KR100531123B1 - 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법및 그 장치 - Google Patents

로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐고체추진제를 별도의 소각 또는 분해로를 사용하지 않고 점화장치가 내장된 로켓의 고체추진기관을 그대로 이용하여 직접 점화 및 연소시켜 초음속으로 배출시키면서 발생되는 유해가스를 고속 무해화 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 추진기관 내의 고체 연료와 산화제가 연소하여 1200℃ 이상으로 배출되는 가스에 공기를 혼합하여 1400℃ 이상으로 다시 재연소시켜 일산화탄소(CO)와 수소가스(H2)와 같은 가연성 가스를 처리한 다음 대기오염방지장치를 통해 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 염화수소(HCl) 등의 유해가스와 입자상 오염물질을 제거하여 무해한 가스를 대기 중으로 방출할 수 있도록 한 것이다.

Description

로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법 및 그 장치 {Disposal method and system for solid rocket propellant waste by using direct high-speed incineration}
본 발명은 노후된 로켓 추진기관의 고체추진제를 별도의 분리/분해/소각 공정없이 추진기관 내에서 직접 점화 및 연소시켜 초음속으로 배출시키면서 발생되는 유해가스를 고속 무해화 처리하는 방법 및 그 장치에 관한 것으로,
추진기관 내의 고체추진제가 연소하여 1200℃ 이상으로 배출되는 가스를 1400℃ 이상으로 다시 재연소시켜 일산화탄소(CO)와 수소가스(H2)와 같은 가연성 가스를 처리한 다음 대기오염방지장치를 통해 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 염화수소(HCl) 등의 유해가스와 입자상 오염물질을 제거하여 무해한 가스를 대기 중으로 방출시키는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
고체추진제가 사용된 로켓은 현재 전 세계적으로 다량 존재하고 있는 실정이며, 이들 고체추진제들이 노후 될 경우, 그 성능을 신뢰할 수 없게 된다. 따라서 이들에 대한 적정 처리에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이다. 노후 된 폐고체추진제를 처리하기 위해서 개방된 자연환경에서 이들을 점화 연소시켜 처리할 경우 자연환경에 유해한 대기오염물질들이 다량 배출시키는 것을 피할 수 없다. 따라서 이들을 환경친화적이고, 효율적으로 처리할 수 있는 기술이 요구되고 있으며, 일부 선진국에는 관련기술 개발이 진행되고 있는 실정이다.
Patent Number 5762009A 19980609US에는 추진기관으로부터 분리된 폐고체추진제를 Plasma Energy Recycle and Conversion(PERC) Reactor를 이용하여 처리할 수 있는 방법을 제공하고 있으며, Patent Number 5434335A 19950718US에서는 추진기관으로부터 분리된 로켓 추진제를 다른 고체상 물질이나 유체와 사전에 혼합시킨 다음 고온 용융로(High Temperature Molten Salt Bath) 내로 주입시켜서 처리시킬 수 있는 방법을 제시하고 있으며, Patent Number 5211777A 19930518US에도 역시 희석재(Diluent; 각종 오일류)와 충진제(Filler; 나무, 열매 껍질 등)를 서로 혼합해서 만들어진 펠릿(pellet)과 로켓 폐고체추진제를 혼합시킴으로서 폭발 연소가 일어나지 않을 정도로 민감도를 떨어뜨린(Desensitization) 후, 연소시간을 연장시키는 등의 효과를 갖도록 한 다음 연소처리 할 수 있는 방법을 제공하고 있다. 하지만 이러한 일련의 방법들은 모두가 로켓의 고체추진기관으로부터 폐고체추진제를 분리시켰을 경우에만 가능한 방법들로서, 고체추진기관으로부터 폐추진제를 분리해내는 전처리 작업을 피할 수 없게 되어 작업 위험도를 증가시키고, 엄청난 규모의 처리시설을 필요로 하며, 또한 고가의 처리 비용이 발생되지 않을 수 없는 상황이다. 또한 전처리 과정에서 분리된 폐추진제를 처리하는 과정에서도 발생되는 부산물을 처리하기 위한 별도의 처리시설이 수반되는 등 고비용 처리 방법이 될 수밖에 없다.
따라서 상기와 같은 문제점을 극복하여, 처리대상인 로켓 고체추진기관의 폐고체추진제를 추진기관에 부착된 상태에서 직접 점화시켜 연소 배출되는 고속 유동을 이용하여 친환경적으로 처리할 수 있는 간단한 구성의 방법과 장치를 제공함으로서 환경성, 경제성, 장치의 단순성 모두가 적용된 본 발명과 같은 기술의 필요성이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 로켓의 고체추진기관의 폐 추진제를 분리해서 1차 처리한 후, 다시 처리 부산물을 2차 처리하는 복잡한 고비용의 방식을 탈피하여, 고체추진기관의 추진제를 직접 점화시켜 배출되는 고속 폭연(爆燃)을 무해화 처리하는 기술이다. 추진제 내부에 내장된 고체추진제에 직접 점화를 함으로써 별도의 소각설비나 보조연료가 필요 없으며, 완전연소에 부족한 산화제는 외기가 유입되도록 하였다. 여기서 각 로켓의 고체추진기관은 본래 고속 분사를 통한 추력을 얻도록 설계되어 매우 높은 연소실 압력과 배출가스의 속도 및 유량을 보인다. 이를 본 처리장치에서 처리하기 위한 적정 속도 및 유량을 얻기 위하여 추진기관 노즐을 제거하거나 별도로 설계된 노즐로 교체한다.
본 기술은 노즐이 제거된 상태의 추진제에 직접 점화시켜서 1200℃ 이상의 고온 가스가 연속(燃速) 마하 2(Ma 2.0) 정도의 초음속으로 배출하게 되는데, 이들이 유입되는 외기와 혼합되어 충격파(Mach Disk)를 통과하면서 혼합 완전연소가 된다. 이 단계에서 가연성 물질들이 추가의 연소설비 없이 완전 제거되도록 하였으며, 후단에서는 이들 가스들에 물리화학적 처리를 해서 무해한 가스로 처리되어 고속 배출되도록 하였다. 따라서 추진제를 분리해서 별도처리 하는 방법에 비해, 처리시설 규모의 소형화를 통해 시설비용의 절감 및 운용비용 등을 월등히 절감시킬 수 있는 기술이며, 초음속 유동을 이용하여 간단한 대기오염방지시설로서 효율적인 제어가 가능하도록 하였다. 향후 대량 발생될 예정인 폐 고체추진제를 본 기술을 적용하여 환경에 무해한 상태로 배출 처리할 수 있는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법 및 그 장치를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 고체추진제가 내장되어 있고 처리 가능한 배출가스 유량과 속도를 고려해 노즐을 교체하거나 제거된 상태의 고체추진기관 본체에서 직접 점화를 통해서 고온 폭연이 배출될 수 있도록 한 폭연 배출 공정; 상기 공정을 통해 초음속으로 배출된 폭연이 외기로부터 유입되는 공기와 혼합되어 충격파를 통과하면서 가연성 가스들을 완전 재연소시키는 공정; 상기 재연소 공정에서 발생한 NOx의 유해가스를 제거하기 위해서 화학반응제를 양론비 1~3의 비율로 선택적으로 투입해서 화학반응을 통해서 제거하는 질소산화물저감공정; 이들 가스들은 다시 알칼리액이 충전된 세정탑 하부로 유입 충돌하면서 유해 산성가스와 용해성 가스와 분진들이 1차 적으로 제거되고, 상승하면서 상부로부터의 분사되는 알칼리액에 의해서 다시 2차로 제거되도록 한 알칼리액 세정 공정; 상기된 일련의 로켓의 폐 고체추진제의 무해화 처리하는 공정으로 이루어진 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 공정 및 장치에 관한 것이다.상기 폭연배출공정에서 배출되는 폭연은 1200℃의 온도로 갖고, 재연소공정에서의 재연소 온도는 1400℃이다. 그러나 상기 온도는 가장 바람직한 온도이고 배출되는 폭연과 재연소 온도는 상기 바람직한 온도를 기준으로 일정폭의 범위내에서 이루어질 수 있는 것은 당연한 것이다.
