KR101682762B1 - 기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법 - Google Patents

기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토네이도 및 열대성 저기압을 포함하는 기상현상을 관측하고, 상기 기상현상의 발생 위치를 탐지하는 기상 관측 장치; 및 상기 기상 관측 장치에 의해 탐지된 상기 기상현상의 발생 위치로 레이저를 조사하여 상기 기상현상을 변화시키는 레이저 장치;를 포함하도록 한 기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기상 관측 장치에 레이저 장치를 결합하여, 레이저를 통한 토네이도(tornado)나 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등의 열대성 저기압과 같은 기상현상을 변화, 나아가서 억제 내지 그 진행방향을 제어할 수 있도록 하고, 기상현상의 변화를 위한 운용이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 효율적인 사용이 가능하도록 하며, 기상현상을 능동력으로 변화시킴으로써 기상현상의 변화에 대한 실험에 적용할 수 있도록 한다.

Description

기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법{WEATHER CHANGE LASER SYSTEM AND WEATHER CHANGE METHOD USING THE SAME}
본 발명은 기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저(laser)를 이용하여 토네이도(tornado)나 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등의 열대성 저기압과 같은 기상현상을 변화시키도록 하는 기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법에 관한 것이다.
최근에는 지구 온난화 등의 영향으로, 세계 곳곳에서 일어나는 각종 기상이변에 의해 수많은 재산과 인명 피해가 발생하고 있으며, 토네이도(tornado)나 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등의 열대성 저기압과 같은 대규모 기상현상들의 발생 빈도 및 그 강도 또한 계속 증가하고 있는 실정이다. 특히 토네이도의 경우 바다에서 발생하는 열대성 저기압과는 달리, 내륙에서 대기 하층의 습하고 따뜻한 공기가 강하게 상승하여 발생하는 기류로서, 미국 중부 지역 일대에서 주로 발생하고, 규모면에서 열대성 저기압보다 작지만, 자동차나 가옥 등 파괴하고, 심지어는 인명 피해를 유발하며, 그 피해 규모가 매번 수십억불에 달하고 있다. 이와 같은 토네이도는 최근 국내에서도 발생이 관측되고 있으며, 농가 등에 큰 피해를 준 바 있다.
토네이도의 경우, 적란운 하부의 찬 공기와 상부의 따뜻한 공기가 만날 때 일어나는 대류 현상에 의한 상승 작용에 의해 발생하게 된다. 상승 작용을 하는 기류 하단에 생기는 진공 속으로 주위의 습한 공기가 들어갈 때, 공기의 급속한 단열 냉각에 의해 수증기 자체가 가지고 있는 잠열이 외부 에너지로 방출되면서, 기체를 급속하게 상승시키는 것이 토네이도를 만들어내는 원동력이 된다.
일반적으로, 1 kg의 수증기가 가진 잠열 에너지는 같은 온도의 물에 비해 약 540 kcal가 더 많다. 따라서 1 kg의 수증기가 물로 바뀌면서 방출하는 에너지는 약 540 kcal이다. 물의 일당량이 1 kcal의 경우 427 kgf·m이므로, 토네이도 상황에서 수증기 1 kg이 물로 바뀌면서 방출되는 운동에너지는 1 kg의 물체를 230,580 m 만큼, 또는 1,000 kg의 물체를 230 m 만큼 상승시킬 수 있는 막대한 양이 되어 매우 큰 피해를 초래하게 되는 것이다.
종래에는 이러한 토네이도에 대처하기 위하여 레이더(radar)와 같은 기상 관측 장치를 이용하여, 토네이도의 발생 위치를 예측하고, 미리 대피하는 수동적인 방법이 주를 이루었다. 그러나, 기상현상 관측을 위해 인공위성을 이용한 기상 레이더와 인공위성과의 통신을 위한 시스템 구축에 많은 비용이 소요되고, 시스템 구축이 이루어지더라도 토네이도를 능동적으로 제어할 수 있는 근본적인 해결 방식이 될 수 없다는 한계를 가지고 있었다.
또한 태풍과 관련된 종래 기술로는, 태풍의 진로나 강도 변화를 예측하는 기술이 있는데, 이와 관련된 기술로는 한국등록특허 제110-1026071호의 "군집별 태풍 개수 예측 방법 및 여름철 태풍 진로 예측 방법", 한국공개특허 제10-2012-0008384호의 "한반도 해역의 태풍, 폭풍해일의 강도변화 예측 시스템 및 그 방법" 등이 있으나, 이 역시 앞서 설명한 수동적인 방법에 국한되고 있을 뿐만 아니라, 많은 비용으로 인해 근본적인 해결 방식이 될 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.
