KR20160121815A - 중력과 자기력에 의한 스스로바퀴 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중력과 자기력 두 가지를 통합한 '중자기력(Gravimagnetic Force)'에 의하여 회전운동을 유발시켜 에너지를 얻고자 하는 것이다. 중심축의 양쪽에 설치되어 있고, 영구자석이 포함되어 있는 하중체를 또 다른 영구자석과의 반발력과 흡인력에 의하여 하중추의 중심점으로 부터의 위치를 이동시켜 멀어진 쪽의 하중추가 중력에 의하여 하강하는 운동을 연속시킨 회전운동을 유발시켜 '스스로바퀴(overbalanced wheel)'를 형성할 수 있다.

Description

중력과 자기력에 의한 스스로바퀴 {overbalanced wheel by Gravimagnetic Force}

본 발명은 중력과 자석의 힘(자기력)을 통합하여 회전운동을 스스로 발생시키는 기술에 관한 것이다.

자연에 존재하는 기본 상호작용의 힘은 중력(Gravitational Force), 전자기력(Electromagnetic Force), 약력(Weak Force), 강력(Strong Force) 4가지로 이루어져있다. 강력과 약력은 원자핵 내부에서 작용하므로 우리 일상생활에서는 경험할 수 없다.

첫번째 기본 상호작용인 아이작 뉴턴의 만유인력의 힘인 중력(Gravity Force)은 한가지 종류로 이루어진 질량 사이의 상호작용이며 이는 거시세계(Macro World)를 구성한다. 이 중력은 사물들로 하여금 땅으로 떨어지게 하고 동시에 행성들이나 은하계의 운동을 관장한다. 이 중력은 어떤 면에서는 가장 거대한 힘인데, 전자(나 양성자로 구성된 미시세계(Micro World)에서는 중력의 힘은 극단적으로 약하여 거의 작용을 하지 않고 있어 독립적으로 보인다.

두번째 기본 상호작용인 전자기력은 두가지 종류로 이루어진 전하 사이의 상호작용이며 원자 내부의 세계, 즉 미시세계를 구성한다. 전자기력 상호작용은 우리 주위에서 일어나는 일반적인 현상들을 책임진다. 예를들어 마찰,자기작용등은 우리 인간들이나 사물들로 하여금 떨어져 파괴되지 않도록 한다. 전자기력의 상호작용은 하나의 전자와 하나의 양성자를 묶고 있기 때문인데, 그러므로 물질의 기본 구성 단위인 원자가 전기적으로 중성이 되어 원자들 사이에서는 전자기력이 작용하지 않으며, 우리 주위의 세계에서는 중력만 존재할 뿐 전자기력은 원자들 내부에 숨겨져 있다.

양성자나 중성자를 이루는 쿼크에는 삼원색이 잘 섞여 들어있어서 양성자나 중성자의 외부에서는 색을 전혀 지니지 않은 것으로 보인다. 그리고 이들 색 사이의 상호작용을 강상호작용(强相互作用) 또는 강력(强力)이라고 부르며 이것이 자연계에 존재하는 세 번째 기본 상호작용이며 세 번째 힘이다.

중성자가 저절로 양성자와 전자로 바뀌는 현상을 중력이나 전기력 또는 강력으로 설명할 수는 도저히 없음이 밝혀졌다. 그래서 방사능 원소에서 베타선이 나온다는 사실은 자연에 또 다른 기본 상호작용이 존재하여야만 함을 알려준다. 이 네 번째 기본 상호작용을 약상호작용(弱相互作用) 또는 약력(弱力) 이라고 부른다. 물리학자들은 베타선의 방출 말고도 약상호작용이 동작하여 일어나는 현상을 많이 알고 있으며 그뿐 아니라 이 약상호작용에는 다른 기본 상호작용이 지니지 않은 많은 특별한 성질들도 지니고 있음을 알고 있다. 그러나 약상호작용에 대해서는 아직 모르는 것이 더 많으며 현재 물리학자들이 가장 활발하게 연구하고 있는 분야 중에서 하나이다.

모든 것의 이론과 비슷한 개념이나 통일장 이론은 힘의 통합을 장이론으로 나타내려 한다는 특징이 있다.