본 발명에서 처리되는 로켓 폐고체추진제의 대상은 크기와 고체추진제의 양과 관계없이 추진제의 사용기간이 만료된 처리 대상 모든 로켓의 고체추진제 무해화 처리에 적용가능하며, 본 발명에서 언급되는 고체추진제는 바인더(binder: CTPB , HTPB 등), 고체산화제(oxidizer : AP 등) 및 금속연료(Al 등)으로 조성되어 있으며, 주로 군사용으로 세계 각국에서 널리 사용되고 있는 추진제는 최근들어 우주개발을 위한 우주발사체 로켓의 연료로 사용되면서 민수산업에서의 중요성이 새롭게 부각되는 추세에 있다. 특히 군사용으로 고체추진제를 사용하는 이유는, 추진제가 짧은 시간 내에 가스 상태로서 큰 힘을 발휘할 수 있는 특이한 성질 때문이다.
통상 넓은 의미에서 폭발물이라고 부르는 물질은 폭발할 수 있는 물질, 즉 짧은 시간 안에 수백, 수천 배 이상으로 급격한 부피 팽창을 일으킬 수 있는 물질들을 말하며 그 속에는 추진제, 화약류, 폭발물(엄격한 의미에서의 폭발물) 및 이들을 원료나 원재료로 하여 제조된 무기, 물건 등이 모두 포함된다. 그 중 화약은 오래 전부터 사용되어 온 단어로서 흑색화약과 같이 불을 내며 빠른 속도로 연소하는 물질들을 지칭했으나, 현재는 화약류에 속하는 물질들을 제조하는 목적에 따라 추진제로서 혹은 폭발물로서도 사용될 수 있으므로 추진제와 폭발물을 모두 포함하여 넓은 의미로 화약이라고 부르기도 한다.
추진제와 폭발물은 적당한 조건하에 점화(또는 폭굉, 기폭)되면 매우 짧은 시간 안에 많은 양의 뜨거운 가스를 발생시킬 수 있는 고에너지 물질들이다. 추진제와 폭발물의 차이점은 그 작동시간의 길이에 따라 구분될 수 있는데 추진제는 초당 연소되는 속도가 최고 10여cm 이하의 연소 속도 범위에 있는 반면, 폭발물은 초당 수 km에 이르는 폭굉속도를 갖고 있다. 다시 말하면 추진제는 연소됨으로써, 폭발물은 폭굉됨으로써 그 성능이 발휘된다고 볼 수 있다. 추진제나 폭발물이 발생하는 에너지는 그 반응물질의 열화학적 특성에 따라 차이가 많겠지만 일반적으로는 그램당 1000cc 정도의 가스와 1000kcal 수준의 높은 에너지를 발생시킨다. 이러한 고에너지 물질들은 외부로부터 산소의 공급 없이 반응이 진행되므로 외부와 완전히 고립된 밀폐용기 속에서 혹은 물 속에서도 반응이 일어날 수 있다.
추진제의 성분으로는 산화제로서 주로 니트로셀룰로오스(NC)만을 포함하는 단기 (single base) 추진제와, NC와 니트로글리세린(NG)을 포함하는 복기(double base) 추진제와 니트로구아니딘과 같은 니트로 유기화합물이 더 첨가된 삼중기 (triple base) 추진제가 있는데, 이들의 적용분야는 주로 총· 화포의 장약이므로 총·포 추진제들이다.
한편 로켓 추진기관용 고체추진제에는 복기 추진제와 혼합형 추진제가 있다. 혼합형 추진제가 개발되기 이전부터 로켓에 사용된 복기추진제는 혼합형 추진제에 비해 각종 성능이 떨어지므로 점차 로켓 추진제로서의 사용량이 감소되는 추세에 있다.
본 발명에서 처리 대상 고체추진제들은 혼합형 추진제들로서 알루미늄, 과염소산암모늄 등의 고체 연료 및 고체 산화제를 복기 추진제에 첨가시켜 각종 성능을 크게 향상시킨 추진제를 말하며, 이러한 추진제를 혼합형 개선 복기 추진제라고 한다.
혼합형 추진제는 고분자를 바인더 메트릭스 및 연료로 사용하고 고체 산화제와 금속 연료들을 혼합하여 제작한다. 이와 같이 산화제와 금속 분말을 충전시킨 바인더 메트릭스상, 즉 고무상의 구조를 지닌 불균일 추진제인 혼합형 추진제는 1950년대 이후로 로켓 추진제로 사용할 목적으로 개발되기 시작했으며, 초기의 PS(polysulfide)계, PVC, 폴리우레탄계 등의 바인더를 거쳐 최근에는 폴리부타디엔계 추진제가 개발되어 로켓 추진제 그레인 설계시 필요로 하는 각종 성능이 크게 향상되고 있다.
혼합형 추진제는 세 종류의 기본 성분으로 구성되어 있다. 첫째는 추진제의 연소에 필요한 산소를 공급해주는 고체 성분인 산화제, 둘째는 추진제 연소시 높은 에너지를 방출시키는 금속(환원제)연료 분말, 셋째는 바인더, 즉 폴리머 메트릭스이다. 폴리머 성분은 연소성 물질의 주요 공급원으며 추진제 그레인 형상을 유지시키는데 필요한 각 성분들의 결합작용(결합제)을 한다.
고체추진제들에 포함된 바인더로는, 피에스(PS)(polysulfide), 피유(PU) (polyurethane), 피비에이에이(PBAA)(copolymer of butadiene and acrylic acid), 피비에이엔(PBAN)(copolymer of butadiene and acrylic acid acrylonitrile), 시티피비(CTPB)(carboxyl-terminated polybutadiene), 에치티피비(HTPB)(hydroxyl-terminated polybutadiene), 시티비엔(CTBN) (carboxyl-terminated polybutadiene acrylonitrile) 등이 있다.
