위에 볼과 소켓 조인트 형태의 대형 세라믹 절연체로 마감되어 구조물의 굽힘 모멘트를 완화했습니다.첫 번째는 1931년 [5][6]665피트(203m)의 반파 돛대가 WABC의 뉴저지주 웨인 50kW 송신기에 설치되었다.1930년대에 Blaw-Knox 타워의 다이아몬드 모양은 높은 각도로 방출되는 전력을 증가시켜 청취 영역에 다중 경로 페이딩을 [4]야기하는 좋지 않은 전류 분포를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.1940년대까지 AM 방송 산업은 더 나은 방사선 패턴을 가진 오늘날 사용되는 좁고 균일한 단면 격자 돛대에 대한 Blaw-Knox 설계를 포기했다.
1940년대와 50년대에 FM 라디오와 텔레비전 방송이 등장하면서 더 큰 돛대가 필요하게 되었다.이전의 AM 방송은 LF와 MF 대역을 사용했는데, 여기서 전파는 지구의 윤곽을 따르는 지상파로 전파되었다.지면을 감싸는 파도 때문에 신호가 수평선을 넘어 수백 킬로미터까지 전달될 수 있었다.그러나 새로운 FM과 TV 송신기는 VHF 대역을 사용했는데, VHF 대역은 전파가 가시권에 따라 이동하기 때문에 시야의 지평선에 의해 제한됩니다.넓은 영역을 커버하는 유일한 방법은 안테나를 충분히 높이 올려 시야가 확보되도록 하는 것입니다.
1991년 8월 8일까지 바르샤바 라디오 마스트는 육지에서 세계에서 가장 높은 지지 구조물이었습니다. 붕괴로 인해 KVLY/KTHI-TV 마스트가 가장 높은 것으로 남았습니다.미국에는 600m(1968.5ft)[7] 이상의 무선 구조물이 50개 이상 있습니다.
자재
강철 격자
강철 격자는 가장 널리 퍼진 건축 형태이다.강도, 경량 및 내풍성, 재료 사용 시 절약성이 뛰어납니다.삼각 단면의 격자가 가장 일반적이며 정사각형 격자도 널리 사용된다.가이드가 달린 돛대가 자주 사용됩니다. 지지 가이 라인은 풍하중과 같은 횡력을 전달하므로 돛대가 매우 좁고 단순하게 제작될 수 있습니다.
주탑으로 건설될 경우 구조물의 높이가 일부 또는 전체에 걸쳐 평행하거나 테이퍼될 수 있습니다.높이와 함께 기하급수적으로 가늘어지는 여러 부분으로 지어지면 에펠탑처럼 에펠탑이라고 한다.런던에 있는 크리스탈 팰리스 타워가 그 예이다.
관강
가이드가 달린 돛대도 강철 튜브로 제작되기도 한다.이 구조 유형은 케이블 및 기타 구성 요소를 튜브 내부의 날씨로부터 보호할 수 있고 결과적으로 구조가 더 깨끗해 보일 수 있다는 장점이 있습니다.이러한 마스트는 주로 FM/TV 방송용으로 사용되지만 때로는 마스트 라디에이터로도 사용됩니다.뮐러커 송신소의 큰 돛대가 그 좋은 예입니다.이 돛대 유형의 단점은 열린 몸체의 돛대보다 바람의 영향을 훨씬 많이 받는다는 것이다.관 모양의 턱이 있는 돛대 몇 개가 무너졌다.영국에서는 1960년대에 Emley Moor와 Waltham TV 방송국의 돛대가 무너졌다.독일에서는 1985년에 비엘슈타인 송신기가 고장났다.관 모양의 돛대가 모든 나라에 세워진 것은 아니다.독일, 프랑스, 영국, 체코, 슬로바키아, 일본, 소련에는 관 모양의 돛대가 많이 세워졌지만 폴란드나 북미에는 거의 없다.
