KR101472732B1 - 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 대구경 추진기관의 이동 가능한 조립형 수중 비군사화 방법은 길이가 2.5m이상 5.5m이하 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 폐기대상 대구경 탄종에 적용 가능한 범용적인 비군사화 방법으로, 대구경 탄종의 수송과정에서 발생하는 문제들을 해결하고, 대부분의 공정이 수중에서 이루어지므로 최고의 안전성을 확보하면서, 동시에 추진제 내 함유된 유효성분은 분리하여 자원화 하고, 또한 추진기관을 비군사화하면서 발생하는 부산물을 소각 혹은 폐기물 처리를 하지 않고 에너지 원료로 재활용하는 안전하면서도 친환경적이고, 지속가능개발적인 발명이다.

Description

이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법{Under water demilitarization method for large propulsion unit using easily transferable device}

본 발명은 비군사화를 목적으로 폐기대상 대구경 추진기관의 처리방법에 관한 것이며, 자세히는 대구경 탄종의 친환경적이고 효율적인 이동 가능한 조립형 수중 비군사화 처리방법에 관한 발명이다.

과거 군비확장의 냉전시대를 거치면서 경쟁적으로 비축했던 탄약은 그 보유수명을 초과하여 보관하고 있으나, 이러한 탄약들은 오발, 불발, 안전사고 등의 이유로 사용하지 못하고 있는 실정이다. 세계 각국의 군사 관련 기관들은 이러한 폐기대상 탄약을 대규모로 보유하고 있으나, 그 보관 장소 및 처리방법에 한계가 있다. 세계적으로 이러한 폐기대상 탄약의 처리과정은 안전성, 환경오염 등의 문제가 이슈화되고 있으며, 그로 인해 선진국들을 중심으로 각 국에서 폐기탄약 처리과정에 대한 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 이러한 폐기 대상이 되는 탄약, 미사일 등을 무력화 시키는 과정을 비군사화라 한다.
우리나라 또한 남북의 군사적 대치 상황 속에서 각 군이 상당한 규모의 탄약을 비축 보유하고 있으며, 이 중 보유 연한 20년을 초과한 폐기대상 탄약량이 급속도로 증가하고 있다. 이러한 보유 수명 초과 폐기대상 탄약을 비군사화하기 위하여 연소소각 방식 등을 채택하여 폐기하고 있지만, 종래의 불안전한 처리방식으로 인하여 환경오염 및 안전 문제가 대두되어 폐기대상 탄약의 원활한 처리가 필요하게 되었다.
현재 국내에서도 한화, 삼양, 엔솔, 제이제이프로테크 등의 기업이 다양한 탄종에 대한 비군사화 기술을 개발하고 있으나, 개발된 기술 중에서 실제 상용화에 성공한 기술은 소구경 추진기관, 탄두, 권총장약 같은 소형탄약에 관한 비군사화 기술뿐이며, 대구경 추진기관에 관한 비군사화 기술에 대한 개발은 전무한 실정이다.
상기 대구경 탄종에 대해 지정된 규격은 특별히 없지만, 본 발명에서는 추진기관 길이가 2.5m이상 5.5m이하이거나, 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 추진기관을 대구경 추진기관으로 보며, 일반적으로는 다련장과 같이 여러 개의 탄을 발사하는 시스템이 아니라 한 발씩 발사하는 시스템 기종을 대구경으로 본다. 그러나 MLRS는 다련장 미사일이지만 지름이 220mm 이상이므로 대구경 탄종으로 본다.
비군사화 관련 선행기술로는 엔솔사에서 개발한 추진기관을 밀폐된 곳에서 소각하여 비군사화 하는 기술(KR 10-2003-0048586)이 존재하지만 부식성 연소가스에 의한 많은 장비유지 보수비용이 필요하고, 추진기관 특성상 빠른 연소에 따른 가스 처리량에 대한 한계 때문에 생산속도가 현저히 떨어지는 단점으로 인해 상업화에는 성공하지 못하였다. 미국의 General Dynamics사 또한 밀폐연소방식으로 다련장 추진기관인 227mm MLRS를 처리하고 있으나, 상기한 문제점으로 인해 천문학적인 장비의 유지비용이 소요되는 등 문제점이 많다.