혼합형 추진제의 조성 중 가장 많은 함유량을 차지하는 산화제는 첫째, 연소할 때 바인더 및 금속연료와 반응하여 가능한 한 많은 숫자의 가스분자를 배출할 수 있어야 하며, 둘째 가능한 한 밀도가 높아야 한다. 셋째 생성열이 가능한 한 낮아야 한다. 이러한 산화제로는,LiClO4, KClO4, NH4ClO4, LiNO 3, NaNO3, KNO3, NH4NO3 등이 있으며, 특히 과염소산암모늄(ammonium perchlorate; NH4ClO4)이 가장 흔하게 사용되는 산화제이다.
금속연료(금속환원제)는 추진제 연소시 비추력을 상승시키는 동시에 연소온도를 올리는 효과가 있다. 또한 금속연료의 밀도가 바인더나 산화제에 비해 훨씬 높으므로 금속연료 함량이 증가하는 만큼 추진제 밀도를 증가시키게 된다. 금속 연료로 사용될 수 있는 물질로는 리튬(Li), 베릴륨(Be), 알루미늄(Al), 마그네슘 (Mg), 지르코늄(Zr) 등이 있는데 산화제로 접촉했을 때의 안정성 및 가격 등의 면에서 알루미늄이 가장 많이 사용되고 있다.
고체추진제를 점화시키는 점화방법은 전기신호→점화알약착화→추진제 점화순으로 점화시키며,
고체추진제를 점화시키는 장치의 구성은 도2에서 보는 바와 같이 점화알약, 점화선, 점화스위치, 전원공급장치로 구성되어 있다. 이들 전체를 전기 착화식 점화장치라 통칭한다. 점화 메커니즘은 도2에서 전원공급장치로부터 발생되는 전기신호가 점화스위치를 연결시킴으로서 전기신호가 점화선을 통해서 도3의 전기식 착화기로 전달된다. 이때 발생되는 저항열에 의해서 쌈지 속에 있는 점화알약을 점화시켜 그 발생열로 인해 고체추진기관 내부에 부착되어 있는 고체추진제의 연소가 시작된다.
초음속 배출 가스의 속도와 유량을 결정하는 중요한 설계 요소는 연소관 압력과 노즐 목의 직경 및 형상이다. 일정한 양의 추진제가 장입된 추진기관의 연소관 내탄도 설계가 결정된 상태에서 배출가스의 속도 조절은 노즐목 직경과 형상으로 하게 되는데, 초음속 유동을 위해 노즐목에서 초크(choke)가 발생하는 상태를 유지하며 노즐목 직경을 확장하면 연소관 압력은 줄어들게 되고 배출가스의 속도도 감소하게 된다. 고체추진기관의 특성상 연소관의 세장비(slenderness rate)가 큰 경우 노즐을 제거하여도 연소관 끝에서 초크가 발생하며 초음속 배출이 된다.
본 발명의 고체추진기관 내에서 고체추진제가 점화가 되면, 고압의 폭연이 초음속으로 고속 배출되게 되는데, 이 고속 폭연의 관성(inertia)으로 인해 주변의 공기와 함께 재연소실로 유입되게 된다. 유입되는 공기는 가변식 공기공급기(2)를 통해 유입되며 상기 공기 유입장치는 가변식 공기 공급기에 뚫려 있는 여러 개의 조절식 공기 유입구를 통해서 유입되도록 되어 있다. 조절식 공기 유입구는 수동으로 개폐가 가능하도록 되어 있다. 또한 가변식 공기공급기 후면에 역류방지 장치가 설치되어 있는데, 고체추진제의 연소가 끝나게 되면 이 역류방지장치가 닫히게 되어 폭연배출가스들이 역류배출되는 것을 막아 주는 역할을 한다. 따라서 시스템 전체에 체류되어 있던 가스들은 시스템 내부와 대기와의 압력차에 의해서 굴뚝으로 모두 배출되도록 하였다.
본 발명에서 사용되는 화학반응제는 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 케로신 (Kerosene), 메탄(Methane), 알콜(Alcohols), 케톤(Ketone), 수분(Water) 등으로서 이들을 NSR 1~3의 범위에서 선택적으로 혼합 투입 또는 단계별로 투입시켜 처리하는 것이다.
본 발명의 처리 장치는 폭연배출부(A), 고온 재연소부(B), 질소산화물저감부 (C), 알칼리액 세정부(D)로 이루어져 있으며, 이의 구성과 기능을 설명하면 다음과 같다.
폐고체추진제의 점화 및 폭연배출 공정(폭연배출부);
폭연배출부(A)는 고체추진기관 외피(17)와 고체추진제(19)의 고정 및 내열용으로 사용된 라이너(18)와 고체추진제(19)와 고체추진제의 초기 점화를 위한 점화기(21)와, 이 점화기(21)와 점화 스위치(23) 사이에 연결된 점화선(22)과 점화신호를 주기위한 점화 스위치(23), 전원공급장치(24)로 구성되어 있다. 여기서 폭연가스의 배출속도와 연소시간 조절을 위한 노즐(20)은 처리장치의 배출가스 처리 용량과 밀접한 관계가 있으며 이를 위해 노즐 목의 직경을 적정하게 확장하거나 최소 배출 유량을 얻기 위해 제거하게 된다.
상기 고체추진제(19)는 추진제의 성능저하로 사고 위험성이 커 사용이 어려운 장시간 노후된 고체추진제가 대상이며, 개방된 환경에서 연소시켜 처리할 경우 환경에 유해한 CO, NOx, SOx, HCl과 같은 각종 대기오염물질을 발생시키는 물질이다.
폭연배출가스를 완전 연소시키는 재연소 공정(재연소부);
재연소부(B)는 재연소실(3)과 재연소실(3)~고체추진기관(1) 사이에서 공기가 유입될 수 있도록 가변식 공기유입장치(E)를 둔 구성이며, 재연소실(3)은 폭연배출부(A)에서 고온으로 초음속 배출된 폭연가스가 가변식 공기공급기(2)로부터 유입되는 외부공기와 혼합되어 충격파(Shock Wave)를 통과하면서 1,400℃ 이상의 고온으로 혼합 완전연소가 일어나는 곳이며, 이 과정에서 폭연배출부(A)로부터 1차 배출된 가연성 가스인 일산화탄소(CO)와 수소가스(H2)등이 완전 연소되어 제거된다.
질소산화물저감공정(질소산화물저감부);
질소산화물저감부(C)는 화학반응제(5)가 저장되어 있는 화학반응제 저장 탱크(6)와 화학반응제(5)를 화학반응제 분사 노즐(8)을 통해 질소산화물 저감실(4) 내부로 분사시켜주는 화학반응제 공급 펌프(7)로 구성되어 있다.
