KR20030045976A - 금속의 발열반응을 이용한 에너지 발생방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물을 주재료로 하는 산화재료와 경금속을 주재료로 하는 연소재료를 반응시켜서 수소를 얻고, 이와 같이 얻어진 수소를 질산, 황산, 과산화염소, 금속질산염, 금속과염소염, 금속 황산염, 과산화수소와 반응시켜 발열반응과 함께 물을 얻으며, 이 물을 다시 이용하여 상기와 같은 과정을 반복적이고 연속적으로 반응시켜 에너지(폭발력)을 점진적으로 증가시켜 주도록 하되, 이와 같이 얻어지는 폭발력을 에너지로 활용할 수 있도록 하기 위한 방법으로서, 산화 재료로서 물 또는 액체 산, 금속염 등을 이루고 연소재료로는 경금속을 주재료로 하고 산화재와 연소재료와의 반응을 반복적으로 결합반응을 시키므로 에너지(폭발추진력)를 증가하게 할 수 있으며, 연소재료로 경금속 및 유류등의 저렴한 재료를 사용함으로 경제적인 반응방식을 제공할 수 있다.

Description

금속의 발열반응을 이용한 에너지 발생방법{Energy generating method by using exothermic reaction of metal}
본 발명은 물과 경금속을 주재료로 하는 금속 발열 반응의 이용방법에 관한 것으로, 본인에 의해 미국 특허청에 선등록 된 특허등록 제US 6,237,340B1호 "물질열팽창에너지의 재활용"의 청구항 2항의 금속연료추진체의 원리를 개량한 것이다.
이를 좀더 상세히 설명하면,
물을 주재료로 하는 산화재료와 경금속을 주재료로 하는 연소재료를 반응시켜서 수소를 얻고, 이와 같이 얻어진 수소를 질산, 황산, 과산화염소, 금속질산염, 금속과염소염, 금속 황산염, 과산화수소와 반응시켜 발열반응과 함께 물을 얻으며, 이 물을 다시 이용하여 상기와 같은 과정을 반복적이고 연속적으로 반응시켜 에너지(폭발력)을 점진적으로 증가시켜 주도록 하되, 이와 같이 얻어지는 폭발력을 에너지로 활용할 수 있도록 하기 위한 방법에 관한 것이다.
발열반응을 이용하는 대표적인 방법으로는 로켓의 추진방법 등을 들수 있다. 일반적인 로켓 등의 추진방법은 액체산소, 과산화수소, 액체수소, 암모니아, 연소용 가스, 기름연료, 폭약, 화약 등과 같은 물질의 결합 폭발
에너지원은 비금속 물질과 단순 유기 물질과 산화반응할 때 발생되는 폭발에 의해 추진력을 얻고 있으나, 상기와 같은 방법은 그 재료들의 가격이 고가이고, 발열량과 폭발력은 본발명품에 비해 연료의 부피가 클 뿐만 아니라, 중량이 많은 것이 큰 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결할 수 있도록 더욱 개선된 발열반응 이용방법을 제공하려는 것이다.
본 발명은 로켓 등의 추진 에너지 획득 방법으로서 물을 주재료로 하는 산화재료와 경금속을 주재료로 하는 연소재료를 반응시켜 수소를 얻고, 이 수소를 질산, 과산화염소, 황산, 금속질산염, 금속과염소염, 금속황산염.과산화수소와 등과 산화 반응시켜 에너지(발열)를 얻도록 하는 금속의 발열반응을 이용한 에너지 발생방법으로서 부피 중량을 줄이고 저가의 재료로서 큰 에너지를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 구조물, 금속 암반등을 파쇄방법에 이용할 수 있는 발열 에너지를 얻도록 함에 있어서, 가격이 저렴한 금속등을 재료로 사용함으로써 경제적으로 유용한 금속의 발열반응을 이용한 에너지 발생방법을 제공하려는데 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 특징으로 다음의 실시예를 통한 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
◎ 실시예를 공식에 의해 나열함
반응실시예 1은 연소재료는 금속나트륨(Na)을 산화재로는 질산나트륨(NaNO3), 질산마그네슘 (Mg(NO3)2), 물(H2O)을 사용하여 발생하는 반응을 예시한 것으로 구체적인 반응식은 아래와 같다.
<반응식 1a>(분리반응식)
<반응식 1b>(통합반응식)
<반응식 1c>(통합반응식)
반응실시예 2는연소재료는 금속나트륨(Na)을 산화재로는 과산화염화나트륨(NaClO4), 물(H2O)을 사용하여 발생하는 반응을 예시한 것으로 구체적인 반응식은 아래와 같다.