최근에는 소각처리에 관한 안정성 문제, 환경오염 문제, 높은 처리비용을 극복하고자 추진기관 내 추진제를 분리하는 기술들이 개발되고 있는 실정이다. 그 예로 고압의 암모니아젯을 이용한 추진제를 분리하는 기술(US 4,854,982), 소형 로켓모터 양 끝단을 절단하고 냉각수를 분사하면서 기계적인 절삭을 통해 추진제를 분리하는 기술(KR 10-0968878), 로켓모터 자체를 액체질소에 넣어 유리전이 온도 이하로 냉동한 뒤 파쇄, 분리하는 기술(US 5,552,093), 소구경 추진기관을 고압의 연마제 혼합 워터젯을 사용해서 추진제를 분리하는 기술(US 7,328,643), 원통형 채에 추진제를 넣고 1000psig 이상의 고압 워터젯을 이용해 파쇄하는 장비(US 4,662,893)등이 개발되었다. 이 외에도 워터젯을 이용해 추진제를 분리한 뒤 추진제 내 무기물을 회수하는 기술(KR 10-1122575)이 소개되었다.
하지만, 이러한 고압의 유체젯을 활용한 기술들은 안전성은 있지만 설비의 가격이 상당히 고가이며 유지관리 비용이 많이 든다. 또한 130mm 추진기관을 예를 든다면, 1기 처리하는데 소요되는 시간이 2시간으로 처리속도가 현저히 느리기 때문에, 워터젯이라는 고가의 장비로 비군사화를 할 경우 현저히 낮은 효율을 갖는다. 여기에 따르는 두 번째 문제점은, 130mm 추진기관 1기 처리 시 고압으로 인해 약 400L의 많은 물을 사용함에도 회수율은 70%로, 물 사용량에 비해 낮은 회수율을 가져 경제적이지 못하다.
대구경 탄종 추진기관에 상기 기술들을 적용 할 경우에는 더 많은 양의 물을 사용하고, 처리속도 또한 더욱 느리기 때문에 대구경 추진기관의 비군사화에 적용하기에는 비경제적이다.
그 외 본 발명과 관련있는 선행기술로는 추진기관의 시편을 얻기 위해 다이아몬드 와이어와 불소계 탄소화합물을 냉각제로 사용하여 추진기관을 절단하는 장치(KR 10-2013-0003850)가 소개되었지만, 이 기술은 추진기관 절단에 관련된 기술로, 추진기관 내 추진제의 시편을 얻기 위한 발명이다. 이 기술의 주목적은 추진제의 물성변화 없이 추진기관을 절단하는 장치로, 불소계 탄소화합물 냉각제를 투입하기 때문에 폐수문제가 발생하고, 고가의 다이아몬드 코팅 와이어를 사용하는 등의 실제상용화에 문제점이 많다.
또한, 상기한 비군사화 기술들을 보면 습식법이나 냉각수, 워터젯을 사용하는데, 비록 이런 방법을 사용하더라도 기계회전에 의한 마찰열, 전기장치에 의한 스파크, 압력에 의한 압축열, 외부로부터의 점화원 등으로 인한 화재나 폭발에 대해서 완전히 안전하지 못한 실정이다.
과염소산염과 부타디엔으로 이루어진 추진제에 둔감형 희석제를 사용하여 연소시키는 기술(US 5,211,777)도 소개되었는데, 추진제에 섞어 넣는 희석제로는 미네랄오일, 식물성오일, 자동차오일 등 각종 기름류와 나무가루 등을 섞어 일정비율로 혼합하여 연소하는 기술이기 때문에, 추진제 내 유효성분의 추출 없이 진행되어 재활용 가능한 물질을 소각하여 없앨뿐더러 기존 소각처리방식에서 연소속도만을 조절한 기존 소각법과 차이가 없는 비군사화 방법이다.
위와 같은 비군사화 기술들을 실질적으로 적용하는데 있어서 발생하는 또 하나의 문제점은 탄약의 이송문제이다. 탄약들은 전략적인 문제로 인해서 한 장소에 집결해놓지 않고 전략적으로 전국에 분산시켜 놓기 때문에, 특정 탄종의 비군사화가 실시되면 전국의 탄약 창고에서 비군사화를 실시하는 공장으로 이송을 하거나, 집결 탄약 창고로 이송한 후 다시 비군사화 공장으로 이송을 해야 한다. 실제로 제이제이프로테크사는 130mm 탄약을 비군사화하는 과정에서, 지정된 집결 탄약 창고를 수시로 방문하여 공장으로 수송해야하는 문제가 있으며, 군 입장에서도 전국의 탄약 창고에서 집결 탄약 창고로 미리 이송해야하는 문제가 있다. 결국 비군사화를 실시하기에 앞서서 탄약 이송이라는 대대적인 이송비용이 양측에 경제적 부담으로 제시된다. 그리고 소형 탄종 경우에는 소형 화물차로 이송이 용이하지만, 길이가 2.5m이상 5.5m이하 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 대구경 탄종은 포장 및 보관 조건에 따라 보관상자의 크기가 더욱 커지므로 대형 트레일러 화물차로 이송해야만 한다. 그리고 탄약이송 시 일반도로를 통해서 비군사화 공장으로 옮겨지는데, 보안상의 문제로 수송 경호 차량도 따라야하는 등의 시각적으로 드러나는 현상이 있어서 민원 발생 소지가 많다. 실제로 비군사화 사업이 성장하는 과정에서 민원에 대한 문제들도 증가하고 있는 실정이다.
최근 비군사화기술이 발전함에 따라 소구경, 탄약, 탄두의 처리방법은 많이 개발되어 있으나, 매년 처리량이 증가하는 대구경 탄종의 비군사화 처리기술은 많은 개발이 이뤄지지 않은 실정이기에, 이를 해결할 수 있는 기술을 다음과 같이 개발하게 되었다.

