KR100679713B1 - 기상조절 실험용 연소탄 점화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기상조절 실험용 연소탄 점화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기상조절 실험시 비(눈) 씨 물질을 연소시켜 대기중에 뿌릴 수 있게 한 기상조절 실험용 연소탄 점화장치에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 비(눈) 씨를 뿌리기 위해 연소탄을 점화하여 대기중에 살포하는 점화장치에 있어서, 중공 형성된 내부에 연소탄을 장착할 수 있도록 연소탄 장착대가 구비되는 몸체부; 상기 몸체부 내부 일측에 구비되어 각각의 연소탄에 전원을 인가하는 전원 제공부; 상기 몸체부의 둘레면 일측에 구비되어 인가 전원에 의해 점화된 연소탄의 연소시 배출량을 조절하는 송풍기; 상기 몸체부의 하측에서 이 몸체부 둘레면 양측을 고정한 상태로 거치하는 이동식 거치대; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기상조절 실험용 연소탄 점화장치에 관한 것이다.

기상조절 실험, 연소탄, 몸체부, 연소탄 장착대, 전원 제공부, 거치대, 비(눈)씨

Description

기상조절 실험용 연소탄 점화장치{IGNITION APPARATUS OF HYGROSCOPIC FLARE FOR WEATHER MODIFICATION TEST}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상조절 실험용 연소탄 점화장치의 측단면도이다.

도 2는 상기 기상조절 실험용 연소탄 점화장치에 연소탄이 배치되는 연소탄 장착대를 도시한 사시도이다.

도 3은 상기 기상조절 실험용 연소탄 점화장치가 승강하고 노즐의 방향이 바뀌는 상태를 도시한 측면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 몸체부 106 : 노즐

108 : 송풍기 110 : 연소탄 장착대

114 : 방열판 120 : 거치대

H : 연소탄(Hygroscopic flare)

본 발명은 기상조절 실험용 연소탄 점화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 는 기상조절 실험시 비(눈) 씨 물질을 연소시켜 대기중에 뿌릴 수 있게 한 기상조절 실험용 연소탄 점화장치에 관한 것이다.

산업화와 인구증가에 의한 자연환경의 이상변화가 전 세계에 발생하고 있으며, 이러한 이상기후현상은 직간접적으로 물질적, 경제적 손실을 유발하고 있다. 이상기후 변화를 대처하고 더 나아가 경제적 손실을 줄이는 등의 다양한 목적을 위하여 기상 선진국에서는 기상 조절(Weather modification)기술을 수행하고 있다.

이와 같이 공업용수나 생활용수를 획득하고 관개농업에 필요한 물 수요를 충족시키기 위한 인공증우(인공증설) 기술은 1940년대에 시작되어 미국과 러시아 등지에서는 이미 실용화되었고 그 밖의 여러 나라에서는 활발히 기술 개발 중에 있다.

그리고 공항이나 고속도로 등에서 발생한 안개에 의해서 생기는 사고로 인한 인명피해와 경제적 손실을 줄이기 위해서 안개 소산(Fog dispersal) 실험은 1930년대에 시작하여 검습물질을 사용하거나 연료 연소를 통한 열 가열 방법 등 실험이 행하여졌으며 현재 미국, 러시아, 중국과 우리나라 등의 여러 국가에서 인명피해와 경제적 손실을 줄이기 위해서 기상조절 연구가 활발히 이루어지고 있다.

최근 기상연구소에서 기상조절 실험인 인공강설 실험과 안개 소산 실험이 실시되었으며 인공강설 실험인 구름 씨 뿌리기는 강수를 유도하기 위해 응결핵(凝結核)으로 작용하는 여러 가지 입자물질을 인공적으로 살포하는 것으로 비행기, 로켓, 대포 및 지상 발생기를 이용하여 행해졌으며, 그로 인한 우박피해 감소, 안개 소산, 태풍의 세력 감쇄 및 낙뢰 억제 등의 목적으로 시도되고 있다.

상기 인공증우(인공증설)는 구름 내에 응결핵(Cloud Condensation Nuclei) 또는 빙정핵(Ice Nuclei)이 적어 구름 방울이 빗방울로 성장하지 못할 때 인위적으로 요오드화은(AgI)이나 드라이아이스 같은 비씨(Rain seed) 및 눈씨를 구름에 뿌려주어 특정지역에 강수(Precipitation) 또는 강설(Snowing)을 유도하는 기술이다.

상기 안개 소산은 연료를 연소시키는 과정에서 공기를 가열하여 안개를 일시적으로 증발시키거나 수증기를 흡수하여 큰 물방울을 형성시켜서 물방울을 낙하시킨다.