한편, 토네이도나 열대성 저기압의 경우, 이의 능동적인 변화에 대해서 실험하고자 하는 경우, 관련 프로그램의 구동에 의한 시뮬레이션으로 그 결과를 얻도록 하는데, 이 역시 토네이도나 열대성 저기압에 대한 능동적인 변화, 나아가서 제어에 대한 기술을 획득하는데 어려움이 따르므로, 실제 토네이도나 열대성 저기압의 변화를 확인하기 위한 기술의 개발이 필요하였다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기상 관측 장치에 레이저 장치를 결합하여, 레이저를 통한 토네이도(tornado)나 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등의 열대성 저기압과 같은 기상현상을 변화, 나아가서 억제 내지 그 진행방향을 제어할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 기상현상의 변화를 위한 운용이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 효율적인 사용이 가능하도록 하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 기상현상을 능동력으로 변화시킴으로써 기상현상의 변화에 대한 실험에 적용할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 토네이도 및 열대성 저기압을 포함하는 기상현상을 관측하고, 상기 기상현상의 발생 위치를 탐지하는 기상 관측 장치; 및 상기 기상 관측 장치에 의해 탐지된 상기 기상현상의 발생 위치로 레이저를 조사하여 상기 기상현상을 변화시키는 레이저 장치;를 포함하는 기상 변화 레이저 시스템이 제공된다.
상기 기상 관측 장치는, 특정 주파수의 전자기파를 이용하여, 상기 기상현상의 중심축 상에 위치하는 목표 지점에 대해서, 기상 관측 위치를 기준으로 방위각 및 고도각 정보를 포함하는 목표 좌표를 획득할 수 있다.
상기 기상 관측 장치는, 상기 특정 주파수가 90~98 GHz일 수 있다.
상기 레이저 장치는, 특정 파장의 레이저를 조사하는 레이저 조사부; 및 상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저를 상기 기상 관측 장치에 의해 획득된 목표 좌표를 이용하여 상기 목표 지점을 향하는 방향으로 반사하는 레이저 반사부;를 포함할 수 있다.
상기 레이저 조사부는, 상기 특정 파장의 레이저가 1.00~1.12 ㎛ 파장의 Nd:YAG 레이저일 수 있다.
상기 레이저 반사부는, 상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저를 반사하는 반사경; 상기 반사경을 상기 방위각 방향의 회전중심을 기준으로 회전시키는 방위각 회전부; 상기 반사경을 상기 고도각 방향의 회전중심을 기준으로 회전시키는 고도각 회전부; 및 상기 기상 관측 장치로부터 상기 목표 좌표에 대한 데이터를 수신받아 상기 방위각 회전부 및 상기 고도각 회전부를 각각 제어하는 회전 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 방위각 회전부는, 상기 반사경을 상기 방위각 방향의 회전중심을 기준으로 0도에서 360도로 회전시키고, 상기 고도각 회전부는, 상기 반사경을 상기 고도각 방향의 회전중심을 기준으로 0도에서 180도로 회전시킬 수 있다.
상기 기상 관측 장치 및 상기 레이저 장치를 탑재하여 정해진 장소에 고정시키도록 하는 고정프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 기상 관측 장치 및 상기 레이저 장치를 탑재하여, 원하는 장소로 이동시키기 위한 이동성 운반체를 더 포함할 수 있다.
상기 이동성 운반체는, 차량, 육상용 트레일러, 선박, 바지선, 부유식 해양구조물, 항공기 중에서 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 토네이도 및 열대성 저기압을 포함하는 기상현상의 발생을 관측하는 단계; 상기 기상현상의 발생 위치에 대한 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 기상현상의 발생 위치를 향하는 방향으로 레이저를 조준하는 단계; 및 상기 조준된 방향으로 레이저를 조사하여 상기 기상현상을 변화시키는 단계;를 포함하는 기상 변화 방법이 제공된다.
상기 위치 정보를 획득하는 단계는, 상기 기상현상의 중심축 상에 위치하는 목표 지점에 대해서, 기상 관측 위치를 기준으로 방위각 및 고도각 정보를 획득하도록 할 수 있다.
상기 위치 정보를 획득하는 단계는, 90~98 GHz 주파수의 전자기파를 이용할 수 있다.