본 발명의 목적은 상기한 기존 기술들의 문제점을 해결하기 위한 것으로 매년 증가하는, 길이가 2.5m이상 5.5m이하 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 폐기대상 대구경 추진기관인 Honest John (어네스트 존), MLRS, Hawk (호크), Nike Hercules (나이키 허큘레스), 현무 유도탄 등 의 대구경 추진기관의 비군사화에 있어 추진제 분리에 관한 기존의 문제점을 해결하고, 대구경 탄종의 수송과정에서 발생하는 문제들을 해결할 수 있는 새로운 방법을 제안하는 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법을 제공함에 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법에 따르면, 이동식 설치가 가능한 조립형으로 제작한 절단장치를 이용해 대구경 추진기관을 수중 분리단계에서 필요한 적절한 크기로 절단하는 수중 절단단계;
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법에 따르면, 이동식 설치가 가능한 조립형으로 제작한 분리장치를 이용해 수중 절단단계로부터 제공받은 추진기관의 추진제를 수중에서 치구 및 기계적인 절삭을 통해 분리하는 수중 분리단계;
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법에 따르면, 분리장치를 통해 얻은 추진제 내 유효성분을 추출하는 추출단계;
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법에 따르면, 추진제 또는 추진제에서 유효성분을 추출 후 발생한 부산물 또는 둘을 동시에 원료로 사용하여 가연성폐기물연료, 고형연료를 제조하여 재생에너지를 얻는 연료화단계;
를 포함하여 진행되는 것을 특징으로 하는 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법이다.
본 발명에 있어 상기 수중 절단단계는, 이동이 가능하면서 조립식으로 제작하여 추진기관을 절단하기 위한 일련의 구성 또는 장비로, 수중에서 추진기관을 절단하여 수중 분리단계로 이동시키는 일련의 작업을 말한다. 본 발명에서는 이동조립이 가능하게 설계된 대구경 추진기관 절단장치를 사용하는 것을 그 예로 한다.
본 발명에 있어 상기 수중 분리단계는, 이동이 가능하면서 조립식으로 제작하여 수중 절단단계에서 제공받은 추진기관을 추진기관 케이스와 추진제로 분리하기 위한 일련의 구성 또는 장비로, 추진제를 절삭하여 분리하는 방법을 포함는 일련의 작업을 말한다. 본 발명에서는 이동조립이 가능하게 설계된 대구경 추진기관의 추진제 분리장치를 사용하는 것을 그 예로 한다.
상기한 이동조립이 가능하게 설계된 추진제 분리장치는 45ft 컨테이너를 운반할 수 있는 평상형 트레일러 위에 추진기관 절단과 추진제 분리가 행해지는 수조, 추진기관을 이동하는 로딩툴, 프레임 등 추진기관의 절단 및 추진제 분리단계를 진행하기 위한 설비로 구성되어 있다. 이 모든 장비는 이동이 용이하도록 컨테이너에 실을 수 있도록 설계되어있다. 물탱크를 포함한 모든 구성장비는 필요에 따라서 20ft 컨테이너 4대 혹은 40ft 컨테이너 2대에 실을 수 있다. 하지만 작업상 편의를 위해서는 40ft 보다 20ft를 사용하는 것이 바람직하다.
대구경 추진기관의 비군사화를 위해 추진기관 보관 장소로 트레일러를 이용해 비군사화 장치를 이동하면 보관중인 탄약고 혹은 창고 등의 부대시설에서 전기만 연결시켜 어디에서든 비군사화를 진행 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 수중 절단 및 분리단계는, 수중절단 및 추진제 분리가 이뤄지는 챔버에 물을 순환하면서 여과하는 순환여과단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 추출단계는, 분리단계에서 사용한 물과 함께 여과해서 걸러진 추진제를 1~5μm크기로 만드는 미립자화단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 연료화단계는, 추출단계에서 분리한 추진제와 기타 가연성폐기물을 혼합하는 혼합단계와 일정한 크기와 형태로 혼합물을 성형하는 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법은 특정 탄종에 적용 되는 것이 아니라 길이 2.5m이상 5.5m이하 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 대구경 탄종의 범용적인 비군사화 방법을 제시한다.
본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법에 따르면, 이송과정이 복잡하고 안전성 및 민원발생 소지가 있는 민간도로를 통한 이송과정 없이, 이동 가능한 조립형 수중 비군사화 장비가 직접 탄약창고로 이동함으로써, 각종 운송비용 및 민원이 발생하지 않는 비군사화 방법을 제시한다.
또한, 기존 개발된 기술은 추진기관의 비군사화 간 발생하는 부산물에 대한 처리방안으로 소각방법만을 제시하고 있지만, 본 발명에서는 부산물을 이용한 재활용방법과 고형 연료화방법을 통해 친환경적인 국내 비군사화기술의 수준을 높이는 의미도 있다.
본 발명의 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법에 따르면, 추진제에서 유효성분 추출 후 발생하는 부산물과 추진제 자체를 고형 연료화 하는 것은 물질특성상 높은 화학적 에너지를 가진 추진제를 에너지원으로 활용하는 것으로, 이 부산물을 소각 혹은 폐기물로 처리하면 대기 및 토양 환경오염 물질로 처리가 되는 것이지만, 이를 에너지 원료로 다시 사용함으로써 친환경적이고 유한한 자원을 재활용하는 효과가 있다. 또한 고형 연료화 단계는 대구경 탄종에만 국한되어 적용되는 것이 아니라, 고체추진제를 사용하는 추진기관의 비군사화에 범용적으로 사용할 수 있는 방법이다.

