KR102203455B1 - 항공용 기상조절 연소탄 조성물 - Google Patents

항공용 기상조절 연소탄 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연소제, 응집제 및 첨가제를 포함하는 항공용 기상조절 연소탄 조성물로서, 상기 연소제는 과염소산칼륨(KClO4)을 포함하고, 상기 응집제는 요오드화은(AgI)을 포함하며, 상기 첨가제는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하고, 본 발명에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물은 구름에 살포시 인공비의 형성 효율이 우수한 장점을 갖는다.

Description

항공용 기상조절 연소탄 조성물 {FLARE COMPOSITION FOR WEATHER CONTROL USED IN ATMOSPHERIC SPACE}
본 발명은 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 인공강우 형성 효율이 우수한 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 관한 것이다.
기상조절방법은 주로 다양한 화학조성의 에어로졸로 습한 대기중에 시딩(seeding)물질을 살포하는 방법으로 수행되며, 이러한 시딩물질을 살포함으로써 우박억제 또는 강우조절의 목적을 달성할 수 있다.
즉, 시딩물질이 인공적으로 구름 등에 살포되는 경우 에어로졸 상태로 살포되며, 이와 같이 살포된 에어로졸은 대기 중 물의 이종 핵형성의 활성센터로 작용하여 그 주위 수증기압의 국부적인 강하를 일으켜 물방울 또는 빙정의 연속성장을 유도하게 된다. 한편, 핵형성제(nucleant)의 분산에 의해 생겨난 수 많은 핵형성활성센터는 기상조절효율의 척도로 이용된다.
한편, 우박, 안개 및 가뭄 등은 인간의 필수 일상생활에 적지 않은 해를 가하는 요인으로 작용하고 있으며, 특히 매년 안개로 인한 교통사고가 전체 교통사고 중 상당한 비중을 차지하고 있고, 가뭄은 식수 및 농업용수 등 심각한 물부족 문제를 야기한다.
하기 특허문헌 1은 항공용 연소탄 조성에 대하여 개시하고 있으며, 구체적으로 요오드화은을 포함하는 시딩 물질; 및 염소산칼륨, 중탄산나트륨, 유황 및 전분을 포함하는 연소 물질;을 함유하는 것을 특징으로 하는 항공용 기상조절 연소탄 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 하기 특허문헌 1의 연소탄 조성물은 구름 응집 등을 통한 기상조절에 다소 미흡한 부분이 있고, 항공용으로 구름에 살포시 인공비의 형성 효율 또한 충분히 만족스러운 수준이 아니라는 점에서 한계를 지니고 있었다.
따라서, 항공용으로 구름에 살포시 인공비의 형성 효율이 우수한 신규한 연소탄의 개발이 절실히 요구되는 실정이다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-1348115호 (2014.01.08)
이에 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하고자 연소제로 과염소산칼륨(KClO4)을 사용하고, 응집제로 요오드화은(AgI)을 사용하며, 바인더로 사용되는 첨가제로 에폭시 수지를 사용함으로써 항공용으로 구름에 살포시 인공비의 형성 효율이 매우 우수한 연소탄을 제조할 수 있음을 우연히 발견하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물은 연소제, 응집제 및 첨가제를 포함하는 것으로서, 상기 연소제는 과염소산칼륨(KClO4)을 포함하고, 상기 응집제는 요오드화은(AgI)을 포함하며, 상기 첨가제는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물은 과염소산칼륨(KClO4) 100 중량당 요오드화은(AgI) 30 내지 60 중량 및 에폭시 수지 30 내지 60 중량을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 있어서, 상기 연소제는 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 있어서, 상기 연소제는 마그네슘(Mg) 및 산화마그네슘(MgO)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 있어서, 상기 응집제는 요오드화구리(CuI)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물은 항공용 기상조절 연소탄 조성물로서, 상기 조성물은 알루미늄(Al), 아연, 과염소산칼륨(KClO4), 요오드화은(AgI), 요오드화구리(CuI), 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 및 에폭시 수지를 포함하며, 상기 조성물은 아세톤을 포함하지 않고, 상기 스트론튬 카보네이트는 연소반응을 안정화시키고, 전체 연소과정의 연소를 균일하게 하며, 연소반응시 붉은 빛깔의 화염을 발생시킴으로써 연소탄의 공중 살포시 연소탄의 발사 이동 경로를 육안으로 용이하게 추적가능하도록 하며, 상기 알루미늄(Al) 10.60㎏당 아연 20.10㎏, 과염소산칼륨(KClO4) 31.80㎏, 요오드화은(AgI) 19.80㎏, 요오드화구리(CuI) 6.70㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 2.10㎏, 에폭시 수지 8.90㎏이 혼합된다.