상기 레이저를 조준하는 단계는, 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저를 반사시키는 반사경의 자세 변경에 의해 레이저를 조준할 수 있다.
상기 레이저를 조사하는 단계는, 1.00~1.12 ㎛ 파장의 Nd:YAG 레이저를 조사할 수 있다.
상기 레이저를 조준하는 단계와 상기 레이저를 조사하는 단계는, 다수의 위치 각각에서 레이저를 조준하고, 상기 다수의 위치 각각으로부터 레이저가 조사되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 기상 변화 레이저 시스템 및 이를 이용한 기상 변화 방법에 의하면, 레이저를 이용한 토네이도(tornado)나 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등의 열대성 저기압과 같은 기상현상의 중심축 기류를 약화시킴으로써 기상현상을 변화시키거나, 나아가서 기상현상을 억제 내지 그 진행방향을 제어할 수 있도록 한다.
또한 이동성 운반체 등에 의해 기상현상의 변화를 위한 운용 및 배치가 용이하도록 할 뿐만 아니라, 정해진 장소에서의 고정 사용이 가능하여 우수한 기계적 신뢰성을 보장하고, 토네이도 등의 진공축 표적에 대한 좌표 식별이 용이하며, 이를 통한 기상현상의 정확한 관측 및 제어가 가능하도록 한다.
또한 기상현상을 능동력으로 변화시킴으로써 기상현상의 변화에 대한 실험에 적용할 수 있도록 하여, 관련 기술의 발전에 기여할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 기상 변화 레이저 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 전자기파의 주파수 및 파장에 따른 대기층의 흡수 특성을 나타낸 도면이다.
도 3은 레이저의 파장에 따른 수분 흡수 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시례에 따른 기상 변화 레이저 시스템을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 기상 변화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 기상 변화 방법에서 목표 지점의 좌표 정보 획득을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 기상 변화 방법에서 목표 지점에 대한 레이저의 조사를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 기상 변화 레이저 시스템을 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 기상 변화 레이저 시스템(10)은 기상 관측 장치(100)와, 레이저 장치(200)를 포함할 수 있고, 예컨대 이들이 서로 집적된 형태로 구현될 수 있다.
기상 관측 장치(100)는 토네이도 및 열대성 저기압, 예컨대 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등을 포함하는 기상현상을 관측하고, 기상현상의 발생 위치를 탐지한다. 기상 관측 장치(100)는 전자기파를 이용할 수 있는데, 이를 위해 일례로 전자기장발생부에 의해 발생되는 전자기장을 레이더부(110)에 의해 관측 위치로 조사하고, 이로 인해 반사되어 되돌아오는 신호를 수신받아 분석함으로써 기상현상에 대한 정보를 관측하도록 할 수 있다.
기상 관측 장치(100)는 특정 주파수의 전자기파를 이용하여, 기상현상의 중심축(1; 도 6 및 도 7에 도시) 상에 위치하는 목표 지점(2; 도 6 및 도 7에 도시)에 대해서, 기상 관측 위치를 기준으로 방위각 및 고도각 정보를 포함하는 목표 좌표를 획득하도록 한다. 여기서 목표 좌표는 기상 관측 위치로부터 목표 지점에 대한 거리 정보 등을 더 포함할 수 있다. 또한 목표 지점(2)은 기상현상의 중심축(1) 상에서 정해진 비율의 높이 또는 사용자의 조작 신호에 의해 선택되는 높이에 해당하는 위치일 수 있고, 그 밖에 기상현상에 변화를 주기 유리한 위치를 자동으로 또는 수동으로 설정하도록 할 수 있다.
기상 관측 장치(100)는 특정 주파수의 전자기파에서 특정 주파수가 수증기 기체에 흡수가 잘 일어나지 않는 90~98 GHz를 이용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 약 90~98 GHz의 주파수 영역에서 수증기 및 수분에 의한 전자기파의 흡수가 적게 나타나므로, 기상 관측을 이용한 레이더는 90~98 GHz 주파수, 일례로 94 GHz 주파수를 사용할 수 있다.
레이저 장치(200)는 기상 관측 장치(100)에 의해 탐지된 기상현상의 발생 위치로 레이저를 조사하여 기상현상을 변화시킨다. 레이저 장치(200)는 특정 파장의 레이저를 조사하는 레이저 조사부(210)와, 레이저 조사부(210)로부터 조사되는 레이저를 기상 관측 장치(100)에 의해 획득된 목표 좌표를 이용하여 목표 지점을 향하는 방향으로 반사하는 레이저 반사부(220)를 포함할 수 있다.