도 1은 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법의 공정 순서도.
도 2는 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법의 공정도.
도 3은 대구경 추진기관의 수중 절단 및 추진제 수중 분리 설비.

본 발명은 Honest John (어네스트 존), MLRS, Hawk (호크), Nike Hercules (나이키 허큘레스), 현무 유도탄 등외에도 다른 대구경 유도탄에 적용이 가능하지만, 본 발명을 설명하기 위해서 나이키 허큘레스 (이하 나이키) 추진기관을 예로 설명한다.
나이키 추진기관은 1단, 2단 추진기관으로 구성되어 있으며, 1단 추진기관은 원통형의 추진제 케이스에 니트로셀룰로오스, 니트로글리세린 베이스의 추진제가 충진 되어있고 2단 추진기관은 타원형의 추진제 케이스에 과염소산암모늄과 고분자바인더의 혼합 고체추진제로 충진 되어있다.
비군사화를 실시하기에 앞서 이동식 설치가 가능한 수중 비군사화장치를 비군사화 대상 탄종의 탄약 창고로 이동하여 설치하고, 대상 탄약 창고의 폐기 대상 탄종을 다 처리하면, 다음 탄약 창고로 이동하여 비군사화를 실시하게 된다.

1단 추진기관 비군사화의 예 (니트로셀룰로오스 단기형 또는 니트로셀룰로오스와 니트로글리세린 혼합 복기형 유도탄 종)
본 발명에 따른 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법 중 수중 절단단계에서는, 추진기관을 수중에서 일정한 크기로 절단하고, 추진기관의 절단된 부분을 수중 분리단계로 제공한다.
본 발명에 따른 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법 중 수중 분리단계에서는, 수중 절단단계에서 제공받은 절단된 추진기관을 추진제 케이스와 추진제로 분리한다.
본 발명에 따른 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법 중 순환 여과단계에서는, 수중 절단 및 추진제 분리에 사용되는 수조의 물을 순환하여 여과한다.
여과된 추진제는 미립자화단계를 거치고, 상분리단계에서 고체추진제를 분리하여 연료화단계로 제공한다.
본 발명에 따른 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법 중 연료화단계에서는, 미립자화하여 분리한 추진제를 폐지, 폐목, 가연성 폐기물 등과 일정비율로 혼합하여 균일하게 섞은 후 성형과정을 거쳐 형태를 고정한다.
상기 연료화단계를 거치면 가연성 고형 연료를 제조할 수 있다.