특히, 헬리콥터, 제트엔진 등을 이용하여 경계층 내의 공기를 강제로 혼합시켜서 역전 층을 파괴하고 따뜻한 공기의 혼합에 의해서 안개를 증발시키는 기술이다.

이와 같이 많은 물질들이 응결핵으로 사용되었으나 드라이아이스와 요오드화은(이론상으론 요오드화은 1g을 태우면 약 1천조 개의 구름 씨를 만들 수 있다.)이 가장 좋은 효과를 나타냈다. 과냉각된 구름(어는 점 이하의 온도에서 존재하는 물방울로 이루어진 구름)에 응결핵을 뿌리면 이것을 중심으로 빗방울이 병합(倂合)된다. 우박을 방지하기 위해서도 이 같은 응결핵이 사용된다.

현재 비 씨는 세 가지 방법으로 만들어지고 있다. 먼저, 과냉각 물방울이 있는 구름 속에 곱게 부순 드라이아이스를 종자로 뿌리는 방법이다. 고체 탄산가스로 영하 79℃에서 기화하는 드라이아이스에 접촉하는 공기는 영하 40℃ 아래로 냉각된다. 드라이아이스에 접촉된 공기 중의 물방울이 결빙돼 무거워져 지상으로 떨어지면서 비가 되는 것이다. 드라이아이스를 뿌린 뒤 인공강우 여부를 확인하는 것은 성분분석으로 파악하기 힘들다. 구름의 변화를 관측해 예보량과 실제량의 차이를 파악하는 수밖에 없다. 그만큼 자연강우와 차이가 없기에 환경에 끼치는 영향도 거의 없다.

다음으로, 얼음의 결정구조와 비슷한 요오드화은 같은 화학물질을 구름 속에 살포하는 방법이다. 요오드화은이 연소했을 때 나오는 미립자가 영하 5℃ 이하에서 빙정으로 작용하는 것이다. 최근에는 요오드화은 대신 나트륨 마그네슘 염화칼슘 등을 혼합해 빙정핵을 만들기도 한다.

마지막으로 비행기에 물을 싣고 공중에 살포하는 방법이 있다. 과냉각층이 없는 구름지대에서 사용하는 이 방법은 상승기류가 격렬한 구름 밑바닥이나 구름 밑바닥 바로 위에 직접 큰 물방울을 넣어 강력한 비를 유도한다. 경제성이 떨어질 것으로 보이지만 이론상으로 1t의 물을 구름에 분무하면 100만t의 비를 내리게 할 수 있다고 한다.

이와 같이 전술한 안개 소산 실험 및 인공증우(인공증설) 실험시 비(눈) 씨를 뿌리는 과정이 헬리콥터 또는 제트엔진 등에 의해 실시되므로 대규모에 따른 실험 소요 비용이 상당히 증가하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 간단한 구조와 저렴한 비용으로 안개 소산 실험 및 인공증우(인공증설) 실험을 할 수 있으며 비(눈) 씨의 배출량과 배출 방향의 조절이 가능할 수 있게 한 기상조절 실험용 연소탄 점화장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 비(눈) 씨를 뿌리기 위해 연소탄을 점화하여 대기중에 살포하는 점화장치에 있어서, 중공 형성된 내부에 연소탄을 장착할 수 있도록 연소탄 장착대가 구비되는 몸체부; 상기 몸체부 내부 일측에 구비되어 각각의 연소탄에 전원을 인가하는 전원 제공부; 상기 몸체부의 둘레면 일측에 구비되어 인가 전원에 의해 점화된 연소탄의 연소시 배출량을 조절하는 송풍기; 상기 몸체부의 하측에서 이 몸체부 둘레면 양측을 고정한 상태로 거치하는 이동식 거치대; 를 포함하여 이루어짐으로써, 상기 몸체부 내부에 구비되는 연소탄 장착대에 다수개의 연소탄이 수용되어 이 연소탄이 인가 전원에 의해 점화되므로 간단한 구조로 비(눈) 씨를 뿌려 안개 소산 실험 및 인공증우(인공증설) 실험을 할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 몸체부의 상단에 상방으로 갈수록 직경이 점차 축소되는 노즐이 다수개 결합되어 분리 또는 결합에 의해 배출구의 직경을 조절할 수 있으므로 배출되는 비(눈) 씨의 배출 유량을 조절할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 몸체부의 양측을 고정한 거치대에 상기 몸체부의 단차 노즐 방향을 조절할 수 있도록 방향조절 핸들이 더 구비됨으로써, 비(눈) 씨의 분사 방향을 조절할 수 있으므로 바람직하다.