그 중 유명한 것은 알베르트 아인슈타인이 제창한 이론으로, 모든 힘을 하나의 장으로 나타내려는 시도였다. 중력이론의 완성이라는 큰 목표를 이루고 난 뒤, 아인슈타인의 관심사는 그 당시까지 알려져 있던 힘인 중력과 전자기력을 통합하는 것으로 옮겨갔다. 그는 양자역학을 거부하고 통일장 이론에만 치중했기에 아인슈타인은 주류 물리학계에서 멀어져만 갔다. 그는 죽는 날까지도 통일장 이론에 대한 계산에 몰두했다고 한다. 아인슈타인은 통일장 이론을 완성하는 데에는 실패했지만 그가 주장한 힘의 통합이라는 가치는 현대 물리학의 근간이 되었다.

이상의 네가지 자연에 존재하는 기본 상호작용의 힘을 통합하고자 하는 연구가 계속되고 있음은 주지의 사실이다.

힘의 통일에 대해서 살펴보자면 역사적으로 아이작 뉴턴이 중력을 발견하고 1800년대 맥스웰의 연구로 전기력과 자기력이 서로 연결되었음이 밝혀져 전기와 자기를 '전자기력' 으로 통합적으로 다룰 수 있게 된다. 그 뒤 양자 세계에 대한 연구가 진행되며 물리학계에서는 약한 상호작용, 강한 상호작용, 전자기력, 중력의 4가지 기본 상호작용을 만물의 근원적인 힘으로 여기게 된다. 1950년대 무렵 이 4가지 힘이 하나의 근본 힘에서 갈라져 나왔을 것이란 설이 제시되었고, 양자장론을 기반으로 하여 1970년대 Glashow, Weinberg, Salam의 연구로 전자기력과 약한 상호작용도 통일되어 '전약력' 혹은 '약전자기력(弱電磁氣力, electroweak interaction)'이 되었다. 그리고 물리학자들은 강력과 전약력을 통일한 대통일 이론을 주장하기에 이른다. 다만, 대통일 이론은 이미 70년대에 제안되었으나 실험적 검증은 이루어지지 않았다.

과거의 패러다임에서는 가능한 힘들은 모두 개별적으로 존재할 것이라 생각하였으나 그 틀은 점점 깨지고 있고 대통일이론을 넘어 만물이론, 즉 모든 것의 이론(Theory of Everything)이 등장할 것이라는 전망도 있다.

전자기력과 중력은 다른 듯하면서도 공통점을 가지고 있다. 예를 들어 질량 주변은 중력장이 생기고, 중력장 안에 다른 물체가 들어오면 서로 잡아 당기게 되며. 또한 자기 주변에는 자기장이 생기고. 이 자기장 안에 다른 자기가 들어오면 서로 잡아 당기거나 밀게 되고. 그리고 둘 사이의 당기는 힘은 거리의 제곱에 반비례한다.

아인슈타인은 중력장과 전자기장은 분명 하나의 법칙으로 설명이 가능하다고 생각하였고, 이 법칙을 통일장이론(unified theory of field)이라고 불렀다.

질량이 있는 모든 물체 사이에는 서로 끌어당기는 만유인력이 작용한다. 특히 지구가 물체를 잡아당기는 힘을 중력이라 한다. 정확히는 만유인력과 지구의 자전에 따르는 원심력을 더한 힘이 중력이다.

또한 자성체라 하는 것은 자기를 고체내에 발생시킨 것을 말하며, 이러한 물질에 강한 자장을 걸어 개개의 자성체의 자기방향을 동일 방향으로 정열시켜 자기 방향이 원상태로 회복하기 어렵게 착자화한 고체를 영구자석이라 칭한다. 두 개의 영구자석 상호간에 같은 극성의 자극은 서로 반발하고, 반대극성의 자극은 서로 흡인력이 작용하는 데 이를 자기력이라한다.

중력과 자기력 각각으로 부터 에너지를 얻기 위하여 많은 사람들이 여러가지 방법을 연구하여 제시하였으나 아직까지는 경제적으로 효율적인 방법을 찾지 못하고 있는 현실이다.

본 발명은 1800년대 맥스웰의 연구로 전기력과 자기력이 서로 연결되었음을 밝혀 전기와 자기를 '전자기력' 으로 통합적으로 다룰 수 있게 한 것과 같이, 다른듯 하면서도 공통점을 가지고 있는 중력과 자기력 두 가지의 자연에 존재하는 기본 상호작용의 힘을 통합한 '중자기력(Gravimagnetic Force)'으로 회전운동을 유발시켜 에너지를 얻고자 하는 것이다.

