KR101660652B1 - 인공강우 생성장치 - Google Patents

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KR101660652B1
KR101660652B1 KR1020150159338A KR20150159338A KR101660652B1 KR 101660652 B1 KR101660652 B1 KR 101660652B1 KR 1020150159338 A KR1020150159338 A KR 1020150159338A KR 20150159338 A KR20150159338 A KR 20150159338A KR 101660652 B1 KR101660652 B1 KR 101660652B1
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Abstract

본 발명은 인공강우 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 헬륨이 충진되며 지상에 다수 개로 설치고정되거나 자동차에 설치된 고정장치에 고정된 제1로프, 제2로프에 제1벌룬과 제2벌룬을 결속하여 높이 부상시킨 후, 그 하부에는 제1벌룬과 제2벌룬보다 낮게 부상된 제3벌룬과 제4벌룬에 스크린을 결합시켜 흐르는 공기가 스크린을 통과하거나 타고 넘으면서 공기 입자의 충돌에 의한 응결 또는 단열팽창에 의하여 구름이 생성되게 하고, 이때, 응결핵을 분사시킴으로써, 단열팽창된 구름입자들이 빠르게 뭉쳐 빗물로 형성되게 하여 인공적으로 강우현상이 발생하게 하는 것이다.
따라서, 대기에 구름이 형성되어 있거나 또는 구름이 형성되어 있지 않은 조건에서도 씨뿌리기(cloud seeding)에 의한 인공강우 생성장치를 제공한다.

Description

인공강우 생성장치{Apparatus for Producing Artificial Rain}
본 발명은 인공강우 생성장치에 관한 것으로, 특히, 지상으로 부상된 제3, 제4벌룬에 망상의 스크린을 결합시켜 공기가 스크린을 통과하면서 수증기의 응결에 의하여 구름이 생성되게 하며, 스크린보다 높이 부상한 제1, 제2벌룬에는 지상의 물탱크에 저장된 응결핵이 분사되는 분사노즐이 구비된 호스를 연결하여 구름 생성 후 응결핵이 구름으로 분사되게 함으로써, 인공적으로 강우를 생성하는 인공강우 생성장치에 관한 것이다.
인구증가와 경제의 발달은 자원의 수요가 증가하는 결과를 가져왔으며, 특히 인간의 생활에 있어 필수요소인 수자원은 산업의 발달과 실생활의 쓰임새의 다양화로 인해 그 수요가 급속히 증가하고 있는 추세이다.
하지만, 모로코, 리비아, 오만, 이집트 등의 나라와 함께 물부족국가로 분류되어있는 실정을 감안하면 우리나라도 시급히 해결해야할 사항이다.
또한, 우리나라는 연평균 강수량 중 많은 양이 여름철에 집중되고 있으며 강수의 지역적, 계절적 편차가 심하고, 하천 유역의 경사가 급하여 효율적인 수자원 확보가 쉽지 않은 실정이므로, 자연상태에서의 수자원공급을 증가시킬 수 있는 인공강우 기술이 효과적인 대안이 될 수 있다.
과학적인 인공강우의 연구를 미국의 GE사에서 시작한 이래 40년이 흘렀다. 지난 40년간은 많은 연구가 행해졌으며 거의 전 세계적으로 이 분야에 관심을 기울여왔다.
이에 따라 인공적으로 비를 형성하거나 강우량을 증가시키려는 시도는 계속되어 왔으며, 이러한, 인공강우는 구름에 인공적인 영향을 주어 비가 내리게 하는 방법 또는 그러한 비를 말하며, 인공강우는 구름 속에 씨를 뿌리므로 구름에의 씨뿌리기(cloud seeding)라고도 한다.
상기 인공강우는 1965년 미국 과학원에서 검토한 실험결과에 따르면 지형성 및 저기압성 강우계에 대해서는 씨뿌리기(cloud seeding)에 의해 10 ~ 20%의 강수량 증가를 기대할 수 있으나, 적운계의 구름에 대한 실험에서는 씨뿌리기(cloud seeding)가 유효하지 못하다는 결과를 증명했다.
또한, 대기에 형성된 구름에 인공강우를 실시하여 성공할 경우 이로 인해 다른 지역에 행해질 수 있는 강우(降雨)를 방지하여 다른 지역이 가뭄이 발생할 수도 있는 결과를 가져오는 문제점도 있다.