러시아와 우크라이나의 도시에는 여러 개의 관 모양의 턱이 달린 돛대가 세워졌다.이 돛대들은 중앙 돛대 구조에서 남자들까지 이어지는 수평 크로스바를 특징으로 하며 1960년대에 만들어졌다.이들 마스트의 크로스바에는 작은 안테나를 고정하는 통로가 설치되어 있지만 주된 목적은 진동 감쇠입니다.이러한 돛대의 설계 명칭은 30107KM이며 FM 및 TV 전용으로 사용되며 한 가지 예외를 제외하고 높이가 150–200m(490–660ft)이다.Vinnytsia의 돛대는 예외로 높이가 354m(1161ft)이며, 2010년 벨몬트 송신소의 높이가 줄어든 이후 현재 세계에서 가장 높은 가이 튜브형 돛대이다.
철근 콘크리트
철근 콘크리트 타워는 비교적 건설 비용이 많이 들지만 강풍 시 높은 수준의 기계적 강성을 제공합니다.마이크로파 포인트 투 포인트링크에 사용되는 안테나와 같이 빔 폭이 좁은 안테나를 사용하는 경우 및 구조물에 사람이 점유하는 경우 이 점이 중요합니다.
1950년대에 AT&T는 최초의 대륙 횡단 마이크로파 [8][9]경로를 위해 타워보다는 사일로와 유사한 콘크리트 타워를 다수 건설했습니다.
독일과 네덜란드에서 포인트 투 포인트 마이크로파 링크를 위해 건설된 대부분의 타워는 철근 콘크리트로 건설된 반면, 영국에서는 대부분 격자 타워이다.
콘크리트 타워는 캐나다 토론토에 있는 CN 타워와 같은 유명한 랜드마크를 형성할 수 있습니다.이러한 건물에는 기술 직원을 수용할 수 있을 뿐만 아니라 전망대나 식당과 같은 공공 구역이 있을 수 있습니다.
슈투트가르트 TV 타워는 철근 콘크리트로 지어진 세계 최초의 타워였다.그것은 1956년 지역 토목 기사 프리츠 레온하르트에 의해 설계되었다.
유리섬유
파이버 글라스 폴은 저전력 비콘 또는 중파 방송 송신기에 사용되는 경우가 있습니다.
카본 파이버
탄소 섬유 monopoles과 탑들 전통적으로도 좋지만 비싼 탄소 섬유 견인 spun는 장점은 monopoles과 탑들이 너무 연락은 비쌌다 위치에 만들 수 있도록 허가된 체중(70%less[10])의 일부로 철강(10번)를 초과하는을 제공한 솔루션이 늘어나고 있는 방식에 최근의 발전이다.icul철골 구조물에 필요한 무거운 리프팅 장비로 접근한다.
전체적으로 기존 건축자재에 비해 탄소섬유 구조물이 40~50% 더 빨리 세워집니다.
나무
최근까지 나무는 통신탑의 인기 재료로 여겨지지 않았다.그러나 시장은 그 이점을 깨닫기 시작했고 공급업체들은 그 요구를 충족시키기 시작했습니다.최근 이탈리아 최초의 목재 통신 타워가 기존의 철골 구조물을 대체하여 수목이 우거진 [11]주변 환경과 조화를 이루었습니다.통신 회사들이 목재를 선택하는 가장 흔한 이유 중 하나는 목재가 업계에서 유일하게 기후에 [12]좋은 재료이기 때문입니다.이러한 이유로 일부 전신주 유통업체는 증가하는 5G 인프라 수요를 충족시키기 위해 목재 타워를 제공하기 시작했습니다.예를 들어 미국에서는 최근 목재 전신주 유통업체인 Bell Lumber & Pole이 통신업계에 [13]진출하기 시작했다.
기타 유형의 안테나 지지대 및 구조물
폴스
짧은 돛대는 전신주와 유사하게 자립형 또는 가이드가 달린 나무 기둥으로 구성될 수 있다.때로는 자립형 관상 아연도금강 극을 사용하기도 합니다. 단극이라고 할 수 있습니다.