레이저 조사부(210)는 일례로 특정 파장의 레이저가 도 3에 도시된 바와 같이, 수증기에 흡수되는 특성이 높은 1.00~1.12 ㎛ 파장, 일례로 1.06 ㎛의 Nd:YAG 레이저일 수 있다. 따라서 기상 관측 장치(100)에 의해 토네이도 등의 중심축(1; 도 6 및 도 7에 도시) 상에서 목표 지점(2; 도 6 및 도 7에 도시)에 대한 좌표가 획득되면, 1.06 ㎛ 파장의 강력한 Nd:YAG 레이저를 목표 지점(2)으로 조준 및 발사하여, 토네이도 등의 중심 진공 상태를 약화시킴으로써 강한 상승 작용을 일으키는 동력을 제거하고, 이로 인해 토네이도 등을 변화 내지는 억제 또는 제어할 수 있게 된다.
레이저 반사부(220)는 레이저 조사부(210)로부터 조사되는 레이저를 반사하는 반사경(221)과, 반사경(221)을 방위각 방향의 회전중심(a)을 기준으로 회전(A)시키는 방위각 회전부(222)와, 반사경(221)을 고도각 방향(b)의 회전중심을 기준으로 회전(B)시키는 고도각 회전부(223)와, 기상 관측 장치(100)로부터 목표 좌표에 대한 데이터를 수신받아 방위각 회전부(222) 및 고도각 회전부(223)를 각각 제어하는 회전 제어부(224)를 포함할 수 있다.
반사경(221)은 레이저를 반사시키기 위한 면을 가지게 되고, 본 실시례에서처럼 원반 형태로 이루어지거나, 다른 예로서 오목한 형태를 비롯하여 레이저의 반사를 가능하도록 하는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 방위각 회전부(222)와 고도각 회전부(223)에 의해 2축 회전 운동을 하게 되고, 자신을 지지하기 위한 지지프레임(221a)과 지지프레임(221a)에 마련되는 회전축(221b)을 가질 수 있다.
방위각 회전부(222)와 고도각 회전부(223) 각각은 방위각 방향의 회전중심(a)과 고도각 방향의 회전중심(b)을 중심으로 반사경(221)을 회전(A,B)시키도록 하는데, 이를 위해 모터나 실린더 등의 구동력을 기어나 벨트 또는 링크부재 등의 동력전달부재를 사용하여, 방위각 방향의 회전중심(a)을 이루는 축과 고도각 방향의 회전중심(b)을 이루는 축에 전달하도록 구성될 수 있다. 이때 모터나 실린더 등의 구동수단은 반사경(221)의 회전각도를 제어하기 위한 스텝모터, 서보모터, 엔코더, 홀센서 등을 이용할 수 있다.
방위각 회전부(222)는 반사경(221)을 방위각 방향의 회전중심(a)을 기준으로 0도에서 360도로 회전시킬 수 있다. 고도각 회전부(223)는 반사경(221)을 고도각 방향의 회전중심(b)을 기준으로 0도에서 180도로 회전시킬 수 있다. 이 경우, 방위각 회전부(222) 및 고도각 회전부(223)는 이러한 범위 내에서 반사경(221)의 회전을 허용하기 위한 구동수단과 동력전달부재로 구성될 수 있는데, 반사경(221)의 회전 범위 내에서 주변 장치나 물체와 간섭을 일으키지 않도록 구성될 수 있다. 본 실시례에서처럼 방위각 회전부(222)가 설치면, 예컨대 베이스플레이트(310) 상에 설치될 수 있고, 고도각 회전부(223)가 방위각 회전부(222) 상에 설치되어 방위각 회전부(222)에 의해 방위각 방향의 회전중심(a)을 기준으로 회전하게 되며, 고도각 회전부(223)에 반사경(221)의 회전축(221b)이 연결됨으로써 고도각 회전부(223)에 의해 반사경(221)이 고도각 회전중심(b)을 기준으로 회전하게 된다. 이러한 구성은 일례로서, 반사경(221)의 2축 회전을 위하여, 방위각 회전부(222)와 고도각 회전부(223)가 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
회전 제어부(224)는 기상현상의 중심축(1; 도 6 및 도 7에 도시) 상 목표 지점(2; 도 6 및 도 7에 도시)에 좌표를 레이더부(110)로부터 수신받아, 정해진 프로세스에 따라 방위각 회전부(222)와 고도각 회전부(223)를 제어함으로써, 반사경(221)에 대한 2축 회전 각도를 제어하여, 반사경(221)이 레이저 조사부(210)로부터 조사되는 레이저를 목표 지점(2)으로 조사되도록 반시키기 위한 자세를 가지도록 할 수 있다.