질소산화물저감부(C)는 재연소부(B)에서 고온 재연소되는 과정에서 발생되는 질소산화물에 화학반응제(5)를 투입하여 질소산화물을 무해한 질소가스로 환원시키기 위해서 화학반응제 분사 노즐(8)을 통해서 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 케로신(Kerosene), 메탄(Methane), 알콜(Alcohols), 케톤(Ketone), 수분(Water) 중에서 선택된 한 개 이상의 화학반응제를 질소산화물 저감실(4)로 동시에 혹은 단계적으로 투입시킨다.
알칼리액 세정 공정(알칼리액 세정부);
알칼리액 세정부(D)는 알칼리액 세정탑(9)의 하부에 알칼리액(11)으로 충전되어 있고, 이 알칼리액(11)을 상부의 알칼리액 분사 노즐(13)을 통해 분사가 이뤄지도록 알칼리액 순환 펌프(12)가 설치되어 있고, 알칼리액을 보충시켜 주는 알칼리액 주입구(14), 폐 알칼리수를 배출시켜주는 배출구(16)와 알칼리액 세정 공정이 완료된 가스를 대기 중으로 방출시키는 배기구(15)로 구성되어 있다.
알칼리액 세정부(D)에서는 질소산화물 저감부(C)에서 배출되는 가스들이 알칼리액(11)으로 고속 충돌에 의해서 1차 세정 및 집진이 이뤄지도록 하였으며, 상승하면서 상부의 알칼리액 분사 노즐(13) 통해서 분사되어지는 알칼리 액적에 의해서 2차 세정 및 집진이 이뤄져서 산성가스, 용해성 가스 및 분진들을 효율적으로 제거시켜 배기구(15)를 통해서 무해한 가스들을 대기 중으로 배출될 수 있도록 하였다.
이하 본 발명의 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예
제1공정(폐고체추진제의 점화 및 폭연배출 공정);
폐고체추진제의 점화 및 폭연배출 공정은 폭연배출부(A)에서 일어나며, CTPB(carboxyl-terminated polybutadiene), HTPB(hydroxyl terminated polybuta diene), 과염소산암모늄(AP; ammonium perchlorate), 알루미늄(Al) 등의 로켓의 고체추진제(19)가 약 20kg 정도 내장된 로켓의 폐고체추진기관(1)에서 고체추진기관 (1)의 폭연배출구인 분사 노즐(20)을 폭연배출 속도와 연소시간을 조절하기 위해서 제거한 다음, 상기 폐 고체추진기관(1)의 내부에 점화스위치(23)와 점화선(22)에 의해 연결된 점화기(21)를 삽입한 후에,
도2의 전원공급장치(24)로부터 발생되는 전기신호가 점화스위치(23)를 연결시킴으로서 전기신호가 점화선(22)을 통해서 도3의 전기식 착화기(32)로 전달된다. 이때 발생되는 저항열에 의해서 점화기(21)의 쌈지(30) 속에 있는 점화알약(31)을 점화시켜 그 발생열(연소열)에 의해서 고체추진기관(1) 내부에 부착되어 있는 고체추진제(19)가 약 300psi 정도의 고압으로 연소하여서 폭연배출구를 통해서 1200℃ 이상의 온도로 다음과 같은 가스조성으로 배출되게 된다.
Gas Species(vol. %) H2O 29
H2 17
HCl 17
CO 17
CO2 11
N2 9
Total 100
Exit Temperature(K) 1500
제2공정(폭연배출가스를 완전 연소시키는 재연소 공정);
상기 폭연배출부(A)의 후면에 형성된 재연소실(3)에서 수행되며, 상기 제1 공정의 폭연배출부(A)로부터 초음속 배출된 고속 폭연이 이 고속 폭연의 관성 (inertia)으로 인해 주변의 공기와 공기유입장치(E)를 통해 함께 재연소실(3)로 유입되는 과정에서, 재연소실(3)과 고체추진기관(1) 사이에 형성된 공기유입장치(E)의 가변식 공기 공급기(2)에 뚫려 있는 여러 개의 조절식 공기 유입구(2-1)를 통해서 공기가 유입되며, (조절식 공기유입구(2-1)는 수동으로 개폐가 가능), 가변식 공기공급기(2)의 후면에는 역류방지 장치(42)가 설치되어 있는데, 고체추진제의 연소가 끝나게 되면 이 역류방지장치(42)가 닫히게 되어 폭연배출가스들이 역류배출되는 것을 막아 주는 역할을 한다. 따라서 주연소 가스가 배기구(15)를 통해 고속배출된 다음 시스템 전체에 체류되어 있던 잔여 가스들은 시스템 내부와 대기와의 압력차에 의해서 재연소실(3)로 모두 배출되어 고속으로 유입된 폭연 중에 포함된 CO, H2와 같은 가연성 가스들이 1400℃ 이상의 재연소가 일어나 제거되고,
제3공정(질소산화물저감공정);
상기 재연소실(3)의 후면에 위치된 질소산화물저감실(4)에서 진행되며, 상기 제2공정에서 완전 재연소 공정에서 발생된 질소산화물을 300L/min으로 화학반응제 분사 노즐(8)을 통해서 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 케로신(Kerosene), 메탄 (Methane), 알콜(Alcohols), 케톤(Ketone), 수분(Water) 중에서 선택된 한 개 이상의 화합물인 화학반응제를 분사시켜서 800~1100℃ 정도의 온도에서 무해한 질소가스로 환원제거 시키며,
제4공정(알칼리액 세정 공정);
상기 질소산화물저감실(4)의 후면에 형성된 알칼리액 세정탑(9)에서 수행되며, 상기 질소산화물저감공정을 거친 가스들이 알칼리액 세정탑(9) 하부에 충전된 알칼리액(11)에 강하게 충돌하면서 1차적으로 유해 산성가스와 용해성 가스 및 입자상 오염물질들이 제거되도록 하였으며, 충돌된 가스들이 다시 상승하면서 상부의 알칼리액 분사 노즐(13)으로부터 분사되는 알칼리액과 반응하여 2차적으로 산성가스와 용해성 가스 및 입자상 물질들이 제거되도록 하여, 무해한 가스들은 배출구(15)를 통해서 대기 중으로 배출되도록 하여 로켓 폐고체추진제를 직접 고속 연소식 무해화 처리하였다.
실험결과
실시 예에 따라 폐고체추진제를 처리하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
* 공정조건
- 고체추진제량 : 20 kg/ea
- 폭연배출가스량 : 4 kg/sec
- 화학반응제 투입량 : 300 L/min
- 알칼리액 분사량 : 2.0 ㎥/min
- 알칼리액 충전량 : 2 ton
* 최종 배출가스 최고 농도
대기오염물질 최종배출농도 배출규제기준
CO 103 300(12)
NOx 103 150(12)
SOx 7 100(12)
HCl 0.3 50(12)
※ ( )는 표준산소농도(O2 백분율)을 말한다.