중심축의 양쪽에 설치되어 있고, 영구자석이 포함되어 있는 하중추를 또 다른 영구자석의 반발력과 흡인력에 의하여 중심축으로 부터의 위치를 이동시켜 멀어진 쪽의 하중추가 중력에 의하여 하강하는 운동을 연속시켜 회전운동을 유발시킬 수 있다.

중력과 자기력을 통합한 '중자기력'에 의한 회전운동으로 부터 자연 에너지를 얻어 산업발전을 도모하여 인간과 자연을 보존하고자 한다.

도1은 하중추와 하중추가이드의 실시예 투시도
도2는 하중추와 하중추가이드의 실시예 단면도
도3은 하중추가이드의 종류
도4는 이동형 외측영구자석의 실시예 투시도
도5는 이동형 외측영구자석의 실시예 정면도
도6은 하중체와 영구자석을 배치한 자성체축의 실시예 정면도
도7은 하중체와 영구자석을 배치한 자성체축의 실시예 평면도
도8은 하중체와 영구자석을 배치한 자성체축의 실시예 투시도
도9는 4개의 자성체축을 배치한 실시예 정면도
도10은 4개의 자성체축을 배치한 실시예 투시도
도11은 제2 실시예의 원호형 외측영구자석의 종류(정면도)
도12는 제2 실시예의 원호형 외측영구자석의 정면도(a) 및 투시도(b)
도13은 제2 실시예의 하중추와 원호형 외측영구자석을 포함한 4개의 자성체축을 배치한 정면도
도14는 제2 실시예의 하중추와 원호형 외측 영구자석을 포함한 4개의 자성체축을 배치한 투시도
도15는 제3 실시예(고정형 외측영구자석 이용)의 정면도
도16은 제3 실시예(고정형 외측영구자석 이용)의 투시도

본 발명에 따른 중력과 자기력을 활용한 중심축, 중심판, 하중추, 하중추가이드, 외측영구자석 등으로 구성된 스스로바퀴(overbalanced wheel)에 대한 바람직한 구체적 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 하여 설명한다.

도1과 2는 영구자석의 자극을 표면으로하고 중앙 또는 둘레에 하중체(114,124)를 추가한 하중추(110,120)와 그를 양방향으로 자유롭게 이동이 가능토록 한 하중추가이드(112,122)의 투시도와 단면도다.

하중추(110,120)는 사각자석(도1a, 도2a)과 원형자석(도1b,도2b)을 중심으로 표현하였으나 원형을 비롯한 모든 형상의 영구자석이 가능하다.

하중추가이드(112,122)는 도3에서와 같이 하중추(110,120)의 중심에 구멍을 뚫거나(도3a), 구멍을 2개(도3b) 또는 그 이상 뚫거나 외부에 홈을 설치(도3c)한 경우에 따라, 각각 그 형상에 맞는 하중체가이드(111,121)를 설치한다. 실시예에서는 도3a와 도3c의 형식에 따르기로 한다.

도4와 도5의 투시도와 단면도에서와 같이 하중추가이드(112,122)의 연장선 연결재(116,126) 끝부분에 구멍을 뚫고 축봉(118,128)을 설치하고, 그 축봉(118,128)에 자극방향과 일정한 각을 유지하도록 구멍이 뚤린 외측영구자석(111,121)을 설치한다.

외측영구자석(111,121)은 자극 방향이 변하지 않도록 {하중추가이드(112,122)와 연결재(116,126)를 따라 회전하지 않도록}하기 위하여 외측영구자석(111,121)의 하단에 적정한 중량의 균형추(117,127)를 부착하면 자성체축이 회전하더라도 외측영구자석(111,121)은 자극 방향이 변하지 아니하고 자성체축(01,02,03,04)과 함께 이동한다. 이 균형추(117,127)의 재료는 자기장의 영향을 받지 않기 위하여 황동, 납, 스텐등의 중량이 무거운 비자성체로 하여야 한다.

하중추(110,120)가 중심판(11)에 부착된 하중추가이드(112,122)를 따라 저항없이 자유롭게 이동할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

도6, 도7, 도8는 중심축(10)의 양쪽에 영구자석이 포함되어 있는 하중추(110,120)와 다른 외측영구자석(111,121)을 배치한 자성체축(01)의 정면도와 평면도 및 투시도다.

중심축(10)의 중심판(11) 양방향에 착설한 하중추가이드(112,122)를 따라 영구자석(113,123)과 하중체(114,124)로 구성된 하중추(110,120)가 자유롭게 이동할 수 있도록 설치하되, 중심축의 오른쪽에는 하중추가이드(112)를 따라 하중추(110)와 같은 자극끼리 대면하게 외측영구자석(111)을 설치하고, 왼쪽에는 하중추가이드(122)를 따라 하중추(120)와 다른 자극끼리 대면하게 외측영구자석(121)을 설치한다.