레이저 장치(200)는 레이저 조사부(210)의 전원 관리 및 출력 시점의 조절을 위한 전원 관리부(231)와 스위칭부(232)를 가질 수 있다.
기상 관측 장치(100) 및 레이저 장치(200)는 고정프레임(300)에 탑재될 수 있다. 고정프레임(300)은 탑재된 기상 관측 장치(100) 및 레이저 장치(200)를 정해진 장소에 고정시키도록 하는데, 일례로 기상 관측 장치(100)와 레이저 장치(200)가 탑재되는 베이스플레이트(base plate; 310)와, 베이스플레이트(310)를 지면에 설치되도록 베이스플레이트(310)로부터 하방으로 연장되는 다수의 레그(leg; 320)와, 레그(320)를 핀이나 파일 등에 의해 지면에 고정시키도록 하는 고정플레이트(330)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기상 관측 장치(100)와 레이저 장치(200)는 이동성 운반체(400)에 탑재될 수 있다. 이동성 운반체(400)는 탑재된 기상 관측 장치(100)와 레이저 장치(200)를 자체의 동력이나 별도 이동장치의 동력에 의해 원하는 장소로 이동시킬 수 있다. 따라서 기상 관측 장치(100)와 레이저 장치(200)는 하나 또는 다수로 이루어져서, 이동성 운반체(400)에 의해 토네이도 등의 발생 지대에 용이하게 배치된 후, 360도 회전이 가능한 반사경(221)을 이용하여 레이저를 토네이도 등의 중심축(1; 도 6 및 도 7에 도시) 상에 위치하는 목표 지점(2; 도 6 및 도 7에 도시)에 조준하여, 조사하도록 할 수 있다. 여기서 이동성 운반체(400)는 육지, 해상 또는 공중에서 운용될 수 있도록, 차량, 육상용 트레일러, 선박, 바지선, 부유식 해양구조물, 항공기 중에서 어느 하나일 수 있으며, 본 실시례에서는 트럭 형태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 기상 변화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 기상 변화 방법은, 기상 관측 장치(100)에 의하여 토네이도 및 열대성 저기압을 포함하는 기상현상의 발생을 관측하는 단계(S11)와, 기상 관측 장치(100)에 의하여 기상현상의 발생 위치에 대한 위치 정보를 획득하는 단계(S12)와, 레이저 장치(200)에 의해 상기한 위치 정보를 이용하여, 기상현상의 발생 위치를 향하는 방향으로 레이저를 조준하는 단계(S13)와, 레이저 장치(200)에 의해 조준된 방향으로 레이저를 조사하여 기상현상을 변화시키는 단계(S14)를 포함할 수 있는데, 이는 본 발명의 실시례들에 따른 기상 변화 레이저 시스템(100)을 이용한 것으로서, 동일한 구성요소에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 위치 정보를 획득하는 단계(S11)는 기상 관측 장치(100)가 기상현상의 중심축(1) 상에 위치하는 목표 지점(2)에 대해서, 기상 관측 위치를 기준으로 방위각 및 고도각 정보를 획득하도록 하며, 나아가서 기상 관측 위치와 목표 지점 간에 거리 등을 획득할 수 있다. 또한 기상 관측 장치(100)는 기상 관측 등에 있어서 90~98 GHz 주파수의 전자기파를 이용할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 레이저를 조준하는 단계(S13)는 방위각 회전부(222) 및 고도각 회전부(223)에 의해 레이저 조사부(210)로부터 조사되는 레이저를 반사시키는 반사경(221)의 자세 변경에 의해 레이저를 조준할 수 있으며, 레이저 조사부(210)는 1.00~1.12 ㎛ 파장의 Nd:YAG 레이저를 조사할 수 있다.
한편 레이저를 조준하는 단계(S13)와 레이저를 조사하는 단계(S14)는, 고정프레임(230)이나 이동성 운반체(400)를 이용하여, 다수의 위치 각각에서 레이저를 목표 지점(2)에 대하여 조준하고, 다수의 위치 각각에 위치하는 레이저 조사부(210)와 레이저 반사부(220)에 의해, 토네이도 등의 중심축(1) 상에 위치하는 목표 지점92)에 대하여 레이저가 조사되도록 할 수 있다.