이하 본 발명의 장치를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화처리 장치 전체도, 도 2는 도 1에서 고체추진기관에 대한 상세도, 도 3은 본 발명의 점화기 상세도, 도 4는 본 발명의 공기공급장치 측단면 상세도, 도 5는 본 발명의 공기공급장치 정면 상세도, 도 6은 본 발명에서 노즐의 유무에 따른 연소관 압력 비교 그래프를 도시한 것이며, 고체추진기관(1), 가변식 공기공급기(2), 조립식공기유입구 (2-1), 재연소실(3), 질소산화물저감실(4), 화학반응제(5), 화학반응제 저장 탱크(6), 화학반응제 공급 펌프(7), 화학반응제 분사 노즐(8),알칼리액 세정탑(9), 유도관(10), 알칼리액(11), 알칼리액 순환 펌프(12), 알칼리액 분사 노즐(13), 알칼리액 주입구(14), 배기구(15), 폐액 배출구(16), 고체추진기관 외피(17), 라이너(18), 고체추진제(19), 노즐(20), 점화기(21), 점화선(22), 점화 스위치 (23), 전원공급장치(24), 노즐목(25), 쌈지(30), 점화알약(31), 전기식착화기(32), 고정용볼트(40), 보호관(41), 역류방지장치(42), 폭연배출부(A), 재연소부(B), 질소산화물저감부(C), 알칼리액 세정부(D), 공기유입장치(E)를 나타낸 것임을 알 수 있다.
전체 공정의 구성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 장치는 폭연배출부(A), 공기유입장치(E), 재연소부(B), 질소산화물저감부(C), 알칼리액 세정부(D)가 순차적으로 연결되어 있으며, 재연소를 위한 공기 유입을 고려해 폭연배출부(A)와 재연소부(B)의 사이는 가변식공기공급기(2)로 연결되어 있는 구조이다.
상기 폭연배출부(A)는 도2에 도시된 바와 같이, 원통형의 고체추진기관(1)과, 상기 고체추진기관(1)의 내부에 삽입되어 상기 고체추진제(19)의 초기 점화를 위한 점화기(21)와, 이 점화기(21)와 점화 스위치(23) 사이에 연결된 점화선(22)과 점화신호를 주기위한 점화 스위치(23)와, 상기 고체추진기관(1)의 외피(17)에 외부로 연장되어 노즐목(25)이 구비된 노즐(20)로 구성되어 있으며,
상기 고체추진기관(1)은 외피(17)와, 상기 외피(17)의 내부에 고체추진제 (19)의 고정 및 내열용으로 형성된 라이너(18)와, 상기 라이너(18)의 내측에 적층된 고체추진제(19)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
또한 본 실시예에서는 상기 고체추진기관(1)은 폭연배출속도를 적절히 하기 위해서 노즐(20)은 제거된 상태로 사용되었다.
상기 점화기(21)은 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 외부에 형성된 쌈지(30)와, 상기 쌈지(30)의 내부에 충전된 통상의 점화알약(31)과, 상기 쌈지(30)의 내부 중심에 위치된 통상의 전기식착화기(32)와, 상기 전기식 착화기(32)에 일측이 또 다른 일측에는 점화스위치(23)에 연결된 점화선(22)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 공기유입장치(E)는 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 폭연배출부(A)의 후면에 위치되어 있고, 고체추진기관(1)의 폭연시 외부의 공기가 유입되도록 설치된 것으로서, 고체추진기관(1)과 고정용볼트(40)에 의해 연결된 보호관(41)과, 상기 보호관(41)보다 직경이 크고 원통 모양이며, 상기 고체추진기관(1)의 후면과 측면에 공기가 유입될 수 있도록 프랜지 형상이며 측면에 다수개의 통공형상인 조절식공기유입구(2-1)이 형성된 가변식공기공급기(2)와, 상기 가변식공기공급기(2)의 후면에 형성된 역류방지장치(42)로 구성되어 있으며,
상기 재연소부(B)는 공기유입장치(E)의 후면에 위치되어 있고, 고체추진기관 (1)으로부터 배출된 폭연이 외기로 빠지지 않고 재연소실(3) 내부로 들어올 수 있을 정도로 큰 직경으로 구성되어 있으며,
상기 질소산화물저감부(C)는 재연소부(B)의 후면에 위치되어 있으며, 재연소실(3)보다 직경이 크게 형성되어 있고, 재연소실(3)에서 생성된 질소산화물을 무해한 질소가스로 환원처리하기 위해서, 내부 일측에는 이에 필요한 화학반응제(5)를 분사하는 분사노즐(8)과, 상기 분사노즐(8)은 외부에 형성된 펌프(7)와 연결되어 있으며, 상기 펌프(7)와 연결되어 있으며, 화학반응제(5)가 담겨있는 화학반응제 탱크(6)로 구성되어 있으며,
상기 알칼리액 세정부(D)는 질소산화물저감부(C)의 후면에 위치되어 있고, 질소산화물저감실(4)에서 배출된 가스들이 알칼리액 세정탑(9) 하부에 충전된 알칼리액(11)에 강하게 충돌할 수 있도록 알카리액 세정탑(9)의 하부로 경사져 중간 일측까지 연장되어 유도관(10)과, 상기 유도관(10)이 내부 중간에 위치되며 하부에 알카리액(11)이 내장된 알카리액세정탑(9)과, 상기 알칼리액 세정탑(9) 하부 외측에 설치되어 있으며 알카리액 세정탑(9)내의 알칼리액(11)을 상부로 순환시켜 분사시켜 줄 수 있도록 한 알칼리액 순환 펌프(12)와,
상기 알카리액 세정탑(9)의 내측 상부 중간 일측에 형성된 알칼리액 분사노즐(13)과, 상기 알칼리액 분사노즐(13)은 관에 의해 알칼리액순환펌프(12)와 연결되어 있으며, 상기 알카리액 세정탑(9)의 중간 일측에 설치되어 있으며, 알칼리액 (NaOH)(11)을 보충할 수 있는 알칼리액 주입구(14)와,
상기 알카리액 세정탑(9)의 하부에 형성되어 있으며, 폐알칼리액을 배출시킬 수 있는 배출구(16)와, 상기 알카리액 세정탑(9)의 상부에 위치되어 있으며 세정이 완료된 무해한 가스를 대기 중으로 배출시키는 배기구(15)로 구성된 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치인 것이다.