건물들
경우에 따라서는 고층 건물의 지붕에 송신 안테나를 설치할 수 있습니다.예를 들어 북미에는 엠파이어 스테이트 빌딩, 윌리스 타워, 푸르덴셜 타워, 4 타임스 스퀘어, 원 월드 트레이드 센터에 송신 안테나가 있습니다.원래의 세계무역센터의 북쪽 타워도 지붕 위에 1978-1979년에 건설되어 1980년에 송신을 시작한 110미터(360피트)의 통신 안테나를 가지고 있었다.건물들이 무너졌을 때, 몇몇 지역 TV와 라디오 방송국들은 예비 송신기가 [14]가동될 때까지 방송이 중단되었다.이러한 시설은 유럽, 특히 휴대용 라디오 서비스와 저전력 FM 라디오 방송국에도 존재한다.런던의 BBC는 1936년 빅토리아 시대의 건물 중 하나인 알렉산드라 궁전의 탑에 조기 텔레비전 방송을 위한 돛대를 세웠다.그것은 아직 사용되고 있다.
위장된 셀 사이트
위장 세포 사이트는 나무, 굴뚝 또는 다른 일반적인 구조물처럼 만들어짐으로써 낮은 시각적 결과를 필요로 하는 환경에 도입될 수 있다.
많은 사람들은 맨몸의 휴대폰 타워를 추악하고 이웃에 침입하는 것으로 본다.사람들은 점점 더 휴대폰 통신에 의존하지만, 그렇지 않으면 경치가 나빠지는 맨 탑에 반대한다.많은 회사들이 휴대폰 탑을 나무, 교회 탑, 깃대, 물탱크, 그리고 다른 [15]기능들에 '은닉'할 것을 제안합니다.일반적인 타워 설치 및 유지보수 서비스의 일부로 이러한 서비스를 제공하는 공급자가 많습니다.이것들은 일반적으로 "스텔스 타워" 또는 "스텔스 설치" 또는 단순히 숨겨진 셀 사이트라고 불립니다.
위장된 휴대 전화 타워에 의해 달성되는 디테일과 사실성의 수준은 매우 높다. 예를 들어, 나무로 위장된 타워는 [16]실제와 거의 구별할 수 없다.이러한 타워는 국립공원 및 미국의 코로나도 국립 [17]숲에 있는 선인장으로 위장한 타워와 같은 다른 보호 장소에 눈에 띄지 않게 배치될 수 있다.
그러나 위장하더라도 논란이 될 수 있다. 깃대 역할을 하는 주탑이 2004년 미국 대통령 선거운동과 관련해 논란을 불러일으켰고, 그러한 주탑이 대중의 감시를 받기보다는 속임수에 그러한 주탑을 설치할 수 있도록 하는 것이 더 도움이 된다는 정서를 강조했다.경치를 [18]아름답게 가꾸기 위해서.
돛대 방열기
돛대 라디에이터 또는 돛대 안테나는 전체 구조가 안테나인 라디오 타워 또는 돛대입니다.마스트 안테나는 장파 또는 중파 방송의 일반적인 송신 안테나입니다.
구조적으로 유일한 차이점은 일부 돛대 방열기는 돛대 베이스가 지면으로부터 절연되어야 한다는 것이다.단열탑의 경우 보통 각 다리를 지탱하는 단열재가 1개 있습니다.그러나 일부 돛대 안테나 설계에는 절연이 필요하지 않으므로 기본 절연이 필수적인 기능은 아니다.
텔레스코픽, 펌프업 및 틸토버 타워
라디오 타워의 특별한 형태는 망원 돛대이다.이것들은 매우 빨리 세울 수 있다.텔레스코픽 돛대는 주로 주요 뉴스 사건에 대한 보고 및 비상 시 임시 통신을 위한 임시 라디오 링크 설정에 사용된다.그들은 또한 전술 군사 네트워크에도 사용된다.올려야 강풍에 견딜 수 있어 아마추어 라디오에서 널리 사용되고 있다.
텔레스코픽 마스트는 두 개 이상의 동심원 섹션으로 구성되며 두 가지 주요 유형이 있습니다.