중심판(11)은 인접하는 영구자석들이 서로 간섭하는 일이 없는 정도의 크기 이상으로 하여야 한다.

이상과 같이 중심축(10), 중심판(11), 하중추가이드(112,122), 하중체(114,124)를 포함한 하중추(110,120), 외측영구자석(111,121)을 설치하면 중심축(10)의 오른쪽에 설치된 하중추(110)의 영구자석(113)과 마주 보는 외측영구자석(111)의 자극방향이 같기 때문에 서로 반발하여 하중추가이드(112)의 중심판 쪽에 위치하게 되고, 중심축(10)의 왼쪽에 설치된 하중추(120)의 영구자석 (123)과 마주보는 외측영구자석(121)의 자극방향이 다르기 때문에 서로 흡인하여 왼쪽하중추(120)는 하중추가이드(122)의 외측 끝부분에 위치하게 되어 균형을 잃고 중력에 의한 지레의 원리에 따라 왼쪽(반 시계방향)으로 회전하게 된다. 이 때에 하중추가이드(112,122)의 끝 부분에 충격완화 및 이탈방지판(115,125)을 설치하여 충격과 이탈을 방지한다

이렇게 구성된 자성체축(01)을 도6의 정면도와 도7의 평면도 도8의 투시도와 같이 중심판(11)에 같은 각도가 되도록 여러개 설치하면 이 장치는 외력의 도움없이 계속하여 회전운동이 발현하게 되는 것이며, 이 장치는 영구자석의 자기력, 하중추가이드(112,122)의 길이, 하중추(110,120)의 중량, 자성체축(01)의 개수에 따라 변화된 회전력을 얻을 수 있다.

도9 정면도와 도10 투시도의 실시예는 앞에서 설명한 자성체축을 4개축으로 하여 8각형으로 형성된 장치이다. 도면에 수평으로 표시된 축을 제1축으로 하고, 반시계방향으로 제2축, 제3축, 제4축으로 명명하고 설명하면, 제1축(01)에서는 수평으로있기 때문에 중력의 영향없이 자기력만으로 오른쪽 하중추(110)는 오른쪽 하중추가이드(112)의 중심판(11)부분에 위치하게 되고 왼쪽하중추(120)는 왼쪽하중추가이드(122)의 왼쪽 끝부분에 위치하여 반시계방향으로 회전력을 받게되고, 제2축(02)에서도 왼쪽으로 기울어저 있기 때문에 중력과 자기력의 영향으로 오른쪽 하중추(210) 역시 오른쪽 하중추가이드(112)의 아래 끝부분{중심판(11)부분}에 위치하게 되고 왼쪽하중추(220)는 왼쪽 하중추가이드(222)의 왼쪽 끝부분(외측영구자석부근) 에 위치하여 역시 반시계방향으로 회전력을 받게 된다.

제3축(03)은 수직으로 있기 때문에 영향을 주지 아니하며, 제4축(04)에서만 자기력 강도 에 따라 미세한 시계방향의 회전력이 발생할 수도 있으나, 이는 제2축(02)의 반시계방향 회전력에 비하여도 매우 적으므로 이 장치의 전체적인 회전력은 반시계방향으로 작용하여 연속적으로 회전하게 되어 스스로바퀴 (overbalanced wheel)가 형성된다.

제2의 실시예는 외측영구자석(119,129)을 원호형{도11a(둔각),도11b(직각),도11c(반원)}으로 하여 도12의 원호형 외측영구자석의 투시도와 도13의 및 도14의 하중추와 원호형 외측영구자석을 포함한 4개의 자성체축을 배치한 정면도 및 투시도와 같은 형상으로 하여 그 효율을 높릴 수 있다.

제3의 실시예로 앞의 실시예에서 외측영구자석(111,121, 119,129)에 대체하여 도15의 정면도 및 도16의 투시도와 같이 내측과 외측의 극이 다른 반원형 또는 반원형 형상의 영구자석(21, 22)을 맞 붙는 위치가 수직이 되도록 맞붙여 놓으면 같은 원리에 의하여 이 장치도 외력의 도움없이 회전한다. 본 실시예에서 표현한 외측의 반원형 영구자석(21,22)중 오른쪽의 것(21)은 내측이 N극이고 외측을 S극으로 설정하였고 왼쪽의 것(22)은 그 반대이다.