삭제
본 발명에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물은 구름에 살포시 인공비의 형성 효율이 우수한 장점을 갖는다.
본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 전에, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예의 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 흡습성을 인공강우 형성 효율이 우수한 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물은 연소제, 응집제 및 첨가제를 포함하는 것으로서, 상기 연소제는 과염소산칼륨(KClO4)을 포함하고, 상기 응집제는 요오드화은(AgI)을 포함하며, 상기 첨가제는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 있어서, 상기 연소제는 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 있어서, 상기 연소제는 마그네슘(Mg) 및 산화마그네슘(MgO)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 항공용 기상조절 연소탄 조성물에 있어서, 상기 응집제는 요오드화구리(CuI)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
응집제는 빗방울 등이 형성될 수 있는 핵형성제(nucleant)로 작용하는 것이다.
본 발명자는 응집제로 사용되던 요오드화은(AgI)과 함께 요오드화구리(CuI)를 동시에 사용할 경우 핵형성 효율의 증대로 인하여 인공강우 형성 효율이 현저하게 증가함을 우연히 발견하게 되었다.
즉, 본 발명자는 요오드화구리(CuI)가 요오드화은(AgI)과 혼합되어 응집제로 사용될 경우 매우 강력한 구름응결제로 작용할 수 있음을 우연한 실험을 통하여 발견하였다.
본 발명의 기상조절용 연소탄 조성물에 포함된 상기 연소제는 응집제를 에어로졸 형태로 넓게 살포시키기 위한 에너지를 발생시키위한 연소반응을 위하여 사용되는 것이다.
본 발명자는 과염소산칼륨(KClO4), 아연(Zn), 알루미늄(Al) 및 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate)를 포함하는 연소제를 사용할 경우 인공강우 형성 효율을 더욱 향상시킬 수 있음을 발견하였다.
과염소산칼륨(KClO4)을 연소제에 포함하여 사용할 경우 염소산칼륨을 사용하는 경우보다 훨씬 더 안정한 연소반응이 가능하며, 더 높은 온도에서 분해되지만 산소가 있을 때는 더욱 많은 양의 산소를 방출하게 됨으로써 연소반응을 더욱 가속화시킬 수 있는 장점이 있다.
아연(Zn)을 연소제에 포함하여 사용할 경우 산화되어 백색 연기가 생성되면서 시딩물질의 에어로졸화 효율을 증가시키는 작용을 하는 장점을 갖는다.
알루미늄(Al)을 연소제에 포함하여 사용할 경우 연소제의 연소반응시 강력한 불꽃을 발생시키며, 지속적으로 밝은 화염을 발생시킴으로써 연소탄의 공중 살포시 연소탄의 발사 이동 경로를 육안으로 용이하게 추적함으로써 연소탄의 살포지역을 명확하게 파악할 수 있는 장점을 갖는다.
스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate)를 연소제에 포함하여 사용할 경우 연소반응이 더욱 안정화되며, 전체 연소과정에서 연소 정도가 매우 균일해지는 장점을 갖는다.
또한, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate)를 연소제에 포함하여 사용할 경우 연소반응시 붉은 빛깔의 화염을 발생시킴으로써 연소탄의 공중 살포시 연소탄의 발사 이동 경로를 육안으로 용이하게 추적함으로써 연소탄의 살포지역을 더욱 명확하게 파악할 수 있는 장점 또한 갖는다.
이하, 본 발명에 따른 기상조절용 연소탄 조성물의 우수한 효과를 비교확인할 수 있는 실시예 및 비교예를 설명한다.