- 펌프업 마스트는 종종 차량에 사용되며 공압 또는 유압에 의해 최대 높이까지 올라갑니다.일반적으로 매우 작은 안테나를 지원할 수 있을 정도의 강도밖에 없습니다.
- 텔레스코픽 격자 마스트는 수동 또는 전기 모터로 구동할 수 있는 윈치를 사용하여 상승합니다.펌프업 타입보다 높은 높이와 부하에 대응하는 경향이 있습니다.접힌 상태에서 두 번째 틸토버 윈치를 사용하여 전체 어셈블리를 수평 위치로 내릴 수 있습니다.이를 통해 돛대를 윈치업하기 전에 안테나를 접지 레벨에서 장착 및 조정할 수 있습니다.
풍선과 연
밧줄로 묶인 풍선이나 연은 일시적인 버팀목 역할을 할 수 있다.안테나 또는 와이어(VLF, LW 또는 MW용)를 적절한 높이까지 반송할 수 있습니다.이러한 준비는 군사 기관이나 라디오 아마추어들에 의해 가끔 사용된다.미국 방송사 TV 마르티는 이런 풍선을 이용해 쿠바에 텔레비전 프로그램을 방송했다.
드론
2013년에는 통신 목적으로 [19]무인항공기(드론)를 이용하는 것에 대한 관심이 높아지기 시작했다.
기타 특수 구조물
2개의 VLF 송신기에서는 깊은 계곡에 걸쳐 회전하는 와이어 안테나가 사용됩니다.와이어는 작은 돛대, 탑 또는 바위 앵커에 의해 지지됩니다.같은 기술이 크리건 라디오 방송국에서도 사용되었다.
ELF 송신기의 경우 접지 다이폴 안테나가 사용됩니다.이러한 구조물은 높은 돛대를 필요로 하지 않는다.그것들은 땅속 깊이 수십 킬로미터 떨어진 곳에 묻혀 있는 두 개의 전극으로 구성되어 있다.송신기 건물에서 전극까지 오버헤드피더 라인이 흐릅니다.이들 라인은 10kV 수준의 전원선과 비슷하며 유사한 기둥에 설치됩니다.
설계 기능
경제적, 미적 고려사항
- 돛대나 탑의 비용은 [citation needed]그 높이의 제곱에 대략 비례한다.
- 같은 높이의 자립형 탑보다 턱이 있는 돛대를 만드는 것이 더 저렴하다.
- 수염이 있는 돛대는 남자들을 수용하기 위해 추가 땅이 필요하기 때문에 상대적으로 땅값이 싼 시골 지역에 가장 적합합니다.가로놓이지 않은 탑은 훨씬 더 작은 플롯에 들어갈 것이다.
- 철제 격자탑은 같은 높이의 콘크리트 탑보다 건설 비용이 저렴하다.
- 두 개의 작은 탑은 시각적으로 볼 때 하나의 큰 탑보다 덜 거슬릴 수 있습니다. 특히 그것들이 같아 보인다면요.
- 탑과 탑에 장착된 안테나가 대칭으로 보이면 탑은 덜 못생겨 보인다.
- 콘크리트 타워는 특히 유럽 대륙에서 심미적인 디자인으로 건설될 수 있다.그것들은 때때로 눈에 띄는 곳에 세워지며 전망대나 레스토랑을 포함한다.
고주파/단파 안테나용 마스트
단파 대역의 송신에서는 안테나를 지상파보다 몇 파장 이상 높이면 얻을 수 있는 것이 거의 없습니다.단파 송신기는 약 100미터 이상의 돛대를 사용하는 경우는 거의 없습니다.
리거용 액세스
돛대, 주탑 및 그 위에 설치된 안테나는 유지보수가 필요하기 때문에 구조물 전체에 접근할 필요가 있다.작은 구조물은 일반적으로 사다리로 접근한다.보다 빈번한 유지보수가 필요한 대형 구조물에는 계단과 때로는 서비스 엘리베이터라고도 불리는 리프트가 있을 수 있습니다.