공개특허 제10-2007-66549호 (2007.06.27. 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구름이 형성되어 있을 때는 인공 강우율을 높이도록 하며, 구름이 형성되지 않았을 때에는 습도가 높은 구름이 형성될 수 있도록 하여 인공적으로 강우가 실시될 수 있도록 함은 물론 인공강우지역을 국부적으로 한정할 수 있게 함으로써, 필요한 지역에 인공적으로 강우될 수 있도록 하는 인공강우 생성장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적은, 헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 설치된 고정장치에 고정된 제1로프(104)에 결속되어 사용자가 설정한 높이까지 부상되는 제1벌룬(102)(balloon)과; 헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 고정된 제2로프(108)가 결속되며, 상기 제1벌룬(102)으로부터 일정거리로 이격된 상태에서 사용자가 설정한 높이까지 부상하는 제2벌룬(106)(balloon)과; 상기 제1로프(104)에 일단이 결합되며, 이 일단으로부터 타측으로 일정거리 이격된 부분은 제2로프(108)에 결합되며, 타단은 지상으로 연장되며, 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)사이를 연결한 부분에는 다수 개의 분사노즐(112)이 형성된 호스(110)와; 상기 호스(110)의 타단과 지상에 설치되거나 자동차(114)에 설치된 물탱크(116)에 연결되어 호스(110)로 물탱크(116)에 수용된 응결핵을 공급하는 고압펌프(118)와; 상기 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)의 수평방향으로 일정거리 이격된 장소에 설치되거나 자동차(114)에 설치된 고정장치에 각각 고정된 제3로프(124)와 제4로프(128)에 각각 결속되어 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)보다 상대적으로 낮은 높이까지 부상하는 헬륨이 충진된 제3벌룬(122), 제4벌룬(126)과; 지면으로부터 5M 이상의 높이의 제3로프(124)와 제4로프(128)에는 각각 하부 양단이 고정되고, 지면으로부터 300M ~ 700M의 높이의 제3로프(124)와 제4로프(128)에는 상부 양단이 고정되어 수평 방향의 공기의 흐름을 방해하도록 하는 망상의 스크린(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치에 의해 달성된다.
한편, 상기한 목적은, 헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 설치된 고정장치에 고정된 제1로프(104)에 결속되어 사용자가 설정한 높이까지 부상되는 제1벌룬(102)(balloon)과; 헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 고정된 제2로프(108)가 결속되며, 상기 제1벌룬(102)으로부터 일정거리로 이격된 상태에서 사용자가 설정한 높이까지 부상하는 제2벌룬(106)(balloon)과; 상기 제1로프(104)에 일단이 결합되며, 이 일단으로부터 타측으로 일정거리 이격된 부분은 제2로프(108)에 결합되며, 타단은 지상으로 연장되며, 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)사이를 연결한 부분에는 다수 개의 분사노즐(112)이 형성된 호스(110)와; 상기 호스(110)의 타단과 지상에 설치되거나 자동차(114)에 설치된 물탱크(116)에 연결되어 호스(110)로 물탱크(116)에 수용된 응결핵을 공급하는 고압펌프(118)와; 지면으로부터 5M 이상의 높이의 제1로프(104)와 제2로프(108)에는 각각 하부 양단이 고정되고, 지면으로부터 300M ~ 700M의 높이의 제3로프(124)와 제4로프(128)에는 상부 양단이 고정되어 흐르는 공기를 부상시키도록된 망상의 스크린(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 스크린(130)은 일정 크기의 면적을 가지는 조각이 서로 연결된 상태로 제1벌룬(102), 제2벌룬(106) 부상 시 로프와 함께 동반 부상하게 하며, 상기 제1로프(104) 또는 제2로프(108)에는 스크린(130)의 상, 하단에 대응되도록 선로를 연결구성하고, 제1로프(104) 또는 제2로프(108) 중 어느 한쪽에 스크린(130)의 한쪽이 고정된 후 절첩되게 하였다가 제1로프(104)와 제2로프(108)가 일정높이까지 부상하면 스크린(130)의 다른 한쪽에 연결된 조정선을 잡아당기면 펼쳐지도록 구성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 물탱크(116)에 수용된 응결핵은 물, 염화나트륨, 염화칼륨, 요소 중 적어도 어느 하나가 혼합되어 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 구름이 형성된 지역 또는 구름이 형성되지 않은 지역에서도 흐르는 공기가 단열팽창하도록 함으로써, 습도가 높은 구름을 형성하고, 이 구름에 응결핵을 직접 분사하여 더욱 빨리 물방울이 뭉쳐져서 빗방울로 형성하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명 제1실시예에 따른 인공강우 생성장치의 개념도를 도시한 도면.
