KR200329906Y1 - 관측용 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 상공에 위치하여 지상을 감시하는 관측용 장치로서, 상세하게는 군사용 목적으로 지상에서 일정한 상공의 위치까지 전력을 공급하여 일정반경 내의 물체를 감시할 뿐만 아니라 즉각적인 대응이 용이한 감시 장비에 관한 것으로서, 지상을 관측하기 위한 관측부;와 상기 전체 장비를 상공에 위치시키기 위해 설비된 부양구동부;와 상기 부양구동부 또는 관측부로 구동력을 전달하는 배선부;와 상기 배선부 내로 공급하는 액체질소 공급부;와 상기 부양구동부 상단부에서 상기 관측 장비를 안전하게 지상으로 하강시키기 위한 안전 낙하산박스;를 포함하여 구성된다. 종래 지상관측용 인공위성은 한번 위성궤도로 쏘아 올리는데 소요되는 비용은 가히 천문학적이며, 군사적 목적으로 사용시 다시금 쏘아 올려야 한다는 문제점이 있었다. 또한, 군사용 목적의 조기경보기는 최첨단 전투기가 항상 호위하여야 하며, 도입 가격이 엄청날 뿐만 아니라 그 유지비가 막대한 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 고안은 초기 제작비용은 다소 소요되더라도 위공위성이나 조기경보기의 제작, 유지비용에 비해서 더욱 저렴하며, 관측용 장치를 언제든지 회수하여 고장/파손에 대한 수리 뿐만 아니라 장치의 업그레이드가 가능하여 그 유지, 보수의 관점에서 보다 경제적인 효과가 있다.

Description

관측용 장치{OBSERVATION APPARATUS}

본 고안은 상공에 위치하여 지상을 감시하는 관측용 장치로서, 상세하게는 군사용 목적으로 지상에서 일정한 상공의 위치까지 전력을 공급하여 일정반경 내의 물체를 감시할 뿐만 아니라 즉각적인 대응이 용이한 감시 장비에 관한 것이다.

전체를 관측하기 위한 수단으로는 인공위성, 조기경보기 등의 수단이 유력하며, 이러한 장비는 실현화를 위한 금액으로 천문학적인 금액이 소요되는 문제점이 있었다.

현재의 인공위성을 1회 발사하는데 소요되는 비용은 그 규모면에서 가히 천문학적인 액수이며, 한번 위성궤도까지 쏘아 올린 위성은 그 사용이 어디까지나 일회적이며 보수비용을 따지면 다시금 쏘아 올리는 편이 나은 실정이다.

또한, 현재의 우리나라 실정으로 군사용 위성을 쏘아 올릴 만큼의 예산이 산정되어 있지 않으며, 주변 국가의 이해에 얽혀 있어 현실화하기에도 힘든 상황이다.

이와 같이 인공위성은 한번 그 궤도로 쏘아 올리는데 소요되는 비용이 막대하다는 문제점이 있었다.

또한, 현재의 인공위성은 통신용, 지상관측용도로 주로 사용되며, 그 기능이 일부 제한적이며 군사용 목적으로 이용시에 다시금 쏘아 올려야 한다는 문제점이 있었다.

현재, 분단현실을 감안한 대한민국 공군의 숙원사업인 조기경보통제기 사업은 시작한지 무려 10년이 경과하였다.

이처럼 시간을 끌면서 실현화하지 못한 이유는 역시 예산문제 때문이며, 조기경보통제기 4대를 획득하는데 드는 비용은 약 4조원으로 그 예산을 책정하기에는 현실적으로 무척 힘든 상황이다.

그러나 이와 같은 조기경보기는 최첨단 호위 전투기가 항상 따라 다녀야 한다는 문제점이 있었다.