삭제
실시예 1
알루미늄(Al) 10.75㎏, 아연 20.50㎏, 과염소산칼륨(KClO4) 33.64㎏, 요오드화은(AgI) 14.15㎏, 요오드화구리(CuI) 4.72㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 1.26㎏, 에폭시 수지 13.84㎏, 아세톤 3.14㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
실시예 2
알루미늄(Al) 10.25㎏, 아연 19.64㎏, 과염소산칼륨(KClO4) 31.28㎏, 요오드화은(AgI) 27.81㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 1.93㎏, 에폭시 수지 9.09㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
실시예 3
알루미늄(Al) 10.60㎏, 아연 20.10㎏, 과염소산칼륨(KClO4) 31.80㎏, 요오드화은(AgI) 19.80㎏, 요오드화구리(CuI) 6.70㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 2.10㎏, 에폭시 수지 8.90㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
실시예 4
마그네슘(Mg) 11.4㎏, 산화마그네슘(MgO) 5.0㎏, 과염소산칼륨(KClO4) 46.20㎏, 요오드화은(AgI) 28.60㎏, 에폭시 수지 8.8㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
비교예 1 - 실시예 1의 연소제에서 과염소산칼륨(KClO4) 대신 염소산칼륨(KClO3) 사용
알루미늄(Al) 10.75㎏, 아연 20.50㎏, 염소산칼륨(KClO3) 31.64㎏, 요오드화은(AgI) 14.15㎏, 요오드화구리(CuI) 4.72㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 1.26㎏, 에폭시 수지 13.84㎏, 아세톤 3.14㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
비교예 2 - 실시예 2의 연소제에서 과염소산칼륨(KClO4) 대신 염소산칼륨(KClO3) 사용
알루미늄(Al) 10.25㎏, 아연 19.63㎏, 염소산칼륨(KClO3) 31.28㎏, 요오드화은(AgI) 27.81㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 1.93㎏, 에폭시 수지 9.09㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
비교예 3 - 실시예 3의 연소제에서 과염소산칼륨(KClO4) 대신 염소산칼륨(KClO3) 사용
알루미늄(Al) 10.60㎏, 아연 20.10㎏, 염소산칼륨(KClO3) 31.80㎏, 요오드화은(AgI) 19.80㎏, 요오드화구리(CuI) 6.70㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 2.10㎏, 에폭시 수지 8.90㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
비교예 4 - 실시예 4의 연소제에서 과염소산칼륨(KClO4) 대신 염소산칼륨(KClO3) 사용
마그네슘(Mg) 11.4㎏, 산화마그네슘(MgO) 5.0㎏, 염소산칼륨(KClO3) 46.20㎏, 요오드화은(AgI) 28.60㎏, 에폭시 수지 8.8㎏을 혼합하여 항공용 연소탄 조성물을 제조하였다.
비교예 5
염소산칼륨(KClO3) 21.85㎏, 중탄산나트륨(NaHCO3) 14.75㎏, 유황(S) 8.65㎏ 및 전분(Starch) 4.75㎏을 혼합하여 연소제 50㎏을 제조하였으며, 요오드화은(AgI) 48.00㎏을 메칠알콜(CH2OH) 2.00㎏과 함께 상기 연소제에 고르게 혼합하여 연소탄 조성물을 제조하였다.
비교예 6
과염소산칼륨(KClO4) 37.00㎏, 탄산스트론튬(SrCO3) 7.00㎏, 카본(C) 1.00㎏ 및 폴리염화비닐((CH2CHCl)n) 5.00㎏을 혼합하여 연소제 50㎏을 제조하였으며, 염화나트륨(NaCl) 8.50㎏, 염화칼륨(KCl) 33.50㎏ 및 산화마그네슘(MgO) 6.00㎏을 혼합하여 응집제 48.00㎏을 제조하였으며, 상기 연소제와 응집제를 메칠알콜(CH2OH) 2.00㎏과 함께 고르게 혼합하여 연소탄 조성물을 제조하였다.
실험 1 - [인공강우 형성량 측정 실험]
밀폐된 실내 체육관 (가로×세로×천정높이 = 20m×50m×10m)에 인공안개를 짙게 형성시킨 후, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 연소탄을 각각 1㎏씩 연소시킨후, 체육관의 바닥에 고인 물의 양을 측정하는 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 바닥에 고인 물의 양은 체육관 중앙에 가로×세로 1m×1m 크기의 유리판을 설치하고, 상기 유리판에 고인 물을 모두 모아 그 부피를 측정하는 방법으로 수행하였다.