이하, 본 발명의 기상조절 실험용 연소탄 점화장치를 도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 기상조절 실험용 연소탄 점화장치는 도 1에 도시된 바와 같이 몸체부(100)와 송풍기(108)와 연소탄 장착대(110)와 거치대(120)로 이루어진다.

상기 몸체부(100)는 원통형으로 내부가 중공 형성되되 둘레 전면에 내부를 시각적으로 확인할 수 있도록 투명창(102)이 형성되며 압력계(도면에 미도시) 및 온도계(도면에 미도시)가 더 구비된다.

그리고 상기 몸체부(100)의 내주면 하단에 후술할 연소탄 장착대(110)가 안착되는 안착턱(104)이 구비되며, 상면에는 상방으로 갈수록 직경이 점차 축소되는 관 형상의 노즐(106)이 순차적으로 다수개 결합되어 배출구의 직경을 조절할 수 있다.

즉, 상기 노즐(106)은 결합식으로 구비되어 이 노즐(106)의 배출구의 직경을 확대시킬 경우 최하단의 노즐(106)을 제외한 나머지 노즐(106)을 분리하면 되며, 배출구의 직경을 최대한 축소시킬 경우 노즐(106)을 전부 결합시키면 된다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 노즐(106)의 배출구 직경을 조절할 수 없지만 결합된 상태로 안테나 방식에 의해 길이의 조절이 가능하도록 할 수 있다.

상기 송풍기(108)는 터보(Turbo) 송풍기로 인가 전원에 의해 작동되며, 상기 몸체부(100)의 둘레면 일측에 구멍을 형성하고 그 구멍에 삽입 고정할 수 있으며 송풍량을 조절하여 연소탄(H)의 연소시 비(눈) 씨의 배출량을 일정하게 유지할 수도 있고 임의대로 조절할 수도 있으므로 설정치의 실험 데이터 획득이 용이하다.

상기 연소탄 장착대(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(110)내 안착턱(104)에 안착될 수 있도록 원판 형상으로 형성되되 저면에 구획을 짓고 구획진 경계선마다 연소탄(H)의 점화율을 상승시키기 위해 방열되는 방열판(114)을 구비하고 구획진 공간의 중심부마다 연소탄(H)이 삽입될 수 있는 설치구멍(112)이 각각 형성된다.

여기서, 상기 방열판(114)은 길이 방향으로 연장되는 판상으로 한 쌍을 준비하고 다른 한 쌍을 상호 교차되도록 결합시켜 사용하며 전원을 인가하여 방열되도록 한다.

즉, 상기 방열판(114)은 특정 연소탄의 발생 열로 인한 의도되지 않은 인접 연소탄(H)의 불시 연소(폭파)를 방지하기 위하여 구비된다.

그리고 도면에는 도시하지 않았지만 몸체부(100) 내부와 후술할 거치대(120)에 각각의 연소탄(H)에 전원을 인가하는 전원 제공부(도면에 미도시)가 유선 방식으로 구비된다.

한편, 상기 연소탄(H)은 요오드화은이 주로 많이 사용되고 있으나 흡습제로 멀레큘러 시브 (MOLECULAR SIEVES)인 하이그로스코픽(Hygroscopic)도 사용된다.

그리고 연소탄(H)인 요오드화은(AgI)에 적정 전원을 공급하면 연소되며 구름 속 기류의 수직운동을 이용한다. 즉, 대류작용으로 생긴 구름 아랫부분에 화약으로 터뜨린 요오드화은 연기가 습기를 끌어 모아 빙정에 달라붙은 뒤 에너지를 발생시 키면, 온도가 상승하며 위쪽으로 올라가는 수직운동이 활성화해 충돌과 병합작용을 거쳐 빙정핵이 되는 것이다.

상기 거치대(120)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(100)를 승강시키고 이동하는 기능을 하며, 이동이 가능하도록 저면에 바퀴(122)가 구비되고 승강부재(126)에 의해 승강하는 승강판(124)이 구비되고 상기 승강판(124)의 상면에서 몸체부(100)의 폭보다 넓은 간격으로 구비되는 연결부재(130)의 대향된 상단에 힌지로 몸체부(100)를 고정시킨다.

그리고 상기 거치대(120)는 상기 승강판(124)을 승강시킬 수 있도록 중심부가 힌지 고정된 "X" 자 형상의 승강부재(126)를 준비하고 수직선상에 위치한 일측 양 끝단은 승강판(124)과 거치대(120)에 고정하고 타측 다른 끝단은 길이 방향으로 형성되는 홈을 따라 이동할 수 있도록 한다.