도6과 도7은 각각 노즐이 부착된 경우와 노즐이 제거된 경우에 대한 시간에 따른 연소관 압력을 나타낸 것이다. 도6,도7에서 보는 바와 같이 노즐 목의 형상변화에 따라 연소시간과 연소관 압력에 변화가 생김을 확인할 수 있다. 연소압력의 변화는 곧 폭연배출 속도에도 변화를 주게된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 수명이 다하여 폐기되어야 할 폐고체추진제를 고체추진기관 내에 장입된 상태로 직접 고온/고압에서 연소시켜 그 배출가스를 고속 무해화시킴으로서 대기환경오염을 유발시키지 않으며, 처리에 소요되는 시설비와 운영비를 현격히 절감시킨 신기술이다.
폐고체추진제를 폐고체추진기관에 포함된 상태로 직접 연소 후, 폭연을 고속 배출시킴으로서 초음속(약 마하 2.0), 충격파(Shock Wave)와 같은 조건들이 최적 연소를 가능하게 하고, 또한 화학반응제와의 반응성도 향상시켰다.
또한 일반적인 설비들과 비교하여 볼 때, 추진제를 분리시키지 않아도 되므로 이를 위한 설비와 위험성이 없고, 연소를 시키기 위한 별도의 소각설비나 구동부가 없으며, 연소효율을 고려한 별도의 보조연료도 필요 없고, 산화제 공급을 위한 대형 팬과 발생된 가스를 흡인배출하기 위한 유인송풍기 등이 필요 없으며, 이러한 일련의 장치들이 대폭 간소화된 최소의 설비비로 최대의 처리 효율을 기대할 수 있도록 고안된 공정 방법이다.
향후 증가 발생되는 폐고체추진제에 대해서 본 발명의 장치 시설을 활용할 경우, 추진제를 분리하여 다시 재 처리하는 번거로운 고비용, 고위험 처리과정이 필요 없게 되며, 간소화된 시설비와 운영비로 인해서 상당한 경제적 이익이 발생될 것이다. 또한 기술 수출 및 수입대체 효과도 동시에 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치 전체도
도 2는 도 1에서 고체추진기관에 대한 상세도
도 3은 본 발명의 점화기 상세도
도 4는 본 발명의 공기공급장치 측단면 상세도
도 5는 본 발명의 공기공급장치 정면 상세도
도 6은 본 발명에서 노즐의 유무에 따른 연소관 압력 비교 그래프
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
고체추진기관(1), 가변식 공기공급기(2), 조립식공기유입구(2-1), 재연소실 (3), 질소산화물저감실(4), 화학반응제(5), 화학반응제 저장 탱크(6), 화학반응제 공급 펌프(7), 화학반응제 분사 노즐(8),알칼리액 세정탑(9), 유도관(10), 알칼리액(11), 알칼리액 순환 펌프(12), 알칼리액 분사 노즐(13), 알칼리액 주입구(14), 배기구(15), 폐액 배출구(16), 고체추진기관 외피(17), 라이너(18), 고체추진제 (19), 노즐(20), 점화기(21), 점화선(22), 점화 스위치(23), 전원공급장치(24), 노즐목(25), 쌈지(30), 점화알약(31), 전기식착화기(32), 고정용볼트(40), 보호관 (41), 역류방지장치(42), 폭연배출부(A), 재연소부(B), 질소산화물저감부(C), 알칼리액 세정부(D)

Claims (12)

  1. 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리하는 방법에 있어서,
    고체추진제가 내장되어 있고 노즐이 제거된 상태의 고체추진기관 본체에서 직접 점화를 통해서 고온 폭연이 배출될 수 있도록 한 폭연 배출 공정;
    상기 공정을 통해 초음속으로 배출된 폭연이 공기유입장치(E)의 가변식 공기 공급기(2)에 뚫려 있는 여러 개의 조절식 공기유입구(2-1)를 통해 유입되는 공기와 혼합되어 충격파를 통과하면서 가연성 가스들을 완전 재연소시키는 공정;
    상기 재연소 공정에서 발생한 NOx의 유해가스를 제거하기 위해서 화학반응제를 양론비 1~3의 비율로 선택적으로 투입해서 화학반응을 통해서 제거하는 질소산화물저감공정;
    이들 가스들은 다시 알칼리액이 충전된 세정탑 하부로 유입 충돌하면서 유해 산성가스와 용해성 가스와 분진들이 1차 적으로 제거되고, 상승하면서 상부로부터의 분사되는 알칼리액에 의해서 다시 2차로 제거되도록 한 알칼리액 세정 공정; 상기된 일련의 로켓의 폐 고체추진제의 무해화 처리하는 공정으로 이루어진 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 공정으로 이루어진 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리방법.
  2. 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리방법에 있어서,
    제1공정(폐고체추진제의 점화 및 폭연배출 공정);
    폐고체추진제의 점화 및 폭연배출 공정은 폭연배출부(A)에서 일어나며, CTPB(carboxyl-terminated polybutadiene), HTPB(hydroxyl terminated polybuta diene), 과염소산암모늄(AP; ammonium perchlorate)의 로켓의 고체추진제(19)가 내장된 로켓의 폐고체추진기관(1)에서 고체추진기관(1)의 폭연배출구인 분사 노즐(20)을 폭연배출 속도와 연소시간을 조절하기 위해서 제거한 다음, 상기 폐 고체추진기관(1)의 내부에 점화스위치(23)와 점화선(22)에 의해 연결된 점화기(21)를 삽입한 후에,
    전원공급장치(24)로부터 발생되는 전기신호가 점화스위치(23)를 연결시킴으로서 전기신호가 점화선(22)을 통해서 전기식 착화기(32)로 전달된다. 이때 발생되는 저항열에 의해서 점화기(21)의 쌈지(30) 속에 있는 점화알약(31)을 점화시켜 그 발생열(연소열)에 의해서 고체추진기관(1) 내부에 부착되어 있는 고체추진제(19)가 약 고압으로 연소하여서 폭연배출구를 통해서 1200℃ 이상의 온도로 가스를 배출시킨 다음,
    제2공정(폭연배출가스를 완전 연소시키는 재연소 공정);
    상기 폭연배출부(A)의 후면에 형성된 재연소실(3)에서 수행되며, 상기 제1 공정의 폭연배출부(A)로부터 초음속 배출된 고속 폭연이 이 고속 폭연의 관성 (inertia)으로 인해 주변의 공기와 공기유입장치(E)를 통해 함께 재연소실(3)로 유입되는 과정에서, 재연소실(3)과 고체추진기관(1) 사이에 형성된 공기유입장치(E)의 가변식 공기 공급기(2)에 뚫려 있는 여러 개의 조절식 공기 유입구(2-1)를 통해서 공기가 유입되며, 가변식 공기공급기(2)의 후면에는 역류방지 장치(42)가 설치되어 있는데, 고체추진제의 연소가 끝나게 되면 이 역류방지장치(42)가 닫히게 되어 폭연배출가스들이 역류배출되는 것을 막아 주고, 주연소 가스가 배기구(15)를 통해 고속배출된 다음 시스템 전체에 체류되어 있던 잔여 가스들은 시스템 내부와 대기와의 압력차에 의해서 재연소실(3)로 모두 배출되어 고속으로 유입된 폭연 중에 포함된 CO, H2의 가연성 가스를 1400℃ 이상의 재연소가 일어나 제거되고,
    제3공정(질소산화물저감공정);
    상기 재연소실(3)의 후면에 위치된 질소산화물저감실(4)에서 진행되며, 상기 제2공정에서 완전 재연소 공정에서 발생된 질소산화물을 화학반응제 분사 노즐(8)을 통해서 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 케로신(Kerosene), 메탄(Methane), 알콜(Alcohols), 케톤(Ketone), 수분(Water) 중에서 선택된 한 개 이상의 화합물인 화학반응제를 분사시켜서 800~1100℃ 정도의 온도에서 무해한 질소가스로 환원제거 시키며,
    제4공정(알칼리액 세정 공정);
    상기 질소산화물저감실(4)의 후면에 형성된 알칼리액 세정탑(9)에서 수행되며, 상기 질소산화물저감공정을 거친 가스들이 알칼리액 세정탑(9) 하부에 충전된 알칼리액(11)에 강하게 충돌하면서 1차적으로 유해 산성가스와 용해성 가스 및 입자상 오염물질들이 제거되도록 하였으며, 충돌된 가스들이 다시 상승하면서 상부의 알칼리액 분사 노즐(13)으로부터 분사되는 알칼리액과 반응하여 2차적으로 산성가스와 용해성 가스 및 입자상 물질들이 제거되도록 하여, 무해한 가스들은 배출구(15)를 통해서 대기 중으로 배출되도록 하여 처리함을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제를 직접 고속 연소식 무해화 처리방법.