<반응식 2a>(분리반응식)
<반응식 2b>(통합반응식)
반응실시예 3은연소재료는 금속나트륨(Na)을 산화재로는 질산(HNO3), 물(H2O)을 사용하여 발생하는 반응을 예시한 것으로 구체적인 반응식은 아래와 같다.
<반응식 3a>(분리반응식)
<반응식 3b>(통합반응)
반응실시예 4는연소재료는 금속나트륨(Na)을 산화재로는 과산화
염소(HClO4), 물(H2O)을 사용하여 발생하는 반응을 예시한 것으로 구체적인 반응식은 아래와 같다.
<반응식 4a>(분리반응식)
<반응식 4b>(통합반응식)
반응실시예 5는연소재료는 금속나트륨(Na)을 산화재로는 황산 (H2SO4), 물 (H2O)을 사용하여 발생하는 반응을 예시한 것으로 구체적인 반응식은 아래와 같다.
<반응식 5a>(분리반응식)
<반응식 5b>(통합반응식)
반응실시예 6은기초 산화재는 물 (H2O) 및 과산화염소 (HClO4)로하고 연소재로는 활성금속과 부재료는 비금속 연소재, 암모니아 연소용가스, 연소연료용 기름, 수소 등을 복합반응을 예시한 것으로 통합 반응식으로만 나열한 것이다.
<반응식6a>(통합반응식)
<반응식6b>(통합반응식)
<반응식 6c>(통합반응식)
<반응식 6d>(통합반응식)
<반응식 6e>(통합반응식)
<반응식 6f>(통합반응식)
<반응식 6g>(통합반응식)
반응실시예7은물의 첨가를 배제하고 금속분말과 금속염 분말과 혼합하고 여기에 쇼크 열에 의해 연쇄 반응할 경우 기체가 극미하고 금속 및 금속염의 기화 팽창반응을 발생할 수 있으며, 이는 공작물, 암반 등을 폭발음과 파편의 비산없이 파쇄하는데 이용할 수 있다.
<반응식 7a>
<반응식 7b>
<반응식 7c>
<반응식 7d>
<반응식 7e>
상기 반응실시예 7은 쇼크 열을 가하여 연쇄적으로 결합반응이 유발시킴으로 고열의 높은 에너지를 발생킴을 그 특징으로 한다. 이것은 미량의 기체와 순수 금속염의 기화에 의해 팽창력이 발생하므로 팽창력은 매우 높으나, 팽창한계가 적으므로 좁은 공간 (밀폐공간)에서만 위력을 얻을 수 있다. 따라서, 이를 암반 파쇄등에 사용하면 비산, 진동 폭음 등을 적게 할 수 있고 일반열, 충격에 안전하므로 인명과 환경의 위험성을 없앨 수 있는 것이다.
본 발명에 사용되여지는 재료
A: 금속질산염의 종류 : 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3),질산리튬(LiNO3), 질산칼슘(Ca(NO3)2), 질산마그네슘(Mg(NO3)2), 질산알미늄(Al(NO3)3), 질산바륨(Ba(NO3)2), 질산철(Fe(NO3)3), 질산망간(Mn(NO3)2), 질산동(Cu(NO3)2) 등이 있다.
B:과염화금속염의 종류 : 과염화칼륨(KClO4), 과염화나트륨(NaClO4), 과염화리튬(LiClO4), 과염화칼슘(Ca(ClO4)2), 과염화마그네슘(Mg(ClO4)2),과염화스트론튬(Sr(ClO4)2), 과염화바륨(Ba(ClO4)2), 과염화철(Fe(ClO4)3),과염화마그네슘(Mn(ClO4)2), 과염화동(Cu(ClO4)2), (Al(ClO4)2),
과염화아연(Zn(ClO4)2), 등이 있다.
C:금속산화염의 종류 : 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화리튬(Li2O), 산화칼슘(CaO), 산화구리(CuO), 산화마그네슘(MgO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO), 산화철(Fe2O3), 산화망간(MnO2), 산화아연(ZnO)등이 있다.
D:금속황산염의 종류 : 황산칼륨(K2SO4), 황산나트륨(Na2SO4),
황산리튬(Li2SO4), 황산스트론튬(SrSO4), 황산칼슘(CaSO4), 황산마그네슘(MgSO4), 황산바륨(BaSO4), 황산철(FeSO4), 황산망간(MnSO4), 황산동(CuSO4), 황산알미늄(AlSO4), 황산아염(ZnSO4) 등이 있다.
E:액체 산화재로 사용되는 것 물(H2O), 과산화수소 (H2O2)
질산(HNO3), 과염소산(HClO4), 황산(H2SO4), 등이 있다.