도 2는 본 발명 제2실시예에 따른 인공강우 생성장치의 개념도를 도시한 도면.
본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인공강우 생성장치의 제1실시예는, 지상에 설치고정되거나 이동이 가능한 자동차(114)에 설치된 고정장치(도시하지 않음)에 제1로프(104)를 결속시키고, 이 제1로프(104)의 끝단에는 헬륨이 충진된 제1벌룬(102)(balloon)을 결속시켜 제1벌룬(102)을 지상으로부터 일정높이(800m)까지 부상된다.
이때, 상기 제1벌룬(102)으로부터 일정거리 이격된 원격의 장소에서도 지상에 설치고정되거나 이동이 가능한 자동차(114)에 설치된 고정장치(도시하지 않음)에 제2로프(108)를 결속시키고, 이 제2로프(108)의 끝단에는 헬륨이 충진된 제2벌룬(106)을 결속시켜 제1벌룬(102)에 상응하는 높이까지 부상시킨다.
여기서, 싱기 제1벌룬(102)의 하부에 위치한 제1로프(104)에는 원통형 호스(110) 끝단을 결합시켜 호스(110)가 제1벌룬(102)과 함께 부상하게 하고, 제2벌룬(106)의 하부에 위치한 제2로프(108)에는 상기 호스(110)의 타측부분이 결합되도록 하여 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)사이를 호스(110)가 공중에서 가로지르며 연결되게 하고, 제2벌룬(106)하부로 호스(110)가 지상까지 늘어뜨려질 수 있게 한다.
그리고, 상기 호스(110)의 타단, 즉, 지상에서는 호스(110)가 고압펌프(118)와 연결되게 하고, 이 고압펌프(118)는 응결핵이 수용된 물탱크(116)와 연결되게 하여 고압펌프(118)의 펌핑에 의하여 물탱크(116)의 응결핵이 호스(110)의 타측단(지면)으로부터 제1밸른측 호스(110) 끝단까지 공급되게 한다.
여기서, 상기 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)사이의 호스(110)에는 다수 개의 분사노즐(112)이 형성되어 있으므로, 고압펌프(118)에 의하여 응결핵이 공급되면 이 응결핵은 도 1에 도시된 바와 같이 호스(110)의 분사노즐(112)을 통하여 하부로 분사되어질 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 제1로프(104)와 제2로프(108)의 하단, 즉 지면으로부터 약 5m 높이의 제1로프(104)와 제2로프(108)에는 망상의 스크린(130) 하부 양단이 각각 결합되고, 이 스크린(130)의 상부 양단은 지면으로부터 약 700m 높이의 제1로프(104)와 제2로프(108)에 각각 결합되어 바람을 막아줌과 동시에 불어오는 바람(공기)이 스크린(130)을 타고 상부로 넘어갈 수 있도록 유도한다.
여기서, 상기 스크린(130)은 일정 크기의 면적을 가지는 조각이 서로 연결된 상태로 제1벌룬(102), 제2벌룬(106) 부상 시 로프와 함께 동반 부상하게 하며, 상기 제1로프(104) 또는 제2로프(108)에는 스크린(130)의 상, 하단에 대응되도록 선로를 연결구성하고, 제1로프(104) 또는 제2로프(108) 중 어느 한쪽에 스크린(130)의 한쪽이 고정된 후 절첩되게 하였다가 제1로프(104)와 제2로프(108)가 일정높이까지 부상하면 스크린(130)의 다른 한쪽에 연결된 조정선을 잡아당기면 펼쳐지도록 구성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 물탱크(116)에 수용된 응결핵은 물, 염화나트륨, 염화칼륨, 요소 중 적어도 어느 하나가 혼합되어 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 공기가 스크린(130)을 향하여 불어오면 이 공기가 스크린(130)을 통과하면서 공기 입자들의 충돌이 일어나 수증기가 응결하게 구름을 형성하게 된다. 또한, 공기의 흐름이 스크린(130)에 저지되어 기류가 비틀리면서 기압이 떨어짐에 따라 단열팽창을 하게 되며, 단열팽창을 할 때 주위로부터 열을 받을 수 있다면 온도변화가 없지만 열을 받을 수 없으면 팽창하면서 밖으로 해준 일만큼 공기에서 에너지가 없어지므로 온도가 내려간다.