2단 추진기관 비군사화의 예 (고분자 바인더를 바탕으로 하여 과염소산 암모늄을 추진제로 사용하는 유도탄 종)
2단 추진기관의 비군사화는 1단 추진기관의 비군사화와 같은 단계를 거쳐 진행되지만 미립자화 과정 중 과염소산암모늄이 물에 녹아 용액이 되므로 상분리과정에서 분리한 용액을 추출단계로 보내어 과염소산암모늄을 추출하는 과정을 추가한다.
상분리과정에서 분리한 고분자 바인더는 1단 추진기관과 같이 연료화단계로 보내어져 가연성 고형 연료로 재활용된다.
결과적으로 추진기관의 비군사화를 통해 유효자원을 추출하여 다시 사용할 수 있으며, 비군사화 간 발생하는 부산물 또한 열 에너지원으로 사용하여 에너지를 얻을 수 있는 친환경적인 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법이다.
대구경 추진기관은 대부분 고체추진제를 사용하고 있으며, 기본적인 추진제 성분으로는 니트로셀룰로오스, 니트로글리세린 베이스의 단기 또는 복기추진제, 그리고 니트로구아니딘이 포함된 다기추진제와, 고분자바인더와 무기산화물(과염소산암모늄, 질산암모늄 등)로 이뤄진 것이 대부분이다. 추진기관 제조 시 용도에 따라 조금씩 성분함량 비율이 다양하지만, 대표적인 추진제 성분에 대한 변화는 없고 추진기관에 사용하는 무기과산화물 또한 물에 녹는 수용성물질로 이루어진다.
그러므로 본 발명의 예는 나이키 추진기관을 들어 설명하였지만 본 발명의 대구경 추진기관의 이동 가능한 조립형 수중 비군사화 방법을 이용하면,길이가 2.5m이상 5.5m이하 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 모든 대구경 추진기관의 비군사화에 적용 할 수 있다.
또한, 본 발명의 연료화 단계는 대구경 추진기관뿐만 아니라 상기한 물질들로 이루어진 모든 추진기관 및 장약을 비군사화하는데 적용 할 수 있는 기술이다.
본 발명의 연료화 단계는 고분자 바인더, 추진제, 가연성 폐기물의 혼합비율이 중요한데 이는 추진기관 내 충진된 추진제 혼합비율, 고분자 바인더의 특성을 고려하여 가연성 폐기물의 종류, 폐기물의 양에 따라 달라지며, 본 발명의 실시 예에서는 1단 추진제 및 부산물 : 고분자 폐기물 : 폐목재를 1:1:1의 비율로 혼합하였으며, 바람직하게는 1단 추진제 및 부산물의 혼합비율이 1~35 중량%를 갖는 비율이고, 혼합하는 폐기물의 종류는 다양하게 사용 할 수 있다.

Claims (7)

1. 길이 2.5m이상 5.5m이하 또는 지름 220mm 이상 1,000mm이하의 대구경 추진기관에 대하여
   원활한 추진제 분리를 위하여 수중에서 절단하는 것을 특징으로 하는 수중 절단단계;
   수중절단 단계에서 추진기관을 제공받아 추진제 케이스와 추진제를 분리하는 수중 분리단계;
   수중 절단단계 및 분리단계가 이뤄지는 챔버 내 물을 순환하는 과정을 특징으로 하는 절삭된 추진제를 여과하는 순환 여과단계;
   추진제 내 유효성분을 추출하는 추출단계;
   잔여 추진제 또는 추진제에서 유효성분을 추출한 후 발생하는 부산물, 또는 둘을 동시에 원료로 사용하여 가연성폐기물연료, 고형연료를 제조하여 재생에너지를 얻는 것을 특징으로 하는 연료화단계;
   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 이동식 설치가 가능한 비군사화장치를 이용하여 대구경 추진기관을 수중 비군사화 하는 방법.
   
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