구분 수집된 물의 양 (㎖/㎡)
실시예 1 135
실시예 2 130
실시예 3 158
실시예 4 133
비교예 1 62
비교예 2 62
비교예 3 62
비교예 4 63
비교예 5 58
비교예 6 61
상기 표 1의 결과를 살펴보면, 비교예 1 내지 6에 비하여 본 발명에 따른 연소탄 조성물인 실시예 1 내지 4의 연소탄 조성물을 이용하여 인공강우 실험을 한 경우 안개가 물로 전환된 양이 훨씬 많음을 확인할 수 있으며, 특히 실시예 3의 연소탄 조성물을 이용한 경우 인공강우 형성량이 실시예 1, 2 및 4에 비하여 더욱 높음을 확인할 수 있다.
실험 2 - [인공강우 형성 시간측정]
상시 실험 1에서 실시예 1 내지 4의 연소탄 조성물이 표 1에 기재된 물을 형성하는 데 소요된 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 물이 형성되는데 소요된 시간(초)
실시예 1 145
실시예 2 152
실시예 3 51
실시예 4 148
상기 표 2의 결과를 살펴보면, 실시예 3의 경우 실시예 1, 2 및 4에 비하여 안개소산에 소요되는 시간이 훨씬 짧다는 점을 확인할 수 있다.
실험 3 - [고염 대기환경에서의 인공강우 형성 실험]
밀폐된 실내 체육관 (가로×세로×천정높이 = 20m×50m×10m)에 인공안개를 짙게 형성시킨 후, 공기중에 10g/㎥의 농도로 염분이 함유되도록 염수를 스프레이 분사함으로써, 고염 대기 환경을 조성하였다. 그 후, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 연소탄을 각각 1㎏씩 연소시킨후, 체육관의 바닥에 고인 물의 양을 측정하는 실험을 수행하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 바닥에 고인 물의 양은 체육관 중앙에 가로×세로 1m×1m 크기의 유리판을 설치하고, 상기 유리판에 고인 물을 모두 모아 그 부피를 측정하는 방법으로 수행하였다.
구분 수집된 물의 양 (㎖/㎡)
실시예 1 133
실시예 2 130
실시예 3 153
실시예 4 132
비교예 1 45
비교예 2 42
비교예 3 41
비교예 4 40
비교예 5 38
비교예 6 37
상기 표 3의 결과를 살펴보면, 비교예 1 내지 6에 비하여 본 발명에 따른 연소탄 조성물인 실시예 1 내지 4의 연소탄 조성물을 이용하여 인공강우 실험을 한 경우 고염대기 환경에서도 매우 우수한 인공강우 형성 정도를 나타냄을 확인할 수 있다.
실험 4 - [고염대기 환경에서의 인공강우 형성 시간측정]
상시 실험 3에서 실시예 1 내지 4의 연소탄 조성물이 표 3에 기재된 물을 형성하는 데 소요된 시간을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 물이 형성되는데 소요된 시간(초)
실시예 1 145
실시예 2 152
실시예 3 63
실시예 4 150
상기 표 4의 결과를 살펴보면, 실시예 3의 경우 실시예 1, 2 및 4에 비하여 인공강우 형성에 소요되는 시간이 훨씬 짧다는 점을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 항공용 기상조절 연소탄 조성물로서,
    상기 조성물은 알루미늄(Al), 아연, 과염소산칼륨(KClO4), 요오드화은(AgI), 요오드화구리(CuI), 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 및 에폭시 수지를 포함하며,
    상기 조성물은 아세톤을 포함하지 않고,
    상기 스트론튬 카보네이트는 연소반응을 안정화시키고, 전체 연소과정의 연소를 균일하게 하며, 연소반응시 붉은 빛깔의 화염을 발생시킴으로써 연소탄의 공중 살포시 연소탄의 발사 이동 경로를 육안으로 용이하게 추적가능하도록 하며,
    상기 알루미늄(Al) 10.60㎏당
    아연 20.10㎏, 과염소산칼륨(KClO4) 31.80㎏, 요오드화은(AgI) 19.80㎏, 요오드화구리(CuI) 6.70㎏, 스트론튬 카보네이트 (Strontium Carbonate) 2.10㎏, 에폭시 수지 8.90㎏이 혼합된 항공용 연소탄 조성물.
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  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
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US3274035A (en) * 1964-06-15 1966-09-20 Lohr A Burkardt Metallic composition for production of hygroscopic smoke
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KR101348115B1 (ko) 2013-02-15 2014-01-08 (주)지비엠 아이엔씨 기상조절용 연소탄 조성물, 및 이를 이용한 냉구름 소산방법

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