또한, 조기 경보기의 도입 가격이 엄청날 뿐만 아니라 그 유지비가 막대한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 고안은 인공위성이나 조기경보기의 실현화시에 소요되는 예산보다 저렴한 무인 관측 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 상기 인공위성이나 조기경보기가 커버하지 못하는 구역에 사용함으로서 관측시스템의 효율성을 향상시킬 수 있는 관측 장비를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 언제라도 회수하여 수리 및 개량화가 가능한 관측 장비를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 지상관측에 용도에 국한되지 않고 기상, 해상 및 심지어는 대기권을 벗어난 위성궤도상에서 관측 가능한 장비를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 관측용 장치의 전체 구성도.

도 2는 본 고안에 따른 관측용 장치의 사용 설명도.

도 3은 도 1에 있어서, AA 배선 단면도.

도 4는 도 1에 있어서, 부양구동부의 평면도.

도 5는 도 1에 있어서, 부양구동부의 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:관측부 12:감시카메라

14:레이저 발사기 20:부양구동부

21:지지부 22:제 1구동축

23:기어 24:제 2구동축

25:상부 프로펠러 26:하부 프로펠러

27:자기베어링 30:배선부

32:광케이블 34:초전도선

35:아라미드 섬유 36:액체질소 공급라인

38:액체질소 배출라인 39:내장재

40:액체질소 공급부 50:안전 낙하산박스

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 지상을 관측하기 위한 관측부;와 상기 전체 장비를 상공에 위치시키기 위해 설비된 부양구동부;와 상기 부양구동부 또는 관측부로 구동력을 전달하는 배선부;와 상기 배선부 내로 공급하는 액체질소 공급부;와 상기 부양구동부 상단부에서 상기 관측 장비를 안전하게 지상으로 하강시키기 위한 안전 낙하산박스;를 포함하여 구성된 것을 그 특징으로 한다.

본 고안의 상기 배선부는 정보의 전송 및 수신을 하는 광케이블과 낮은 전기에너지 손실로 상기 관측용 장치로 동력을 전달하는 다수의 초전도선;과 상기 초전도선을 감싸며 초전도현상을 발현하기 위해 관측용 장치로 제공되는 액체질소를 공급하는 액체질소 공급라인;과 공급된 액체질소를 지상으로 회수하는 액체질소 배출라인;과 배선의 내부에서 충진하여 사용하며, 다층 구조로 형성되어 온도의 급격한 차이로 인한 열충격 현상을 완화하는 내장재;와 상기 배선의 외부면을 감싸며, 배선을 보호하는 아라미드 섬유;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같인 구성된 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안 관측용 장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 고안 관측용 장치의 사용 설명도로서, 이에 도시한 바와 같이 지상을 관측하기 위한 관측부(10);와 상기 전체 장비를 상공에 위치시키기 위해 설비된 부양구동부(20);와 상기 부양구동부 또는 관측부로 구동력을 전달하는 배선부(30);와 상기 배선부 내로 공급하는 액체질소 공급부(40);와 상기 부양구동부 상단부에서 상기 관측 장비를 안전하게 지상으로 하강시키기 위한 안전 낙하산박스(50);를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같은 본 고안의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 고안에 사용되는 상기 관측부(10)는 지상을 감시하기 위한 감시카메라(12)와 위급시에 발사하여 즉각적인 대응이 가능한 레이저 발사기(14)와 상기 관측부(10)의 위치변경에 상관없이 일정지점의 결과값을 절대공간좌표로 동일하게 인식하는 자이로스코프(미도시)로 구성된다.

상기 감시카메라(12)는 소정 높이의 상공에 위치하여 가시권내의 지상 감시가 가능하도록 하였다.

또한, 상기 관측부(10)에 레이더(미도시)를 부설하여 조기 관측 시스템으로 활용할 수 있다.

또한, 상기 관측부에(10)통신 장비(미도시)를 부설하여 통신 또는/및 방송장비로 사용할 수도 있다.

상기와 같이 관측부는 다양한 장비를 장착한 구성일 수 있으며, 지상관측에 국한되지 않고 기상관측, 해상관측 및 인공위성 궤도에서 활용하여 우주관측의 용도로도 사용될 수 있다.