항공기 경고 기능
특정 법적 높이를 초과하는 고층 구조물에는 조종사에게 구조물의 존재를 경고하기 위해 일반적으로 빨간색인 항공기 경고등이 설치되는 경우가 많다.과거에는 전구 수명을 최대화하기 위해 견고하고 언더런 필라멘트 램프가 사용되었습니다.대신 네온 램프가 사용되었습니다.오늘날 이러한 램프는 LED 어레이를 사용하는 경향이 있습니다.
높이 요건은 주 및 국가에 따라 다르며, 낮에는 흰색 점멸 스트로보를, 밤에는 맥동하는 빨간색 고정 장치를 요구하는 것과 같은 추가 규칙을 포함할 수 있습니다.또한 특정 높이를 초과하는 구조물은 하늘에 대해 더 잘 보이도록 흰색과 주황색 또는 흰색과 빨간색과 같은 대조적인 색상 구성으로 칠해야 할 수 있습니다.
광공해 및 방해 조명
빛 공해가 우려되는 일부 국가에서는 항공기 경고등의 필요성을 줄이거나 없애기 위해 타워 높이를 제한할 수 있다.예를 들어 미국에서는 1996년 전기통신법에 따라 타워 높이를 200피트(61m) 이하로 제한하고 따라서 미국 연방통신위원회(FCC) 규정에 따라 항공기 조명을 요구하지 않는 등 지역 관할구역이 타워의 최대 높이를 설정할 수 있다.
바람에 의한 진동
전파 돛대의 한 가지 문제는 바람에 의한 진동의 위험이다.이것은 특히 강관 구조에서 우려되는 사항입니다.원통형 쇼크 마운트를 구축하여 이를 줄일 수 있습니다.예를 들어 새터랜드의 DHO38 무선 돛대에서 마스트보다 두꺼운 실린더처럼 보이는 충격 마운트를 찾을 수 있다.또한 철근 콘크리트로 된 독립형 타워로 구성된 구조물도 있는데, 이 타워에는 가이드가 달린 무선 돛대가 설치되어 있습니다.한 예로 네덜란드 로픽에 있는 게르브란디 타워가 있다.네덜란드 스밀데와 독일 발덴부르크의 Fernsehturm 근처에서 이 건축 방법의 추가 타워를 찾을 수 있습니다.
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개발 |
물리 및 엔지니어링 |
조류에 대한 위험
라디오, 텔레비전, 통신탑은 새들에게 위험을 가하는 것으로 기록되었다.알려진 새들의 죽음을 기록하고 통신탑이 새들에게 [20][21]가할 수 있는 위험을 최소화하기 위한 연구를 요구하는 보고서가 발표되었습니다.
또한 희귀한 새들이 기지국에 둥지를 틀어서 그들을 [22][23]보호하기 위한 법으로 인해 보수 작업을 방해한 사례도 있었다.
치명적인 붕괴
「 」를 참조해 주세요.
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추가 정보
- Srevidya, S. 및 Subramanian, N., Architecture Engineering, Journal of Architectural Engineering, Journal of Architecture Engineeres, 제9권, No. 3, 2003년 9월, 페이지 102–108.
외부 링크
- 200피트 이상의 모든 US 타워, 특정 주파수로 송신하거나 특정 전력 이상의 송신기를 가진 모든 US 타워는 미국에 등록해야 합니다.이것은 온라인 디렉토리입니다.
- 전송 갤러리: 영국의 브로드캐스트 전송 사이트
- 변속기 갤러리: 스테이 마스트 구축
- 여행 중 수천 개의 탑을 찍은 국제적인 탑 사진작가 스콧 파이부시
- 미시간 타워에 관한 웨스턴 미시간 웹사이트의 톰 보스처
- 마이크 피츠패트릭의 NECRAT.미국 타워형 웹사이트에는 뉴잉글랜드, 뉴욕 등지의 타워 사진이 게재되어 있습니다.
- 터키 타워(터키어)
- 아마추어 라디오 타워 건설 프로젝트
- 풍력자원 평가에 사용된 높이 80m 이상의 타워 12,000개 이상 전시
- 프랑스 타워(프랑스어)
- 타워가 무너졌을 때의 법적 풍경
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