  3. 제 1항에 있어서, 제 1공정인 폭연배출 공정은, 폭연배출부(A)에서 일어나며, CTPB(carboxyl-terminated polybutadiene), HTPB(hydroxyl terminated polybuta diene), 과염소산암모늄(AP; ammonium perchlorate), 알루미늄(Al)의 로켓의 고체추진제(19)가 내장된 로켓의 폐고체추진기관(1)에서 고체추진기관 (1)의 폭연배출구인 분사 노즐(20)을 폭연배출 속도와 연소시간을 조절하기 위해서 제거한 다음, 상기 폐 고체추진기관(1)의 내부에 점화스위치(23)와 점화선(22)에 의해 연결된 점화기(21)를 삽입한 후에,
    전원공급장치(24)로부터 발생되는 전기신호가 점화스위치(23)를 연결시킴으로서 전기신호가 점화선(22)을 통해서 전기식 착화기(32)로 전달된다. 이때 발생되는 저항열에 의해서 점화기(21)의 쌈지(30) 속에 있는 점화알약(31)을 점화시켜 그 발생열(연소열)에 의해서 고체추진기관(1) 내부에 부착되어 있는 고체추진제(19)가 고압으로 연소하여 폭연배출구를 통해서 고온의 가스를 배출시켜 처리함을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2공정인 폭연배출가스를 완전 연소시키는 재연소 공정은 폭연배출부(A)의 후면에 형성된 재연소실(3)에서 수행되며, 폭연배출부(A)로부터 초음속 배출된 고속 폭연이 이 고속 폭연의 관성(inertia)으로 인해 주변의 공기와 공기유입장치(E)를 통해 함께 재연소실(3)로 유입되는 과정에서, 재연소실 (3)과 고체추진기관(1) 사이에 형성된 공기유입장치(E)의 가변식 공기 공급기(2)에 뚫려 있는 여러 개의 조절식 공기 유입구(2-1)를 통해서 공기가 유입되며, 가변식 공기공급기(2)의 후면에는 역류방지 장치(42)가 설치되어 있는데, 고체추진제의 연소가 끝나게 되면 이 역류방지장치(42)가 닫히게 되어 폭연배출가스들이 역류배출되는 것을 막아 주고, 주연소 가스가 배기구(15)를 통해 고속배출된 다음 시스템 전체에 체류되어 있던 잔여 가스들은 시스템 내부와 대기와의 압력차에 의해서 재연소실(3)로 모두 배출되어 고속으로 유입된 폭연 중에 포함된 CO, H2의 가연성 가스가 고온의 재연소가 일어나 제거시켜 처리함을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 제3공정인 질소산화물저감공정은 재연소실(3)의 후면에 위치된 질소산화물저감실(4)에서 진행되며, 상기 제2공정인 폭연배출가스를 완전 연소시키는 재연소 공정에서 완전 재연소 공정에서 발생된 질소산화물을 300L/min으로 화학반응제 분사 노즐(8)을 통해서 요소(Urea), 암모니아(Ammonia), 케로신 (Kerosene), 메탄(Methane), 알콜(Alcohols), 케톤(Ketone), 수분(Water) 중에서 선택된 한 개 이상의 화합물인 화학반응제를 분사시켜서 800~1100℃ 정도의 온도에서 무해한 질소가스로 환원제거 시켜 처리함을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 제4공정인 알칼리액 세정 공정은 질소산화물저감실(4)의 후면에 형성된 알칼리액 세정탑(9)에서 수행되며, 질소산화물저감공정을 거친 가스들이 알칼리액 세정탑(9) 하부에 충전된 알칼리액(11)에 강하게 충돌하면서 1차적으로 유해 산성가스와 용해성 가스 및 입자상 오염물질들이 제거되도록 하였으며, 충돌된 가스들이 다시 상승하면서 상부의 알칼리액 분사 노즐(13)으로부터 분사되는 알칼리액과 반응하여 2차적으로 산성가스와 용해성 가스 및 입자상 물질들이 제거되도록 하여, 무해한 가스들은 배출구(15)를 통해서 대기 중으로 배출되도록 하여 로켓 폐고체추진제를 직접 고속 연소식 무해화 처리함을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제를 직접 고속 연소식 무해화 처리방법.