이상의 방법으로 중력과 자기력을 통합한 '중자기력(Gravimagnetic Force)'에 의한 회전운동을 유발시킨 스스로바퀴의 중심축(10)을 발전기에 연결하여 발전을 하거나, 운송도구의 바퀴에 연결시켜 활용하는 에너지를 얻을 수 있다.

10;중심축 11;중심판 111,121;이동 외측영구자석 112,122;하중추가이드
113,123;하중추 영구자석 114,124;하중체 115,125;충격 이탈방지판
116,126;연결재 117,127;균형추 118,128;축봉 및 축구멍
119,129;원호형 외측영구자석
110,120;하중추(하중체와 영구자석의 구성)
20;고정 외측영구자석
21,22;고정 외측영구자석
01,02,03,04;자성체축 번호
*주:1. 숫자 세자리로 표기된 부호의 첫째자리는 축의 번호, 둘째자리는 오른쪽(1) 왼쪽(2)의 표시, 셋째자리는 기능의 표시이며 부호의 설명은 1번 자성체 축인 수평축에 대한 것이며 다른 축에 대하여는 그 일부만 도면에 명기하였음.
2. 도면에 표기된 N과 S의 영문자는 자극을 표시한 것임.

Claims (5)

1. 중심축(10)의 중심판(11) 양방향에 착설한 하중추가이드(112,122)를 따라 영구자석(113,123)으로 구성된 하중추(110,120)가 자유롭게 이동할 수 있도록 하고, 그 외곽에 다른 외측영구자석(111,121, 119,129, 21,22)을 설치하되 영구자석들의 흡인력과 반발력을 활용하여, 하중추가이드(112,122)를 따라 하중추(110,120)의 중심축(10)으로 부터의 거리를 변동시켜 중심축(10)과 양방향 하중추(110,120)와의 거리가 각각 다르게 이동하게 하여, 중력으로 인한 지레의 원리에 의하여 중심축(10)을 중심으로 회전운동을 연속적으로 스스로 유발시키는 방법
2. 청구항 1에 있어서
   하중추가이드(112,122)를 따라 자유롭게 이동하는 중심쪽의 하중추(110,120)는 양방향의 자극이 중심축(10)을 향하여 동일하게(마주보는 자극이 동일하도록) 유지하게 설치하고, 외측영구자석(111,121)은 자극방향이 중력방향 또는 중심축(10)을 향하여 일정하게 유지할 수 있도록 각각 설치하여, 영구자석들의 흡인력과 반발력을 활용하여, 하중추가이드(112,122)를 따라 하중추(110,120)의 위치를 일정하게 변동시켜 중심축(10)과 양방향 하중추(110,120)와의 거리가 각각 다르게 이동하게 하여, 중력으로 인한 지레의 원리에 의하여 중심축(10)을 중심으로 회전운동을 연속적으로 스스로 유발시키는 방법.
3. 청구항 2에 있어서
   외측영구자석(111,121)을 설치함에 있어, 하중추가이드(112,122)의 끝부분에 부착된 연결재(116,126)의 끝부분과 외측영구자석(111,121)에 축구멍을 뚫어 축봉(118,128)을 착설하고, 축봉(118,128)에 설치된 외측영구자석(111,121)의 하단에 균형추(117,127)를 부착하여 자극의 방향이 지구의 중심(중력방향)을 향하여 변하지 아니하고 하중추(110,120)와 함께 이동하게 설치하는 방법.
4. 청구항 2에 있어서
   외측영구자석(119,129)을 설치함에 있어, 그 형상을 원호형으로 하여 하중추가이드(112,122)의 끝부분에 부착된 연결재(116,126)의 끝부분과 외측영구자석(119,129)에 축구멍을 뚫어 축봉(118,128)을 착설하고, 축봉(118,128)에 설치된 외측영구자석(119,129)의 하단에 균형추(117,127)를 부착하여 자극의 방향이 지구의 중심(중력방향)을 향하여 변하지 아니하고 하중추(110,120)와 함께 이동하게 설치하는 방법
5. 청구항 2에 있어서
   외측영구자석(21,22)을 설치함에 있어, 하중추가이드(112,122) 끝 부분의 충격 이탈방지판(115,125)에 근접한 외곽 둘레에 위치하도록 하되, 중심축(10)의 오른쪽과 왼쪽의 자극방향이 반대 되도록 고정 설치하여 자극의 방향이 중심축(10)을 향하도록 설치하는 방법.

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