또한, 상기 레이저 발사기(14)는 적의 선제공격에 대한 즉각적인 대응공격이 가능할 뿐만 아니라 신속한 조치가 가능하여 인공위성이나 조기경보기가 커버할 수 없는 지점의 상공에 위치하여 조기 대응 수단으로 사용함이 바람직하다.

뿐만 아니라, 상기 레이저 발사기(14)는 고출력의 강력한 레이저 광선을 빛의 속도로 조사하기 때문에 적의 공격수단에 대한 위치 지점의 파악이 정확하다면 그 명중률이 높아 적의 전투기와 미사일의 공격 수단을 무력화 시키는데 사용할 수 있다.

상기 부설되는 관측부(10)의 감시카메라(12)와 레이저 발사기(14)는 회전 이동반경이 자유로우며, 상하 방향은 물론 좌우 방향으로 그 조절이 가능하다.

또한, 상기 자이로스코프(미도시)는 관측부(10)의 일측에 위치하며, 상기 부양구동부(20)의 이동에 의한 관측부(10)의 움직임 발생시 위치 변경을 절대공간좌표로 인지하여 수정하기에 상기 감시카메라(12)의 관측 위치를 항상 일정하게 유지하도록 위치 수정할 수 있다.

즉, 상기 자이로스코프(미도시)를 구비함에 따라 상공에서 지상의 위치뿐만 아니라 감시 상공의 고도까지 동시에 측정되어 관측용 장치를 제어할 수 있도록 하였다.

이와 같이 상기의 관측용 장치로 지상에서 대용량의 전기 에너지 및 대용량의 정보를 공급할 수 있어서 감시와 더불어 즉각적인 공격이 가능하다.

또한, 상공에서 위치에 따라 그 가시권 및 관측지점이 달라지며, 지상에서 상기 배선의 경로를 바꾸는 로울러(70)는 지상에 고정되어 접지 역할을 하도록 하였다.

또한, 상기 권양기(80)는 권취하여 상공으로 공급하는 배선의 길이를 조절하며, 통상 상기 부양구동부(20)의 위치까지 배선을 충분히 공급한다.

또한, 상기 배선을 통하여 지상의 상황실/발전소(90)에서 전송된 정보를 수신함과 아울러 상기 관측용 장치로 동력을 전달하거나 상기 관측용 장비 전체를 제어하게 된다.

도 3은 본 고안 관측용 장치의 공급 배선 단면도이고, 도 4 및 5는 본 고안에 따른 관측용 장치의 부양구동부의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 배선중 외장재는 무게의 많은 부분을 차지한다. 이러한 외장재로 인장강도, 인성, 내열성이 뛰어나며 고강력, 고탄성률을 가질 뿐만 아니라 특히 무게비가 낮은 특성을 지니는 아라미드 섬유를 사용하였다.

본 고안에 사용되는 상기 배선부(30)는 정보의 전송 및 수신을 하는 광케이블(32);과 낮은 전기에너지 손실로 상기 관측용 장치로 동력을 전달하는 다수의 초전도선(34);과 상기 초전도선을 감싸며 초전도현상을 발현하기 위해 관측용 장치로 제공되는 액체질소를 공급하는 액체질소 공급라인(36);과 공급된 액체질소를 지상으로 회수하는 액체질소 배출라인(38);과 배선의 내부에서 충진하여 사용하며, 다층 구조로 형성되어 온도의 급격한 차이로 인한 열충격 현상을 완화하는 내장재(39);와 상기 배선의 외부면을 감싸며, 배선을 보호하는 아라미드 섬유(35);로 구성된다.

상기 아라미드 섬유(35)는 고분자 물질이어서 무게가 가벼운 특징을 가진다. 따라서, 소정 높이의 상공까지 배선이 가능하여 보다 고용량의 정보뿐만 아니라 고전력을 공급하는 것이 가능하다.