  7. 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치에 있어서,
    폭연배출부(A), 공기유입장치(E), 재연소부(B), 질소산화물저감부(C), 알칼리액 세정부(D)가 순차적으로 연결되어 있으며,
    상기 폭연배출부(A)는 원통형의 고체추진기관(1)과, 상기 고체추진기관(1)의 내부에 삽입되어 상기 고체추진제(19)의 초기 점화를 위한 점화기(21)와, 이 점화기(21)와 점화 스위치(23) 사이에 연결된 점화선(22)과 점화신호를 주기위한 점화 스위치(23), 전원공급장치(24)와, 상기 고체추진기관(1)의 외피(17)에 외부로 연장되어 노즐목(25)이 구비된 노즐(20)로 구성되어 있으며,
    상기 고체추진기관(1)은 외피(17)와, 상기 외피(17)의 내부에 고체추진제 (19)의 고정 및 내열용으로 형성된 라이너(18)와, 상기 라이너(18)의 내측에 적층된 고체추진제(19)로 구성되어 있고,
    상기 점화기(21)는 외부에 형성된 쌈지(30)와, 상기 쌈지(30)의 내부에 충전된 통상의 점화알약(31)과, 상기 쌈지(30)의 내부 중심에 위치된 통상의 전기식착화기(32)와, 상기 전기식 착화기(32)에 일측이 또다른 일측에는 점화스위치(23)에 연결된 점화선(22)으로 구성되어 있으며,
    상기 공기유입장치(E)는 폭연배출부(A)의 후면에 위치되어 있고, 고체추진기관(1)의 폭연시 외부의 공기가 유입되도록 설치되어 있고,
    고체추진기관(1)과 고정용볼트(40)에 의해 연결된 보호관(41)과, 상기 보호관(41)보다 직경이 크며 프랜지 형상이며 측면에 다수개의 통공형상인 조절식공기유입구(2-1)이 형성된 가변식공기공급기(2)와, 상기 가변식공기공급기(2)의 후면에 형성된 역류방지장치(42)로 구성되어 있으며,
    상기 재연소부(B)는 공기유입장치(E)의 후면에 위치되어 있고, 고체추진기관 (1)으로부터 배출된 폭연이 외기로 빠지지 않고 재연소실(3) 내부로 들어올 수 있을 정도로 큰 직경으로 구성되어 있고,
    상기 질소산화물저감부(C)는 재연소부(B)의 후면에 위치되어 있으며, 재연소실(3)보다 직경이 크게 형성되어 있고, 재연소실(3)에서 생성된 질소산화물을 무해한 질소가스로 환원처리하기 위해서, 내부 일측에는 이에 필요한 화학반응제(5)를 분사하는 분사노즐(8)과, 상기 분사노즐(8)은 외부에 형성된 펌프(7)와 연결되어 있으며, 상기 펌프(7)와 연결되어 있으며, 화학반응제(5)가 담겨있는 화학반응제 탱크(6)로 구성되어 있으며,
    상기 알칼리액 세정부(D)는 질소산화물저감부(C)의 후면에 위치되어 있고, 질소산화물저감실(4)에서 배출된 가스들이 알칼리액 세정탑(9) 하부에 충전된 알칼리액(11)에 강하게 충돌할 수 있도록 알카리액 세정탑(9)의 하부로 경사져 중간 일측까지 연장되어 유도관(10)과, 상기 유도관(10)이 내부 중간에 위치되며 하부에 알카리액(11)이 내장된 알카리액세정탑(9)과, 상기 알칼리액 세정탑(9) 하부 외측에 설치되어 있으며 알카리액 세정탑(9)내의 알칼리액(11)을 상부로 순환시켜 분사시켜 줄 수 있도록 한 알칼리액 순환 펌프(12)와,
    상기 알카리액 세정탑(9)의 내측 상부 중간 일측에 형성된 알칼리액 분사노즐(13)과, 상기 알칼리액 분사노즐(13)은 관에 의해 알칼리액순환펌프(12)와 연결되어 있으며,
    상기 알카리액 세정탑(9)의 중간 일측에 설치되어 있으며, 알칼리액(11)을 보충할 수 있는 알칼리액 주입구(14)와,
    상기 알카리액 세정탑(9)의 하부에 형성되어 있으며, 폐알칼리액을 배출시킬 수 있는 배출구(16)와, 상기 알카리액 세정탑(9)의 상부에 위치되어 있으며 세정이 완료된 무해한 가스를 대기 중으로 배출시키는 배기구(15)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 폭연배출부(A)는 원통형의 고체추진기관(1)과, 상기 고체추진기관(1)의 내부에 삽입되어 상기 고체추진제 (19)의 초기 점화를 위한 점화기(21)와, 이 점화기(21)와 점화 스위치(23) 사이에 연결된 점화선(22)과 점화신호를 주기위한 점화 스위치(23) 및 전원공급장치(24)와, 상기 고체추진기관(1)의 외피(17)에 외부로 연장되어 노즐목(25)이 구비된 노즐(20)로 구성되어 있으며,
    상기 고체추진기관(1)은 외피(17)와, 상기 외피(17)의 내부에 고체추진제 (19)의 고정 및 내열용으로 형성된 라이너(18)와, 상기 라이너(18)의 내측에 적층된 고체추진제(19)로 구성되어 있며,
    상기 점화기(21)는 외부에 형성된 쌈지(30)와, 상기 쌈지(30)의 내부에 충전된 통상의 점화알약(31)과, 상기 쌈지(30)의 내부 중심에 위치된 통상의 전기식착화기(32)와, 상기 전기식 착화기(32)에 일측이 또다른 일측에는 점화스위치(23)에 연결된 점화선(22)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 공기유입장치(E)는 폭연배출부(A)의 후면에 위치되어 있고, 고체추진기관(1)의 폭연시 외부의 공기가 유입되도록 설치된 것으로서, 고체추진기관(1)과 고정용볼트(40)에 의해 연결된 보호관(41)과, 상기 보호관(41)보다 직경이 크고 원통 모양이며, 상기 고체추진기관(1)의 후면과 측면에 공기가 유입될 수 있도록 다수개의 통공형상인 조절식공기유입구(2-1)이 형성된 가변식공기공급기(2)와, 상기 가변식공기공급기(2)의 후면에 형성된 역류방지장치(42)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 재연소부(B)는 공기유입장치(E)의 후면에 위치되어 있고, 고체추진기관(1)으로부터 배출된 폭연이 외기로 빠지지 않고 재연소실(3) 내부로 들어올 수 있을 정도로 큰 직경으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 질소산화물저감부(C)는 재연소실(3)에서 생성된 질소산화물을 무해한 질소가스로 환원처리하기 위해서, 이에 필요한 화학반응제(5)를 분사할 수 있도록 외부에 화학반응제(5)가 담겨있는 화학반응제 탱크(6)와 이를 공급하는 펌프(7)와 재연소실(3) 내에 분사시킬 수 있는 분사 노즐(8)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치.
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 알칼리액 세정부(D)는 질소산화물저감실(4)에서 배출된 가스들이 알칼리액 세정탑(9) 하부에 충전된 알칼리액(11)에 강하게 충돌할 수 있도록 유도관(10)이 설치되어 있으며, 또한 알칼리액 세정탑(9) 하부의 알칼리액(11)을 상부로 순환시켜 분사시켜 줄 수 있도록 한 알칼리액 순환 펌프(12)와 이들이 분사되어 알칼리 액적이 하부로 떨어질 수 있도록 된 알칼리액 분사 노즐(13)이 설치되어 있으며, 알칼리액(11)을 보충할 수 있는 알칼리액 주입구(14)와 폐알칼리액을 배출시킬 수 있는 배출구(16)와 상부에는 세정이 완료된 무해한 가스를 대기 중으로 배출시키는 배기구(15)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 로켓 폐고체추진제의 직접 고속 연소식 무해화 처리 장치.
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