이와 같이 레이저의 조사에 의해 토네이도나 열대성 저기압 등의 진공축인 중심축 상에 홀을 형성하도록 하거나, 중심축을 절단하도록 함으로써, 토네이도 등의 중심의 진공도를 낮추거나, 토네이도 등의 진행 방향에 영향을 주어 토네이도 등의 피해를 줄이는데 기여할 수 있다. 이로 인해 레이저를 이용한 토네이도(tornado)나 태풍, 허리케인(hurricane), 사이클론(cyclone) 등의 열대성 저기압과 같은 기상현상의 중심축 기류를 약화시킴으로써 기상현상을 변화시키거나, 나아가서 기상현상을 억제 내지 그 진행방향을 제어할 수 있도록 한다.
또한 이동성 운반체 등에 의해 기상현상의 변화를 위한 운용 및 배치가 용이하도록 할 뿐만 아니라, 정해진 장소에서의 고정 사용이 가능하여 우수한 기계적 신뢰성을 보장하고, 토네이도 등의 진공축 표적의 좌표 식별이 용이하며, 이를 통한 기상현상의 정확한 관측 및 제어가 가능하도록 한다. 또한 기상현상을 능동력으로 변화시킴으로써 기상현상의 변화에 대한 실험에 적용할 수 있도록 하여, 관련 기술의 발전에 기여할 수 있도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 기상 관측 장치 110 : 레이더부
200 : 레이저 장치 210 : 레이저 조사부
220 : 레이저 반사부 221 : 반사경
221a : 지지프레임 221b : 회전축
222 : 방위각 회전부 223 : 고도각 회전부
224 : 회전 제어부 231 : 전원관리부
232 : 스위칭부 300 : 고정프레임
310 : 베이스플레이트 320 : 레그
330 : 고정플레이트 400 : 이동성 운반체

Claims (16)

  1. 토네이도 및 열대성 저기압을 포함하는 기상현상을 관측하고, 상기 기상현상의 발생 위치를 탐지하는 기상 관측 장치;
    상기 기상 관측 장치에 의해 탐지된 상기 기상현상의 발생 위치로 레이저를 조사하여 상기 기상현상을 변화시키는 레이저 장치;
    상기 기상 관측 장치 및 상기 레이저 장치를 탑재하여 정해진 장소에 고정시키도록 하는 고정프레임;
    상기 기상 관측 장치 및 상기 레이저 장치를 탑재하여, 원하는 장소로 이동시키기 위한 이동성 운반체를 포함하고,
    상기 기상 관측 장치는,
    특정 주파수의 전자기파를 이용하여, 상기 기상현상의 중심축 상에 위치하는 목표 지점에 대해서, 기상 관측 위치를 기준으로 방위각 및 고도각 정보를 포함하는 목표 좌표를 획득하고,
    상기 레이저 장치는,
    특정 파장의 레이저를 조사하는 레이저 조사부; 및
    상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저를 상기 기상 관측 장치에 의해 획득된 목표 좌표를 이용하여 상기 목표 지점을 향하는 방향으로 반사하는 레이저 반사부를 포함하고,
    상기 레이저 조사부는,
    상기 특정 파장의 레이저가 1.00~1.12 ㎛ 파장의 Nd:YAG 레이저이고,
    상기 레이저 반사부는,
    상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저를 반사하는 반사경;
    상기 반사경을 상기 방위각 방향의 회전중심을 기준으로 회전시키는 방위각 회전부;
    상기 반사경을 상기 고도각 방향의 회전중심을 기준으로 회전시키는 고도각 회전부; 및
    상기 기상 관측 장치로부터 상기 목표 좌표에 대한 데이터를 수신받아 상기 방위각 회전부 및 상기 고도각 회전부를 각각 제어하는 회전 제어부를 포함하고,
    상기 방위각 회전부는,
    상기 반사경을 상기 방위각 방향의 회전중심을 기준으로 0도에서 360도로 회전시키고,
    상기 고도각 회전부는,
    상기 반사경을 상기 고도각 방향의 회전중심을 기준으로 0도에서 180도로 회전시키고,
    상기 기상 관측 장치는,
    상기 특정 주파수가 90~98 GHz인, 기상 변화 레이저 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동성 운반체는,
    차량, 육상용 트레일러, 선박, 바지선, 부유식 해양구조물, 항공기 중에서 어느 하나인, 기상 변화 레이저 시스템.
  11. 삭제
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