한편, 기존의 인공위성에서 보다 강력한 레이저를 발사할 수 없었던 이유는 태양에너지로부터 조사받은 빛에너지를 전기에너지로 전환하여 사용하여 보다 큰동력원을 자체적으로 생산 및 공급할 수 없었기 때문이다.

반면 초전도 현상은 전기 저항이 "0"라는 특성을 이용하여, 송전이나 전기통신이나 기타 물질수송의 수단에 응용되어 에너지 손실을 극소화 하여 에너지의 효율성을 극대화한 최첨단 기술이다.

그러나 이러한 초전도 현상은 상온에서는 발현되지 않는 문제점이 있었으나 본 고안에서는 액체 질소를 공급하여 초전도 현상이 발생하는 일정 이하 저온의 환경을 제공하도록 하였다.

이와 같이, 상기 동력공급의 배선으로 임계전류 밀도가 높은 초전도선을 이용하기 때문에 대용량의 전기에너지의 공급이 가능하여 에너지의 손실을 극소화 하였을 뿐만 아니라 고전력을 공급하여 레이저 발사가 가능하도록 하였다.

상기 상황실/발전소(90)에서 상기 액체질소 공급부(40)를 통하여 액체질소를 공급하며, 상기 배선 내의 액체질소 공급라인(36)을 통하여 관측용 장비로 공급하게 된다.

상기 부양구동부(20)는 전체적으로 튜브모양을 형성하며, 구동을 전달하는 복수개의 전기모터를 내장하고 있는 지지부(21)와 내장된 전기모터의 구동으로 각각 반대의 방향으로 회전력을 전달하는 2개의 제 1구동축(22)과 상기 각각의 제 1 구동축(22)의 일측과 연결되어 회전력의 방향을 전환하는 기어(23)와 상기 기어와 연결되어 각각의 전환된 방향으로 회전력을 전달하는 2개의 제 2구동축(24)과 상기 구동축(24)과 연결되어 각각 반대 방향으로 회전하는 상부 프로펠러(25) 및 하부 프로펠러(26)와 상기 각각의 제 1, 2 구동축의 회전축을 지지하는 자기베어링(27)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 상기 지지부(21)에 내장된 전기모터의 회전방향은 양쪽모두 동일하며, 제 1구동축(22)을 경유하여 중심에 위치한 기어(23)로 전달하도록 하였다.

이는 각각의 상부 및 하부 프로펠러(25)(26)의 회전방향을 반대 방향으로 구동하도록 하기 위한 구성으로 관측용 장치가 상공에서 일정 높이의 지점에서 위치의 변화 없이 부양할 수 있도록 하였다.

또한, 상반된 방향의 프로펠러의 회전력으로 관측용 장치가 자체적으로 회전하는 것을 방지하기 위한 구성이다.

한편, 상기 자기베어링(27)은 초전도체로 만들어진 베어링으로서, 기존의 일반베어링과 함께 사용하면 베어링의 수명이 더욱 연장되어 지는 특성을 가진다.

이는 자기베어링의 마이스너 효과를 이용한 것으로 자석과 초전도체가 반응시에 한쪽이 멀어지면 당기고 반대로 인접하면 밀어내는 성질을 이용하기에 기존의 베어링은 무부하 상태로 상기 각각의 구동축(22)(24)이 움직이며 상기 베어링의 수명은 연장되어 진다.

또한, 이러한 자기베어링(27)의 구성은 각각의 구동축(22)(24)의 떨림현상을 방지함과 아울러 구동의 중심축이 기계적으로 안정한 회전운동을 행하도록 조력하기 때문에 기계의 마모나 파손에 의한 고장의 발생율도 줄어들게 된다.

한편, 상기 지지부(21)에 내장된 전기모터를 초전도 모터로 대체하여 사용할 수 있다.