F:연소재료로 사용되는 것 : 경금속종류는 칼륨(K), 리튬(Li), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등의 활성금속의 괴를 용융하여 실시하고 또는 분말등을 사용한다.
G:그 밖에 첨가제로 사용할 수 있는 비금속 연소재료는 수소(H), 암모니아(NH3), 연소용 기름, 톨루엔류, 벤젠류, 석유류, 탄화수소류 등으로 연소가능한 비금속 물질등이 있다.
◎ 이하, 본 발명의 반응실시예를 설명한다.
반응실시예 ①내지 ⑤는 산화재료로는 물, 과산화수소, 질산, 과염소산, 황산, 금속질산염, 금속 황산염, 과산화염화금속염, 등과 연소 반응재로는 활성 금속등과 직접 결합 반응하는 과정을 보인 것이며, 이는 발화하면서 고 에너지의 기체 팽창 압력을 단계적으로 가압하는 방식 ⓐ형과 통합적으로 반응하게 하는 ⓑ형으로 구성하여, 생성된 물질과 물을 고열의 에너지에 의해 팽창압으로 추진력을 발생하도록 하는 방법이다.
반응 실시예 ⑥의 ⓐ내지 ⓕ는 복합 연소재료 반응으로서 활성금속과
비금속 연소재료를 복합사용하고 산화재료서는 물, 과산화수소, 질산, 황산, 금속질산염, 금속과염소염, 금속황산염, 등으로 통합반응하게 하여 폭발에너지를 발생케 하는 것이다.
본 발명은 산화 재료로서 물 또는 과산화수소, 액체 산, 금속염 등을 이루고 연소재료로는 경금속을 주재료로 하고 산화재와 연소재료와의 반응을 반복적으로 결합반응을 시키므로 에너지(폭발추진력)를 증가하게 할 수 있으며, 연소재료로 경금속 및 유류등의 저렴한 재료를 복합 사용함으로 경제적인 반응방식을 제공할 수 있다.
또한 본 발명중 실시예⑦항을 응용한다면 구조물이나 암반파쇄 등에 이용할 경우에는 폭발음, 파편등의 비산을 줄일 수 있다.

Claims (5)

  1. 물을 주재료로 하는 기초산화재료와 경금속을 주재료로 하는 연소재료를 반응시켜 수소를 얻도록 하는 1차 반응을 실시하는 것과,
    상기 1차 반응에서 생성된 수소를 질산, 과산화염소, 황산, 금속질산염, 금속과염소염, 금속황산염, 과산화수소 중에서 1종내지 다수종과 반응시켜 물을 얻도록 하는 2차 반응을 실시하는 것과,
    상기 2차 반응에서 생성된 물을 다시 경금속등에서 1종내지 다수종과 반응시켜 수소를 얻도록 하는 3차 반응과,
    상기 3차 반응에서 생성된 수소를 다시 질산, 과산화염소, 황산, 금속질산염, 금속과염소염, 금속황산염, 과산화수소 중에서 1종내지 다수종과 반응시켜 주는 4차 반응을 실시하되, 상기 3차 반응과 2차 반응을 반복적이고 연속적으로 실시하도록 하는 것을 특징으로 하는 금속의 발열반응을 이용한 폭발 에너지 발생방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    연소재료는 칼륨(K), 리튬(Li), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 크롬(Cr)의 활성금속의 괴 또는 분말인 것을 특징으로 하는 금속의 발열반응을 이용한 폭발 에너지 발생방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    연소재료는 수소(H), 암모니아(NH3), 연소용 기름, 톨루엔류, 벤젠류, 석유류, 탄화수소류의 비금속 물질인 것과
    칼륨(K), 리튬(Li), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 크롬(Cr)의 활성금속을 병합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 금속의 발열반응을 이용한 폭발 에너지
    발생방법.
  4. 물과 과산화수소, 금속질산염, 금속황산염, 과염화금속염, 질산, 황산, 과산화염소로 이루어진 기초산화재료와,
    경금속의 2종 내지 다수종으로 이루어진 연소재료를 반응에 필요량을 조절하여 한번으로 반응시킴을 특징으로 하는 금속의 발열반응을 이용한 폭발 에너지 발생방법.
  5. 금속질산염·과염화금속염·금속산화염·금속황산염의 분말의 산화재료와 칼륨(K), 리튬(Li), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 티타늄(Ti), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 크롬(Cr)분말 중 2종 내지 다수종을 혼합하여 밀봉하는 것에 쇼크열에 의해 연쇄 반응되는 것을 이를 암반, 공작물 등의 파쇄에 이용하도록 함을 특징으로 하는 금속의 발열반응을 이용한 제한 팽창 에너지 발생방법.
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