특히, 급하게 공기가 상승하는 저기압의 경우에는 이 효과가 더 두드러져 공기의 온도가 이슬점 이하로 떨어진다. 그러면 공기 중에 포함하고 있던 수증기가 물로 바뀌면서 구름을 생성하는 원인이 되는 것이다.
본 발명에서는 상기한 바와 같이 공기가 상승하면서 단열팽창을 할 때 응결핵을 분사해줌으로써, 수증기가 물로 바뀌고, 또한, 이 물이 더욱 빨리 뭉쳐질 수 있게 하는 것이다.
본 발명에 따른 제2실시예는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)을 부상시키면서 호스(110)가 동반부상되게 하는 것은 제1실시예와 동일하나, 제3벌룬(122)과 제4벌룬(126)을 지상에 고정시키거나 이동가능한 자동차(114)의 고정장치(도시하지 않음)에 제3로프(124)와 제4로프(128)를 고정시키고, 그 끝단에 제3벌룬(122)과 제4벌룬(126)을 결속하여 약 700m 높이에서 스크린(130)의 상부 양단이 제3로프(124)와 제4로프(128)에 고정되게 하고, 지면으로부터 약 5m 높이에서는 제3로프(124)와 제4로프(128)에 스크린(130) 하부 양단이 고정되게 한 것이다.
즉, 상기 호스(110)와 스크린(130)을 서로 일정거리로 이격되도록 함으로써, 스크린(130)을 타고 넘어간 공기가 단열팽창할 때 단열팽창된 공기의 일정범위에 모두 응결핵이 분사되어질 수 있도록 한 것이다.
상기한 제2실시예에서도 상기 스크린(130)은 일정 크기의 면적을 가지는 조각이 서로 연결된 상태로 제1벌룬(102), 제2벌룬(106) 부상 시 로프와 함께 동반 부상하게 하며, 상기 제1로프(104) 또는 제2로프(108)에는 스크린(130)의 상, 하단에 대응되도록 선로를 연결구성하고, 제1로프(104) 또는 제2로프(108) 중 어느 한쪽에 스크린(130)의 한쪽이 고정된 후 절첩되게 하였다가 제1로프(104)와 제2로프(108)가 일정높이까지 부상하면 스크린(130)의 다른 한쪽에 연결된 조정선을 잡아당기면 펼쳐지도록 구성하는 것이 바람직하며, 상기 물탱크(116)에 수용된 응결핵은 물, 염화나트륨, 염화칼륨, 요소 중 적어도 어느 하나가 혼합되어 이루어지도록 한다.
인공강우의 핵심 원리는 바로 응결핵과 빙정핵 역할을 하는 구름씨를 뿌려 구름이 비를 쉽게 내리도록 돕는 것이다. 본 발명에서는 구름씨를 뿌리기 위해 헬륨이 충전된 벌룬, 열기구 등을 이용한 것이다.
구름은 아주 작은 물방울인 ‘구름입자’로 이뤄져 있으며, 이들은 아래로 잡아당기는 중력보다 위로 띄우는 부력이 더 크기 때문에 구름입자는 하늘에 떠 있을 수 있다. 구름입자가 땅으로 떨어지려면 중력이 부력보다 더 커야 한다.
보통 구름입자 100만 개 이상이 합쳐져 2mm의 빗방울이나 1~10cm의 눈송이가 되면 중력이 부력보다 커져 땅으로 떨어진다. 계산에 따르면 순수한 구름입자만으로 빗방울이나 눈송이가 되려면 습도가 400% 이상이어야 한다. 구름입자만으로 비가 내리기 힘들다는 말이다.
본 발명에서는 습도 400%가 아니라 100%만 돼도 비가 내릴 수 있게 한 것으로, 구름입자가 서로 뭉치는 데 도움을 주는 응결핵을 구름 속에 직접 분사하여 구름입자가 서로 빠르게 뭉칠 수 있게 한 것이며, 특히, 상기한 응결핵의 분사를 위해 전제되어야 할 조건은 구름의 형성이라는 점에 착안하여 1차적으로 구름을 형성하고, 이 구름에 응결핵을 분사할수 있게 한 것이다.