이와 같이 초전도 모터를 대체하여 사용할 경우, 전체 관측용 장치의 전체중량을 감소시킴과 아울러 에너지 손실이 없어 회전효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 안전 낙하산박스(50)는 상기 부양구동부(20)의 상부에 위치하며, 전기가 일정시간 이상 공급되지 않을 때 자동으로 작동하게 된다.

이는 상기 관측용 장비의 파손 및 손상 없이 안전하게 지상으로 안착시킬 수 있도록 하기 위함이다.

이상에서 본 고안은 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 고안의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.

상기와 같이 본 고안은 군사용으로 지상 관측용 뿐만 아니라 기상, 해상 관측 및 대기권 밖의 우주관측의 용도로도 사용할 수 있어서 보다 광범위한 사용이 기대된다.

상기한 바와 같이 본 고안은 초기 제작비용은 다소 소요되더라도 발사비용이 발생하지 않아 위공위성을 이용한 관측 장치보다 더욱 저렴한 효과가 있다.

또한, 상공의 관측용 장치를 언제든지 회수하여 수리하기에 고장/파손에 대한 처리가 신속할 뿐만 아니라 장치의 업그레이드가 가능하여 그 유지, 보수의 관점에서 보다 경제적인 효과가 있다.

또한, 안전 낙하산 박스를 구비하고 있어 관측용 장비의 지상 안착시에 기계적으로 보다 안정한 효과가 있다.

또한, 자기 베어링을 사용함에 따라 일반 베어링의 수명을 더욱 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 초전도 현상을 이용하여 전기를 공급하기 때문에 장기적인 관점에서 에너지의 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 인공위성이나 조기경보기가 커버할 수 없는 지역에서 사용할 수 있으며, 항상성을 유지한 관측이 용이한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 지상을 관측하기 위한 관측부;와

   상기 전체 장비를 상공에 위치시키기 위해 설비된 부양구동부;와

   상기 부양구동부 또는 관측부로 구동력을 전달하는 배선부;와

   상기 배선부 내로 공급하는 액체질소 공급부;와

   상기 부양구동부 상단부에서 상기 관측 장비를 안전하게 지상으로 하강시키기 위한 안전 낙하산박스;를

   포함하여 구성된 것을 그 특징으로 하는 관측용 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배선부는 정보의 전송 및 수신을 하는 광케이블;과

   낮은 전기에너지 손실로 상기 관측용 장치로 동력을 전달하는 다수의 초전도선;과

   상기 초전도선을 감싸며 초전도현상을 발현하기 위해 관측용 장치로 제공되는 액체질소를 공급하는 액체질소 공급라인;과

   공급된 액체질소를 지상으로 회수하는 액체질소 배출라인;과

   배선의 내부에서 충진하여 사용하며, 다층 구조로 형성되어 온도의 급격한 차이로 인한 열충격 현상을 완화하는 내장재;와

   상기 배선의 외부면을 감싸며, 배선을 보호하는 아라미드 섬유;를

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 관측용 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 관측부는 지상을 감시하기 위한 감시카메라와

   위급시에 발사하여 즉각적인 대응이 가능한 레이저 발사기와

   상기 관측부의 위치변경에 상관없이 일정지점의 결과값을 절대공간좌표로 동일하게 인식하는 자이로스코프를

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 관측용 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 부양구동부는 전체적으로 튜브모양을 형성하며, 구동을 전달하는 복수개의 전기모터를 내장하고 있는 지지부와

   내장된 전기모터의 구동으로 각각 반대의 방향으로 회전력을 전달하는 2개의 제 1구동축과

   상기 각각의 제 1 구동축의 일측과 연결되어 회전력의 방향을 전환하는 기어와

   상기 기어와 연결되어 각각의 전환된 방향으로 회전력을 전달하는 2개의 제 2구동축과

   상기 구동축과 연결되어 각각 반대 방향으로 회전하는 상부 프로펠러 및 하부 프로펠러와

   상기 각각의 제 1, 2 구동축의 회전축을 지지하는 자기베어링으로

   구성된 것을 특징으로 하는 관측용 장치.