즉, 상기 승강부재(126)의 일측은 힌지에 의해 승강판(124)과 수직 방향으로 대향되는 거치대(120)에 각각 회동 가능하게 고정하고 타측은 상기 승강판(124)과 거치대(120)에 형성된 길이 방향의 홈을 따라 이동 가능하게 하여 어느 한 승강부재(126)을 홈을 따라 수평 방향으로 이동시키면 결국 승강판(124)이 상승 또는 하강하게 되는 것이다.

더욱이, 이동이 가능한 즉, 힌지 고정되지 않은 승강부재(126)의 하단에 후단이 고정된 유압 실린더(128)의 실린더 축을 고정하여 상기 유압 실린더(128)의 유압에 의해 승강판(124)을 승강시킬 수 있다.

그리고 상기 연결부재(130)에서 몸체부(100)를 힌지 고정한 힌지 축상에 방 향 조절 핸들(132)을 더 구비하여 상기 방향 조절 핸들(132)을 수동으로 회전시켜 원하는 방향으로 노즐(106)이 위치되므로 설정 방향으로 비(눈) 씨를 뿌릴 수 있다.

그리고 상기 승강판(124)에 수평계(도면에 미도시)를 구비하여 이 승강판(124)의 수평도를 맞출 수 있다.

그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 기상조절 실험용 연소탄 점화장치의 작동 과정은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 상기 몸체부(100) 내부에 구비된 다수개의 연소탄(H)을 전원 제공부의 인가 전원에 의해 점화시키면 연소탄(H)이 연소되면서 비(눈) 씨 물질을 대기중에 살포하게 된다.

이때, 상기 방향 조절 핸들(132)을 조절하고 상기 몸체부(100)의 일측에 구비된 송풍기(108)의 송풍량을 조절하면서 비(눈) 씨 물질의 살포 방향과 살포량을 조절하여 보다 정밀하고 용이한 실험이 가능하다.

그 후, 비(눈) 씨 물질이 연소되면서 이 입자들이 상승기류에 의해 구름 속으로 들어가 빙정핵의 역할을 함으로써 인공적인 빙정핵을 가함에 따라 빙정과정이 효과적으로 진행되어 강우(강설)를 유도하게 된다.

이와 같은 기상조절 실험용 연소탄 점화장치는 몸체부 내부에 연소탄이 구비되어 비(눈) 씨 물질을 인공적으로 대기중에 점화시켜 연소시킴에 따라 간단한 구조와 저렴한 비용으로 안개 소산 실험 및 인공증우(인공증설)와 같은 기상조절 실 험을 소규모로 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 노즐의 방향과 송풍기에 의한 송풍 방향을 조절하여 더욱 정밀한 실험에 의한 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 비(눈) 씨를 뿌리기 위해 연소탄을 점화하여 대기중에 살포하는 점화장치에 있어서,

   중공 형성된 내부에 연소탄을 장착할 수 있도록 연소탄 장착대가 구비되는 몸체부;

   상기 몸체부 내부 일측에 구비되어 각각의 연소탄에 전원을 인가하는 전원 제공부;

   상기 몸체부의 둘레면 일측에 구비되어 인가 전원에 의해 점화된 연소탄의 연소시 배출량을 조절하는 송풍기;

   상기 몸체부의 하측에서 이 몸체부 둘레면 양측을 고정한 상태로 거치하는 이동식 거치대; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기상조절 실험용 연소탄 점화장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체부의 상단에 상방으로 갈수록 직경이 점차 축소되는 노즐이 다수개 결합되어 분리 또는 결합에 의해 배출구의 직경을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 기상조절 실험용 연소탄 점화장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 몸체부의 양측을 고정한 거치대에 상기 몸체부의 단차 노즐 방향을 조절할 수 있도록 방향조절 핸들이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기상조절 실험용 연소탄 점화장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 연소탄 장착대는,

   원판 형상으로 저면에 구획을 지어 연소탄이 삽입되는 설치구멍이 동일 간격을 갖도록 배열 형성되고 저면에 구획진 경계선마다 독립적 공간을 갖도록 하여 인접 연소탄의 불시 연소를 방지하는 방열판이 구비되는 것을 특징으로 하는 기상조절 실험용 연소탄 점화장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 거치대는,

   그 상면 높이가 유압 실린더에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 기상조절 실험용 연소탄 점화장치.

Images