102 : 제1벌룬 104 : 제1로프
106 : 제2벌룬 108 : 제2로프
110 : 호스 112 : 분사노즐
114 : 자동차 116 : 물탱크
118 : 고압펌프 122 : 제3벌룬
124 : 제3로프 126 : 제4벌룬
128 : 제4로프 130 : 스크린

Claims (5)

  1. 헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 설치된 고정장치에 고정된 제1로프(104)에 결속되어 사용자가 설정한 높이까지 부상되는 제1벌룬(102)(balloon)과;
    헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 고정된 제2로프(108)가 결속되며, 상기 제1벌룬(102)으로부터 일정거리로 이격된 상태에서 사용자가 설정한 높이까지 부상하는 제2벌룬(106)(balloon)과;
    상기 제1로프(104)에 일단이 결합되며, 이 일단으로부터 타측으로 일정거리 이격된 부분은 제2로프(108)에 결합되며, 타단은 지상으로 연장되며, 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)사이를 연결한 부분에는 다수 개의 분사노즐(112)이 형성된 호스(110)와;
    상기 호스(110)의 타단과 지상에 설치되거나 자동차(114)에 설치된 물탱크(116)에 연결되어 호스(110)로 물탱크(116)에 수용된 응결핵을 공급하는 고압펌프(118)와;
    상기 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)의 수평방향으로 일정거리 이격된 장소에 설치되거나 자동차(114)에 설치된 고정장치에 각각 고정된 제3로프(124)와 제4로프(128)에 각각 결속되어 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)보다 상대적으로 낮은 높이까지 부상하는 헬륨이 충진된 제3벌룬(122), 제4벌룬(126)과;
    지면으로부터 5M 이상의 높이의 제3로프(124)와 제4로프(128)에는 각각 하부 양단이 고정되고, 지면으로부터 300M ~ 700M의 높이의 제3로프(124)와 제4로프(128)에는 상부 양단이 고정되어 수평 방향의 공기의 흐름을 방해하도록 하는 망상의 스크린(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치.
  2. 헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 설치된 고정장치에 고정된 제1로프(104)에 결속되어 사용자가 설정한 높이까지 부상되는 제1벌룬(102)(balloon)과;
    헬륨이 충진되며 지상에 설치고정되거나 자동차(114)에 고정된 제2로프(108)가 결속되며, 상기 제1벌룬(102)으로부터 일정거리로 이격된 상태에서 사용자가 설정한 높이까지 부상하는 제2벌룬(106)(balloon)과;
    상기 제1로프(104)에 일단이 결합되며, 이 일단으로부터 타측으로 일정거리 이격된 부분은 제2로프(108)에 결합되며, 타단은 지상으로 연장되며, 제1벌룬(102)과 제2벌룬(106)사이를 연결한 부분에는 다수 개의 분사노즐(112)이 형성된 호스(110)와;
    상기 호스(110)의 타단과 지상에 설치되거나 자동차(114)에 설치된 물탱크(116)에 연결되어 호스(110)로 물탱크(116)에 수용된 응결핵을 공급하는 고압펌프(118)와;
    지면으로부터 5M 이상의 높이의 제1로프(104)와 제2로프(108)에는 각각 하부 양단이 고정되고, 지면으로부터 300M ~ 700M의 높이의 제3로프(124)와 제4로프(128)에는 상부 양단이 고정되어 수평 방향의 공기의 흐름을 방해하도록 하는 망상의 스크린(130)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스크린(130)은 일정 크기의 면적을 가지는 조각이 서로 연결된 상태로 제1벌룬(102), 제2벌룬(106) 부상 시 로프와 함께 동반 부상하게 한 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1로프(104) 또는 제2로프(108)에는 스크린(130)의 상, 하단에 대응되도록 선로를 연결구성하고, 제1로프(104) 또는 제2로프(108) 중 어느 한쪽에 스크린(130)의 한쪽이 고정된 후 절첩되게 하였다가 제1로프(104)와 제2로프(108)가 일정높이까지 부상하면 스크린(130)의 다른 한쪽에 연결된 조정선을 잡아당기면 펼쳐지도록 구성된 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물탱크(116)에 수용된 응결핵은 물, 염화나트륨, 염화칼륨, 요소 중 적어도 어느 하나가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 인공강우 생성장치.
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